可信性与产品安全ppt课件

1、可信性与产品平安可信性概述可信性管理可信性设计可信性的验证、确认和实验产品平安性一、质量观念的改动；二、可信性的根本概念；1、可靠性及特征量2、维修性及特征量3、保证性4、可用性5、效能；三、常见寿命函数 一、可信性任务的指点思想；二、产品寿命周期各阶段的可信性任务；三、可信性保证大纲及可信性方案；四、产品可信性目的；五、设计评审； 一、可信性设计；二、可靠性估计及分配；三、系统可靠性的分析方法；1、FMEA；2、FTA；四、元器件大纲 一、可信性实验概述二、可靠性挑选；三、可靠性实验 一、平安性大纲的内容；二、平安性措施优先思索的次序；三、产品平安性设计的要点 . 第一节 可信性概述 一、质

2、量观念的改动 性能效能E (effectiveness)EADC 如飞机的速度；高度想用的时候能用(招之即来)的能够性叫产品的可用性。在能用的前提下，执行义务有一个过程，能完成这个过程的能够性(来之能战)叫产品的狭义可信性D。最终，满足定量特性要求的才干(战之能胜)叫产品的固有才干性能可用性A (avalibility)能够性D也叫产品的狭义可信性固有才干C (capability转变一：.价廉 转变二：“费效比即产品的效能E与LCC之比转变三、不同方案中作优选决策的根本要素：产品的寿命周期费用“LCC(life cycle cost)。 产品的质量目的是产品技术性能目的和产品可信性目的的总和

3、。可信性目的和技术性能目的最大的区别点在于：技术性能不涉及时间要素，它可以用仪器来丈量；可信性与时间严密联络，必需进展大量的实验分析和统计分析，调查研讨以及数学计算。 .转变四：可靠性 可信性工程RMSRMSS 包括可靠性工程R 维修性工程M 保证性工程S 平安性工程S产品的出现损伤或损坏的风险限制在可接受的程度之内的特性称为产品的“平安性safety，也即产品不发生恶性事故的才干。 不平安首先是出现缺点，因此平安性与可靠性亲密相关，但平安性还有一个后果防护问题，所以也独立开展成为一门平安性工程。 .二、可信性的根本概念 可信性(dependability)是一个非定量的集合技术语，它用来表示

4、可用性A及其影响要素：可靠性R，维修性M，保证性S。 基于以下背景，可信性问题也日益遭到人们的注重。产品的日益复杂。 运用环境的日益恶劣。 装配密度的不断提高。 产品周期的不断缩短。可信性直接影响总费用。 一可靠性及其特征量 1、可靠性Reliability的概念 可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定的功能的才干。 指产品任务时所处的全部外部作用条件。包括：气候条件(如温度、湿度、气压、风向、日照等)、机械负载(如振动、冲击、加速度)、辐射环境核辐射，电磁辐射、运用条件(如任务时间、供电电压)，维护条件等。 同一产品在不同条件下其可靠性差别很大。 指产品预定寿命 家用电器平安运用

5、年限细那么规定：彩电、空调810年，电热水器、洗衣机、煤气灶8年，电冰箱12 16年，个人电脑6年，微波炉10年，电动剃须刀4年指产品应具有的技术性能目的 所谓可靠性，准确地说，就是在规定的运用寿命周期内，产品胜利地完成规定功能的才干。 .2、缺点及其分类1缺点的定义。 在规定的环境条件和运用条件下，产品丧失所规定的功能称为缺点。对于不可修复的产品，缺点亦可称为失效 2缺点的表现方式。 间隙缺点和永久性缺点。 间隙缺点是指在某一时间内呈现缺点形状，然后自然地恢复其功能，并且反复出现的一类缺点； 永久性缺点是指由零部件发生物理性损坏而产生的缺点 可靠性的稳定性问题主要是研讨间隙缺点 独立缺点和从

6、属缺点。 从属缺点即是指产品中由于其他缺点所引起的相关缺点。 .部分缺点和整体缺点。 产品中某些部分发生缺点而使系统内某一个部分(或几个部分)停顿功能，而产品仍可继续完成其他功能者称为部分缺点。 而当产品某些部分发生缺点后，使产品丧失全部功能时称为整体缺点。 区别这两种缺点有利于制定维修规划、组织维修任务和确定维修方式。 不测缺点 包括未按规定运用条件运转而引起的误用缺点；违反操作规程而引起的事故缺点；由于对产品性能不充分了解或所搜集的数据有错误而错误地作出“有缺点的断定的误判缺点；自然的和人为的灾祸所呵斥的灾祸缺点等。在估计产品的可靠性时，这一类缺点普通都不予思索。 .忽然缺点和退化缺点。

7、产品忽然发生缺点，它通常使产品完全丧失规定的功能，称忽然缺点。 由于零部件(元器件)的原资料老化，致使其参数逐渐变化，称为退化缺点在可靠性实际中，把缺点划分为忽然缺点和退化缺点是非常重要的；使人们可以根据缺点的性质来选择计算可靠性的方法和找出缺点位置的方法。 3、可靠性的特征量主要目的 可靠性的特征量有：“可靠度、“失效率、“平均缺点间隔时间、“失效前平均时间。1失效率和可靠度(Reliability) 产品在规定的条件下，在规定的时间内丧失规定的功能的概率叫失效率，通常用F表示。 在规定的时间内，未失效的产品数与开场任务时的产品总数之比叫做可靠度，用R表示。 R+F1 .例：有110只电子管

