平均故障間隔時間MBF

平均故障間隔時間

MTBF

系統(tǒng)可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力可靠性設(shè)計目的：找出設(shè)計產(chǎn)品潛在的失效模式和薄弱環(huán)節(jié)，通過設(shè)計進行預防和改進，從而消除失效模式和薄弱環(huán)節(jié)可靠性設(shè)計和分析的任務：通過設(shè)計確定系統(tǒng)可靠性什么系統(tǒng)可靠性(Reliability)？對產(chǎn)品可靠性提出要求不同：產(chǎn)品可靠性定量(quantitative)要求：MTBF(MeanTimeBetweenCriticalFailure)MTBF指標是通過建立數(shù)學模型，預計，分析產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)品可靠性定性(qualitative)要求：FMEA(FailureModeandEffectAnalysis)故障模式及影響分析系統(tǒng)可靠性定量和定性要求對產(chǎn)品可靠性的要求是定量和定性相結(jié)合系統(tǒng)可靠性常用參數(shù)平均故障率(l)-FailureRate可靠度R(t)-Reliability平均故障前時間MTTF(MeanTimeToFailure)平均故障間隔時間MTBF(MeanTimeBetweenFailure)系統(tǒng)可靠性定量衡量的幾個參數(shù)?降額設(shè)計：是指使元件或設(shè)備工作時承受的工作應力適當?shù)陀谠骷蛟O(shè)備規(guī)定的額定值，從而達到降低基本故障率，提高使用可靠性的目的簡化設(shè)計：是指在達到產(chǎn)品性能要求的前提下，把產(chǎn)品盡可能設(shè)計得簡單，這樣可減少故障的發(fā)生冗余設(shè)計(redundancyDesign)是指采用余度減少任務故障，提供任務可靠性缺點是采用余度技術(shù)往往會使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜化，這樣就降低了基本可靠性應用場合：改進產(chǎn)品設(shè)計所花費資源比用余度技術(shù)更多時，才采用余度技術(shù)耐環(huán)境設(shè)計：是指降低溫度，濕度，振動，腐蝕，輻射對產(chǎn)品帶來的影響保證產(chǎn)品可靠性的幾種設(shè)計方法?系統(tǒng)可靠性常用參數(shù)平均故障率(l)可靠度R(t)平均故障前時間MTTF(MeanTimeToFailure)平均故障間隔時間MTBF(MeanTimeBetweenFailure)系統(tǒng)可靠性定量衡量的幾個參數(shù)?FailureRate-平均故障率(l)平均故障率：在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比，什么是平均故障率l? 一批電腦硬盤1000個，開始工作5000h,內(nèi)有100個出現(xiàn)故障，5000h的可靠度 N(0)=1000個到t=5000h時故障數(shù)目：r(5000h)=100個故障率l=100/(1000x5000h)=0.00002/h可靠度及可靠度函數(shù)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，可能出現(xiàn)故障，也可能不出現(xiàn)故障，現(xiàn)假定規(guī)定的工作時間為t0,，產(chǎn)品故障前的時間為如果t0>：則稱產(chǎn)品在規(guī)定的工作時間內(nèi)沒有發(fā)生故障，產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)能夠完成規(guī)定功能如果t0<：則稱產(chǎn)品在規(guī)定的工作時間出現(xiàn)故障可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率，定義為產(chǎn)品的可靠度例如：一新款手機購買之日2年內(nèi)，不出故障的概率為85%，我們說在2年內(nèi)其可靠度為：R(2年)=P(x>2年)=85%所以時間t不同，可靠度不同，因此R(t)亦成為可靠度函數(shù)什么是可靠度?可靠度公式：N0---t=0,開始時的產(chǎn)品總數(shù)r(t)---在0到t時刻的工作時間內(nèi)，產(chǎn)品的累積故障數(shù)所有產(chǎn)品，開始使用時(t=0)時，所有產(chǎn)品都是好的，故障數(shù)r(0)=0，此時R(t)=1隨著使用時間的增加，累積故障次數(shù)不斷增加，可靠度相應減少。所有產(chǎn)品在使用中最后總是要出現(xiàn)故障的，因此R(t)的取值范圍：可靠度

的計算公式? 一批電腦硬盤1000個，開始工作5000h,內(nèi)有100個出現(xiàn)故障，5000h的可靠度 N(0)=1000個到t=5000h時故障數(shù)目：r(5000h)=100個R(5000h)=(1000-100)/1000=0.9可靠度

