質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計

第七章質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計第一節(jié)質(zhì)量功能展開(QFD)第二節(jié)可靠性設(shè)計第三節(jié)失效模式與影響分析（FMEA）第四節(jié)故障樹分析（FAT）第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)主要內(nèi)容容：質(zhì)量功能能展開QFD（（QualityFunctionDeployment）的的基基本原理理；質(zhì)量屋（（HOQ）的構(gòu)構(gòu)成。QFD實實例第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計一、質(zhì)量量功能展展開概述述1、QFD的的概念：：質(zhì)量功功能展開開(QualityFunctionDeployment,QFD)是一一種立足足于在產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)過程中中最大限限度地滿滿足顧客客需求的的系統(tǒng)化化、用戶戶驅(qū)動式式的質(zhì)量量保證方方法。了解顧客要求策劃成產(chǎn)產(chǎn)品產(chǎn)品滿足顧客要求QFD第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)2、產(chǎn)生生：QFD于60年代代初起源源于日本本，進(jìn)入入80年年代以后后逐步得得到歐美美各發(fā)達(dá)達(dá)國家的的重視并并得到廣廣泛應(yīng)用用。實例：QFD起起源于日日本三菱菱重工，，為了保保證建造造復(fù)雜貨貨輪的每每一個步步驟都適適合客戶戶的具體體要求。。1966，赤赤尾洋二二教授提提出了QFD設(shè)設(shè)計理論論方法。。豐田公公司于70年代代采用QFD后后，其新新產(chǎn)品開開發(fā)成本本下降了了61%%，開發(fā)發(fā)周期縮縮短了1/3，，產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量也得得到了相相應(yīng)的改改進(jìn)。3、應(yīng)用用領(lǐng)域及及公司：：可適于于各行業(yè)業(yè)應(yīng)用。。福特公司司、通用用汽車公公司、克克萊思勒勒公司、、惠普普公司、、麥道公公司、施施樂公公司、電電報電話話公司等等都相繼繼采用了了QFD。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)二、QFD的原原理1、QFD過過程原理理目前尚沒沒有統(tǒng)一一的QFD定義義。但對對QFD的一些些認(rèn)識是是共同的的。質(zhì)量量功能展展開過程程由產(chǎn)品規(guī)劃劃、零件件展開、、過程方方案和生生產(chǎn)計劃劃四個階段段組成。。這四個個階段是是一個并并行過程程，通過過這些過過程，顧客需求求被逐步展展開成為為設(shè)計要求求、零件特性性、制造造作業(yè)和和生產(chǎn)要要求。質(zhì)量功能能展開主主要采用用質(zhì)量屋（于HouseofQuality,,HOQ）的基基本結(jié)構(gòu)構(gòu)。利用用質(zhì)量屋屋將顧客客需求逐逐層展開開，確定定提高顧顧客滿意意度的關(guān)鍵質(zhì)量量特性，確定影影響關(guān)鍵鍵質(zhì)量特特性的關(guān)鍵零部部件，確定影影響關(guān)鍵鍵零部件件的關(guān)鍵工藝藝過程，確確定關(guān)鍵鍵工藝的的關(guān)鍵生產(chǎn)要求求與保證手手段第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)2、系統(tǒng)統(tǒng)的質(zhì)量量功能配配置過程程及其特特點由前面的的敘述可可知，產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)各階段段質(zhì)量屋屋的建立立目的是是進(jìn)行需需求變換換。產(chǎn)品規(guī)劃劃階段：來自市市場顧客客的原始始需求,,由產(chǎn)品品規(guī)劃階階段質(zhì)量量屋轉(zhuǎn)換換成為工工程特征征要求，，即通常常意義上上的工程程設(shè)計目目標(biāo)要求求；零件展開開階段：工程特特征要求求經(jīng)零部部件設(shè)計計階段質(zhì)質(zhì)量屋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成零零部件特特征要求求；工藝計劃劃階段：零部件件特征要要求由過過程方案案階段質(zhì)質(zhì)量屋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成對對制造工工藝的要要求；生產(chǎn)計劃劃階段：制造工工藝要求求最后由由生產(chǎn)計計劃階段段的質(zhì)量量屋轉(zhuǎn)換換成具體體的生產(chǎn)產(chǎn)要求。。