第六章 設(shè)計(jì)過程質(zhì)量管理

1、.1第六章第六章 設(shè)計(jì)過程質(zhì)量管理設(shè)計(jì)過程質(zhì)量管理面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計(jì).2l資料表明：產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，約70%是由產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量所決定的。開發(fā)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品質(zhì)量形成的最為關(guān)鍵的階段。設(shè)計(jì)一旦完成，產(chǎn)品的固有質(zhì)量也就隨之確定 -產(chǎn)品質(zhì)量是設(shè)計(jì)、制造出來的，而不是檢驗(yàn)出來的。.3第一節(jié)第一節(jié) 面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的DfX方法lDfX( DfP、DfD 、DfM、DfR、DfE、DfC)，面向產(chǎn)品生命周期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，即為產(chǎn)品生命周期內(nèi)某一環(huán)節(jié)或某一因素而設(shè)計(jì)。.4l設(shè)計(jì)過程產(chǎn)品概念形成顧客未來需求預(yù)測(cè)面向產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)選擇面向過程選擇的技術(shù)開發(fā)最終產(chǎn)品定義產(chǎn)品營(yíng)銷與分銷準(zhǔn)備

2、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品制造、交付和使用.5二、面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)l設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，通常必須首先回答許多問題：顧客所需的特性有哪些？這些特性哪些是關(guān)鍵特性？如何平衡這些特性之間的關(guān)系？產(chǎn)品可選材料有哪些？產(chǎn)品的可制造性如何保證？產(chǎn)品的可靠性如何保證？需要多少成本才能使產(chǎn)品在市場(chǎng)上獲得成功？l這些問題的解決方法-面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計(jì).6三、面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用的質(zhì)量工程技術(shù) 質(zhì)量工程技術(shù)為產(chǎn)品研制設(shè)計(jì)、技術(shù)改進(jìn)提供了合理而高效的技術(shù)方法。常用的方法主要有：l 質(zhì)量功能展開。質(zhì)量功能展開。它利用關(guān)系矩陣科學(xué)地將顧客的要求轉(zhuǎn)達(dá)化為所開發(fā)產(chǎn)品的規(guī)格要求。 l 田口三次設(shè)計(jì)。即田口線外質(zhì)量工程，分為系

3、統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì)三個(gè)階段。此方法可有效地減少產(chǎn)品質(zhì)量特性的波動(dòng)，增強(qiáng)產(chǎn)品在使用過程中的抗干擾能力。l 可信性工程。可信性工程。綜合運(yùn)用各種方法提高產(chǎn)品的可信性（包括可用性、可靠性、可維修性）。 l價(jià)值工程。價(jià)值工程技術(shù)可避免設(shè)計(jì)人員只著眼于追求高的性能指標(biāo)，而對(duì)成本關(guān)心較少。價(jià)值工程有利于設(shè)計(jì)人員樹立良好的成本效益觀念，節(jié)約社會(huì)資源。.7第二節(jié)第二節(jié) 質(zhì)量功能展開質(zhì)量功能展開 一、質(zhì)量功能展開（QFD）的起源與發(fā)展 對(duì)于來說，質(zhì)量的定義已經(jīng)發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變，即從“滿足設(shè)計(jì)需求”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皾M足顧客需求”。企業(yè)確定顧客需求之后，必須將這些需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)。 質(zhì)量功能展開（QFD，Qu

4、ality Function Deployment）就是將顧客需求轉(zhuǎn)化為功能設(shè)計(jì)的一種方法。有時(shí)這種轉(zhuǎn)化過程也被稱為展現(xiàn)顧客需求（voice of the customer)。.8lQFD于70年代初起源于日本，由曾任教于東京理工學(xué)院的水野滋（S.Mizuno）博士提出。70年代中期，QFD相繼被其它日本公司所采用。豐田公司于70年代后期使用QFD取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，新產(chǎn)品開發(fā)起動(dòng)成本累計(jì)下降了61%，而開發(fā)周期下降了1/3。今天，在日本，QFD已成功地用于電子儀器、家用電器、服裝、集成電路、合成橡膠、建筑設(shè)備和農(nóng)業(yè)機(jī)械中。l福特公司于1985年在美國(guó)率先采用QFD方法。80年代早期，福特公

5、司面臨著競(jìng)爭(zhēng)全球化、勞工和投資成本日益增加，產(chǎn)品生命周期縮短、顧客期望提高等嚴(yán)重問題，采用QFD方法使福特公司的產(chǎn)品市場(chǎng)占有率得到改善。今天，在美國(guó)，許多公司都采用了QFD方法，包括福特公司、通用汽車公司、克萊斯勒公司、惠普公司等，在汽車、家用電器、船舶、變速箱、渦輪機(jī)、印刷電路板、自動(dòng)購(gòu)貨系統(tǒng)、軟件開發(fā)等方面都有成功應(yīng)用QFD的報(bào)道。.9二、質(zhì)量功能展開的基本階段1、調(diào)查和分析顧客需求顧客需求是質(zhì)量功能配置的最基本的輸入。顧客需求的獲取是質(zhì)量功能配置過程中最為關(guān)鍵也是最為困難的一步。要通過各種市場(chǎng)調(diào)查方法和各種渠道搜集顧客需求，然后進(jìn)行匯集、分類和整理，并用加權(quán)來表示顧客需求的相對(duì)重要度。

