质量管理与可靠性七

第12章

可靠性基础知识12.1基本概念12.1.1可靠性的基本概念可靠性概念

经典的定义：产品在规定条件下和在规定的时间内，完成规定功能的能力。（三要素）用概率→可靠度产品→硬件，软件和流程性材料。产品的可靠性是指产品全寿命周期的可靠性、与设计、制造、使用密切相关（全寿命）。各个阶段对可靠性的影响大小：设计40～50%制造20～30%固有可靠性使用20～30%使用可靠性实际过程中表现出的能力——使用可靠性，与安装、操作使用、维修保障有关。还可分为：基本可靠性、任务可靠性。在规定任务剖面内完成规定的功能的能力。第12章

可靠性基础知识12.1.2故障及其分类条件、时间容易理解，功能→故障产品或其一部分不能本将不完成预定的功能的事件或状态称为故障。对于不可修的产品也称失效。故障——表现形式——故障模式物理、化学变化的原因——机理

第12章

可靠性基础知识分类有多种方法：由后果——致命和非致命统

计——独立和从属规

律——早期、偶然和耗损第12章

可靠性基础知识12.1.3维修性定义：产品在规定条件下、时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复其规定状态的能力。条件：机构和场所，人、设备、工具、备件、资料。程序、方法：技术文件规定的，维修工作、类型、步骤方法。维修性也是产品设计赋予的固有特性。第12章

可靠性基础知识12.1.4可信性和可用性可信性是表示可用性及其影响因素。可靠性、维修性、维修保障性的非定量综合描述。可用性是在要求的外部资源得到保证前提下，产品在规定条件下和规定时刻或时间区间内处于执行规定功能状态的能力，R.M.S综合反映概率度量→可用度

（有效度）第12章

可靠性基础知识12.1.5可靠性与产品质量的关系质量：

性能特性——容易评价

专门特性——可用性、难于直观判断

安全性——难于直观判断经济性——容易判别、比较

时间性——容易判别、比较 适用性——容易判别、比较

第12章

可靠性基础知识12.1.6可靠性发展历史

二战：雷达

军事→电子→机械→其它、民用

可靠性—维修性—维修保障性—安全性

宏观→微观.定性→定量.手工→计算机

统计试验→工程试验、筛选、强化.

以可靠性为中心的全面质量管理可靠性与性能最大区别：看不见、测不到。但可以统计、评估。第12章

可靠性基础知识12.2可靠性、维修性的常用度量参数12.2.1累积故障概率分布函数、可靠度函数、故障率函数累积故障概率分布函数 F(t)=P(T≤t) F(t)=1－R(t) R(t)+F(t)=1第12章