市場顧客客需求通通過一系系列的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換最終終由生產(chǎn)產(chǎn)要求來來滿足。。這一系列列的需求求轉(zhuǎn)換過過程就是是系統(tǒng)的的QFD技術(shù)過過程第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)產(chǎn)品規(guī)劃矩陣顧客需求產(chǎn)品技術(shù)需求產(chǎn)品規(guī)劃零件規(guī)劃矩陣產(chǎn)品技術(shù)需求關(guān)鍵零件特性零件展開工藝規(guī)劃矩陣關(guān)鍵零件特性關(guān)鍵工序工藝計劃工藝/質(zhì)量控制矩陣關(guān)鍵工序關(guān)鍵工藝/質(zhì)量控制參數(shù)生產(chǎn)計劃第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)

要求質(zhì)量量和質(zhì)量量特性之間的關(guān)關(guān)系矩陣陣要求質(zhì)量量市場競爭爭能力評評價技術(shù)競爭爭能力評評價質(zhì)量特性質(zhì)量特性性之間的相相關(guān)程度度計劃質(zhì)量量

要求質(zhì)量量重要度度設(shè)計質(zhì)量量質(zhì)量特性性重要度度3、質(zhì)量量屋的結(jié)結(jié)構(gòu)第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)①顧客需需求質(zhì)量量；通過過市場調(diào)調(diào)研得到到的顧客客直接的的質(zhì)量要要求，顧顧客質(zhì)量量要求應(yīng)應(yīng)分層，，并確定定權(quán)重；；②質(zhì)量量特性：：產(chǎn)品具具體的工工程質(zhì)量量特性；；③關(guān)系矩矩陣：用用于表示示顧客質(zhì)質(zhì)量要求求與工程程技術(shù)人人員提出出質(zhì)量特特性之間間的相互互關(guān)系程程度；④相關(guān)關(guān)矩陣：：用于表表示質(zhì)量量特性之之間的相相互關(guān)系系程度；；⑤質(zhì)量策策劃/計計劃質(zhì)量量：對于于顧客質(zhì)質(zhì)量要求求，比較較本企業(yè)業(yè)與其他他競爭企企業(yè)的競競爭能力力，從而而調(diào)整顧顧客要求求為計劃劃質(zhì)量。。⑥設(shè)計質(zhì)質(zhì)量：對對于質(zhì)量量特性，，比較本本企業(yè)與與其他競競爭企業(yè)業(yè)的競爭爭能力，，規(guī)定設(shè)設(shè)計質(zhì)量量目標(biāo)。。關(guān)系矩陣陣質(zhì)量策劃質(zhì)量特性性需求質(zhì)量量設(shè)計質(zhì)量量相關(guān)矩陣陣第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)4、質(zhì)量量屋舉例例第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)三、QFD在減減速箱研研制過程程中的應(yīng)應(yīng)用減速箱是是機(jī)械傳傳動中很很常用的的一種裝裝置，它它的質(zhì)量量可以影影響到整整個設(shè)備備的工作作情況。。下面以以減速箱箱為例，，說明QFD在在其設(shè)計計質(zhì)量控控制中的的應(yīng)用。。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)經(jīng)過調(diào)查查、分析析和整理理后的減減速箱顧顧客需求求4功能要求經(jīng)濟(jì)性可靠性9結(jié)構(gòu)性能價格外形尺寸小承載能力大密封性好速度變化小振動噪聲低價格適中傳動效率高維修方便安全可靠使用壽命長效率無故障性耐用性維修性55686987維修性第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)1、產(chǎn)品品規(guī)劃矩矩陣2、零件件規(guī)劃零件規(guī)劃劃矩陣僅包括了了矩陣的的幾個基基本組成成部分，，即技術(shù)需求求、關(guān)鍵鍵零件特特性、關(guān)關(guān)系矩陣陣和關(guān)鍵鍵零件特特性目標(biāo)標(biāo)值。零件規(guī)劃劃矩陣的的開發(fā)過過程同產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)劃劃矩陣基基本相同同。值得得注意的的是：由由于QFD的分分解過程程同產(chǎn)品品設(shè)計的的相關(guān)過過程是并并行交叉叉進(jìn)行的的，關(guān)鍵鍵零件特特性只有有在產(chǎn)品品設(shè)計方方案確定定之后才才能確定定。