6、2、顧客需求的瀑布式分解過程采用矩陣（也稱為質(zhì)量屋）的形式，將顧客需求逐步展開，分層地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品工程特性、零件特征、工藝特征和質(zhì)量控制方法。在展開過程中，上一步的輸出就是下一步的輸入，構(gòu)成瀑布式分解過程。 .10lQFD是一個(gè)非常結(jié)構(gòu)化（structured)的、矩陣驅(qū)動(dòng)（matrix-driven）的過程，其運(yùn)行包括4個(gè)階段：l將顧客需求(customer requirements)轉(zhuǎn)化產(chǎn)品特性(performance measures)l將產(chǎn)品特性轉(zhuǎn)化成零件特性(features and technology) l將零件特性轉(zhuǎn)化成關(guān)鍵工藝操作(parts specification) l將

7、關(guān)鍵工藝操作轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)要求(manufacturing processes)。 .11產(chǎn)品規(guī)劃 通過產(chǎn)品規(guī)劃矩陣，將顧客需求轉(zhuǎn)換為技術(shù)需求（最終產(chǎn)品特征），并根據(jù)顧客競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)估（從顧客的角度對(duì)市場(chǎng)上同類產(chǎn)品進(jìn)行的評(píng)估，通過市場(chǎng)調(diào)查得到）和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)估（從技術(shù)的角度對(duì)市場(chǎng)上同類產(chǎn)品的評(píng)估，通過試驗(yàn)或其它途徑得到）結(jié)果確定各個(gè)技術(shù)需求的目標(biāo)值。設(shè)計(jì)展開利用前一階段定義的技術(shù)需求，從多個(gè)設(shè)計(jì)方案中選擇一個(gè)最佳的方案，并通過零件配置矩陣將其轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵的零件特征。過程規(guī)劃通過工藝規(guī)劃矩陣，確定為保證實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵的產(chǎn)品特征和零件特征所必須保證的關(guān)鍵工藝參數(shù)。生產(chǎn)控制通過工藝/質(zhì)量控制矩陣將關(guān)鍵的零件特征和工

8、藝參數(shù)轉(zhuǎn)換為具體的質(zhì)量控制方法。.12.13三、質(zhì)量屋l 嚴(yán)格地說，QFD是一種思想，一種產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量保證的方法論。它要求產(chǎn)品開發(fā)要直接面向顧客需求，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段考慮工藝和制造問題。l通過市場(chǎng)調(diào)查收集到的顧客信息是QFD過程的基本輸入，如何將這些需求轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品和零部件的關(guān)鍵特征以及配置到制造過程的各工序中去。l美國(guó)學(xué)者J.R.HAUSER與D.CLAUSING于1988年提出的質(zhì)量屋（HOQ，HOUSE OF QUALITY）則是在產(chǎn)品開發(fā)中具體實(shí)現(xiàn)這種方法論的工具，它提供了一種將顧客需求轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品和零部件特征并配置到制造過程的基本結(jié)構(gòu)。.14質(zhì)量屋圖示 .151、質(zhì)量屋的構(gòu)成 質(zhì)量屋的組

9、成包括7個(gè)部分，以一級(jí)的質(zhì)量屋為例，他們分別是：l左墻：用戶需求。l右墻：主要是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手分析，選擇主要的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，對(duì)每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在每個(gè)用戶需求方面的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估，與我們自己進(jìn)行對(duì)比；l天花板：將用于滿足客戶需求的產(chǎn)品技術(shù)要求；l房間：關(guān)系矩陣表，即用戶需求與技術(shù)要求的關(guān)聯(lián)程度，以簡(jiǎn)單的數(shù)值級(jí)別來標(biāo)識(shí)其影響程度，如1、3、9； l地板：質(zhì)量規(guī)格。各個(gè)技術(shù)要求的量化目標(biāo)，它依據(jù)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手分析的結(jié)果而來；l地下室：技術(shù)性評(píng)價(jià)表，也是與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手分析，不過是分析競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在每個(gè)技術(shù)要求方面的表現(xiàn)，用于與我們自己進(jìn)行對(duì)比；l屋頂，是產(chǎn)品技術(shù)要求之間的關(guān)系，有以下幾種可能：正相關(guān)（強(qiáng)、弱）、負(fù)相關(guān)（強(qiáng)、弱）、

