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可信性工程北方交通大學(xué)崔貴章二○○三年二月北京可信性工程北方交通大學(xué)1目錄第一部分基本概念第二部分可信性指標(biāo)第三部分系統(tǒng)的可靠性第四部分可靠性分析第五部分可靠性試驗(yàn)第六部分可信性管理目錄第一部分基本概念2第一部分基本概念單元一術(shù)語(yǔ)單元二可信性工程第一部分基本概念單元一術(shù)語(yǔ)3單元一術(shù)語(yǔ)一、可信性(Dependability)用于表述可用性及其影響因素(可靠性、維修性和保障性)的集合術(shù)語(yǔ)注:可信性?xún)H用于非定量的總體描述[IEC60050-191:1990]GB/T/9000-2000:3.5.3單元一術(shù)語(yǔ)一、可信性(Dependability)4二、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)定功能的概率二、可靠性(Reliability)5可靠性(續(xù)一)對(duì)定義的詮釋產(chǎn)品三個(gè)規(guī)定/三個(gè)要件可靠性(續(xù)一)6可靠性(續(xù)二)可靠性的分類(lèi)固有可靠性使用可靠性基本可靠性(BasicReliability)任務(wù)可靠性(MissionReliability)可靠性(續(xù)二)7三、故障在規(guī)定的環(huán)境條件和使用條件下產(chǎn)品喪失或部分喪失規(guī)定功能的狀態(tài)故障對(duì)規(guī)定條件而言,是個(gè)隨機(jī)事件對(duì)于不可修復(fù)的產(chǎn)品而言,常稱(chēng)其故障為“失效”三、故障8故障(續(xù)一)故障的表現(xiàn)間歇性故障和永久性故障獨(dú)立故障和從屬故障局部故障和整體故障故障(續(xù)一)9故障(續(xù)二)意外故障突然故障和退化故障故障(續(xù)二)10四、維修性(Maintainability)可維修產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi),按規(guī)定程序和方法進(jìn)行維修時(shí),保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力四、維修性(Maintainability)11維修性(續(xù)一)維修性包括兩個(gè)方面維護(hù)也叫預(yù)防性維修,是一種日常的可靠性控制過(guò)程,表現(xiàn)為預(yù)先檢查和采用“邊緣試驗(yàn)技術(shù)”修理產(chǎn)品發(fā)生故障后,使其恢復(fù)完成規(guī)定功能的工作

維修性(續(xù)一)12維修性(續(xù)二)維修性反映了可維修產(chǎn)品可以接受維修的能力,在產(chǎn)品的論證階段、研制階段、使用階段和處理階段的全壽命過(guò)程,都應(yīng)重視維修性要求維修性(續(xù)二)13五、保障性產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源等是完成規(guī)定功能的能力保障性包括兩個(gè)方面與保障有關(guān)的設(shè)計(jì)特性保障資源的充足和適用性五、保障性14保障性(續(xù))產(chǎn)品同時(shí)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產(chǎn)品保障性(續(xù))15六、可用性(Availability)固有可用性在要求的外部資源得到滿(mǎn)足的前提下,產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可以完成規(guī)定功能的能力外部資源(不含維修資源)不影響固有可用性,使用可用性則受外部資源的影響六、可用性(Availability)16可用性(續(xù))可用性綜合反映了產(chǎn)品可靠性、維修性和保障性所達(dá)到的水平可靠性、維修性和可用性是可靠性的三個(gè)基本方面,簡(jiǎn)稱(chēng)為RAM問(wèn)題/技術(shù)可用性(續(xù))17單元二可信性工程一、從可靠性工程到可信性工程成立于1952年的美國(guó)國(guó)防部電子設(shè)備可靠性咨詢(xún)組(AGREE),在1957年發(fā)表了研究報(bào)告《軍用電子設(shè)備可靠性》,標(biāo)志著可靠性工程已成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。經(jīng)過(guò)60年代的發(fā)展階段,70年代的成熟階段,80年代更深廣的發(fā)展階段,以及90年代以來(lái)進(jìn)入向綜合化、自動(dòng)化、智能化和實(shí)用化發(fā)展的階段,可靠性工程已發(fā)展為包括可靠性設(shè)計(jì)、可靠性試驗(yàn)、可靠性維修、可靠性分析和可靠性管理的可信性工程單元二可信性工程一、從可靠性工程到可信性工程18二、可信性工程的意義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜裝配密度迅速提高產(chǎn)品用期急劇縮短使用環(huán)境空前嚴(yán)酷二、可信性工程的意義19可信性工程的意義(續(xù))降低總費(fèi)用圖1-2-1產(chǎn)品的可靠性與總費(fèi)用產(chǎn)品可靠性總費(fèi)用生產(chǎn)費(fèi)用維修費(fèi)用可信性工程的意義(續(xù))降低總費(fèi)用產(chǎn)品可靠性總費(fèi)用生產(chǎn)20第二部分可信性指標(biāo)單元一可靠性指標(biāo)單元二維修性指標(biāo)單元三可用性指標(biāo)第二部分可信性指標(biāo)單元一可靠性指標(biāo)21單元一可靠性指標(biāo)一、可靠度函數(shù)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi),完成規(guī)定功能的概率,記為R(t)R(t)=P(T>t)其中T—產(chǎn)品故障前的工作時(shí)間t—規(guī)定的時(shí)間單元一可靠性指標(biāo)一、可靠度函數(shù)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)22可靠度函數(shù)(續(xù)一)R(t)=P(T>t)≈Ns(t)No其中T—產(chǎn)品故障前的工作時(shí)間N0—t=0時(shí),在規(guī)定條件下投入工作的產(chǎn)品數(shù)Ns(t)—在0到t時(shí)刻的工作時(shí)間內(nèi)沒(méi)有發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)可靠度函數(shù)(續(xù)一)Ns(t)其中T—產(chǎn)品故障前的工作時(shí)間23可靠度函數(shù)(續(xù)二)例