因此此，在進(jìn)進(jìn)行零件件規(guī)劃之之前先應(yīng)應(yīng)選擇能能滿足顧顧客需求求的產(chǎn)品品最佳設(shè)設(shè)計方案案。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)零件規(guī)劃劃矩陣3、工藝藝規(guī)劃矩矩陣工藝規(guī)劃劃矩陣的的開發(fā)步步驟同零零件規(guī)劃劃矩陣也也是基本本類似，，從零件件規(guī)劃矩矩陣是選選擇的關(guān)關(guān)鍵零件件特性被被配置到到工藝規(guī)規(guī)劃矩陣陣中，成成為工藝藝規(guī)劃矩矩陣的輸輸入。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)工藝規(guī)劃劃矩陣包包含以下下兩個條條件的工工藝特性性：(1)它它們是關(guān)關(guān)鍵工藝藝過程中中的一些些工藝特特性；(2)它它們是直直接針對對工藝規(guī)規(guī)劃矩陣陣的關(guān)鍵鍵零件特特性而設(shè)設(shè)置的。。但在實際際應(yīng)用時時，當(dāng)企企業(yè)在進(jìn)進(jìn)行工藝藝規(guī)劃時時，它們們可能希希望對整整個工藝藝進(jìn)行研研究，而而不局限限于上述述范圍。。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)工藝規(guī)劃劃矩陣4、質(zhì)量量控制規(guī)規(guī)劃從目前的的國外應(yīng)應(yīng)用實踐踐來看，，各個企企業(yè)在質(zhì)質(zhì)量控制制規(guī)劃階階段所采采用的QFD矩矩陣差別別很大，，幾乎沒沒有形成成一個比比較規(guī)范范的格式式。出現(xiàn)這種種狀況其其實也是是正常的的，由于于企業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)品品類型、、生產(chǎn)規(guī)規(guī)模、技技術(shù)力量量、設(shè)備備狀況以以及其它它各種因因素的影影響，其其質(zhì)量控控制方法法和體系系也就大大不一樣樣。質(zhì)量控制制規(guī)劃矩矩陣樣表表第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)關(guān)鍵工藝步驟關(guān)鍵工藝參數(shù)控制點控制方法樣本容量檢驗方法實際上，，QFD的矩陣陣構(gòu)造與與分解方方式可以以是多種種多樣的的。因此此，與其說QFD是是一種方方法，倒倒不如說說它是一一種思想想，是一種在在產(chǎn)品開開發(fā)過程程中，將將用戶的的呼聲轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為質(zhì)質(zhì)量特性性、產(chǎn)品品構(gòu)型、、設(shè)計參參數(shù)和技技術(shù)特性性及制造造過程參參數(shù)等的的一種思思想。QFD涉涉及到多多方面的的理論與與方法，，如設(shè)計計、測試試、制造造、成本本、可靠靠性以及及市場學(xué)學(xué)等。同同時QFD還涉涉及企業(yè)業(yè)管理模模式、企企業(yè)文化化甚至地地域文化化習(xí)慣等等。在企企業(yè)中要要開展QFD，，除了技技術(shù)、設(shè)設(shè)備及人人力資源源的配備備外，還還需要進(jìn)進(jìn)行企業(yè)業(yè)文化的的變更以以及對企企業(yè)全體體員工的的宣傳教教育。企企業(yè)在使使用QFD后，，一定會會收到良良好的收收益。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)第二節(jié)可可靠性性設(shè)計主要內(nèi)容容：可靠性基基本概念念；可靠性指指標(biāo)；系統(tǒng)可靠靠性設(shè)計計。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計表1-1復(fù)雜雜性對系系統(tǒng)可靠靠性的影影響組成系統(tǒng)部件個數(shù)單個部件可靠性99.999%99.99%99.9%99.0%系統(tǒng)可靠性10100250500100010000100000100000099.99%99.90%99.75%99.50%99.01%90.48%36.79%＜0.1%99.90%99.01%97.53%95.12%90.48%36.79%＜0.1%＜0.1%99.80%90.48%77.87%60.64%36.77%＜0.1%＜0.1%＜0.1%90.44%36.60%8.11%0.66%＜0.1%＜0.1%＜0.1%＜0.1%第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計一、可靠性概概念可靠性定定義：指產(chǎn)品（（包括零零件和元元器件、、整機(jī)設(shè)設(shè)備、系系統(tǒng)）在在規(guī)定的的條件下下和規(guī)定定的時間間內(nèi)完成成規(guī)定功功能的能能力?？