可信性工程概念

可信信性性工工程程北方交交通大大学崔贵章章二○○○三年年二月月北京京目录录第一部部分基基本概概念第二部部分可可信性性指标标第三部部分系系统的的可靠靠性第四部部分可可靠性性分析析第五部部分可可靠性性试验验第六部部分可可信性性管理理第一部部分基基本概概念单元一一术术语语单元二二可可信信性工工程单元一一术术语语一、可可信性性（Dependability）用于表表述可可用性性及其其影响响因素素(可可靠性性、维维修性性和保保障性性)的的集合合术语语注：可可信性性仅用用于非非定量量的总总体描描述[IEC60050-191：：1990]GB/T/9000-2000：3.5.3二、可可靠性性（Reliability）定义产品在在规定定条件件下和和规定定时间间内完完成规规定定功能能的能能力产品在在规定定条件件下和和规定定时间间内完完成规定功功能的的概率率可靠性（续续一）对定义的诠诠释产品三个规定/三个要件件可靠性（续续二）可靠性的分分类固有可靠性性使用可靠性性基本可靠性性(BasicReliability)任务可靠性性(MissionReliability)三、故障在规定的环环境条件和和使用条件件下产品丧丧失或部分分丧失规定定功能的状状态故障对规定定条件而言言，是个随随机事件对于不可修修复的产品品而言，常常称其故障障为“失效效”故障（续一一）故障的表现现间歇性故障障和永久性性故障独立故障和和从属故障障局部故障和和整体故障障故障（续二二）意外故障突然故障和和退化故障障四、维修性性（Maintainability）可维修产品品在规定条条件和规定定时间内，按规定定程序和方方法进行维维修时，保持或或恢复到规规定状态的的能力维修性（续续一）维修性包括括两个方面面维护也也叫预防性性维修，是是一种日常常的可靠性性控制过程程，表现为为预先检查查和采用““边缘试验验技术”修理产产品发生生故障后，，使其恢复复完成规定定功能的工工作维修性（续续二）维修性反映映了可维修修产品可以以接受维修的能力，，在产品的的论证阶段段、研制阶段、使用用阶段和处处理阶段的的全寿命过程，都应应重视维修修性要求五、保障性性产品的设计计特性和计计划的保障障资源等是完完成规定功功能的能力力保障性包括括两个方面面与保障有关关的设计特特性保障资源的的充足和适适用性保障性（续续）产品同时具具有可保障障的特性和和能保障的特性，才才是具有完完整保障性性的产品六、可用性性（Availability）固有可用性性在要要求的外部部资源得到到满足的前提下，产产品在规定定的条件下下和规定的时时间内可以以完成规定定功能的能力力外部资源（（不含维修修资源）不不影响固有有可用性，使用可可用性则受受外部资源源的影响可用性（续续）可用性综合合反映了产产品可靠性性、维修性性和保障性所达达到的水平平可靠性、维维修性和可可用性是可可靠性的三三个基本方面，，简称为RAM问题题/技术单元二可可信性工工程一、从可靠靠性工程到到可信性工工程成立于1952年的的美国国防防部电子设设备可靠性性咨询组（（AGREE），在在1957年发表了了研究报告告《军用电电子设备可可靠性》，，标志着可可靠性工程程已成为一一门独立的的学科。经经过60年年代的发展展阶段，70年代的的成熟阶段段，80年年代更深广广的发展阶阶段，以及及90年代代以来进入入向综合化化、自动化化、智能化化和实用化化发展的阶阶段，可靠靠性工程已已发展为包包括可靠性性设计、可可靠性试验验、可靠性性维修、可可靠性分析析和可靠性性管理的可可信性工程程二、可信性性工程的意意义产品结构日日益复杂装配密度迅迅速提高产品用期急急剧缩短使用环境空空前严酷可信性工程程的意义（（续）降低总费用用图1-2-1产品的的可靠性与与总费用产品可靠性性总费用生产费用维修费用第二部分可可信性性指标单元一可可靠性性指标单元二维维修性性指标单元三可可用性性指标单元一可可靠性指指标一、可靠度度函数产品在规定定的条件下下和规定的的时间内，，完成规定定功能的概率率，记为R（t）R(t)=P(T＞t)其中T—产品故故障前的工工作时间t—规定的的时间可靠度函数数（续一））R(t)=P(T＞t)≈Ns(t)No其中T—产品故故障前的工工作时间N0—t=0时时，在规定定条件下投投入工作的的产品数Ns(t)—在在0到t时时刻的工作作时间内没没有发生故故障的产品数可靠度函数数（续二））例设t=0时时，投入工工作的10000只只灯泡，当当t=365天时，发发现有30只灯泡坏坏了，求一年时的可可靠度参考答案R（（年）=0.997二、不可靠靠度函数（（累积故障障分布函数数）产品在规定定条件下和和规定时间间内，丧失失规定功能能的概率，记记为F(t)F(t)=P(T＜t)=1-R(t)≈其中T—产品故故障前的工工作时间N0—t=0时时，在规定定条件下工工作的产品品数Nf(t)—在在0到t时时刻的工作作时间内，，发生故障障的产品数Nf(t)N0不可靠度函函数示意图图图2-1-1F(t)、R(t)和f(t)的关系f(t)R(t)f(t)ttF(t)四、故障率率函数（瞬瞬时故障率率函数）产品工作到到某时刻t尚未发生生故障，在在该时刻后后单位时间内内发生故障障的概率，，记为λ(t)λ(t)≈△Nf(t)Ns(t)△t其中△t—时刻t后所取时时间间隔Ns(t)—到到时刻t，，未发生故故障的产品品数△Nf(t)—时时刻t后，，△t时时间内发生生故障的产品数故障率的单单位1菲特（Fit)=10-9/h故障率函数数（续一））例若年初投入入的灯泡为为9970只，若一一年后坏了了10只，，求故障率率参考答案λλ（（1年）=0.001/天100件产产品工作三三年有4件件发生故障障，设产品品每天工作作12小时时，求故障障率参考答案λλ（（3年）=0.311×10-5/小时故障率函数数（续二））我国电子工工业规定的的故障率等等级等级