8、，在开场任务的500小时内，有10只失效，求电子管在这段时间内的可靠度。 失效率F 100 100909 可靠度R1-F1- 9099091 取700只电子管作寿命实验，有的电子管到160小时就损坏了，有的300小时、500小时，有的1000小时、1500小时、2000小时，也有的长达3000小时左右，这时700只电子管全部损坏了。假设每次取700只电子管作寿命实验，记录每只电子管的失效时间，经过多次实验，就会积累大量数据。分析这些数据，发现电子管的寿命虽然参差不齐，但失效时间的分布是有一定规律的。设时间ti时失效的电子管数为ni，N为实验的电子管的总数，那么可求出ti时电子管的失效频率fi

9、以下图是电子管的失效曲线，这条曲线表示电子管失效时间的实际分布，称为失效密度曲线。函数f(t)称为失效密度函数。. 假设将失效频率的累积数F(t)当纵坐标，t当横坐标；所得的曲线，称为累积分布曲线。如图 它的数学表达式称为累积失效分布函数。累积失效分布函数与失效密度函数之间的关系如下式： 或者R(t)与f(t)、F(t)之间的关系如下式： R(t)1-F(t)= 0Ft1 当0t. 产品的瞬时失效率缺点率(t) ，简称产品的失效率。它是衡量产品可靠性的一个非常重要的目的。 它是产品任务到某一时辰t，在此瞬间，单位时间内发生失效的产品数与该时辰仍正常任务的产品数之比值。 近似公式为： . 例：某

10、种元器件共100只，任务5年失效4只，任务6年失效7只，求此种元器件在t5年时的失效率。 解：由失效率近似值公式 电子产品失效率采用Fit作单位。按目前的规范规定，电子元器件的失效率分为七个等级，见右表 名称符号最大失效率（1/小时）亚五级Y310-5五级W110-5六级R110-6七级Q110-7八级B110-8九级J110-9十级S110-10表示109个元器件在一小时内有一个失效，或在1000小时内某元器件失效的能够性为百万分之一.由于：所以：即 得出可靠度与失效率关系公式： 例：设某电子产品寿命分布服从指数分布，求该产品失效率。 解：产品寿命服从指数分布，即阐明此产品失效概率密度函数为

11、 得：寿命分布为指数分布的产品，它的失效率是一个常数，与时间t无关。 .2平均寿命MTTF与平均缺点间隔MTBF 对于不可维修产品，从运用开场到发生缺点的寿命均值，称平均寿命。记为MTTFMean Time to Failure。 对于可修复产品，从一次缺点到下一次缺点的时间均值，称为平均缺点间隔，记为MTBFMean Time Between Failure。 平均寿命的倒数即缺点率 产品从制造完成，交付运用到出现不修复的缺点或不能接受的缺点率时的寿命单位数叫产品的“运用寿命。 “耐久性durability是产品在规定的运用和维修条件下，其运用寿命的一种度量。它是产品可靠性的另一重要参数。

12、产品在规定的条件下储存时，仍能满足规定质量要求的时间长度称为储存寿命。 对于可维修产品，一个产品的全部时间通常可以分成任务时间TU及不任务时间TN两部分，不任务是由于产品出现缺点进展维修而引起的。 设其间一共出了n次缺点，那么产品的平均寿命TUn。 . 平均寿命可利用求解延续随机变量的数学期望而得出。 平均缺点间隔可利用求解延续的或离散的随机变量数学期望得出。因此，它与MTTF有同样的数学表达式。 服从指数分布的产品的平均寿命MTTF为：寿命分布服从指数分布的产品，其平均寿命与失效率互为倒数。 二维修性及其特征量1、维修性概念 (Maintainability) 产品在规定条件下和规定的时间内

13、，按规定的程序和方法进展维修时，坚持或恢复到规定形状的才干叫“维修性 。 维修maintenance是使产品坚持规定形状或恢复到规定形状所进展的全部活动。. 维修包括维护和修缮两个方面。 维护是为使产品坚持规定形状所需采取的措施，也称为“保养。维护是一种日常的控制过程，其目的是坚持产品所具有的可靠性。 修缮是在产品发生缺点后，寻觅缺点的部位并进展修复等一系列活动，其目的是将产品恢复到投入运用时辰所具有的性能目的和可靠性程度。 维修通常分为预防性维修与修复性维修。2、维修性特征量 有：“平均修复时间、“平均维护时间、“维修度等。1维修度Mt 它是指在规定条件下、规定时间内(0，t)按规定的程序和

14、方法维修，使产品由缺点形状恢复到完成规定功能形状的概率 当t0时，一切产品均处于完全缺点形状，经过t时间段的维修，完全恢复正常功能的产品所占比例。 mt即维修概率密度函数。 .2修复率t 设产品在时辰t处于维修形状，在t时瞬时修复的概率称为产品的修复率，记为(t)。 即产品在特定时辰t，单位时间完成修缮的瞬间概率。它表示修复的瞬时特性。3平均修复时间MTTRMean Time To Repair 平均修复时间应为维修时间T的数学期望 一个产品的不任务时间TN包括在维修人员、设备、备件等齐全的条件下，用于直接维修任务的时间，叫“直接维修时间 Tm。 设产品在其间一共出了n次缺点，从而维修n次，那

15、么平均维修时间MTTRTmn。维修性好就是平均维修时间短。4平均维护时间MTTMMean Time To Maintenance 与讨论平均修复时间一样 .下表是可靠度与维修度的比较可靠度 维修度 累积分布F（t）（有故障）R（t）（无故障） M（t）（已修复）1-M（t）（尚未修复） 密度函数失效率（故障率） （维修率） 指数分布平均时间MTBF =1/ MTTR =1/ 可靠性很高的产品，当然可以减少维修的次数，然而，这样的产品并不一定就有良好的维修性。 三保证性SSupportability 产品的设计特性和方案的保证资源能满足运用要求的才干称为产品的“保证性。 在规定的条件下和规定的时