煽啃陨嫔婕爱a(chǎn)品、規(guī)定條件件、規(guī)定定時間、、規(guī)定功功能和能力五種因素素，但核核心是規(guī)規(guī)定的時時間。必須明確確產(chǎn)品可可靠性所所規(guī)定的的條件必須明確確所規(guī)定定的時間間必須明確確產(chǎn)品所所需完成成規(guī)定的的功能必須明確確產(chǎn)品可可靠性研研究的對對象第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計二、可靠靠性指標(biāo)標(biāo)衡量產(chǎn)品品可靠性性的指標(biāo)標(biāo)很多，，各指標(biāo)標(biāo)之間有有著密切切聯(lián)系，，其中最最主要的的有四個個，即：：可靠度R(t)、不可靠度度(或稱稱故障概概率)F(t)、故障密度度函數(shù)f(t)平均壽命命MTTF(可可修復(fù)復(fù)產(chǎn)品MTBF)故障率λλ(t)。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計1）可靠靠度可靠度：：產(chǎn)品在在一定條條件下和和一定時時間t內(nèi)內(nèi)不發(fā)生生故障而而完成規(guī)規(guī)定功能能的概率率稱為產(chǎn)產(chǎn)品的可可靠度，，記為R(t))。如果用隨隨機(jī)變量量T表示示產(chǎn)品從從開始工工作到發(fā)發(fā)生失效效或故障障的時間間，若用用t表示示某一指指定時刻刻。顯然然：可靠靠度函數(shù)數(shù)R(t)可以以看作事事件“T>t””的概率率，R(t))＝P((T＞＞t))第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計可靠度R(t))可以用統(tǒng)統(tǒng)計方法法來估計計。設(shè)有有N個產(chǎn)品在在規(guī)定的的條件下下開始使使用。令令開始始工作的的時刻t取為0，到指定定時刻t時已發(fā)生生失效數(shù)數(shù)n(t)),亦即在此此時刻尚尚能繼續(xù)續(xù)工作的的產(chǎn)品數(shù)數(shù)為N-n((t)，則可可靠度的的估計值值（又稱稱經(jīng)驗可可靠度））為：當(dāng)N足夠夠大時，，就可以以把頻率率作為概概率的近近似值，，同時可可見可靠靠度是時時間t的的函數(shù)。。２）不可可靠度不可靠度度：在規(guī)規(guī)定工作作時間t內(nèi)，在在規(guī)定的的條件下下，產(chǎn)品品喪失規(guī)規(guī)定功能能的概率率。稱為為不可靠靠度，用用F(t)表示示：第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計F(t)可以以看作事事件“T<t””的概率率，即產(chǎn)品的的失效分分布函數(shù)數(shù)：故障密度度函數(shù)f(t))：假設(shè)壽壽命T是是連續(xù)型型隨機(jī)變變量，則則產(chǎn)品在在（0∞∞）內(nèi)內(nèi)任一時刻刻附近的的單位時時間發(fā)生生故障的的概率f(t))稱為故故障密度度函數(shù)，，因此：：第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計3)概率方法法計算可可靠度R(t))、F(t))式中，t：規(guī)定定的時間間T：產(chǎn)品品的壽命命f(t))：故障密度度函數(shù)F(t)):表示示產(chǎn)品實實際壽命命T小于于規(guī)定時時間t的的概率可靠度：：R(t)):表示示產(chǎn)品實實際壽命命T大于于規(guī)定時時間t的的概率不可靠度度：R(t))與F((t)的的關(guān)系10tR(t))F(t))t=0R(t)=1絕對可靠t=R(t)=0絕對不可靠R(t)是一個非增函數(shù)R(t)+F(t)=1R(t)值的特點：

t=0F(t)=0絕對可靠t=F(t)=1絕對不可靠F(t)是一個非減函數(shù)