符号

最大故障率（1/h）

四五级

Y3×10-5

五级W1×10-5

六级L1×10-6

七级Q1×10-7

八级B1×10-8

九级J1×10-9

十级S10×10-10

故障率函数数（续三））浴盆曲线早期故障偶然故障耗损故障维修后故障率下降使用寿命规定的故障率λ(t)AB图2-1-2故障率函数数（续四））浴盆曲线的的讨论没有偶然故故障期或偶偶然故障期期很短的产产品，是不不能投入使使用的产品出厂前前，要进行行可靠性筛筛选五、平均故障前时间不可修复产品平均寿命的统计特性，记为MTTF（Meantimetofailure）MTTF≈1N0

No

∑tii=1其中N0—不可修复产品数ti—第i（i=1，2，…，N0)件商品的故障前时间特别地，产品寿命服从指数分布时MTTF=1λ例设有5个不不可修复产产品进行寿寿命试验，，它们发生生失效的时时间分别是是1000h、1500h、、2000h、2200h、、2300h，求它它们MTTF的观测测值参考答案1800h六、平均故障间隔时间可修复产品两次相邻故障间平均工作时间的统计特性，记为MTBF（Meantimebetweenfailure）其中N0—可修复产品发生的故障数ti—第i次（i=1,2,…,N0）持续工作时间特别地，产品寿命服从指数分布时MTBF==MTTF1λMTBF≈1N0

No

∑tii=1例设有一电子子产品工作作1万小时时，共发生生故障5次，求该产产品MTTF的观测测值参考答案MTBF=2000h七、产品的的寿命特征征可靠寿命给给定的可靠靠度所对应应的产品工作时间使用寿命产产品在规定定的条件下下，具有规定的可接接受的故障障率的工作时间贮存寿命产产品在规定定的条件下下贮存，仍能满足规规定质量要要求的时间长度单元二维维修性指标标一、平均修修复时间在规定的条条件下和规规定的时间间内，产品品在任一规规定的维修级别别上，修复复所需总时时间的平均均值记为，，MTTR（（Meantimetorepait））MTTR=其中ti—第i(i=1,2,…,n)次修复复时间n—修复次次数ti1n

n

∑i=1特别地，当当单位时间间完成修理理的瞬时概概率u(t)≡u(常数数)时MTTR=1u二、平均维维护时间产品在任一一规定的维维护级别上上，维护所所需总时间间的平均值，记记为MTTM（Meantimetomaintenanne）MTTM=其中ti—第i(i=1,2…,n)次维护时时间n—维护次次数MTTM=1Pti1n

n

∑i=1特别地，当当单位时间间内完成维维护的瞬时时概率P（t）≡≡P（常常数）时时三、两点讨讨论MTTR=和和MTTM=越越高高，则维修修时间越短，这将将降低维修修费用，减减少停机损损失MTBF高高的产品，，可以减少少维修次数数，但不一一定就有良好好的MTTR1u1p例甲产品的MTBF=2000h，MTTR=200h；；乙产品的MTBF=1000h，MTTR=20h。显显然后者反而而更好些。。可见，维维修性必须须作为可靠性的的一个方面面，予以足足够的重视视单元三可可用用性指标一、瞬时可可用概率可修复产品品是处在一一个由规定定状态到故故障状态，，又由故障状状态到规定定状态的不不断转移的的随机过程程中，因而可可以用在时时刻t时产产品处于规规定状态的的概率作为可可用性指标标图2-3-1to