16、间内，产品在某一规定的维修级别上的维修延误时间反映产品的“保证性。.一个产品的全部时间构成如图全部时间T任务时间Tu不任务时间TN直接维修时间TM 延误时间TD 在维修人员、设备、备件等齐全的条件下，用于直接维修任务的时间由于保证资源补给或管理缘由未能及时对产品进展维修所延误的时间 TD是一个随机变量，它的数学期望为平均延误时间Mean Delay Time，MDT。MDT TDn。n为缺点次数MDT是保证性的重要参数。MDT愈短愈好。在理想情况下，MDT=0。.四可用性有效性及其特征量1、可用性Availability概念 产品在任一随机时辰需求开场和执行义务时，处于可任务或可运用形状的程度

17、叫产品的“可用性。 可用性是关于产品可用才干的普通概念，它是综合反映了产品可靠性和维修性所到达的成果。是在恣意时辰运用产品时，该产品在这一时辰可用的才干。即，所谓可用性是指可维修产品在某一时辰具有或维持规定功能的才干。 2、可用性特征量可用度有效度At 设产品所处形状为X(t)，且在恣意时辰t只能够出现正常任务或缺点两种能够性的恣意一种，即对于t0时 可用度就是产品在时辰t处于正常任务形状的概率，记为A(t)。 即： A(t)PX(t)0 可用产品数与一切产品数之比该定义不思索t时辰之前产品曾否失效或经过维修，仅思索t时辰所处形状，是一个瞬时概率问题。是不发生缺点的可靠度与排除缺点的维修度的综

18、合度量。 . 对单位产品来说：由产品的时间构成得出可用性取决于可靠性参数MTBF，维修性参数MTTR及保证性参数MDT。 MDT=0时，上式转化为固有可用性Ai 例: 统计了81个主液压泵的缺点发生时间如下表所示并规定，该泵700小时进展一次预防维修。据统计所需预防维修时间为30小时。又知该泵缺点后的平均修复时间(MTTR)为15小时。试求该泵的R(t)、失效率(t)、平均无缺点任务时间MTBF、维修度M(t)、维修率(t)及有效度A。. 表 81个主液压泵的缺点发生时间 单位( 时:分) 124:40 263:29 200:51 26:47 105:49 195:05 177:30 225

19、152:31 131 198 95 30 87 296 0:22 266:49 67:14 335:42 310 400 379 22:37 189:59 103 191 162 176:25 152:16 11:12 228:48 40:31 74:10 49:23 29:13 92:11 148:30 13 302 91:12 68 179:39 489 175 331 127 266 4 56:12 583:31 259 547 591:27 652:50 631 619:34 260:39 31:52 188 243:12 33:49 66:15 289:10 104:42 636:1

20、5 39:12 49:11 161:31 50 126 198 126 119 7 167 112 261 389 251 230 16 .解：1确定可靠度函数R(t) 将表中数据从0至700小时分成14组，取时间间隔t50小时，N81。 (1)作产品缺点数直方图，第i组缺点数ri。 (2)作产品累积缺点数直方图 . 产品累积缺点数为： j=1，14(3)作产品累积缺点频率直方图 累积缺点频率：R(t). (4)作产品可靠度曲线 R(t)1-F(t) 图中曲线可近似看作指数曲线。由此得知，该泵的累积失效分布函数可假设为指数分布。 为验证假设的正确性，可进展皮尔逊2检验，可靠度函数表达为： 其中

21、：为泵的失效率 2计算泵的平均无缺点任务时间 3. 计算(t) 由于泵的累积失效分布为指数分布： 1/ MTBF1/197507610-3小时 . 4计算M(t)及(t) 按规定，该泵700小时进展一次预防维修，所要维修时间为30小时。由于该泵的平均无缺点任务时间为197小时，所以在预防维修周期700小时内，平均会发生700/197=3次缺点。又知这种缺点的平均修复时间为15小时，所以泵在一个任务周期内总的维修时间为30+15375小时。 平均修复时间：MTTR15(小时) 修复率： 1/ MTTR1/15006667小时 维修度： 5计算有效度A .五效能及LCC 1、效能Effective

22、ness，E 产品在规定的条件下满足给定定量特征和效力要求的才干称为产品的效能。效能是产品可用性、狭义可信性及固有才干的综合反映。简单的表达式为：E=ADC是在恣意时辰开场运用产品时，该产品在这一时辰可用的才干。在规定的义务剖面义务执行中的任一随机时辰，可以运用且能完成规定功能的才干称为产品的狭义可信性，普通用符号D表示。 产品在给定的内在条件下，满足给定的定量特性要求的本身才干。Capability，C。传统的产品性能就属于固有才干。 取决于与义务有关的产品可靠性及维修性的综合影响。 .2、寿命周期费用LCCLife Cycle Cost 产品从提出义务起到退出效力为止的整个寿命周期。 在产