F(t)值的特點：4）平均均壽命對于不可可修復(fù)產(chǎn)產(chǎn)品而言言：平均壽命命是指產(chǎn)產(chǎn)品失效效前的平平均工作作時間，，記為MTTF(MeatTimetoFailure)對于可修修復(fù)產(chǎn)品品而言：：平均壽命命是指產(chǎn)產(chǎn)品的平平均無故故障工作作時間，，記為MTBF(MeatTimeBetweenFailure))第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計對于產(chǎn)品品壽命為為離散型型隨機(jī)變變量ti，即有限限個產(chǎn)品品的平均均壽命為為壽命的數(shù)學(xué)期期望（均均值）：：ni為第i組組產(chǎn)品的的個數(shù)，，ti為第i組組產(chǎn)品的的壽命。。ni為第i組組產(chǎn)品的的個數(shù)，，ti為第i組組產(chǎn)品兩兩次故障障之間的的工作時時間。當(dāng)每組產(chǎn)產(chǎn)品個數(shù)數(shù)都為1個（即即ni=1），，產(chǎn)品總總數(shù)為N時，則則有：對于壽命命為連續(xù)續(xù)型隨機(jī)機(jī)變量t時，MTTF和MTBF均為壽壽命t的的數(shù)學(xué)期期望（均均值），，所以有有：第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計5）服從從指數(shù)分分布的平平均壽命命在可靠性性理論中中，指數(shù)數(shù)分布是是最基本本、最常常用的分分布，適適合于失失效率為為常數(shù)的的情況。。它不但但在電子子元器件件偶然失失效期普普遍使用用，而且且在復(fù)雜雜系統(tǒng)和和整機(jī)方方面以及及機(jī)械技技術(shù)的可可靠性領(lǐng)領(lǐng)域也得得到使用用。指數(shù)分布布常用于于描述由由于偶然然因素沖沖擊，引引起系統(tǒng)統(tǒng)失效的的失效規(guī)規(guī)律.第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計若產(chǎn)品的的壽命或或某一特特征值t的故故障密度度為:,則稱t服從參參數(shù)為的指數(shù)分分布可靠度平均壽命命MTBF所以有：MTBFMTTF與MTBF表表達(dá)式一一樣則不可靠靠度：第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計6)失效效率（故故障率））定義：工作到到t時刻刻尚未失失效的產(chǎn)產(chǎn)品，在在該時刻刻后單位位時間內(nèi)內(nèi)發(fā)生失失效的概概率稱之之為產(chǎn)品品的失效效率。失失效率一一般用表示。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計重點時間內(nèi)失失效的產(chǎn)產(chǎn)品Ttt=0N件可靠的產(chǎn)品可靠的產(chǎn)品：故障密度函數(shù)討論指數(shù)數(shù)分布函函數(shù)的可可靠性指指標(biāo)例：設(shè)某某電子產(chǎn)產(chǎn)品的壽壽命服從從的的指數(shù)數(shù)分布，，求該產(chǎn)產(chǎn)品的可可靠度和和失效率率。解：重點不可靠度：可靠度：失效率：：當(dāng)產(chǎn)品壽壽命服從從指數(shù)分分布時失效率常常用單位位是“””和““””.而對于可可靠性高高的產(chǎn)品品常用““””為單單位，計計一個““菲特””Fit。1Fit=，，其意意義：1000個產(chǎn)品品工作十十萬小時時，只有有一個可可能發(fā)生生失效。。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計對于指數(shù)數(shù)分布的的可靠性性的衡量量指標(biāo)則有：故故障密度度函數(shù)：：((t≥0)不可靠度度：((t≥0)可靠度：：(t≥0)失效率：：平均壽命命：重點

指數(shù)分布失效率為常數(shù)平均壽命與失效率互為倒數(shù)指數(shù)分布的“無記憶性”結(jié)論tR(t))tt指數(shù)分布布的f((t)、、R(t)與曲曲線線λ(t))對于由指數(shù)分布的零部件組成的產(chǎn)品，能否用以新零件換舊零件的方法來提高產(chǎn)品的可靠度？故障密度度函數(shù)可靠度失效率失效率曲曲線特點點失效率曲曲線也稱稱“浴盆盆曲線””，由此此曲線可可知產(chǎn)品品從投入入工作可可經(jīng)過三三個階段段：早期期失效期期、偶然然失效期期、耗損損失效期期。t時間早期失效期耗損失效期λ(t)失效率規(guī)定的失效率使用壽命AB偶然失效期產(chǎn)品失效效率曲線線特點早期失效效期：磨合階階段，原原因是產(chǎn)產(chǎn)品本身身不合格格或工藝藝質(zhì)量低低，應(yīng)在在設(shè)計制制造方面面找原因因，使失失效率穩(wěn)穩(wěn)定下來來。偶然失效效期：是產(chǎn)品品正常工工作時期期，此時時產(chǎn)品的的失效率率是隨機(jī)機(jī)的，失失效率基基本正常常，接近近于常數(shù)數(shù).在這這期間內(nèi)內(nèi)產(chǎn)品發(fā)發(fā)生故障障大多出出于偶然然因素，，如突然然過載、、碰撞等等。損耗失效效期：經(jīng)過長長時間的的工作，，產(chǎn)品已已進(jìn)入劇劇烈磨損損或疲勞勞狀態(tài)，，表現(xiàn)為為失效率率迅速上上升，直直到報廢廢。改善善磨損失失效的方方法在于于不斷提提高零部部件、元元器件的的使用壽壽命。