10、無關(guān)。.1610相關(guān)矩陣5關(guān)系矩陣1顧客需求3技術(shù)要求4滿意度方向2對(duì)顧客的重要程度9市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)價(jià)6技術(shù)重要度7質(zhì)量規(guī)劃8技術(shù)性評(píng)價(jià).17 2、建造質(zhì)量屋的技術(shù)路線（1）調(diào)查顧客需求（2）測(cè)評(píng)各項(xiàng)需求對(duì)顧客的重要度（3）把顧客需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)要求（4）確定顧客需求的滿意度方向（5）填寫關(guān)系矩陣表（6）計(jì)算技術(shù)重要度（7）設(shè)計(jì)質(zhì)量規(guī)格（8）技術(shù)型評(píng)價(jià)（9）市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)價(jià)（10）確定相關(guān)矩陣.18清潔的餐廳舒適的座椅美味的食物有響應(yīng)的服務(wù)顧客需求清潔的餐廳美味的食物有響應(yīng)的服務(wù)顧客需求舒適的座椅 瓷磚種類 瓷磚接縫處的防塵 服務(wù)員培訓(xùn) 菜單標(biāo)準(zhǔn)化 技術(shù)要求 座椅材料.19.20第三節(jié)可靠性工程（面

11、向可靠性的設(shè)計(jì)）第三節(jié)可靠性工程（面向可靠性的設(shè)計(jì)） 可靠性技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量的一種重要手段，它本身已形成一門獨(dú)立的學(xué)科。l可靠性的發(fā)展歷史l可靠性的教訓(xùn)史l提高可靠性的意義l可靠性的基本概念l可靠性度量l系統(tǒng)可靠性的計(jì)算l可靠性試驗(yàn)l可靠性管理.21一、可靠性的發(fā)展歷史一、可靠性的發(fā)展歷史 質(zhì)量與可靠性伴隨著兵器的發(fā)展而誕 生和發(fā)展。l 第二次世界大戰(zhàn)開始，由于納粹德國(guó)發(fā)射的V-1、V-2 導(dǎo)彈的不可靠及美國(guó)運(yùn)往遠(yuǎn)東的航空無線電設(shè)備有60不能工作，引起了對(duì)可靠性問題的認(rèn)識(shí)。V2導(dǎo)彈 .22 1944 年納粹德國(guó)用V-2 導(dǎo)彈襲擊倫敦，有80 枚沒有起飛就在起飛臺(tái)上爆炸，還有不少導(dǎo)彈沒有達(dá)到倫

12、敦就掉進(jìn)英吉利海峽。當(dāng)時(shí)，美國(guó)海軍統(tǒng)計(jì)，電子設(shè)備在規(guī)定所有期內(nèi)僅有30的時(shí)間能有效地工作。在此期間，因可靠性問題損失飛機(jī)2100架，是被擊落飛機(jī)的1.5 倍。通過大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和故障分析，采取了對(duì)策，誕生了可靠性這門學(xué)科。.23二、可靠性教訓(xùn)史二、可靠性教訓(xùn)史 一部可靠性發(fā)展史，就是不可靠教訓(xùn)史。這里我們應(yīng)特別看到，有些電子設(shè)備在使用的關(guān)鍵時(shí)刻出現(xiàn)了故障，造成的經(jīng)濟(jì)損失就更大了。l美國(guó)1957 年發(fā)射的“先鋒號(hào)”衛(wèi)星中，由于一個(gè)價(jià)值二美元的器件出了故障，造成了價(jià)值220 萬美元的損失。l美國(guó)航天局1978 年、1979 年三次火箭發(fā)射失敗，損失1.6 億美元。l1971 年，原蘇聯(lián)三名宇航員在“

13、禮炮”號(hào)飛船中由于一個(gè)部件失靈而喪生。.24l1986 年1 月28 日，美國(guó)航天飛機(jī)“挑戰(zhàn)者號(hào)”起飛76 秒后爆炸，其中7 名宇航員喪生，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)12 億美元，美國(guó)的民族精神受到了嚴(yán)重創(chuàng)傷。這次事故的直接原因是因?yàn)橐粋€(gè)密封圈不密封而引起的。.25l1986年4月26日，位于前蘇聯(lián)烏克蘭地區(qū)基輔以北130公里的普里皮亞特市的核電站，發(fā)生了震驚世界的切爾諾貝利核電站核泄漏事故。爆炸致使299人受到大劑量輻射、19人死亡，179人送醫(yī)院治療。附近的四座100萬瓦的核電站全部被迫停止運(yùn)轉(zhuǎn)，前蘇聯(lián)核電供應(yīng)量為此減少了10%。芬蘭、埃及等國(guó)取消了原與前蘇聯(lián)簽定的核設(shè)備訂單，損失估計(jì)有近百億美元。蘇