A0.5A(t)1.0A(t)二、固有可可用概率当长期使用用某一产品品时，A（（t）趋于于一个固定定值A，称称之为固有有可用概率率，也叫““可用度””或“役时时率”λ=和u=时1MTBF1MTBRA=MTBFMTBF+MTTR当三、可靠性性指标可靠性指标定义单位可靠度R(t)产品在规定条件下，规定的期间内，完成规定任务的概率%故障率(瞬时故障率，失效率)λ（t）在某时刻以前工作起来的产品，在继续的单位时间内，产生故障的比例%/103h;非特(Fit)=10-9/h平均故障间隔时间(MTBF)对于可修复的产品，两相邻故障间的工作时间的平均值时间故障前平均时间(MTTF)对于不进行修理的产品，发生故障以前工作时间的平均值时间耐用寿命产品从早期失效终了，到万耗损失效开始的工作时间时间维修度可以维修的产品，在规定的条件下，规定的时间内，完成维修的概率%平均修复时间(MTTR)修复性维修所需要的时间的平均值时间平均维护时间(MTTM)对可维修产品，维护所需时音质平均值时间平均不能工作时间(MDT)不能工作时间的平均值时间平均能工作时间(MUT)能工作时间的平均值时间可用度A(t)可以维修的产品，在某特定的瞬间，维持其功能的概率%四、可靠性性指标示例例使用条件修理的可能性维护种类产品例可靠性指标例连续使用可修复预防性维护电子计算机武器、车辆、飞机、生产设备、雷达、载波机平均故障间隔时间耐用寿命有效度事后维护实施用电气用具和机械器具，电视机平均故障间隔时间耐用寿命早期失效率（一年）不可修复使用到耗损故障期电子元器件、机械零部件、一般消费用具失效率平均寿命失效分布形状及其参数使用一定时间后弃去实行预防性维护的设备的元器件和零部件，使用期比平均寿命长的元器件、零部件失效率更新寿命失效分布形状及其参数突然使用可修复预防性维护过负荷继电器成功率不可修复雷管、炮弹、导弹成功率第三部分系系统可靠性性的计算单元一概概述述单元二串串联联系统单元三并并联联系统单元四混混合合系统单元五分分系系统相互依依赖的系统统单元六可可靠靠性分配单元七可可靠靠性预计一、系统可可靠性计算算的意义在设计阶段段，选择系系统的结构构和元器件件在制造阶段段，保证采采购质量，，不断改近近工艺在使用阶段段，加强维维护，及时时修理单元一概概述二、可靠性性模型用于预计或或估计产品品可靠性的的模型应建立系统统级和分系系统级可靠靠性模型包括可靠性性方框图和和可靠性数数学模型三、可靠性性框图可靠性框图图表表示产品品中各单元元之间的逻逻辑功能关关系原理图表表示产产品中各单单元之间的的物理关系系例振荡电路的的原理图与与可靠性框框图C（电容）L（电感）原理图LC可靠性框图图3-1-1图3-1-2四、加法公公式互斥条件下下的加法公公式两条件A、、B互斥C=A+B=A∪BP（C）=P（A+B）=P（A）+P（B））加法公式（（续）非互斥条件件下的加法法公式两条件A、、B不互斥斥C=A+B=A∪BP（C）=P（A+B）=P（A）+P（B））-P（AB）加法公式式（续））非互斥条条件下的的加法公公式两条件A、B不不互斥C=A+B=A∪BP（C））=P（（A+B）=P（A））+P（（B）-P（AB）非独立条条件下的的乘法公公式两条件A、B不不独立C=AB=A∩∩BP（C））=P(AB)=P(A)P(BlA)=P(B)P(AlB)乘法公式式（续））单元二串串联系系统一、可靠靠性框图图只有各分分系统都都正常工工作，系系统才能能正常工工作S1S2Sn图3-2-1二、可靠靠度的计计算记分系统统Si(i=1，2，，…，n)正正常工作作的事件件为Ai，可靠度度为Ri(t),R(t)是是系统的的可靠度度各分系统统不相互互独立时时R(t)=P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1A2)…P(An|A1A2…An-1)各系统相相互独立立时R(t)=∏Ri(t)ni=1特别地，，当各分分系统的的故障率率函数λλi(t)(i=1,2，…，，n)是常数λλi的指数分分布时R(t)=eλitn∑i=1例设在单元元一的振振荡电路路电感和和电容的的故障率率λL=λc=10-5/h，求求振荡器器的MTBFs参考答案案MTBFs=50000h设产品由由独立的的10个个部件串串联组成成，若每每一个部部件工作作10000小小时的可可靠度都都是0.9，求求该产品品工作10000小时时的可靠靠度参考答案案R（（10000））=0.348单元三并并联系系统一、可靠靠性框图图只要有一一个分系系统正常常工作，，系统就就能正常常工作SnS2S1图3-3-3二、可靠靠度的计计算记分系统统Si(i=1,2,…,n)发生生故障的的事件为为Āi，可靠度为为Ri(t),不可靠度度为Fi(t)。。