指數(shù)分布布例題例：一元元件壽命命服從指指數(shù)分布布，其平平均壽命命(θ)為2000小小時，求求故障率率λ及求求可靠度度R(100)=??R(1000)==?解：此元件在在100小時時的的可靠度度為0.95，而在1000小時時的的可靠度度為0.50。例：設(shè)某某元件的的壽命服服從指數(shù)數(shù)分布，，他的平平均壽命命（MTBF））為5000h，試求求其失效效率和使使用125小時時后的可可靠度。。解：（1）求求失效率率：當(dāng)壽壽命服從從指數(shù)分分布時MTBF=失失效效率（2）求求使用125h后的可可靠度當(dāng)較較小時有有近似式式：R((t)====1-而==125所以有R((125h)==1--==1-0.025=0.975三、系統(tǒng)可靠靠性設(shè)計1、串聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)可可靠性組成系統(tǒng)統(tǒng)的所有有單元中中任一單單元正常常工作事事件記為為Ai整個系統(tǒng)統(tǒng)正常工工作事件件記為A，組成系統(tǒng)統(tǒng)的任何何單元出出現(xiàn)故障障時，系系統(tǒng)就不不能正常常工作的的系統(tǒng)叫叫串聯(lián)系系統(tǒng)，其其邏輯框框圖如圖圖所示：：123n……系統(tǒng)A正正常工作作事件發(fā)發(fā)生等于于系統(tǒng)各各單元正正常工作作事件Ai同時時發(fā)生::當(dāng)各單元元之間相相互獨立立時，則則系統(tǒng)正正常工作作的概率率為：第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計所以，系系統(tǒng)可靠靠度為：：系統(tǒng)可靠靠性模型型(串聯(lián)模型型)根據(jù)串聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)的的定義及及邏輯框框圖，其其數(shù)學(xué)模模型為：：R(t)——系系統(tǒng)的可可靠度；；Ri(t)——第i個單元的的可靠度度。系統(tǒng)可靠靠性模型型(串聯(lián)模型型)若各單元元的壽命命分布均均為指數(shù)數(shù)分布，，即式中λs——系統(tǒng)統(tǒng)的故障障率；λi——各單單元的故故障率。。系統(tǒng)可靠靠性模型型2、并聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)可可靠性組成系統(tǒng)統(tǒng)的所有有單元中中任一單單元正常常工作事事件記為為，，則單單個單元元出現(xiàn)故故障事件件記為，，整整個系統(tǒng)統(tǒng)正常工工作事件件記為A，整個個系統(tǒng)出出現(xiàn)故障障事件記記為，，組成系統(tǒng)統(tǒng)的所有有單元都都出現(xiàn)故故障時，，系統(tǒng)才才不能正正常工作作的系統(tǒng)統(tǒng)叫并聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)，，其邏輯輯框圖如如圖所示示：12n圖并聯(lián)模型上式說明明：故障障事件都都發(fā)生生，整個個系統(tǒng)才才不能正正常工作作，即故故障事件件發(fā)發(fā)生生時。當(dāng)各單元元之間相相互獨立立時，則則并聯(lián)系系統(tǒng)出現(xiàn)現(xiàn)故障的的概率為為：所以，系系統(tǒng)不可可靠度為為：系統(tǒng)可靠靠性模型型(并聯(lián)模型)根據(jù)并聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)定定義邏輯輯框圖，，其數(shù)學(xué)學(xué)模型為為式中F(t)——系系統(tǒng)的不不可靠度度；Fi(t)——第i個單元的的不可靠靠度。3、串并并混合系系統(tǒng)可靠靠性可靠性邏邏輯框圖圖如圖所所示。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計如圖所示示億個系系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)圖，圖圖中已知知R1==0.8，R2=0..7，R3=0.6，，R4==0.8，R5=0..8，試試求系統(tǒng)統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的的可靠度度為多少少？答：R1.2=R1.R2==0.8X0..7=0.56R1.2.3==R1.2++R3-R1.2xR3=0..56++0.6-0..56X0.6=0..82R4.5=R4XR5=0.8X0.8=0..64R1.2.3..4.5=R1.2.3XR4.5==0.82X0.64=0..53R2=0.7R1==0.8R3=0.6R4=0.8R5=0.8串—并聯(lián)聯(lián)混合模模型例某某系統(tǒng)統(tǒng)由7個個單元串串并聯(lián)組組成，如如圖所示示，已知知這7個個單元的的可靠度度為R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝0..91，，試求該該系統(tǒng)的的可靠度度。