設(shè)t=0時(shí),投入工作的10000只燈泡,當(dāng)t=365天時(shí),發(fā)現(xiàn)有30只燈泡壞了,求一年時(shí)的可靠度參考答案R(年)=0.997可靠度函數(shù)(續(xù)二)24二、不可靠度函數(shù)(累積故障分布函數(shù))產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi),喪失規(guī)定功能的概率,記為F(t)

F(t)=P(T<t)=1-R(t)≈其中T—產(chǎn)品故障前的工作時(shí)間N0—t=0時(shí),在規(guī)定條件下工作的產(chǎn)品數(shù)Nf(t)—在0到t時(shí)刻的工作時(shí)間內(nèi),發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)Nf(t)N0二、不可靠度函數(shù)(累積故障分布函數(shù))Nf(t)25不可靠度函數(shù)示意圖圖2-1-1F(t)、R(t)和f(t)的關(guān)系f(t)R(t)f(t)ttF(t)圖2-1-1F(t)、R(t)和f(t)的關(guān)系f(t)R26四、故障率函數(shù)(瞬時(shí)故障率函數(shù))產(chǎn)品工作到某時(shí)刻t尚未發(fā)生故障,在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率,記為λ(t)λ(t)≈△Nf(t)Ns(t)△t其中△t—時(shí)刻t后所取時(shí)間間隔Ns(t)—到時(shí)刻t,未發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)△Nf(t)—時(shí)刻t后,△t時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)故障率的單位1菲特(Fit)=10-9/h四、故障率函數(shù)(瞬時(shí)故障率函數(shù))λ(t)≈27故障率函數(shù)(續(xù)一)例若年初投入的燈泡為9970只,若一年后壞了10只,求故障率參考答案λ(1年)=0.001/天100件產(chǎn)品工作三年有4件發(fā)生故障,設(shè)產(chǎn)品每天工作12小時(shí),求故障率參考答案λ(3年)=0.311×10-5/小時(shí)故障率函數(shù)(續(xù)一)28故障率函數(shù)(續(xù)二)我國(guó)電子工業(yè)規(guī)定的故障率等級(jí)等級(jí)

符號(hào)

最大故障率(1/h)

四五級(jí)

Y3×10-5

五級(jí)W1×10-5

六級(jí)L1×10-6

七級(jí)Q1×10-7

八級(jí)B1×10-8

九級(jí)J1×10-9

十級(jí)S10×10-10

故障率函數(shù)(續(xù)二)等級(jí)符號(hào)最大故障率(1/h)四五級(jí)29故障率函數(shù)(續(xù)三)浴盆曲線(xiàn)早期故障偶然故障耗損故障維修后故障率下降使用壽命規(guī)定的故障率λ(t)AB圖2-1-2故障率函數(shù)(續(xù)三)早期偶然故障耗損故障維修后故30故障率函數(shù)(續(xù)四)浴盆曲線(xiàn)的討論沒(méi)有偶然故障期或偶然故障期很短的產(chǎn)品,是不能投入使用的產(chǎn)品出廠(chǎng)前,要進(jìn)行可靠性篩選故障率函數(shù)(續(xù)四)31五、平均故障前時(shí)間不可修復(fù)產(chǎn)品平均壽命的統(tǒng)計(jì)特性,記為MTTF(Meantimetofailure)MTTF≈1N0

No

∑tii=1其中N0—不可修復(fù)產(chǎn)品數(shù)ti—第i(i=1,2,…,N0)件商品的故障前時(shí)間特別地,產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)MTTF=1λ五、平均故障前時(shí)間1tii=1其32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,求它們MTTF的觀測(cè)值

參考答案1800h例33六、平均故障間隔時(shí)間可修復(fù)產(chǎn)品兩次相鄰故障間平均工作時(shí)間的統(tǒng)計(jì)特性,記為MTBF(Meantimebetweenfailure)其中N0—可修復(fù)產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)ti—第i次(i=1,2,…,N0)持續(xù)工作時(shí)間特別地,產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)MTBF==MTTF1λMTBF≈1N0