14、聯(lián)的兩大糧倉(cāng)烏克蘭和白俄羅斯地區(qū)也受到不同程度的核污染，糧食和甜菜產(chǎn)量受到很大影響。另外，事后的清理工作，估計(jì)也花費(fèi)了幾十億美元。核污染造成的后遺癥，其代價(jià)更是難以估計(jì)。據(jù)一些西方專家估計(jì)，這一事故將給數(shù)百萬蘇聯(lián)人埋下致命禍根。3年后，核電站50公里范圍內(nèi)的癌癥患者、兒童甲狀腺患者及畸形家畜和植物（如體格碩大的老鼠，苞蕾異常肥大的花菜）等急劇增加。 據(jù)專家分析，核電站爆炸的客觀原因可能是堆蕊冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障，使工藝管內(nèi)缺水，堆內(nèi)溫度急劇上升，導(dǎo)致燃料蕊體熔化，使高溫下的水蒸汽與鈷、石墨發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，并在高溫下發(fā)生爆炸后引起大火。 .26l“永不沉沒的” Titanic , 1912年4月1

15、5日處女航中，在北大西洋撞上冰山而沉沒，1500人葬生海底，造成了當(dāng)時(shí)在和平時(shí)期最嚴(yán)重的一次航海事故，也是迄今為止最著名的一次。泰坦尼克號(hào)上所使用的鋼板含有許多化學(xué)雜質(zhì)硫化鋅，加上長(zhǎng)期浸泡在冰冷的海水中，使得鋼板更加脆弱。遭遇冰山只是“泰坦尼克”號(hào)沉沒的原因之一，另外，一個(gè)罪魁是，連接船體各部分的固定鉚釘，竟然是用摻有礦渣的劣質(zhì)金屬制成的。 .27l1974 年，我國(guó)發(fā)射衛(wèi)星的運(yùn)載火箭因?yàn)橐桓睆綖?.25mm 的導(dǎo)線斷裂，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)被引爆自毀。l1991 年，我國(guó)“澳星”發(fā)射失敗，起因于一個(gè)小小的零件故障，所造成的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響是巨大的。.28三、可靠性研究與應(yīng)用的目的和意義三、可靠性

16、研究與應(yīng)用的目的和意義提高產(chǎn)品可靠性，可以防止故障和事故的發(fā)生。提高產(chǎn)品可靠性，能使產(chǎn)品總的費(fèi)用降低。提高產(chǎn)品可靠性，可減少停機(jī)時(shí)間，提高產(chǎn)品可用率，一臺(tái)設(shè)備可以頂幾臺(tái)設(shè)備的工作效率。對(duì)于企業(yè)：提高產(chǎn)品可靠性，可以改善企業(yè)信譽(yù)，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，擴(kuò)大產(chǎn)品銷路，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。提高產(chǎn)品可靠性，可減少產(chǎn)品責(zé)任賠償案件的發(fā)生，以及其他處理產(chǎn)品事故費(fèi)用的支出，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。.29四、可靠性及相關(guān)基本概念四、可靠性及相關(guān)基本概念1.可靠性（可靠性（ Reliability ）定義產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。 l產(chǎn)品可靠性定義的要素是三個(gè)“規(guī)定”:“規(guī)定條件規(guī)定條件”、“規(guī)定時(shí)間

17、規(guī)定時(shí)間”、“規(guī)定功能規(guī)定功能”.30 質(zhì)量與可靠性關(guān)系質(zhì)量與可靠性關(guān)系l從廣義質(zhì)量觀看，質(zhì)量涵蓋可靠性l從狹義的質(zhì)量觀看，就是“符合性質(zhì)量”可靠性畢竟與狹義的質(zhì)量管理還是有很大區(qū)別的，質(zhì)量出了問題，往往批次性很強(qiáng)。l可靠性是更深層次的與設(shè)計(jì)、工藝相關(guān)的根本性問題。有些企業(yè)對(duì)于可靠性工程有一種錯(cuò)誤觀念，認(rèn)為可靠性工程是質(zhì)量部門的事情，而設(shè)計(jì)部門卻很少人員參與。l產(chǎn)品的可靠性是在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)決定了l在用戶使用過程中，均是“可靠性”問題.31 2.2.故障及其分類故障及其分類 產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀態(tài)，稱之為故障。l故障的表現(xiàn)形式，叫做故障模式。l引起故障的物理化學(xué)

18、變化等內(nèi)在原因，叫做故障機(jī)理。l產(chǎn)品按從發(fā)生失效后是否可以通過維修恢復(fù)到規(guī)定功能狀態(tài)，可分為可修復(fù)產(chǎn)品和不可修復(fù)產(chǎn)品。對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品稱為故障，對(duì)不可修復(fù)產(chǎn)品稱為失效。l產(chǎn)品的故障分類有多種：l按發(fā)生的規(guī)律分偶然故障和耗損故障 l按引起的后果分為致命性故障和非致命性故障l按統(tǒng)計(jì)特性分獨(dú)立故障和從屬故障.323. 維修性l產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持或恢復(fù)執(zhí)行規(guī)定狀態(tài)的能力稱為維修法進(jìn)行維修時(shí)，保持或恢復(fù)執(zhí)行規(guī)定狀態(tài)的能力稱為維修性。性。規(guī)定條件指維修的機(jī)構(gòu)和場(chǎng)所及相應(yīng)的人員、技能與設(shè)備、設(shè)施、工具、備件、技術(shù)