记系统统的可靠靠度和不不可靠度度分别为R(t)、F(t)计算F(t)各分系统统不相互互独立时时F(t)=P(Ā1)P(Ā2|Ā1)P(Ā3|Ā1Ā2)····P(Āi|Ā1Ā2···ĀĀi-1)····P(Ān|Ā1Ā2···ĀĀn-1)各分系统统相互独独立时N计算R(t)F(t)=∏Fi(t)ni=1∏Fi(t)=1-[1-Ri(t)]ni=1ni-1∏R(t)=1-可靠度的的计算（（续）工程上，，一般用用二单元元或三单单元并联联系统对于二单单元并联联系统R(t)=R1(t)+R2(t)-R1(t)R2(t)在单元故故障率相相等，即即λ1=λ2=λ0（常数））时R(t)=(2-e-λot)e-λot三、n中中取r的的并联系系统n个分系系统中，，只要有有r个系系统正常常工作，，系统就就能正常常工作记各分系系统的可可靠度为为R0，系统的的可靠度度为R（t））=∏CR(1-R0)n-k，n≥r+1nk=rknko单元四混混合系系统一、可靠靠性框图图各分系统统先串联联后并联联，或者者先并联联后串联联并串联系系统S11S12S1mS21S2mS22Sn1SnmSn2图3-4-1可靠性框框图（续续）串并联系系统sn1s21s11Sn2s22s12snms2ms1m图3-4-2二、可靠靠度的计计算假定各分分系统独独立工作作时，具具有相同同的可靠靠度R可靠度的的计算要要“逐级级”进行行并串联系系统的可可靠度RSP=1-(1-Rm)n串并联系系统的可可靠度RPS=[1-(1-R)n]m并串联系系统中的的每一并并联中具具有“单单元后备备”，其其可靠度度高于串串并联系系统单元五分分系统统相互依依赖的系系统在系统没没有受到到冲击时时，各分分系统是是相互独独立的，，而受到冲冲击时，，却是相相互依赖赖的在后面的的讨论中中，设系系统由分分系统S1、S2组成。记记E—无冲冲击A—S1正常|EB—S2正常|EC—S1正常|ĒD—S2正常|Ē一、正依依赖只要有一一个正常常，另一一个肯定定正常P(C|D)=P(D|C)=1P(C|D)=P(D|C)=1正依赖（（续）串联系统统R(t)=P(A)P(B)P(E)+P(D)P(Ē)并联系统统R(t)=[p(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(C)P(Ē)二、负依依赖只要有一一个不正正常，另另一个肯肯定正常常P(C|D)=P(D|C)=1串联系统统R(t)=P(A)P(B)P(E)+[P(C)+P(D)P(Ē)]并联系统统R(t)=[P(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(Ē)P(D|C)=P(C)P(CD)=P(D)串联系统统R(t)=P(A)P(B)P(E)+P(D)P(Ē)并联系统统R(t)=[P(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(C)P(Ē)三、链依依赖四、例按给定的的P(A)=0.98，，P(B)=0.97;P(Ā)=0.02,P(B)=0.03和P(C)=P(C)=P(D)=P(D)=0.5,计计算系统统的可靠靠度参考答案案正依赖0.9481（（串联）），0.9944(并联)负依赖0.9411（（串联）），0.9994(并联)链依赖0.9461（（串联）），0.9944(并联)单元六可可靠性性分配一、概念念将系统可可靠性的的定量要要求协调调地分配配到各个个分系统统，是一一个由整整体到局局部，由由上到下下的分解解过程主要方法法有等分分配法，，评分分分配法，，比例组组合法，，动态规规划法等等二、评分分分配法法是一种专专家群体体决策法法，适用用于缺乏乏相关数数据的场合以故障率率λ为分分配参数数评分分配配法（续续一）影响因素素及评分分影响因素复杂度（复杂→简单）技术成熟度（低→高）重要度（低→高）环境条件（恶劣→最好）序号1234评分10~110~110~110~1评分分配配法（续续二）计算第i(i=1,2,……,n)个分系系统的评评分数Wi=4j∏Dij其中Dij是第i个个分系统统第j个个因素的的评分数数系统的评评分数W=n∑i=1Wi评分分配配法（续续三）第i个分分系统的的评分系系数分配给第第i个分分系统的的故障率率Ci=WiWλi=Ciλ评分分配配法（续续四）例设S是由由分系统统S1、S2、S3和S4组成的串串联电电子系统，，其可靠靠性的要要求是MTBF=500h,下面是请五位位专家进进行评分分，得到到的可靠靠性分配配表可靠性分分配表部件复杂度技术成熟度重要度环境条件各部件评分数Wi各部件评分系数Ci分配给各部件的故障率λi×10-4分配给各部件的MTBFA896834560.4269.241082.3B576816800.2254.52222.2C56659000.1202.44166.7D668514400.1933.682590.1合计：120500三、只考考虑分系系统的复复杂程度度和重要要性时的定量量方法定义第i个分系系统的复复杂程度度因子ni,为其所所包含的元器器件数量量定义第i个分系系统的重重要性因因子Wi=由第i个分系统故障引起的系统故障次数第i个分系统的故障次数对串联系系统Wi≡1合理的要求是是：λiλni