可靠性基础知识第12章

可靠性基础知识可靠靠度度函函数数能力力————概概率率→→可可靠靠度度R(t)=P(T>t)T————产品品故故障障前前的的工工作作时时间间，，随随机机变变量量。。t———规规定定时时间间设有有No个产产品品投投入入使使用用，，r(t)———故故障障数数。。R(t)=(No-r(t))/NoF(t)=r(t)/No第12章章可靠靠性性基基础础知知识识第12章章可靠靠性性基基础础知知识识故障障概概率率密密度度函函数数某种种产产品品，，试试验验可可得得直直方方图图f(t)=R(t)、、F(t)的的性性质质取值值范范围围（（概概率率））【0.1】单调调性性：非增增、、非非减减对称称性性1－F（t）1－R(t)第12章章可靠靠性性基基础础知知识识12.2.2故故障障率率与与浴浴盆盆曲曲线线故障障率率函函数数（（失失效效率率））某时时刻刻尚尚未未发发生生故故障障的的产产品品，，在在该该时时刻刻后后单单位位时时间间内内发发生生故故障障的的概概率率————故故障障率率（（风风险险函函数数））λ(t)=λ0————指数数分分布布第12章章可靠靠性性基基础础知知识识浴盆盆曲曲线线第12章章可靠性基基础知识识①早期故故障阶段段机械：跑跑合期（（磨合期期）、设设计缺陷陷、加工工缺陷、、安装缺缺陷②偶然：：偶然因因素，操操作、负负荷③耗损：：老化、、疲劳、、磨损、、腐蚀。。可通过过维修、、更换第12章章可靠性基基础知识识故障率与与可靠度度及故障障密度函函数的关关系四个函数之间间的关系系：R(t)F(t)λ(t)f(t)第12章章可靠性基基础知识识12.2.3平平均故故障前时时间与平平均故障障间隔时时间平均故障障前时间间（MTTF）MTTF=∑∑ti/N每每个产产品的寿寿命平均故障障间隔时时间（MTBF）MTBF=∑∑ti/N每每次故故障前的的寿命产品的MTBF与产品维维修效果果有关。。基本修复复和完全全修复第12章章可靠性基基础知识识产品的特特征寿命命产品寿命命：可靠靠寿命、、使用寿寿命、总总寿命、、贮存期期限可靠寿寿命：：tR一定可可靠度度下的的寿命命使用寿寿命：：tr一一定定故障障率下下的寿寿命总寿命命：投投入使使用到到报废废的总总工作作时间间贮存期期限：：在规规定条条件下下，产产品能能贮存存的日日历持持续时时间→→启封封使用用能满满足规规定要要求。。第12章可靠性性基础础知识识平均修修复时时间MTTR和可用用度AMTTR=∑∑ττi/NA=MTBF/(MTTR+MTBF)第12章可靠性性基础础知识识12.3可可靠靠性设设计、、分析析12.3.1可可靠靠性设设计产品的的可靠靠性与与设计计、生生产和和管理理相关关可靠性性设计计水平平与固固有可可靠性性关系系重大大。可靠性性设计计的主主要技技术：：规定定定性定定量的的可靠靠性要要求———可可靠性性指标标指标体体系：：目标标、产产品质质量水水平、、考核核、验验证、、动力力，MTBF、MTTF、MTTR、A、λ(t)、R(t)第12章可靠性性基础础知识识12.3.2可靠性性模型型产品系系统级级、分分系统统级、、部件件级的的可靠靠性模模型功能→→数学学方法：：定量的的可靠靠性分分析，，分配配、预预计、、评估估乘法模模型（（串联联）加法模模型（（并联联）第12章可靠性性基础础知识识第12章可靠性性基础础知识识第12章可靠性性基础础知识识12.3.3可靠性性分配配Rs(t)=f(R1,R2,····Rn)Rs*：R1*,R2*,···Rn*把总的可靠靠性定量要要求分配到到规定的层层次，使可可靠性、性性能、经济济性达到综综合平衡。。λs=∑λi---λi=λs/n第12章可靠性基础础知识评分分配法法：λi=CiλsCi——第i个子系系统的评分分系数Ci=wi/wwi——第i个子系系统的评分分数w——系统的评分分数第12章可靠性基础础知识12.3.4可靠性预计计对产品可靠靠性的定量量估计R1，R2，···RnRs串联模型：：Rs=R1*R2*···*Rn=∏Ri相似产品可可靠性数据据、结构构构成、特点点、环境第12章可靠性基础础知识12.3.5可靠性设计计准则原有的工程程经验总结结：条理化化、系统化化、标准化化、科学化化。产品类型、、重要程度度及要求、、特点，类类似产品经经验，已有有的标准、、规范，概概率设计方方法第12章可靠性基础础知识耐环境设计计产品使用环环境的影响响：振动、、冲击、噪噪音、防潮潮、防腐、、热设计。。电子元器件件的选用与与控制（数数据）电子元器件件可靠性设设计数据。。电磁兼容性性设计降额设计和和热设计第12章可靠性基础础知识12.4可可靠性性分析12.4.1故障障模式影响响及危害性性分析（FMECA）可靠性———故障，减减少故障→→危害、安安全性→可可靠性影响响故障模式→→产品功能能影响→单单点故障。。影响的严重重程度（严严酷度）＋＋发生概率率→危害提提出可能的的预防第12章可靠性基础知知识FMECA实施步骤危害性矩阵图图危害性——以以线段长段评评定FMECA用途①