19、資料等。規(guī)定的程序和方法指的是按技術(shù)文件規(guī)定采用的維修工作類型、步驟、方法等。能否完成維修工作當(dāng)然還與規(guī)定時(shí)間有關(guān)。l維修性是產(chǎn)品質(zhì)量的一種特性，即由產(chǎn)品維修性是產(chǎn)品質(zhì)量的一種特性，即由產(chǎn)品設(shè)計(jì)賦予設(shè)計(jì)賦予的使其的使其維修簡(jiǎn)便、迅速和經(jīng)濟(jì)的固有特性。維修簡(jiǎn)便、迅速和經(jīng)濟(jì)的固有特性。l 產(chǎn)品的可靠性與維修性密切相關(guān)，都是產(chǎn)品的重要設(shè)計(jì)特性，因此產(chǎn)品可靠性與維修性工作應(yīng)從產(chǎn)品論證時(shí)開始，提出可靠性與維修性的要求，并在開發(fā)中開展可靠性與維修性設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)、評(píng)定等活動(dòng)，把可靠性與維修性要求落實(shí)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。.334.保障性l系統(tǒng)系統(tǒng)(裝備裝備)的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源滿足平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)使用要求的能

20、的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源滿足平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)使用要求的能力稱為保障性。力稱為保障性。l保障性是裝備系統(tǒng)的固有屬性，它包括兩方面含義，即與裝備保障有關(guān)的設(shè)計(jì)特性和保障資源的充足和適用程度。l設(shè)計(jì)特性設(shè)計(jì)特性是指與保障有關(guān)的設(shè)計(jì)特性，如與可靠性和維修性等有關(guān)的，以及保障資源要求裝備所具有的設(shè)計(jì)特性。這些設(shè)計(jì)特性可以通過設(shè)計(jì)直接影響裝備的硬件和軟件。如使設(shè)計(jì)的裝備便于操作、檢測(cè)、維修、裝卸、運(yùn)輸、消耗品(油、水、氣、彈)補(bǔ)給等設(shè)計(jì)特性。從保障性角度看，良好的保障設(shè)計(jì)特性是使裝備具有可保障的特性或者說所設(shè)計(jì)的裝備是可保障的。l保障資源保障資源是保證裝備完成平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)使用的人力和物力。從保障性的角度看，充足

21、的并與裝備匹配完善的保障資源說明裝備是能得到保障的。l裝備具有可保障的特性和能保障的特性才是具有完整保障性的裝備。.345.可用性和可信性可用性和可信性l可用性是在要求的外部資源得到保證的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定的條可用性是在要求的外部資源得到保證的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)刻或時(shí)間區(qū)間內(nèi)處于件下和規(guī)定的時(shí)刻或時(shí)間區(qū)間內(nèi)處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力。的能力。它是產(chǎn)品可靠性、維修性和維修保障的綜合反映，這里的可用性定義是固有可用性的定義，外部資源(不包括維修資源)不影響產(chǎn)品的可用性。反之，使用可用性則受外部資源的影響?？捎眯缘母怕识攘糠Q為可用度?？捎眯酝ㄋ椎卣f是“要用時(shí)就可

22、用要用時(shí)就可用”。實(shí)際上，可靠性和維修性都是為了使顧客手中的產(chǎn)品隨時(shí)可用?？煽啃允菑难娱L(zhǎng)其正常工作時(shí)間來提高產(chǎn)品可用性，而維修性則是從縮短因維修的停機(jī)時(shí)間來提高可用性?？捎眯允穷櫩蛯?duì)產(chǎn)品質(zhì)量的又一重要的需求。l可信性是一個(gè)集合性術(shù)語，用來表示可用性及其影響因素：可靠可信性是一個(gè)集合性術(shù)語，用來表示可用性及其影響因素：可靠性、維修性、維修保障。性、維修性、維修保障。可信性僅用于非定量條款中的一般描述，可信性的定性和定量具體要求是通過可用性、可靠性、維修性、維修保障的定性和定量要求表達(dá)的。.35五、可靠度性度量五、可靠度性度量1 1、可靠度及可靠度函數(shù)、可靠度及可靠度函數(shù) 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定