NWi=其中λi—第i个分系系统的故障率率λ—全系统统的故障率N=∑ni若系统为指数数分布，而λλ=时时LnRtλi=niLnRNWit例要求系统5个个小时工作正正常的可靠度度为90%，，有关资料如表。。试按指数分分布作可靠度度分配固于分系统niwiS1500.7S2400.5S32000.8S4600.3参考答案λλ1=0.0043/h,λλ2=0.0048/h,λ3=0.0151/h,λλ4=0.0120/h单元七可可靠性预预计一、概念根据组成系统统的元器件的的可靠性，定定量估计系统统的可靠性。。是一个由局局部到整体，，由下到上的的综合过程主要方法有元元器件计数法法，应力分析析法，上下限限法等二、元器件计计数法优点是不需要要详尽了解各各个元器件的的应用及它们之间间的逻辑关系系，就可以很很快估算出产品的的故障率缺点是估计结结果比较粗糙糙元器件计数法法（续）其中λ——产品总的故故障率λGi—第i种元器件件的通用故障障率πQi—第i种元器件件的通用质量量系系数Ni—第i种元器件件的数量n—所用元器件的的种类数目λ=Nini=1(λGiπQi

)∑三、应力分析析法要求具备了详详细的文件清清单、电应力力比、环境温温度等信息估计结果比元元器件计数法法的结果准确确三步计算法第一步，先求求出各元器件件的工作故障障率λpλp=λb=πEk其中λb—元器件基本本故障率πE—环境系数K—减减额因子，其其值小于或等等于1，由应力等级决定定应力分析法（（续）第二步，求出出产品的工作作故障率λs其中λpi—第i种元器器件的工作故故障率Ni—第i种元器器件的数量n—产品品中元器件的的种类数第三步，求出出产品的MTBFλs=Niλpini=1∑1λSMTBF=第四部分可可靠性分析析单元一故故障模式、、影响及危害害性分析（FMECA））单元二故故障树分析析（FTA））单元三残残骸失效分分析单元一故故障模式、影影响及危害性性分析(FMECA)一、术语故障模式产产品故障障的表现形式式单点故障没没有冗余余或替代工作作程序的局部部故障故障影响故故障模式式对产品功能能性、可靠性性造成的影响，一般分为为对局部、高高一层次和最最终影响三个等级严酷度故故障影响的严严酷程度，一一般分为四类类：Ⅰ(灾难性故障障)、Ⅱ(致致命性故障)、Ⅲ(严重重故障)、Ⅳ(轻度故障)术语(续)二、FMEA和CAFMECA由由故障模式分分析(FMEA)和危害害性分析(CA)两两部分组成FMEA是在在产品的设计计阶段，分析析各种故障模式的影响，，找出单点故故障，提出补补偿措施，是一种定性方方法，采取列列表的形式CA是按故障障模式的严酷酷度及其发生生概率综合确定危害性，，它是FMEA的继续。。根据产品结构及可靠性性数据的获得得情况，可以以定性也可以定量三、FMECA的步骤掌握产品的工工作条件、环环境条件资料料按照产品的所所有工作模式式定义其功能能，绘制功能能方框图绘制可靠性方方框图规定故障分析析级别确定各种故障障模式的严酷酷度及检测方方法分析故障原因因，提出预防防措施绘制FMEA表FMECA的的步骤（续一一）故障模式及影影响分析表初始约定层次次任任务务审审核核第第页页共页约定层次分分析析人员批批准准填填表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故障检测方法补偿措施严酷度类别备注局部影响高一层次影响最终影响手电筒设计中中的FMEA表代码产品名称功能故障模式故障原因工作方式故障影响故障检测方法补偿措施严酷度类别备注局部影响高一层次影响最终影响01开关弹簧片接通电源弹性降低疲劳使用弹性降低开关接不通灯不亮目测选用弹性好的簧片Ⅱ02后盖弹簧接通电源弹性降低疲劳使用弹性降低开关接不通灯不亮目测选用弹性好的簧丝；改进工艺Ⅱ手电筒设计中中的FMEA表(续)代码产品名称功能故障模式故障原因工作方法故障影响故障检测方法补偿措施严酷度类别备注局部影响高一层次影响最终影响03灯座固定灯泡；接通电源接触不良座直径公差大使用接触不良时断时通时断时通仪器测试减少公差Ⅲ04前盖保护灯泡；调焦松动公差大；磨损使用松动影响聚焦影响测试仪器聚焦减少公差；改进工艺Ⅳ减少公差拧不上公差小使用拧不上FMECA的的步骤（续二二）如果进行定量量FMECA，则继续以以下步骤估计各种故障障模式的概率率等级绘制危害性规规律，填写CA