确定定关键件和重重要件②

单点点故障和薄弱弱环节③

为维修性性、测试性、、安全性、保保障性、试验验提出信息第12章章可靠靠性性基基础础知知识识第12章章可靠靠性性基基础础知知识识FMECA的工工作作效效果果因因素素①分分析析者者的的水水平平②可可利利用用的的信信息息③分分析析的的时时机机，，设设计计过过程程第12章章可靠靠性性基基础础知知识识12.4.2维维修修性性设设计计产品品的的维维修修性性是是设设计计出出来来的的。。维修修性性定定性性设设计计主主要要有有：：简简化化设设计计、、可可达达性性设设计计、、标标准准化化互互换换性性与与模模块块化化设设计计、、防防差差错错及及识识别别标标志志设设计计、、维维修修安安全全设设计计、、故故障障检检测测设设计计、、维维修修中中人人素素工工程程设设计计等等。。第12章章可靠靠性性基基础础知知识识(1)简简化化设设计计：：尽尽可可能能采采用用最最简简单单的的结结构构和和外外形形,以以降降低低对对使使用用和和维维修修人人员员的的技技能能要要求求。。(2)可达达性性设设计计：：是是当当产产品品发发生生故故障障进进行行维维修修时时,容容易易接接近近需需维维修修部部位位的的设设计计。。(3)标准准化化、、互互换换性性与与模模块块化化设设计计。。(4)防差差错错及及识识别别标标志志设设计计。。(5)维修修安安全全性性设设计计。。(6)故障障检检测测设设计计。。(7)维修修中中的的人人素素工工程程设设计计。第12章章可靠靠性性基基础础知知识识12.5可可靠靠性性试试验验作用用：：调调查查、、分分析析和和评评价价的的手手段段目的的：：①①定定量量要要求求，，合合格格与与否否②保保证证可可靠靠性性，，实实现现可可靠靠性性增增长长分类类：：地点点————实实验验室室、、现现场场试试验验目的的————工工程程试试验验、、统统计计试试验验应力力筛筛选选、、鉴鉴定定可靠靠性性增增长长、、验验收收第12章章可靠靠性性基基础础知知识识12.5.1环境境应应力力筛筛选选低于于极极限限的的环环境境应应力力，，模模拟拟真真实实条条件件。。剔除除早早期期故故障障，，100%筛选选12.5.2可靠靠性性增增长长暴露露产产品品薄薄弱弱环环节节，，改改进进薄薄弱弱环环节节，，提提高高可可靠靠性性Rs=R1*R2*·····*Rn=∏∏RiRs≤≤Min(Ri)第12章章可靠靠性性基基础础知知识识12.5.3可靠靠性性测测定定试试验验测定定产产品品的的R定时时、、定定数数截截尾尾MTBF→指指数数分分布布为为前前提提假假设设12.5.4可可靠靠性性鉴鉴定定试试验验开发发产产品品的的R———规规定定R要求求的的验验证证。。具有有代代表表性性的的产产品品，，规规定定的的条条件件，，定定型型依依据据国家标标准，，企业业标准准第12章可靠性性基础础知识识12.5.5验收试试验交付使使用产产品的的可靠靠性试试验→→验收收统计计试验验。序贯、、定时时、定定数截截尾抽样试试验。。第12章可靠性性基础础知识识12.6可靠性性管理理12.6.1基基本本原则则可靠性性管理理，从从系统统的观观点出出发，，用科科学的的计划划、组组织、、监督督和控控制可靠性性活动开开展，，以最最少的的资源源实现现用户户要求求的可靠性性。系统的的，全全过程程，自自上而而下，，突出出重点点：设设计、、试验验（薄薄弱环环节））第12五章章可靠性性基础础知识识12.6.2管管理理的四四项主主要内内容计划：：分析确确定目目标，，制定定实施施要求求，准准备