23、的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率稱為可靠度?？煽慷仁顷P(guān)于時(shí)間t的函數(shù)，記為R（t)。 如果規(guī)定產(chǎn)品從開始工作到首次故障前的工作時(shí)間為T，即壽命。壽命T是一個(gè)隨機(jī)變量，而可靠度函數(shù)可以看作是隨機(jī)事件“Tt”的概率，可靠度函數(shù)表示為：( )( |),0R tP t TtT.36l根據(jù)定義，可靠度可以通過下式測(cè)算：式中： N t = 0時(shí)，在規(guī)定條件下進(jìn)行工作的產(chǎn)品數(shù)； Nf(t) 在在0到t時(shí)刻的工作時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品的累計(jì)故障數(shù)。 Ns（t）-工作到時(shí)刻t處于能完成規(guī)定功能的產(chǎn)品數(shù)，殘存產(chǎn)品數(shù)。l例：設(shè)t=0時(shí)，投入工作的10000只燈泡，以天作為度量時(shí)間的單位， 當(dāng)t=365天時(shí)，發(fā)現(xiàn)有300只燈泡壞了

24、，求一年時(shí)的工作可靠度。 解：已知N=10000，Nf(t)=300，故： R(365)=(10000-300)/10000=0.97sfN (t)N ( )( )NNtR tN.372 2、不可靠度（累積故障概率）不可靠度（累積故障概率）產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，喪失規(guī)定功能的概率稱為不可靠度。不可靠度函數(shù)可以表示為： 產(chǎn)品的不可靠度還可以通過下式測(cè)算： fN( )Q ( )ttN( )( |),0R tP t TtT.38l可靠度與不可靠度的關(guān)系為： tR(t)01不可靠度函數(shù)示意圖tQ(t)0可靠度函數(shù)示意圖( )Q( )1R tt.393、故障密度函數(shù)f(t) 定義故障密度函數(shù)

25、f(t)為不可靠度函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，它可以看成是t時(shí)刻后一個(gè)單位時(shí)間產(chǎn)品故障的概率，即則有：d Q (t)f(t)=d tt0Q(t)=f (t)dtt0R (t)= 1 -f ( t )d t.40t0t1f(t)Q(t)R(t)R(t)、Q(t)、f(t)之間的關(guān)系示意圖參看教材P63例4-1.414 4、故障率故障率工作到某時(shí)刻尚未故障的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱之為產(chǎn)品的故障率。用數(shù)學(xué)符號(hào)表示為：式中 故障率； dttNtdrts)()()()( tdrt 時(shí)刻后， 時(shí)間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)； dt)(t對(duì)于低故障率的元部件常以 為故障率的單位，稱之為菲特（Fit）。 h/109

26、)( tdrt 時(shí)刻后， 時(shí)間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)； dt.42l可靠度、不可靠度、故障密度函數(shù)與故障率之間的關(guān)系t0t0P(tt)(t)limtP(tt)tdQ(t)1=dtR(t)f(t)R(t) t0-(t)dtR(t)=e.43浴盆曲線浴盆曲線 大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時(shí)間的變化曲線形似浴盆，稱之為浴盆曲線。由于產(chǎn)品故障機(jī)理的不同，產(chǎn)品的故障率隨時(shí)間的變化大致可以分為三個(gè)階段：.44l當(dāng)產(chǎn)品的故障服從指數(shù)分布時(shí)，故障率為常數(shù)，此時(shí)可靠度為： R(t)= e-(t) 在上例中，若一年后又有1只燈泡壞了，求故障率是多少?l解：已知t=1，r(t)=1，NS(t)=9700l 則：(t)=1/（970

27、01）=0.000103天.455、失效(故障)前平均時(shí)間(MTTF) l 設(shè)N個(gè)不可修復(fù)的產(chǎn)品在同樣條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得其全部失效時(shí)間為t1，t2，tN其平均失效前時(shí)間(MTTF)為：ll對(duì)于不可修復(fù)產(chǎn)品，失效時(shí)間就是產(chǎn)品的平均壽命。當(dāng)N趨向于無窮時(shí)，MTTF為產(chǎn)品故障時(shí)間這一隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望，即00MTTFtf (t)dt=R(t)dtNii11M T T FtN.46l例設(shè)有5個(gè)不可修復(fù)產(chǎn)品進(jìn)行壽命試驗(yàn)，它們發(fā)生失效的時(shí)間分別是1000h，1500h，2000h，2200h，2300h，問該產(chǎn)品的MTTF觀測(cè)值?l解：MTTF=(1000+1500+2000+2200+2300)5=9

28、5005=1800h.476、平均故障間隔時(shí)間(MTBF)l一個(gè)可修復(fù)產(chǎn)品在使用過程中發(fā)生了N次故障，每次故障修復(fù)后又重新投入使用，測(cè)得其每次工作持續(xù)時(shí)間為t1，t2，tN，其平均故障間隔時(shí)間MTBF為：l當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)，產(chǎn)品的故障率為常數(shù)，有t01MTTFMTBFedt=Nii11M T B FtN.48l例：設(shè)有一電子產(chǎn)品工作1萬小時(shí)，共發(fā)生故障5次，問該產(chǎn)品的MTBF的觀測(cè)值? 解：MTBF=100005=2000h.497、維修度 在規(guī)定的條件下使用的產(chǎn)品發(fā)生故障后，在規(guī)定時(shí)間（0，t）內(nèi)完成修復(fù)的概率，記作M（t）。l修復(fù)率：修復(fù)時(shí)間已達(dá)到某一時(shí)刻但尚未修復(fù)的產(chǎn)品在該時(shí)刻