表级别ABCDE定性描述经常发生很可能发生偶然发生很少发生极不能发生占总故障概率份额＞0.20.1-0.20.01-0.10.001-0.01＜0.001危害性矩阵ⅠⅣⅢⅡ图4-1-1AB故障模式出现概率等级ABCDEAB危害性矩阵（（续）用以比较各种种故障模式的的危害程度，，为确定补偿偿措施的顺序序提供依据横坐标是严酷酷度的类别，，纵坐标是故故障模式的危危害度或发生生概率打出的点离原原点越远，对对应故障模式式的危害越严严重黑白电视机的的FMECA电路原理图(线路)~220VT1V1V2R1V3R2R3R4R5V4C1C2图4-1-2电路原理图（（方框）图4-1-3降压变压器整流电路滤波电路市电输入电压调整电路比较放大电路标准电压电路稳压输出取样电路黑白电视机的的电路单元CA表隶属系统黑白电视机电源电路单元CA分析表年月日分析者隶属整机审核者序号①产品名称②代号③失效模式④失效效应⑤影响程度⑥失效原因⑦补救办法⑧故障概率⑨备注⑩局部效应最终效应1硅整流桥V1开路、短路无直流输出无光栅、无伴音Ⅳ属器件早期失效对上机器件进行筛选0.002V2、C1故障率高，应采取改进措施V2故障率高是设计原因，应在设计上减小CE电压或选用Bvceo大的器件2大功率晶体管V2开路、短路无直流输出无光栅、无伴音Ⅳ设计原因Bvceo余量小改用Bvceo大的器件0.053中小功率晶体管V3开路输出电压升高可能烧毁无器件，造成整机失效或影响寿命Ⅲ器件随机失效更换合格器件0.001短路输出电压降低严重影响图像和伴音质量或造成整机失效Ⅳ4稳压二极管V4开路输出电老谋深算或高可能烧毁无器件造成整机失效或影响寿命Ⅲ器件早期失效对上机器件进行筛选0.0035电解电容器C1开路输出纹波增大图像产生扭曲，伴音交流声大Ⅲ元件可靠性差进行产品质量认证选用可靠性高的元件0.08短路无直流输出无光栅、无伴音Ⅳ黑白电视机电电路单元CA表（续）隶属系统黑白电视机电源电路单元CA分析表年月日分析者隶属整机审核者序号①产品名称②代号③失效模式④失效效应⑤影响程度⑥失效原因⑦补救办法⑧故障概率⑨备注⑩局部效应最终效应6瓷电容器C2开路输出波纹稍大对图像可能有轻微影响Ⅱ元件随机失效更换合格元件0.001C1是产品质量问题应选用可靠性高的产品其他属于小概率事件可以不考虑，为了提高整机可靠性，可加严上机器元件的筛选短路无直流输出无光栅、无伴音Ⅳ7电阻器R1开路无直流输出无光栅、无伴音Ⅳ元件随机失效更换合格元件0.0018阻器R2阻值变小无影响无影响Ⅰ元件受潮雨季经常加电0.0029阻器R3开路输出电压升高烧毁元器件造成整机失效Ⅲ元件随机失效更换合格元件0.00110电位器R4中心头开路输出电压升高烧毁元器件造成整机失效Ⅲ元件质量差更换质量好的元件0.00311电阻器R5开路输出电压降低对伴音、图像有一定影响Ⅳ元件随机失效更换合格元件0.00112电源变压器T1开路无直流输出无直流输出、无光栅Ⅳ变压器引出头虚焊加强对变压器的检验0.001漏磁图像产生扭曲Ⅲ铁芯质量不好四、FMECA的注意问问题重视总结经验验尽多地占有相相关信息把握时机单元二故故障树分析析（FTA））一、什么是FTA通过对造成系系统故障（顶顶事件）的各各种可能的原原因（中间事事件或底事件件）进行分析析，画出逻辑辑因果图（故故障树），进进而确定中间间事件或底事事件的各种可可能的组合方方式及其发生生概率，以便便采取措施，，提高系统的的可靠性二、用途发现薄弱环节节，提供改进进设计的依据据，FTA常常作作为FMECA的补充系统的安全性性与事故分析析系统的风险性性评价故障诊断与维维修和检修表表的制定三、程序熟悉系统，界定分析范围确定顶事件建立失效树定性分析定量分析写出分析报告，提出改进措施图4-2-1或门（OR））输入与门（AND）输入+输出输出四、故障树的的基本符号·故障树的基本本符号（续一一）故障事件未探讨事件基本事件故障树的基本本符号（续二二）例公共照明系统统电路图灯1灯2灯3调节器电源图4-2-2故障树的基本本符号（续三三）公共照明系统统故障树室内无光照明部分故障+电源故障·灯1坏灯2坏可调灯坏+调节器坏灯坏图4-2-3五、优点是一种图形演演绎法，清晰晰地显示了系系统内在状态态的联系考虑故障因素素的各种可能能的组合提供了一个形形象的管理、、维修和使用用指南可以定量求出出可靠性参数数