23、品寿命周期或其预期的有效寿命期内，在产品设计、研讨和研制、投资、运用、维修及产品保证中发生的或能够发生的一切直接的、间接的、派生的或非派生的与其他有关费用的总和称为寿命周期费用. 3、效费比 效能与LCC之比称为效能费用比，是指点部门优选产品可行方案的重要根据。 . 表 产品所用可信性目的例如 使用条件修理可能性 维护种类产品示例可信性指标示例 连续使用 可修复 预防性维修电子计算机，武器、车辆、飞机、生产设备、雷达、指挥仪、锅炉平均故障间隔时间耐用寿命可用度 事后维修机械器具、家庭用电器、电视机等平均故障间隔时间耐用寿命早期失效率（如一年） 不可修复 使用到耗损失效为止电子元器件、机械零部件

24、、一般消费用具等失效率平均寿命失效分布情况及其参考 使用到一定时间后弃去实行预防性维护的武器装备、设备的零部件、元器件，使用期比平均寿命长的零部件、元器件等失效率平均寿命失效分布情况及其参考 突然使用可修复 预防性维护过负荷继电器，某些武器等效能（成功率） 不可修复雷管、枪弹、炮弹、导弹等效能（成功率） .三、常用寿命分布函数寿命及平均寿命 可信性研讨的重点在于延伸偶尔失效期，即延伸产品的有效寿命。这就需求研讨寿命分布类型，即研讨产品失效分布函数，它是描画产品失效的统计规律。 一指数性寿命分布 1、指数分布 密度分布函数f(t) 失效分布函数为F(t) 产品可靠度R(t) 见图中公式.2、失效

25、率(t)其分布方式见图 3、平均寿命(或平均缺点间隔) MTTF(或MTBF)1/(1)给定可靠度Rt=r时的产品寿命叫可靠寿命Tr (2)Rt=0.5时的产品寿命叫中位寿命。 (3)Rt=e-1时产品的寿命叫特征寿命。 略.2、正态分布 见光盘3、威布尔分布 见光盘 表 常用的几种分布类型及其适用范围 分布类型 适 用 范 围 指数分布 具有恒定故障率的部件、无余度的复杂系统、在耗损故障前进行定时维修的产品、故障设备经过修理或更换的系统、由随机高应力导致故障的部件、使用寿命期内由于子部件质量差而引起失效、耗损影响小的部件 威布尔分布 滚珠轴承、继电器、开关、断路器、某些电容器、电子管、磁控管

26、、电位计、陀螺、电动机、航空发电机、蓄电池、机械液压恒速传动装置、液压泵、空气涡轮起动机、齿轮、活门、材料疲劳等 对数正态分 布 电动绕组绝缘、半导体器件、硅晶体管、直升机旅翼叶片、飞机结构、金属疲劳等 正态分布 飞机轮胎磨损、变压器、灯泡及某些机械产品 .以下图给出了几种分布的失效密度函数f(t)曲线、可靠度函数Rt曲线和失效率曲线函数t曲线。 . 第二节 可信性管理一、可信性任务的根本指点思想1可信性是构成产品效能并影响产品寿命周期费用的重要要素，是重要的技术目的。 2产品的可信性管理是产品管理的重要组成部分。 3规范化的工程和管理，是多、快、好、省地获得高质量、高可信产品的重要途径。 4

27、弄清需求与能够是可信性任务的出发点。 5可信性任务应结合系统工程。 6可信性任务必需遵照“预防为主的方针。 7要进展稳健性设计(Robust design) 。 8控制关键件及关键功能的可信性 9加强可信性任务的监视与控制 10.必需加强外购器件的可信性管理，按规定要求对供应单位的可信性任务进展监视与控制 11注重和加强可信性信息任务，建立“缺点报告、分析和纠正措施系统(FRACAS)。 12产品研制、消费、实验、运用等各部门该当亲密配合，大力协同，共同促进可信性任务的全面开展。 .二、产品寿命周期各阶段的可信性任务 论证阶段： 1、应该提出产品的可信性的定量、定性要求，并纳入产品的“技术目的

28、。2、应该确定产品可信性方案和相应的保证措施，列入产品的“研制义务书。 工程研制阶段： 应该实施可信性大纲，制定可信性方案，明确可信性任务工程、义务、进度、保证条件、资源等，并列入产品研制方案。 设计定型阶段： 定型实验中应包括可信性鉴定实验(维修性验证实验)。 消费阶段： 应该保证产品在批消费中的可信性，批消费应有可信性验收要求。消费部门应全面实施产质量量保证大纲，其质量保证体系应真实有效地保证质量及可信性。 按方案规定进展各种评审时，应包括(或专门组织)对可信性内容的评审。 .三、可信性大纲及可信性方案一可信性保证大纲 为了保证产品满足规定的可信性要求而制定的一套文件称为“可信性保证大纲(

29、dependability assurance program)，简称可信性大纲。 为使人们确信产品满足规定的可信性要求所必需进展的、有方案的、有组织的、有系统的全部活动称为可信性保证。 产品可信性大纲的最终目的是为了保证产品的效能，减少对维修人力和后勤保证的要求，提供管理信息，提高效益费用比。产品可信性大纲可信性管理可信性工程可信性核计是为确定和满足产品可信性要求而进展的一系列组织、方案、协调、监视等任务。 是为了到达产品可信性要求而进展的有关设计、实验和消费等一系列任务。 为确定和分配产品的定量可信性要求而进展的估计和评价产品可信性量值的一系列数学任务。.二可信性方案(dependabil

30、ity plan) 为保证可信性大纲的实施，根据大纲的要求作出详细安排的文件称为可信性方案。 可信性方案应包括： 1选定及描画本可信性方案之编制工程的任务或要素。 2确定及描画需求保证可信性方案的实施(包括与其他活动的协调)的审核及评审任务。 3确定(组织落实)可信性任务的管理、实施及实施验证的部门、机构、人员的职责及相互关系。 4描画实施可信性任务的程序细节、有关的进度、关键点及检查点，设计评审、验证及验证准那么。 5确定为及时完成可信性大纲中的规定任务所需的资源，这些资源应是现实的，可以保证得到的。 6确定每一个关键点及检查点要交付的产品或文件，确定开发、选用所需文件的组织。 7确定一个文