29、后的單位時(shí)間內(nèi)完成修復(fù)的概率，記作（t）。l平均修復(fù)時(shí)間：可修復(fù)的產(chǎn)品的平均修理時(shí)間，其估計(jì)值為修復(fù)時(shí)間總和和修復(fù)次數(shù)之比，記作MTTR（Mean Time To Repair）。 .50 平均修復(fù)時(shí)間可以通過平均值去估算，即： Ti為第i次修復(fù)時(shí)間。 同樣，如果修復(fù)率是常數(shù)，則M（t）服從指數(shù)分布，即( )1tM tenii= 1tM T T Rn.518、可用度A 產(chǎn)品可用度是指產(chǎn)品的平均故障間隔時(shí)間與總時(shí)間的比值。 如果故障率、修復(fù)率均為常數(shù)，則MTBFA=MTBF+MTTRA.52六、系統(tǒng)可靠性計(jì)算六、系統(tǒng)可靠性計(jì)算l產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計(jì)出來的，生產(chǎn)出來的，也是管理出來的。產(chǎn)品開發(fā)者的可

30、靠性設(shè)計(jì)水平對(duì)產(chǎn)品固有的可靠性影響是重大的，因此可靠性設(shè)計(jì)與分析在產(chǎn)品開發(fā)過程中具有很重要的地位。 l 在可靠性設(shè)計(jì)方案的研究過程中，常假定元件或分系統(tǒng)有某種可靠性，建立產(chǎn)品系統(tǒng)級(jí)、分系統(tǒng)級(jí)或設(shè)備級(jí)的可靠性模型，然后計(jì)算所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的可靠性。l產(chǎn)品典型的可靠性模型有串聯(lián)模型、并聯(lián)模型和混聯(lián)模型。.531、串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性、串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性 如果系統(tǒng)S是由n個(gè)單元S1、S2、Sn組成，n個(gè)單元中只要有一個(gè)失效，整個(gè)系統(tǒng)就失效，這樣的系統(tǒng)就稱為串聯(lián)系統(tǒng)。l各單元如果是相互獨(dú)立的，則有系統(tǒng)的可靠度為nsii1R( t )R( t )12n.54l如果各個(gè)單元的故障率分別為：1,2, ,n,則系統(tǒng)的可

31、靠度為nsii1R(t)exp(t)系統(tǒng)的故系統(tǒng)的故障率？障率？.552、并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性 如果系統(tǒng)S的n個(gè)單元中，只要有一個(gè)單元正常工作，系統(tǒng)就能正常工作，換句話說，只有所有單元都出現(xiàn)故障，才會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障，這樣的系統(tǒng)就成為并聯(lián)系統(tǒng)，也稱工作貯備模型。如圖所示：12n.56l并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為：nsii=1R (t)11R (t)系統(tǒng)的故系統(tǒng)的故障率？障率？.57 3、混合系統(tǒng)的可靠性計(jì)算 把若干個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)重復(fù)的加以串聯(lián)和并聯(lián)的組合，就得到更復(fù)雜的可靠性結(jié)構(gòu)模型，稱為混合系統(tǒng)?；旌舷到y(tǒng)的可靠性計(jì)算需要逐級(jí)進(jìn)行。 .58七、可靠性試驗(yàn)七、可靠性試驗(yàn)l可靠性試驗(yàn)的基本概念 l可靠性試驗(yàn)

32、分類l常用可靠性試驗(yàn).591、可靠性試驗(yàn)的基本概念、可靠性試驗(yàn)的基本概念 l可靠性試驗(yàn)概念 廣義而言，凡是為了了解、考核、評(píng)價(jià)、分析和提高產(chǎn)品可靠性而進(jìn)行的試驗(yàn)都可以稱之為可靠性試驗(yàn)。l可靠性實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谘兄齐A段使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)定的可靠性指標(biāo)在產(chǎn)品研制定型時(shí)進(jìn)行可靠性鑒定在生產(chǎn)過程中控制產(chǎn)品的質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行篩選，以提高整批產(chǎn)品的可靠性水平研究產(chǎn)品的故障機(jī)理.602、可靠性試驗(yàn)分類、可靠性試驗(yàn)分類l可靠性試驗(yàn)按試驗(yàn)地點(diǎn)和方式分為兩大類：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)。l模擬試驗(yàn)按試驗(yàn)性質(zhì)分為：破壞性試驗(yàn)、非破壞性試驗(yàn)。l模擬試驗(yàn)按試驗(yàn)?zāi)康姆譃椋嚎煽啃澡b定試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、耐久性實(shí)驗(yàn)、篩選實(shí)驗(yàn)、可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)。.61