六、缺点建立故障树，，需要具有一一定理论知识识和丰富经验验的工程技术术人员参加工作量大，投投入多收集数据困难难采用图象信息息技术时，有有一定难度七、定性分析析目的是找出所所有导致顶事事件T发生的的最小故障事事件链记全部未探讨讨事件和基本本事件为X1、X2、···、Xn，而B{xi1,xi2,……,xiL}(L≤≤n)是是它它们们中中的的某某些些事事件件的的集集合合，，当当T是是B中中所所有有事事件件的的与与门门时时，，称称B是是一一个个故故障障事事件件链链；；当当B中中去去掉掉一一个个事事件件后后，，就就不不是是故故障障事事件件链链，，则则称称B是是一一个个最最小小故故障障事事件件链链定性性分分析析（（续续一一））在只只有有与与门门、、或或门门的的逻逻辑辑组组合合时时，，设设B1，B2，······,BK是所所有有最最小小失失效效事事件件链链，，则则T=∪∩λis=1ki∈BS定性性分分析析（（续续二二））Fussell-Yesely算算法法公共共照照明明系系统统故故障障树树TG1+1·2G2+345图4-2-4定性性分分析析（（续续三三））公共共照照明明系系统统的的算算法法123步骤G12,3,G22,3,42,3,5图4-2-5定性性分分析析（（续续四四））Semanders算算法法123步骤G12,3,G22,3,42,3,5图4-2-5G2=X4+X5G1=X2X3G2=X2X3X4X2X3X5T=X1+G1=X1+X2X3X4+X2X3X5八、、定定量量分分析析如果果知知道道定定性性算算式式中各各故故障障事事件件发发生生的的概概率率，，则则可可用用串串联联系系统统、、并并联联系系统的的算算法法求求得得P(T)实用用的的近近似似算算式式是是P[(A+B)≈≈P(A)+P(B)]A、、B独独立立时时P(AB)=P(A)P(B)对于于公公共共照照明明系系统统P(T)=P(X1)=P(X2)+P(X3)+P(X4)+P(X2)P(X3)P(X5)s=1i∈BST=∪∩Xik一、、概概述述对失失效效产产品品进进行行失失效效模模式式和和失失效效机机理理进进行行分分析析重要要意意义义在在于于是促促进进科科学学技技术术发发展展的的重重要要手手段段是提提高高产产品品质质量量的的重重要要途途径径可以以给给企企业业带带来来巨巨大大的的经经济济效效益益单元元三三残残骸骸失失效效分分析析二、、工工作作内内容容评价价与与处处理理责任任与与索索赔赔质量量改改进进三、、工工作作程程序序接受受任任务务调查查研研究究根据据失失效效模模式式确确定定失失效效机机理理采取取对对策策四、、工工作作要要求求质量量部部门门牵牵头头，，责责任任部部门门承承担担相相应应职职能能经费费必必须须落落实实对参参加加人人员员进进行行系系统统培培训训一切切资资料料归归档档保保管管第五五部部分分可可靠靠性性试试验验单元元一一概概述述单元元二二工工程程试试验验单元元三三统统计计试试验验单元元一一概概述述一、、概概念念试验验按按照照程程序序确确定定一一个个或或多多个个特特性性GB/T19000-2000：：3.8.3应力力对对产产品品功功能能有有影影响响的的各各种种因因素素可靠靠性性试试验验为为了了确确定定产产品品在在一一定定应应力下下的的可可靠靠性性而而进进行行的的试验验二、、作作用用判定定产产品品的的合合格格与与不不合合格格决定定产产品品的的接接收收或或拒拒收收促使使产产品品可可靠靠性性增增长长三、、分分类类按照照实实试试场场所所现场场试试验验实验验室室试试验验按照照试试验验目目的的工程程试试验验统计计试试验验单元元二二工工程程试试验验一、、环环境境应应力力筛筛选选试试验验在产产品品上上施施加加一一定定的的环环境境应应力力，，排排除除早早期期故故障障的的试试验验适用用于于早早期期故故障障用用常常规规方方法法或或目目视视方方法法发发现现的的情情况况针对对早早期期故故障障机机理理制制定定筛筛选选条条件件，，不不应应超超过过设设计计极极限限环境境应应力力筛筛选选试试验验（（续续））在产产品品的的开开发发阶阶段段和和早早期期生生产产阶阶段段，，在在产产品品的的各各层层次次上上都都应应100%进进行行；；在在批批量量产产阶阶段段后后期期，，对对组组件件层层以以上上的的产产品品按按质质量量稳稳定定情情况况抽抽样样进进行行正常常筛筛选选的的淘