31、件控制管理系统及技术形状管理系统(在软件中叫配置管理) 8建立可信性及有关工程间的信息联络交流，以保证按规定传输关联数据 9分供方(转承包商)的可信性控制。 可信性方案是规定与某一特定产品、合同或工程有关的详细的可信性实际、资源和活动程序的文件。 .四、产品可信性目的 包括定量要求及定性要求。 定量的可信性目的包括可靠性R、维修性M、保证性S。 可靠性、维修性、保证性(RMS目的)在论证时在制定合同和研制义务书时是期望产品到达的运用目的。它既可满足产品的运用需求，又可使产品到达最正确的效费比。它是确定规定值的根据。是产品必需到达的运用目的。它能满足产品的运用需求，是确定最低可接受值的根据。是合

32、同和研制义务书中规定的期望产品到达的合同目的。它是承制方进展RMS设计的根据。是合同和研制义务书中规定的产品必需到达的合同目的。它是考核或验证的根据。 “目的值(goal)“门限值(threshold)“规定值(specified value)“最低可接受值(minimum acceptable value).五、设计评审(design review) 为保证设计符合可靠性要求，由设计、消费、运用各部门代表组成的评审机构对产品的设计方案，从可靠性的角度，按事前确定的设计和评审表进展的审查叫“可信性设计评审 。 设计评审的主要目的是及时发现潜在的设计缺陷，促使设计早日成熟，降低决策风险。 实施设

33、计评审的作用是： 1评价产品能否满足合同要求，能否符合设计规范及有关规范、准那么； 2发现和确定产品的薄弱环节和可信性风险较高的区域，研讨并提出改良意见； 3对研制实验、检查程序和维修资源进展预先的思索； 4检查和监视可信性保证大纲的全面实施； 5减少设计更改，缩短研制周期，降低寿命周期费用。 .有代表性的硬件和软件的评审点如图 .六、缺点报告、分析和纠正措施系统(FRACAS) (Failure Reporting，Analysis and Corrective Systems) 缺点报告、分析和纠正措施系统是一个缺点报告的闭环系统，其目的是及时报告产品的缺点，分析缺点缘由，制定和实施有效的

34、纠正措施，以防止缺点再现，改善产品的可靠性和维修性。 第三节 可信性设计一、可信性工程 到达产品的可信性要求而进展的一套设计、研讨、消费和实验任务称为“可信性工程。 可信性工程还可细分为可靠性工程、维修性工程及保证性工程。 可信性工程内容略(一)可靠性工程 为到达产品的可靠性要求而进展的一整套设计、研制、消费和实验任务称为“可靠性工程。 . 可靠性的目的分为根本可靠性与义务可靠性。“根本可靠性(basic reliability)是产品在规定的条件下无缺点的继续时间或概率。 “义务可靠性(mission reliability)是产品在规定的义务剖面中完成规定功能的才干。 产品的可靠性主要是经

35、过防止或降低缺点(失效)发生的能够性，或一旦发生，消除或降低其不良影响(即所谓容错技术)的设计技术而到达的。 广义可靠性又称为任务可靠性，包括产品的固有可靠性和运用产品的人的运用可靠性。 。见以下图.图 任务可靠性系统图 评价要素 评价要点 |(1)设计冗余度 平安性 | 1.固有可| 减 额 经济性 | 靠度(Ri) | 平安系数 可靠性 | | 平安安装 实验性 | | 环境条件的推断 | | 人机工程学 | |(2)制造原资料、机械 消费性 | 制造方法 经济性 任务可靠度| 质量管理 筹措性 (Ro= RiRu) | 作业人员管理 | | |(1)运用运用方法 性 能 | | 训 练

36、功能性 | | 品德观念 扩展性 | | 运用阐明书 寿 命 |2运用可| 操作性 靠度(Ru) | 通用性 | |(2)保养保养方法 保养性 | 备件管理 再现性 | 运用方法 实验性 | 保养人员训练 互换性 | 筹措性 |(3)环境贮藏、运输 贮藏性 包装 运输性 运用环境广义的可靠性包括产品的固有可靠性和运用产品的人的运用可靠性。.提高任务可靠性的根本途径为： 1经过分析比较提出高可靠性的设计方案，为产品固有可靠性奠定好根底。2积极开展新资料和新型元器件，提高资料和元器件的质量，运用前进展挑选，为产品提供高可靠性的资料和元器件。3开展全面的可靠性设计。4加强者员培训，开展人固工程工效学

37、，人体工程学研讨，提高运用可靠性。5加强各个环节的可靠性即质量管理 1热设计。10法那么 .减少发热可用降额设计，散热有：自然冷却、强迫风冷、液体冷却、蒸发冷却等。2降额设计。减额运用实践就是大马拉小车。 3构造概率设计。放大平安系数，就是加大零部件的设计强度。 4抗机械力设计。安装缓冲底座或阻力器。阻力器包括弹性阻力器、空气阻力器、油阻力器、电磁阻力器和固体摩擦阻力器。缓冲底座和阻力器统称减震器。 5四防设计。即防潮、防盐雾、防腐蚀、防霉菌。防潮：加强通风对流；憎水处置。浸渍。灌注或灌封。塑料封装和密封。防腐蚀、防盐雾:电镀。 防霉菌:选择不长霉的资料，放枯燥剂，降低湿度，紫外线照射以及用防