解：首先計算算U2和U3、、U4和U5組成的串串聯(lián)子系系統(tǒng)U23和U45的可靠度度分別為為串—并聯(lián)聯(lián)混合模模型然后計算算U23和U45再并聯(lián)的的子系統(tǒng)統(tǒng)U2345以及U6和U7組成的并并聯(lián)子系系統(tǒng)U67的可靠度度分別為為整個系統(tǒng)統(tǒng)就由單單元U1、U2345和U67串聯(lián)組成成，故得得整個系系統(tǒng)的可可靠度為為例某某系統(tǒng)統(tǒng)由7個個單元串串并聯(lián)組組成，如如圖所示示，已知知這7個個單元的的可靠度度為R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝0..91，，試求該該系統(tǒng)的的可靠度度。解：首先計算算U2和U3、、U4和U5組成的串串聯(lián)子系系統(tǒng)U23和U45的可靠度度分別為為第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計然后計算算U23和U45再并聯(lián)的的子系統(tǒng)統(tǒng)U2345以及U6和U7組成的并并聯(lián)子系系統(tǒng)U67的可靠度度分別為為整個系統(tǒng)統(tǒng)就由單單元U1、U2345和U67串聯(lián)組成成，故得得整個系系統(tǒng)的可可靠度為為第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計已知某元元件的壽壽命服從從指數(shù)分分布，其其平均壽壽命MTBF==6000小時時，試計計算：（1）、、其失效效率為多多少？（2）、、400小時、、2000小時時和4500小小時后的的可靠度度各為多多少？解：（1）==1/MTBF=1//6000=1.67（2）R（400）==1-t==1-1.67200=0..97R（2000））=1--t=1--1.672000==0.67R（4500））=1--t=1--1.674500==0.25第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第二節(jié)可可靠性性設(shè)計FMEA屬于““由下而而上”的的歸納法法。FMEA是是從零件件故障到到系統(tǒng)故故障，即即在分析析系統(tǒng)每每個零件件的所有有故障模模式基礎(chǔ)礎(chǔ)上，再再分析部部件的各各種故障障模式，，由部件件故障再再分析系系統(tǒng)故障障，是一一種定性性分析方方法。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第三節(jié)失失效模模式與影影響分析析FMEA一、失效效模式與與影響分分析FMEA((FailureModeEffectAnalysis))概念通過分析析產(chǎn)品、、系統(tǒng)或或生產(chǎn)過過程中存存在潛在在失效的的零部件件、環(huán)節(jié)節(jié)等，分分析其對對產(chǎn)品、、系統(tǒng)或或生產(chǎn)過過程的影影響的程程度，找找出薄弱弱環(huán)節(jié)，，采取措措施，提提高產(chǎn)品品、系統(tǒng)統(tǒng)或過程程的可靠靠性。資料表明明這種方方法是很很有效的的，在工工程上很很有價值值。這種種方法是是找出設(shè)設(shè)計上的的潛在缺缺陷的手手段，是是設(shè)計審審查中必必須重視視的資料料之一，，是設(shè)計計者和生生產(chǎn)者必必須完成成的任務(wù)務(wù)。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第三節(jié)失失效模模式與影影響分析析FMEA通過分析析產(chǎn)品所所有可能能的故障障模式來來確定每每一故障障對人員員和系統(tǒng)統(tǒng)安全、、任務(wù)成成功、系系統(tǒng)性能能、維修修性、維維修要求求等的潛潛在影響響，并按按其影響響的嚴(yán)重重程度及及其發(fā)生生概率，，確定其其危害度度，找出出薄弱環(huán)環(huán)節(jié)，以以便采取取有效的的措施消消除或減減輕這些些影響。。