的計算例1已知知：：2電池池供供應應商商聲聲稱稱其其電電池池壽壽命命供應應商商1:MTBF=10hours供應應商商2:MTBF=20hours計算算每每種種電電池池隨隨時時間間變變化化的的可可靠靠性性FailureRates(l)平均均故故障障率率供應應商商1:l=1/10=0.10供應應商商2:l=1/20=0.05SampleReliabilityCalculations(3hour)可靠靠度度計計算算(3小時時)供應應商商1:R=elt=e-0.1x3=0.74供應應商商2:R=elt=e-0.05x3=0.86Reliability(可靠靠度度)Time(hours)12345678910Supplier10.900.820.740.670.610.55Supplier20.950.900.860.820.780.74可靠靠度度的計計算算例例2平均均故故障障前前時時間間MTTF(MeanTimeToFailure)設(shè)N0個不不可可修修復復產(chǎn)產(chǎn)品品在在同同樣樣條條件件下下進進行行試試驗驗，，測測定定全全部部壽壽命命數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)為為t1,t2,t3,.......tN0,,則其MTTF(用符合表示示)為為：如果子樣樣的數(shù)據(jù)據(jù)比較大大，即N0值比較大大，則可可將數(shù)據(jù)據(jù)分成m組，每組組中的中中值為ti,,每組的故故障頻數(shù)數(shù)Dri則：設(shè):什么是MTTF？平均故障障前時間間MTTF(MeanTimeToFailure)當可靠度度為：：時時也就是說說，當產(chǎn)產(chǎn)品壽命命服從指指數(shù)分布布時，其其MTTF為故障率率l的倒數(shù)什么是MTTF？平均故障障間隔時時間MTBF(MeanTimeBetweenFailure)一個可維維修產(chǎn)品品在使用用期中，，發(fā)生了了N0次故障，，每次故故障修復復后，該該產(chǎn)品繼繼續(xù)投入入工作，，其工作作時間分分別為t1,t2,.....tN0則其MTBF為：為總工作作時間什么是MTBF？SeriesSystem串聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)A1A2AnInputOutputRs=R1.R2…….RnRs: Probabilityofsystemsurvival(串聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)可靠度度)Ri: Probabilityofcomponentsurvival(元件可靠靠度)Foridenticalelements:Rs=Rn組成系統(tǒng)統(tǒng)的所有有單元中中任一單單元故障障均會導導致整個個系統(tǒng)的的故障稱稱為串聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)從設(shè)計角角度出發(fā)發(fā)，為提提高串聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)的的可靠性性，應從從下列幾幾方面考考慮：(a)盡可能減減少串聯(lián)聯(lián)元件數(shù)數(shù)目；(b)提高單元元可靠性性，即降降低其故故障率l；(c)縮短工作作時間t。某設(shè)備電電子系統(tǒng)統(tǒng)分成8個系統(tǒng)統(tǒng)，已知知各個分分系統(tǒng)的的壽命分分布為指指數(shù)分布布，故障障率分別別為l1=69××10-4/h,l2=93××10-4/h,l3=67××10-4/h,l4=84××10-4/h,l5=85××10-4/h,l6=31××10-4/h,l7=37××10-4/h,l8=×10-4/h,試求在不不同的工工作時間間內(nèi)該電電子設(shè)備備的可靠靠度。解當任一分分系統(tǒng)喪喪失功能能，此電電子系統(tǒng)統(tǒng)的可靠靠度RS為:RS（t）=R1（t）·R2（t）·R3（t）·R4（t）·R5（t）·R6（t）·R7（t）·R8（t）=（69+93+67+84+85+31+37+78）×10-4=0.0544/h當工作時時間t=1hRS(1)=0.974當工作時時間t=10hRS(10)=0.58當工作時時間t=50hRS(50)=0.066SeriesSystem串聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)舉例組成系統(tǒng)統(tǒng)的所有有單元都都發(fā)生故故障時系系統(tǒng)才發(fā)發(fā)生故障障稱為并并聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)是最簡簡單的冗冗余系統(tǒng)統(tǒng)(RedundancySystem)ParallelSystem并聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)Rs=R1+R2-R1R2BAOutputInputAdditiveRuleFs:ProbabilityofsystemfailureMultiplicativeRuleFs=q1q2Rs=1-FsRs=1-q1q2……qmq1=1-R1q2=1-R2RedundancyDesing(冗余設(shè)設(shè)計)A.SingleComponentAAYXAAAXYB.TwoComponentsinParallelC.ThreeIdenticalComponentsinParallel已知：：Rxy=RA=.90Rxy=1-(1-0.9)3=.999Rxy=1-(1-RA)n=1-(1-.9)2=0.99AXYParallelSystem并聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)舉例ExponentialDistribution(指數(shù)分布布)ExponentialDistributionAreaofalineiszero!f(9.5)=P(X=9.5)=0Togetprobabilityof20.0,integrateareabetween19.995and20.005,i.e.P(19.995<X<20.005)Areadenotesprobabilityofgettingavaluebetween40.0and50.0.Note:f(x)isusedtocalculateanareathatrepresentsprobability指數(shù)分布布的應用用廣泛的用用于可靠靠性工程程領(lǐng)域，，用作研研究元件件或系統(tǒng)統(tǒng)故障時時間的數(shù)數(shù)學模型型.