可靠性和可靠性工程

可靠性与可靠性工程

ReliabilityEngineering6/20/20231内容提要可靠性研究与应用的目的和意义装备研制与可靠性工程可靠性工程的发展可靠性工程的范畴与理论可靠性工程特点可靠性工程6/20/20232可靠性研究与应用的目的和意义什么是产品可靠性？产品的属性：故障人总是要生病。从生理学上讲，人也可以看成是产品或机器持久保持其功能/性能的能力，不出现问题、补发上故障，为用户所用电冰箱用7~10年不出故障，捷达轿车“皮实”—可靠性高定义：是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。产品可靠性定义的要素是三个“规定”(“规定条件”、“规定时间”、“规定功能”）6/20/20233可靠性研究与应用的目的和意义为什么要搞可靠性？世界上没有永恒的事物产品故障会造成巨大的损失经济损失人员安全武器装备丧失战斗力政治、社会问题6/20/20234可靠性研究与应用的目的和意义为什么要搞可靠性？技术的进步、信息时代产品，特别是飞机、武器装备等日益复杂化、高科技载人航天、绕月探测工程美国人的火星探测人类的生活在20、21世纪发生了巨大的变化人们对可靠性的要求日益提高现代高科技产品对可靠性高要求6/20/202350.60.8650.9250.8650.520.8可靠性研究与应用的目的和意义为什么要搞可靠性？高可靠是武器装备战斗力的保障提高武器装备的效能减少装备维修减少装备全寿命周期费用综合效能功能/性能，款式、构型等可靠性(寿命)、维修性、产品支援质量价格/使用费用6/20/20236装备研制与可靠性工程系统工程(SystemEngineering)系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法[钱学森]从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程技术[中国大百科]运用系统学的思想、理论，开展/管理工程“系统”的工程工程系统工程组织管理大型工程项目的规划、研究、设计、制造、试验和使用的技术[中国大百科][工程系统的规划与设计，阮镰、章国栋]6/20/20237装备研制与可靠性工程系统工程管理的三大类活动研制阶段划分：控制研制过程及建立基线系统工程过程(系统工程管理的核心)寿命周期综合：研制过程中全面、综合考虑寿命周期的所有需求——可靠性6/20/20238装备研制与可靠性工程并行工程(ConcurrentEngineering，CE)并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑到产品全生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求。[1988年，美国防御分析研究所(IDA)以武器生产为背景,对传统的生产模式进行了分析,系统化地提出了并行工程的概念，R.I.Winner著名的R-338报告]并行工程作为一种哲理，其中新技术不断更新：如网络上的异地协同设计，虚拟现实技术在设计中的应用，新的设计方法学等。6/20/20239装备研制与可靠性工程工程研制过程抛墙式并行工程过程6/20/202310并行工程的核心综合、协调综合考虑武器系统的各个方面各方面之间的相关性协调权衡好各方面因素的关系——可靠性是其重要因素协调好工程过程中各项工作的关系并行改传统的串行方式为并行方式并行与协调以产品为核心需求牵引，思想观念的更新6/20/202311工程过程概念6/20/202312可靠性工程概述可靠性工程概念为达到产品的可靠性要求而进行的一套设计、研制、生产和试验工作：设计分析、试验与验证、管理、信息与评估RE是可靠性系统工程的一个分支，是可靠性系统工程的核心，也是RMSE的首要任务。产品的可靠性是设计、生产和管理出来的可靠性工程装备开发系统工程的一个分支。服从装备开发系统工程和工程过程的基本规律6/20/202313可靠性工程的发展萌芽期20世纪40年代是可靠性萌芽时期，1943年美国成立了电子管研究委员会专门研究电子管的可靠性问题；形成期1951年ARINC开始了最早的一个可靠性改进计划；1952年美国国防部成立了电子设备可靠性咨询组(AGREE)；1955年AGREE开始实施从设计、试验、生产到交付、储存和使用的全面的可靠性发展计划，并于1957年发表了《军用电子设备可靠性》的研究报告，从9个方面阐述了可靠性设计、试验及管理的程序及方法，确定了美国可靠性工程的发展方向，成为可靠性发展的奠基性文件，标志着可靠性已经成为一门独立的学科，是可靠性工程发展的重要里程碑。6/20/202314可靠性工程的发展成熟与综合发展20世纪60年代~70年代,是可靠性工程全面发展和步入成熟的阶段。美国在许多武器装备中推行可靠性工程，美军形成了一系列较完善的标准20世纪80年代以来，可靠性向更广泛和更深入的方向发展，并以武器装备的效能为目标，将可靠性、维修性和保障性有机的综合在一起，形成可靠性系统工程我国从20世纪80年代，才真正在武器装备中开展可靠性工程；21世纪初，可靠性工程在我国全面深入的研究与应用6/20/202315可靠性工程内涵及其外延产品特性6/20/202316可靠性系统工程可靠性系统工程可靠性工程可靠性、安全性(系统安全性工程)维修性工程与维修工程维修性产品固有的特性：反映产品是否好修维修：为保持/恢复产品可用状态所开展的活动维修的方式与级别，RCM：以可靠性为中心的维修测试与测试性：故障诊断综合保障/产品支援保障性：好保障、保障好维修设备与人员备件与维修网点(维修级别)用户资料与培训等6/20/202317可靠性工程内涵可靠性工程范畴系统/产品的可靠性要求或目标可靠性的设计分析建模、预计、FMEA、FTA风险分析等可靠性试验与评价环境应力筛选(ESS)可靠性增长试验等可靠性验证试验等可靠性信息可靠性管理6/20/202318可靠性工程内涵可靠性工程理论基础交叉型学科可靠性的理论基础宏观：系统学、概率论、统计学微观：其他学科：材料学、力学等等应用理论系统工程可靠性设计分析技术可靠性试验技术可靠性评估技术可靠性信息管理可靠性管理6/20/202319可靠性工程内涵质量与可靠性关系从广义质量观看，质量涵盖可靠性从狭义的质量观看，就是“符合性质量”可靠性毕竟与狭义的质量管理还是有很大区别的，质量出了问题，往往批次性很强可靠性是更深层次的与设计、工艺相关的根本性问题。