2、FMEA主主要分為為三種：：設(shè)計失效效模式及及影響分分析（DFMEA）系統(tǒng)失效效模式及及影響分分析（SFMEA）過程失效效模式及及影響分分析（PFMEA）第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第三節(jié)失失效模模式與影影響分析析FMEA二、設(shè)計計失效模模式（DFMEA）因設(shè)計不不合理而而使產(chǎn)品品存在潛潛在的故故障，常常見的設(shè)設(shè)計失效效模式如如：疲勞斷裂裂、腐蝕、松動、、變質(zhì)、、硬化、、泄露、、變形、剝落、、退色、、燒傷、、振動、、過早磨損損等第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第三節(jié)失失效模模式與影影響分析析FMEA三、DFMEA的任任務(wù)(1)列列出全全部部件件的故障障模式。。(2)分分析對系系統(tǒng)功能能造成的的影響和和后果。。(3)判判斷每種種故障模模式的危危害度大大小。估估計危害害度發(fā)生生的概率率。(4)提提出相應(yīng)應(yīng)對策和和建議，，進(jìn)行更更改設(shè)計計、冗余余設(shè)計，，把潛在在的、危危害大的的故障消消滅在設(shè)設(shè)計階段段。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第三節(jié)失失效模模式與影影響分析析FMEA四、DFMEA表的計計算分析析風(fēng)險概率率（RiskPriorityNumber）,縮縮寫RPNRPN==P*S*D發(fā)生概率率P：失失效發(fā)生生的概率率大小，，0<==p<==1嚴(yán)重度S：失效效發(fā)生對對零部件件功能影影響程度度大小1<=S<=10不易發(fā)現(xiàn)現(xiàn)度D：：失效發(fā)發(fā)生后被被發(fā)現(xiàn)的的難易程程度，D值越大大表明越越不易被被發(fā)現(xiàn)1<=D<=10通過計算算失效模模式的RPN值值，并與與RPN的目標(biāo)標(biāo)值比較較，可判判斷失效效模式對對產(chǎn)品的的影響程程度大小小，并可可判斷改改進(jìn)后的的效果。。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第三節(jié)失失效模模式與影影響分析析FMEA標(biāo)準(zhǔn)的FMEA的格式式改進(jìn)設(shè)計前改進(jìn)設(shè)計后項目功能潛在失效模式潛在失效后果嚴(yán)重度S潛在失效機(jī)理發(fā)生概率P設(shè)計控制不易發(fā)現(xiàn)度D風(fēng)險數(shù)RPN建議措施責(zé)任目標(biāo)值RPN采取措施嚴(yán)重度S發(fā)生概率P不易發(fā)現(xiàn)度D風(fēng)險數(shù)RPN車門車門內(nèi)板腐蝕銹蝕7蠟層較薄0.4整車試驗8蠟層試驗15厚度增加50.36功能下降8邊角缺蠟0.5噴蠟試驗7改進(jìn)噴頭18改進(jìn)噴頭70.4722.428919.6車門銹蝕蝕項：9<15，達(dá)到到RPN目標(biāo)值值，效果果好；車門功能能下降項項：28>19.6>>18，，未達(dá)到到目標(biāo)值值，但有有所下降降，需繼繼續(xù)改進(jìn)進(jìn)。一、故障障樹分析析概述故障樹分分析（FaultTreeAnalysis））是可靠靠性和安安全性分分析的另另外一種種技術(shù)，，是安全全系統(tǒng)工工程的主主要分析析方法之之一，它它能對各各種系統(tǒng)統(tǒng)的危險險性進(jìn)行行辨識和和評價，，不僅能能夠分析析出故障障的直接接原因，，而且能能夠深入入地揭示示出故障障的潛在在原因。。故障樹分分析法就就是把所所分析系系統(tǒng)的最最不希望望發(fā)生的的故障模模式作為為故障分分析的目目標(biāo)，然然后找出出直接導(dǎo)導(dǎo)致這一一故障發(fā)發(fā)生的全全部因素素，再找找出造成成下一級級事件發(fā)發(fā)生的全全部直接接因素，，自上而而下的層層層查找找，直到到找到原原始的、、且故障障原因／／機(jī)理或或概率分分布已知知而不用用再深究究的因素素為止。。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第四節(jié)故故障樹樹分析FTA古樟樹分分析（自自上而下下的分析析方法））——故障障樹是一一種特殊殊的倒立立樹狀邏邏輯因果果關(guān)系圖圖，它用用事件符號號、邏輯輯門符號號描述系統(tǒng)統(tǒng)中各種種事件之之間的因因果關(guān)系系。——“底底事件””是導(dǎo)致致其事件件的原因因事件，，位于所所討論故故障樹底底端?！啊敖Y(jié)果果事件””是由其其它事件件或事件件組合所所導(dǎo)致的的事件。。它總是是位于某某個邏輯輯門的輸輸出端。。故障樹的的結(jié)構(gòu)古樟樹是是由各種種事件及及邏輯門門構(gòu)成的的一組樹樹狀邏輯輯關(guān)系圖圖（1）頂頂事件：：要解決決的系統(tǒng)統(tǒng)故障事事件。（2）底底事件：：包括基基本事件件和未探探明事件件。第七章質(zhì)質(zhì)量功功能展開開與可靠靠性設(shè)計計第四節(jié)故故障樹樹分析FTA基本事件件：在故故障樹分分析中無