38、霉剂处置零部件6裕度设计漂移设计。 “容差设计 7贮备设计冗余设计。 8维修性设计 9运用性设计 . (二)维修性工程 (maintainability engineering) 为到达产品的维修性要求而进展的一整套设计、研制、消费和实验任务称为“维修性工程。 该项任务包括根据产品的维修性要求制定详细的维修性设计准那么及周期性地予以评审。 维修方针的设计即维修商定等级等的设计 缺点维修缺点定位缺点排除维修性设计的义务是尽量缩短缺点定位时间和缺点排除时间设备应尽量设置机内缺点检测设备和电路，同时可借助于指示灯，发光二极管及表头等缺点指示器。设好测试点，便于调整和校准；留意隔离，以保证测试设备发生

39、缺点不影响设备；便于维修人员能看到全部零件，以利寻觅；尽量用计算机或微处置机自动检测。一切零部件及元器件必需有明显标号，便于检修，电线电缆等有编号，标志及不同颜色；留足够空间便于测试、装配和安装；确保可用普通手持工具拆换组件；尽量能一人完成；易受损坏的精细零件，在外露处应加防护安装；加强模块式设计。. (三)保证性工程(support engineering) (四)测试性工程(testability engineering) 二、可靠性分配及估计一研讨系统可靠性的目的 目的： 一是如何在已有元件可靠性的根底上，提高系统的可靠性； 二是在保证系统可靠性的条件下，如何分配可靠度，降低对元件可靠度

40、的要求，使系统本钱降低。 二可靠性系统及其模型 系统的构造模型分为3种类型：串联模型、并联模型和混合模型。 1串联络统只需当一切分系统都正常任务时，系统才干正常任务 .2并联络统。 只需当一切分系统都出缺点时，才使系统出缺点，这样的系统就称为并联络统。 3混合系统。串联或并联 .三系统可靠度的计算串联、并联、混联、n中取k 1串联络统。 由于串联络统是只需当一切的分系统都正常任务时系统才正常任务 ，所以系统的可靠度Rs为：假设各分系统的缺点分布是指数型分布，那么 例：某个串联络统的分系统的可靠度分别为：R10995，R20997，R30998，计算系统可靠度。 解：系统可靠度： RsR1R2R

41、3=09950997099809903。串联络统的可靠度随着各分系统数量的添加而降低。 . 2并联络统。 由于并联络统是只需全部分系统失效，系统才失效。 所以有系统失效率Fs为： FF1F2Fn 并联络统的可靠度随着各分系统数量的添加而提高。 3混合系统。 略 4、n中取r系统的可靠度计算并联络统 略四可靠性的估计与分配 可靠性估计是按元器件-子系统-系统，自下而上进展的，这是从元器件失效率出发，对系统可靠性给出的客观预测值。 可靠性分配那么是系统-子系统-元器件，自上而下进展，这是设计者根据管理部门或用户的要求对系统可靠性提出的一个客观要求值，根据这个要求值，经分配而转化为对元器件可靠性和设

42、计的要求。普通总是先进展可靠性估计，在进展可靠性分配。.1、可靠性估计(reliability prediction) 可靠性估计是为了估计产品在给定的任务条件下的可靠性而进展的任务。1可靠性预测的优点：借助预测结果，可以阐明由预测所获得值的意义，各系统元件的可靠度之间的关系，以及改良系统可靠性的方法，确定最正确系统。在可靠性预测中要思索任务应力电压、温度等，在元件的运用超越应力程度时，可换用适当元件或添加冗余系统来改善系统可靠性；在进展系统设计时，经过对不同方案可靠度的预测，可以做出选择；经过预测可以提示系统总失效率的主要矛盾，集中精神采取措施，减少失效率，改良系统。2预测系统可靠度的方法：

43、建立准确或半准确的数学模型并作相应的计算。模拟法。也叫蒙的卡罗法。上下限法。 .2、可靠性分配。reliability allocation 是一项为了把产品系统的可靠性定量要求按照给定的准那么分配给各组成部分而进展的任务。1可靠性分配的目的：落实系统的可靠性目的；落实分系统或部件的可靠性要求；经过分配，掌握系统的薄弱环节，为改良设计提供根据。2可靠性分配的方法：详细如等分配法、ARINC法、AGREE法、最小努力算法、条件极值法、动态规划法等。等分法 按子系统的重要度分配可靠性目的比例分配法系统的可靠性目的均分给每个子系统。是根据各子系统的重要程度、可靠度目的实现的难易程度，参照各子系统缺点

44、的统计资料综合分析后，按分给各子系统缺点占总系统缺点的比例进展缺点率分配。.按最小投入分配可靠性目的。 下面举实例阐明如何运用动态规划方法来优选子系统的可靠性改良方案，以获得以最小投入满足系统可靠性要求。 例：汽车的电源系统由A、B、C三个子系统构成，它是一个串联可靠性模型。经用户调查，在50000km时，电源系统的可靠度仅为0.5, A、B、C子系统的可靠度分别为0.7,0.8,0.9，用户反映剧烈。现要求将系统可靠度提高到0.9及其以上,同时投入的费用最少,请提出任务方案。 首先，分析各子系统能够的改良方案，并预测这些方案的预期可靠度和投入费用，如表所示。留意，可靠度低于0.9的方案没有必