淘汰汰率率不不应应超超过过15%，，淘淘汰汰率率过过大大时时，，应应停停止止试试验验对电电子子产产品品而而言言，，施施加加随随机机振振动动和和温温度度循循环环应应力力环境境应应力力试试验验不不能能提提高高产产品品固固有有可可靠靠性性，，但但有有利利于于可可靠靠性性增增长长二、可可靠性性增长长试验验在规定定的环环境应应力下下，为为暴露露产品品故障障并检检验改改进措措施的的实验验规定的的环境境应力力可以以是产产品工工作时时的实实际环环境应应力，，模拟拟环境境应力力或加加速变变化的的环境境应力力可靠性性增长长试验验（续续）包括对对产品品功能能的监监测、、故障障检测测和分分析以以及改改进设设计有有效性性的检检验，，一般般称此此过程程为试试验———分分析———改改进应制定定一个个完整整的可可靠性性增长长计划划，并并通过过监测测试验验过程程对增增长计计划进进行管管理可靠性性增长长试验验不能能提高高产品品的可可靠性性，只只有采采取了了改进进措施施，才才能真真正的的提高高可靠靠性单元三三统统计计试验验一、可可靠性性测定定试验验是一种种测定定产品品可靠靠性水水平的的试验验如果试试验时时间达达到规规定的的T*时就就停止止的试试验，，叫定定时截截尾试试验验如果计计出现现的故故障数数达到到规定定的r时就就停止止的试试验，，叫定定数截截尾试试验可靠性性测定定试验验（续续）对于定定时截截尾试试验MTBF的的点估估计为为=MTBF的的单边边置信信下限限为L=T*rΛθ2rXα(2r+2）MTBFΛθΛθΛθ二、可靠靠性鉴定定试验验证通通过提提供客观观证据对对规定要要求已得得到满足的认认GB/T19000-2000：3.8.4可靠性鉴鉴定试验验是用具具有代表表性的产产品在规定条件件下进行行的验证证试验可靠性鉴鉴定试验验（续））验证实险险在方法法上是一一种抽样样检验程程序，选选取的指指标与时时间有关关，一般般样本大大小为2-3寿命服从从指数分分布的定定时截尾尾可靠性性鉴定试试验有标标准的试试验方案案常用的定定时截尾尾试验方方案方案序号方案特征参数鉴别比试验时间判别标准（失效次数）判断风险标称值%αβD=θ0/θ1（θ1的倍数）拒收数（r≥）110%10%1.545.037210%20%1.529.926320%20%1.521.118410%10%2.018.814510%20%2.012.410620%20%2.07.86710%10%3.09.36810%20%3.05.44920%20%3.04.331030%30%1.58.171130%30%2.03.731230%30%3.01.11三、可靠靠性验收收试验用已交付付或可交交付的产产品在规规定条件件下所做做的试验验，目的的在于确确定产品品是否符符合规定定的可靠靠性要求求规定的试试验条件件要与可可靠性鉴鉴定试验验中的综综合环境境相同可靠性验验收试验验（续））要定义批批量的大大小，试试验样品品要有代代表性试验前，，应进行行详细的的性能测测试可采用序序贯试验验方案、、定时或或定数截截尾试验方案第六部分分可可靠性管管理单元一概概述单元二故故障报报告、分分析和纠纠正措施施系统（FRACAS）单元三设设计中中的可靠靠性管理理单元四制制造和和使用中中的可靠靠性管理理一、含义义从系统的的观点出出发，通通过制定定并实施施一项科科学的计划，，去组织织、领导导和控制制可靠性性活动的的开展，以保保证用最最少的资资源实现现顾客对对产品可可靠性的要求求单元一概概述二、基本本原则系统观点点，过程程方法组织保证证，全员员参与早期投入入，开展展TPM健全法规规，用数数据说话话三、职能能计划组织领导控制一、作用用单元二建建立立故障报报告、分分析和纠纠正措施施系统（（FRACAS）保证故障障信息的的及时性性、正确确性和完完整性全方位地地利用故故障信息息，全过过程地促促进产品可靠性性增长二、故障障报告在规定的的试验期期间，产产品的任任何功能能等级发生的故故障，都都要向规规定等级级的管理理部门报告故障障报告要要形成文文件，以以便审查查、追踪和存档档故障报告告的内容容：故障障现象，，故障环环境，机内测试试（BIT）指指示，故故障观测测者等要充分利利用已有有的信息息管理系系统三、故障分析析故障调查工程分析统计分析查明故障原因因和责任四、故障纠正正对纠正措施要要进行分析、、计算和必要要的验证通过评