例如,我們都知知道燈泡泡有一定定的故障障率，通通常假定定為常數(shù)數(shù)，如果果我們拿拿了大量量的燈泡泡作試驗驗，直到到它們出出現(xiàn)故障障，那么么，它們們的故障障時間的的數(shù)據(jù)分分布是怎怎樣的呢呢？在這種情情況下，，我們發(fā)發(fā)現(xiàn)指數(shù)數(shù)分布是是一個很很好的，，用來評評估故障障時間的的模型.正態(tài)分布布，我們們已經(jīng)發(fā)發(fā)現(xiàn)可以以應用在在很多地地方，但但是有些些時候也也可以用用在可靠靠性研究究上.ExponentialDistribution(指數(shù)分布布)ProbabilityFunctions=Failurerate(constant)=ParameterofdistributionProbabilityDensityFunctionCumulativeDistributionFunctionExponentialDistribution(指數(shù)分布布)andMeanandVarianceTheparameterlisthefailurerate;itsreciprocaliscalledthemean,orcommonlycalledMeanTimeToFailure(MTTF)inreliability.ThemeanandvarianceofExponentialDistribution:ExponentialDistribution(指數(shù)分布布)Example(ReliabilityPredication)一個供應應商聲稱稱他的產(chǎn)產(chǎn)品的年年平均故故障率是是0.4.那么，這這個供應應商生產(chǎn)產(chǎn)的所有有產(chǎn)品中中:(a)可以正常常使用1年以上上的產(chǎn)品品的百分分率(即即超過一一年的可可靠度)?(b)可以正常常使用1-2年年之間的的產(chǎn)品的的百分率率(即(1-2)之之間的可可靠度？？ExponentialDistribution(指數(shù)分布布)Example(cont’d)2.TheseprobabilitiescanbeobtainedfromMinitab:CalcaProbabilityDistributionsaExponential…Mean=1/l=1/0.4F(x)SpecifycolumncontainingtimetofailuretSpecifycolumntostoreresultsExponentialDistribution(指數(shù)分布布)T=tP(Tt)1 0.32972 0.5507(a)P(T>1)=1–P(T1)=1––0.3297=(b)P(1T2)=P(T2)–P(T1)=0.5507–0.3297=ExponentialDistribution(指數(shù)分布布)Example(cont’d)Q:某電子設(shè)設(shè)備故障障分布為為指數(shù)分分布，根根據(jù)收集集的數(shù)據(jù)據(jù)并分析析，這種種設(shè)備50h的工作時時間內(nèi)有有20%的故障障，試求求其平均均壽命MTTF和中位壽壽命t(0.5),可靠壽命命t(0.9)A:t=50h,F(50)=1-e(-l*50)=0.2l=-50/ln0.8=0.0044629MTTF=1/0.0044629=224.071=224ht(0.5)=155.26h=155ht(0.9)=23.6h=24hExponentialDistribution(指數(shù)分布布)練習：某供應商商聲稱它它的產(chǎn)品品的平均均故障時時間MTBF是2年年，i.e.=?.Whatpercentageofpartsproducedwilla)exceed1yearofusefulservice?b)exceed2yearsofusefulservice?c)possess1to2yearsofservicelife?ExponentialDistribution(指數(shù)分布布)ExponentialDistribution(指數(shù)分布布)FTA故障樹FTA-FaultTreeAnalysis美國貝爾爾試驗室室H.A.Waston&D.F.Haasl在1965年發(fā)明明,用于導彈彈的發(fā)射射系統(tǒng)控控制FTA是對復雜雜系統(tǒng)安安全性，，可靠性性分析的的方法FTA特點：FTA用圖形演演繹法進進行分析析，對故故障進行行圖形推推理FTA可以定量量地計算算復雜系系統(tǒng)的故故障概率率及可靠靠性參數(shù)數(shù)，為改改善和評評估系統(tǒng)統(tǒng)提供了了定量數(shù)數(shù)據(jù)FTA為沒沒有有參參加加設(shè)設(shè)計計的的管管理理和和維維修修的的人人員員提提供供一一個個管管理理，，維維修修指指南南FTA建立步驟驟：建立模型型---定性分析析---定量計算算(FTA分析運算算方法：：布爾運運算)Example1(Onepump)FTA故障樹分分析實例例ABPumpTankC表示系統(tǒng)統(tǒng)串聯(lián)ABCFaultTreeForExample1P1FTA-FaultTreeAnalysisExample1(Onepump)component1FailureRate(l)OneYearReliabiltiyA0.60.549B1.70.183C0.290.748Pump15.00.00674ReliabilityofControlUnit=AxBxC0.549x0.183x0.748=0.0751ReliabilityofExample1=R(controlUnit)xR(Pump)=0.0751x0.00674=0.000506l=-ln(0.000506)=7.6MTBF=0.13yearFTA故障樹分分析實例例Example2(Twopump)FTA故障樹分分析實例例ABPump1TankC表示系統(tǒng)統(tǒng)并聯(lián)ABCFaultTreeForExample2P1Pump2P1FTA-FaultTreeAnalysisExample2(2Pump)component1FailureRate(l)OneYearReliabiltiyA0.60.549B1.70.183C0.290.748Pump1&25.00.00674Reliab