45、要列出。 方案号 子系统 A B C可靠度 费用（万元） 可靠度 费用（万元） 可靠度 费用（万元） 12345 0.90.930.950.960.99 4045170190500 0.920.950.970.99 2080130300 0.910.930.980.995080300700 . 先思索A、B两个子系统，A子系统由5个方案，B系统由4个方案，组合起来由54=20个方案。计算这些组合方案的可靠度与费用，如A取第5个方案，B取第4个方案，组合后的可靠度为0.990.99=0.98，费用为500+300=800万元。计算结果列于表 表 A、B子系统组合后可靠度与费用B子系统1234A子

46、系统1可靠度 0.83 0.86 0.87 0.89费用(万元) 601201703402可靠度 0.86 0.88 0.90 0.92费用(万元) 651251753453可靠度 0.87 0.90 0.92 0.94费用(万元) 1902503004704可靠度 0.88 0.91 0.93 0.95费用(万元) 2102703204905可靠度 0.91 0.94 0.96 0.98费用(万元) 520580630800从表中可以看出黄线包围的区域组合方案的可靠度低于0.9。这些组合方案不再参与下一步的计算。 可靠度高于0.9，但一样可靠度下去掉费用高的。最后只剩8组，见下表。 . 表

47、A、B子系统组合后保管的组合 组合可靠度费用（万元）2-30901754-20.912703-30.923004-30.933203-40.944704-40.954905-30.966305-40.98800将余下的8个A-B组合同C系统进展组合,再列表，如下 . 表 A-B,C子系统组合后的可靠度与费用 C子系统1234A-B子系统组合2-3可靠度 0.82 084 0.88 0.89费用（万元）2252554758754-2可靠度 0.83 0.85 0.89 0.90费用（万元）3203505709703-3可靠度 0.84 0.86 0.90 0.91费用（万元）3503806001

48、0004-3可靠度 0.85 0.87 0.91 0.92费用（万元）37040062010203-4可靠度 0.86 0.87 0.92 0.93费用（万元）52055077011704-4可靠度 0.87 0.88 0.93 0.94费用（万元）54057079011905-3可靠度 0.89 0.89 0.94 0.95费用（万元）68071093013305-4可靠度 0.89 0.91 0.96 0.97费用（万元）85088011001500从表可以看出,3-3-3组合可靠度到达0.90的要求,费用为600万元。假设保险一点取4-3-3组合，可靠度为0.91，费用略微添加到620万

49、元，是很可取的方案，按照这个方案，子系统的可靠度分配结果为：RA=0.96，RB=0.97，RC=0.98 .3、可靠度的再分配 设Rs*是给定的系统可靠度目的，Rs是初分配得到的系统可靠度，假设RsRs*，即所设计的系统可靠度不能满足给定的可靠度目的，那么，就需求对各子系统的可靠性目的进展再分配，以提高系统可靠度，这种方法就称为可靠度的再分配 可靠度再分配法是根据可靠度越低的子系统改良越容易，反之那么越困难的阅历，以把初分配可靠度较低的子系统的可靠度都提高到某个值R0，而初分配可靠度较高的子系统的可靠度不变的根本思想来实现再分配的。 4、可靠性估计与分配是结合起来进展的。 当估计值达不到分配

50、目的时，就需求重新设计或调整分配的目的值。5、可靠性数量化程序 可靠性数量化是根据产品设计义务书中规定的可靠度目的，合理地分配给构成要素，以确保产品的可靠性。 见下页图例 . 表 可靠度分配程序例表 程序 导 弹 系 统 的 细 分 把 系 统 拆 为 子 系 统 子系统 操作类型 可靠度 不可靠度 故障率小时可靠性目标 飞机骨架 火箭发动机 发报机 接收机 控制系统 爆炸系统 连续 单发 连续 连续 连续 单发 0997 0995 0982 0988 0993 0995 O003 0005 0018 O012 0007 0005 00021 00126 00084 00049 483小时 1

51、/200次的使用 805小时 121小时 207小时 1200次的使用 系 统095 005 . 子系统拆为部件，部件拆为元件的程序程序 爆 炸 子 系 统 的 细 分 把子 系统 拆为 部件 部 件 操作方式 可靠度 不可靠度 可靠性目标 引信电路 安全与打开爆炸装置 弹 头 连发 单发 单发 0998 0999 0998 0. 002 0001 0002 725小时 11000次的使用 21000次的使用 爆炸子系统 0995 0005 程序引 信 电 路 部 件 的 细 分 把部 件 拆 为 元 件 元 件 使用数每个元件的故障率*()总元件的故障率(n) 晶体管 二级管 薄膜电阻 绕线

52、电阻 低介质电容器 钽介质电容器 变压器 感应线圈 焊接接头与电线 93 87 112 29 63 17 13 11 512 030 015 004 020 004 050 020 014 001 2790 13. 05 4. 48 580 252 8. 50 2. 60 154 512 *以义务时间1.45小时来计算；*以%1000小时计。 .三、系统可靠度的分析方法 缺点方式和影响分析FMEA和FTA一FME(C)A(失效方式及效应分析方法)概述 “缺点方式与缺点影响分析(fault modes effects analysis)简称FMEA，是一种可靠性分析的重要定性方法。它研讨产品的每

53、个组成部分能够存在的缺点方式并确定各个缺点方式对产品其他组成部分和产品要求功能的影响。 根据美国、日本等国的阅历，FMEA在军事、航空和长寿命卫星中的运用很胜利。 在FMEA根底上添加危害度分析就构成失效方式、效应及危害度分析failure mode effect and criticality analysis，简称FMECA。 缺点方式所产生后果的严重程度叫“严酷度(severity)。严酷度应思索到缺点呵斥的最坏潜在后果，根据最终能够出现的人员伤亡、产品或环境破坏及经济损失的程度来确定。它分为如下表所示的四个等级。 缺点的表现方式叫“缺点方式(failure mode，fault mod