33、3、 常用可靠性試驗(yàn)常用可靠性試驗(yàn)l常用的可靠性試驗(yàn)lGJB450A在可靠性工作項(xiàng)目中規(guī)定的可靠性試驗(yàn)：l環(huán)境應(yīng)力篩選l可靠性研制試驗(yàn)l可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)l可靠性鑒定試驗(yàn)l可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)l環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)(ESSEnvironment Stress Screen)l在產(chǎn)品出廠前或使用前，有意將環(huán)境應(yīng)力施加到產(chǎn)品上，以便發(fā)現(xiàn)和排除不良元器件、制造工藝和其他原因引入的缺陷造成的早期故障。l可靠性研制試驗(yàn)l通過對(duì)產(chǎn)品施加環(huán)境應(yīng)力、工作載荷，尋找產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)缺陷，以改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的固有可靠性.62l可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)l通過對(duì)產(chǎn)品施加模擬實(shí)際使用環(huán)境的綜合環(huán)境應(yīng)力，暴露產(chǎn)品中的潛在缺陷并采取糾正措施，使產(chǎn)品

34、的可靠性達(dá)到規(guī)定的要求l可靠性鑒定試驗(yàn)l模擬實(shí)際使用環(huán)境，對(duì)產(chǎn)品施加工作應(yīng)力，驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否達(dá)到規(guī)定的可靠性要求l可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)l模擬實(shí)際使用環(huán)境，對(duì)產(chǎn)品施加工作應(yīng)力，驗(yàn)證批生產(chǎn)產(chǎn)品的可靠性是否保持在規(guī)定的水平，即產(chǎn)品經(jīng)過生產(chǎn)期間的工藝、工裝、工作流程變化后的可靠性。.63八、可靠性管理八、可靠性管理l1 基本概念l2 可靠性管理組織機(jī)構(gòu)l3 可靠性大綱l4 可靠性工作項(xiàng)目及工作流程l5 可靠性大綱的監(jiān)督與控制.641 基本概念基本概念l可靠性管理l可靠性是產(chǎn)品在使用中顯示出來的一種特性，是通過一系列工程活動(dòng)設(shè)計(jì)、制造到產(chǎn)品中去的，而這些活動(dòng)的進(jìn)行需要恰當(dāng)?shù)慕M織和管理。l可靠性管理就是從系統(tǒng)

35、的觀點(diǎn)出發(fā)，通過制定和實(shí)施一項(xiàng)科學(xué)的計(jì)劃，去組織、控制和監(jiān)督可靠性活動(dòng)的開展，以保證用最少的資源實(shí)現(xiàn)用戶所要求的產(chǎn)品可靠性。l可靠性管理的目的l是保證用戶可靠性要求的實(shí)現(xiàn) l可靠性管理的目標(biāo)l可靠性大綱中規(guī)定的要求l用戶的可靠性要求l滿足約束條件.65l職責(zé)l計(jì)劃、組織l監(jiān)督、控制l指導(dǎo)l對(duì)象l在研制、生產(chǎn)和使用中與可靠性相關(guān)的所有活動(dòng)，但重點(diǎn)是研制階段的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)l與可靠性工作相關(guān)的人員l計(jì)劃l開展可靠性管理首先要分析確定目標(biāo)，選擇達(dá)到可靠性要求必須進(jìn)行的一組可靠性工作，制定每項(xiàng)工作實(shí)施要求，估計(jì)完成這些工作所需的資源。l組織l制定可靠性工作的總負(fù)責(zé)人和建立管理機(jī)構(gòu)。確定專職與兼職可靠性工作人員，及其任務(wù)分工、職責(zé)。對(duì)各類人員的培訓(xùn)。l監(jiān)督l利用報(bào)告、檢查、評(píng)審、鑒定和認(rèn)證等活動(dòng)，即使取得信息，以監(jiān)督各項(xiàng)工作的進(jìn)展情況。l控制l通過制定和建立各種標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和程序，指導(dǎo)和控制各項(xiàng)可靠性工作的開展。.662 可靠性管理組織機(jī)構(gòu)可靠性管理組織機(jī)構(gòu)l可靠性管理的組織機(jī)構(gòu)l行政機(jī)構(gòu)（可靠性室/組、質(zhì)量管理部門）l設(shè)計(jì)師系統(tǒng)(可靠性工作系統(tǒng))l可靠性管理人員的職責(zé)l行政領(lǐng)導(dǎo)：第一責(zé)任人l總師：技術(shù)第一責(zé)任人l專業(yè)可靠性工程師l主任設(shè)計(jì)師l主管設(shè)計(jì)師l設(shè)計(jì)師.673 可靠性