有些企业对于可靠性工程有一种错误观念，认为可靠性工程是质量部门的事情，而设计部门却很少人员参与。产品的可靠性是在设计阶段就已经决定了在用户使用过程中，均是“可靠性”问题6/20/202320可靠性工程内涵可靠性的几个概念时间域的概率度量按用户/生产方分类固有可靠性使用可靠性按分析角度分类基本可靠性：产品在规定的条件下，无故障的持续时间或概率在没有后勤保障情况下系统工作能力的度量考虑所有需要维修保障的故障任务可靠性：产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力系统完成任务能力的度量只考虑引起任务失败的故障6/20/202321可靠性工程内涵浴盆曲线典型的故障率模型，许多产品故障率呈此模型分为三个阶段：早期寿命区：故障率随时间而降低*恒定故障率区：故障率保持不变*耗损区：故障率随时间而增加*器件的缺陷，制造的缺陷或储存运输的原因造成的故障产品进入成熟期，故障多为偶然原因造成产品进入耗损期，故障多为老化、耗损，物理化学机理通过浴盆曲线确定保修期确定使用寿命零部件个未能更换时间6/20/202322可靠性工程内涵系统可靠性的概念一个产品或系统是由众多的单元组成的，如飞机、神州号飞船、洗衣机系统的可靠性是其格组成单元的可靠性的概率逻辑组合分析/计算系统可靠性，需要建立系统可靠性模型系统可靠性的设计与分析方法系统性统计学系统自身的特性其他专门的专业学科6/20/202323可靠性工程内涵可靠性工程特点全寿命(寿命剖面与任务剖面)综合性需求分析、设计、管理、试验、制造与使用围绕“故障”并行工程交叉型学科导致故障的原因:系统设计和结构、元件的可靠性使用环境制造缺陷预防维修和计划维修等6/20/202324可靠性工作项目可靠性及其工作项目要求的确定(100系列)确定可靠性要求(101)确定可靠性的定性、定量要求确定可靠性工作项目要求(102)根据产品特点、选择确定可靠性工作项目(以GJB450A为依据)将可靠性工程工作，纳入型号研制中可靠性管理制定可靠性计划(甲方)制定可靠性工作计划(承制方)对承制方、转承制方和供应方的监督与控制6/20/202325可靠性工作项目可靠性管理制定可靠性计划(甲方)制定可靠性工作计划(承制方)对承制方、转承制方和供应方的监督与控制可靠性评审建立故障报告、分析和纠正措施系统建立故障审查组织可靠性增长管理可靠性设计分析建立可靠性模型可靠性分配6/20/202326可靠性工作项目可靠性设计分析可靠性预计故障模式、影响及危害性分析故障树分析潜在分析电路容差分析制定可靠性设计准则与符合性检查元器件、零部件和原材料选择与控制确定可靠性关键产品确定功能测试、包装、贮存、装卸、运输和维修对产品可靠性的影响6/20/202327可靠性工作项目可靠性设计分析有限元分析耐久性分析可靠性试验与评价[可靠性验证]环境应力筛选可靠性研制试验可靠性增长试验可靠性鉴定试验可靠性验收试验可靠性分析评价寿命试验6/20/202328可靠性工作项目使用可靠性评估与改进使用可靠性信息收集使用可靠性评估使用可靠性改进6/20/202329可靠性工程工作流程可靠性工程工作流程6/20/202330系统设计阶段的可靠性设计分析流程系统设计阶段的可靠性设计分析流程6/20/202331面临的问题认识不足、重视不够，被动应付急于求成[长期效应]现成工具[技术的成熟]既有管理，也有技术问题，更多是管理问题可靠性人员的地位问题、人员素质问题可靠性数据与经验的积累和升华很不够没有完全纳入产品的研发体系中[有组织无纪律]可靠性人员与专业设计人员的融合问题产品的使用环境与使用模式认识不清6/20/202332面临的问题技术手段的局限性目前的以系统学与概率论为基础的系统可靠性方法的局限性，不能从根本上解决问题设计人员不知道如何设计可靠性[数字游戏]现有的可靠性方法操作性差针对具体的微观问题缺乏技术手段机械产品的非标准化与基础数据的缺乏高可靠性、长寿命，以及储存可靠性问题缺乏技术手段6/20/202333可靠性工作要求明确了解用户对产品可靠性的要求，产品使用、维修、储存期间的自然环境以及保证产品能很好地完成任务的保障资源；控制由于产品硬件、软件和人的因素造成对产品可靠性的影响，预防设计缺陷、选择不恰当的元器件和原材料以及减少生产过程中的波动等；采用可靠性增长技术使优良的设计成熟起来；采用规范化的工程途径开展有效的可靠性工程活动。6/20/202334谢谢大家6/20/202335寿命周期与寿命剖面产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。它包含一个或多个任务剖面。通常把产品的寿命剖面分为后勤和使用两个阶段6/20/202336寿命剖面示例事件使用方法生产验收装卸和公路运输装卸和铁路运输装卸和空运装卸和船运装卸和后勤支援运输（最坏路线）有遮蔽存贮，帐篷，圆屋顶无遮蔽存储工作准备阶段发射阶段调