54、e这是相对于给定的规定功能、产品缺点的一种形状。如短路、开路、断裂、过度耗损等。 缺点方式对产品的运用、功能或形状所导致的结果称为“缺点影响 (failure effect)。缺点影响普通分为部分的、高一层次的和最终影响三级。 为确定和分析潜在缺点的出现概率、缘由及后果对产品所做的系统的检查称为缺点分析(fault analysis)。 .表 严酷度分类表 类 别 后果说明 I类(灾难的) 类(致命的) 类(一般的) 类(轻度的) 人员死亡、系统毁坏 人员严重伤害、系统严重损坏 人员轻度伤害、系统轻度损坏 比类轻，系统需要进行非计划维修 FMEA是在产品设计阶段或工艺设计阶段对构成产品的子系统

55、、零部件，或对构成工艺过程的各工序逐一进展分析，找出一切能够的缺点方式及其对子系统、零部件的可靠性的能够后果。是事先发现设计中的薄弱环节，及时采取措施，防止产品投入消费，投入市场后才发现问题的一种有效的设计分析方法。 1、FMEA的主要作用及意义 作用： 1检查系统设计的正确性；2确定缺点方式的缘由；3系统可信性及平安性评价；4为系统的维修性分析、保证性分析及测试性分折提供信息；5为确定纠正措施的优选顺序提供根据；6为生存性及易损性评价提供信息。 .意义： 1经过逐个零部件或工序的分析，把能够思索到的问题都找出来，并落实处理和述诸文字，防止设计上的忽略和脱漏；2经过FMEA，找出对可靠性影响的

56、关键工程，并在设计中采取特殊有效的预防措施；3FMEA文件将作为设计评审中的重要资料，供参与评审的各方面专家审查之用；4不断积累设计阅历，留给以后设计时参照，把设计阅历留给后来人；5为预测系统可靠性提供资料。2、进展FMEA任务的根本程序实施步骤1确定分析对象与担任人。 在进展FMEA之前，需求绘出系统的可靠性模型框图，决议分析的层次与相应的担任人。 包括：定义系统及其任务要求。 确定分析所需的根本规那么和假设。 绘制功能框图(或系统原理图)和可靠性框图。 .2明确功能及可靠性要求。 3分析能够的缺点方式。 4分析缺点发生的能够缘由。 5危害度严酷度分析。 在1至100范围内，按整数级给出危害

57、度数范围。4级分级法相应的危害度数取值范围见下表1。 表1 危害度数取值范围 故障级别 危害度数范围 致命故障严重故障一般故障轻微故障 6110031601130110 6频度预测。 为了评定缺点发生的能够性，给出了按110整数级的频度数。见表2。 表2 频度数取值范围 故障发生的可能性 频度数范围极易发生易发生有时发生很少发生 810673512.7不易探测程度分析。 将不易探测度也分成110级，见下表 表 不易探测度数取值范围 不易探测程度 取值范围 投放市场前不能探测投放市场前较少被探测投放市场前可能被探测投放市场前多数被探测不可能进入市场 107946231 8计算危险度危害度数。 危

58、险度数=危害度严酷度数频度数不易探测数 9确定危险度数排序及能否列入关键工程。 在做完全系统的FMEA之后，按危险度数大小排除次序，排序在前者要优先处理，可根据实践阅历，参照危险度数，确定该缺点能否列入关键工程，在FMEA表中划出明显的记号。关键工程要制造专门的关键工程表，如下页表 对某种缺点方式的后果及其出现概率的综合度量叫：“危害度(criticality)。 CA(危害性分析，criticality analysis)是把FMEA中确定的每一项缺点方式按其严重程度及其出现概率的综合影响加以分类。即危害度包括失效效应严重程度等级和导致这种失效效应的失效方式的发生概率。 . 表 关键工程表

59、编号 系统、子系统、零部件编号 故障模式 FMEA表编号 危险度数 责任部门 10研讨处理措施。见例 表 活塞环设计过程FMEA 零件称号：活塞环 设计师：车型： 总设计师：责任部门：汽研 预期投产日期：相关部门：发动机厂 FMEA日期：能否有外协件：无 审核日期： . FMEA报告的典型表格如下表所示。 零件名称 零件功能故障模式故障后果 故障原因 发生可能程度危害程度不易被发现程度 风险顺序数 预防措施 活塞环 气密作用断气缸密封性下降，窜机油，功率下降，有异响划伤缸筒。材料及硬度要求不合适；径向厚度过大；自由开口过大。 2 5 10100注意选择材料及硬度；注意径向厚度与轴向厚度比例；注

60、意自由开口选择。 表面拉伤引起活塞、缸筒拉伤导致漏起，功率下降，直至抱死 表面处理选择不适宜；摩擦副硬度及金相组织选择不合理；润滑条件不良；机油选择不当。 378168根据材料选择正确的热处理要求；进行摩擦副材料的摩擦试验；使润滑均匀；注意机油品质的选择。 . 表 缺点方式及影响分析表 初始商定层次： 义务： 审核人： 第 页 共 页 商定层次： 分析人员： 同意人： 填表日期： 代码 产品 或功能标志 功能 故障模式 故障原因 任务阶段 与工作方式 故障影响 严 酷 度 类 别 补 偿 措 施 故障 检测 方法 备 注局部 影响 高一 层次影响 最终 影响 把FMEA与CA结合起来叫FMEC