No

∑tii=1六、平均故障間隔時(shí)間其中N0—可修復(fù)產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)34例

設(shè)有一電子產(chǎn)品工作1萬(wàn)小時(shí),共發(fā)生故障5次,求該產(chǎn)品MTTF的觀測(cè)值參考答案MTBF=2000h例35七、產(chǎn)品的壽命特征可靠壽命給定的可靠度所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品工作時(shí)間使用壽命產(chǎn)品在規(guī)定的條件下,具有規(guī)定的可接受的故障率的工作時(shí)間貯存壽命產(chǎn)品在規(guī)定的條件下貯存,仍能滿(mǎn)足規(guī)定質(zhì)量要求的時(shí)間長(zhǎng)度七、產(chǎn)品的壽命特征36單元二維修性指標(biāo)一、平均修復(fù)時(shí)間在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi),產(chǎn)品在任一規(guī)定的維修級(jí)別上,修復(fù)所需總時(shí)間的平均值記為,MTTR(Meantimetorepait)MTTR=

其中ti—第i(i=1,2,…,n)次修復(fù)時(shí)間n—修復(fù)次數(shù)

ti1n

n

∑i=1特別地,當(dāng)單位時(shí)間完成修理的瞬時(shí)概率u(t)≡u(píng)(常數(shù))時(shí)MTTR=1u單元二維修性指標(biāo)一、平均修復(fù)時(shí)間MTTR=37二、平均維護(hù)時(shí)間產(chǎn)品在任一規(guī)定的維護(hù)級(jí)別上,維護(hù)所需總時(shí)間的平均值,記為MTTM(Meantimetomaintenanne)MTTM=

其中ti—第i(i=1,2…,n)次維護(hù)時(shí)間n—維護(hù)次數(shù)MTTM=1Pti1n

n

∑i=1

特別地,當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)完成維護(hù)的瞬時(shí)概率P(t)≡P(常數(shù))時(shí)二、38三、兩點(diǎn)討論MTTR=和MTTM=越高,則維修時(shí)間越短,這將降低維修費(fèi)用,減少停機(jī)損失MTBF高的產(chǎn)品,可以減少維修次數(shù),但不一定就有良好的MTTR1u1p三、兩點(diǎn)討論MTTR=和MTTM=39例

甲產(chǎn)品的MTBF=2000h,MTTR=200h;乙產(chǎn)品的MTBF=1000h,MTTR=20h。顯然后者反而更好些??梢?jiàn),維修性必須作為可靠性的一個(gè)方面,予以足夠的重視例40單元三可用性指標(biāo)一、瞬時(shí)可用概率可修復(fù)產(chǎn)品是處在一個(gè)由規(guī)定狀態(tài)到故障狀態(tài),又由故障狀態(tài)到規(guī)定狀態(tài)的不斷轉(zhuǎn)移的隨機(jī)過(guò)程中,因而可以用在時(shí)刻t時(shí)產(chǎn)品處于規(guī)定狀態(tài)的概率作為可用性指標(biāo)圖2-3-1to

A0.5A(t)1.0A(t)單元三可用性指標(biāo)一、瞬時(shí)可用概率圖2-3-1toA41二、固有可用概率當(dāng)長(zhǎng)期使用某一產(chǎn)品時(shí),A(t)趨于一個(gè)固定值A(chǔ),稱(chēng)之為固有可用概率,也叫“可用度”或“役時(shí)率”λ=和u=時(shí)1MTBF1MTBRA=MTBFMTBF+MTTR當(dāng)二、固有可用概率λ=42三、可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo)定義單位可靠度R(t)產(chǎn)品在規(guī)定條件下,規(guī)定的期間內(nèi),完成規(guī)定任務(wù)的概率%故障率(瞬時(shí)故障率,失效率)λ(t)在某時(shí)刻以前工作起來(lái)的產(chǎn)品,在繼續(xù)的單位時(shí)間內(nèi),產(chǎn)生故障的比例%/103h;非特(Fit)=10-9/h平均故障間隔時(shí)間(MTBF)對(duì)于可修復(fù)的產(chǎn)品,兩相鄰故障間的工作時(shí)間的平均值時(shí)間故障前平均時(shí)間(MTTF)對(duì)于不進(jìn)行修理的產(chǎn)品,發(fā)生故障以前工作時(shí)間的平均值時(shí)間耐用壽命產(chǎn)品從早期失效終了,到萬(wàn)耗損失效開(kāi)始的工作時(shí)間時(shí)間維修度可以維修的產(chǎn)品,在規(guī)定的條件下,規(guī)定的時(shí)間內(nèi),完成維修的概率%平均修復(fù)時(shí)間(MTTR)修復(fù)性維修所需要的時(shí)間的平均值時(shí)間平均維護(hù)時(shí)間(MTTM)對(duì)可維修產(chǎn)品,維護(hù)所需時(shí)音質(zhì)平均值時(shí)間平均不能工作時(shí)間(MDT)不能工作時(shí)間的平均值時(shí)間平均能工作時(shí)間(MUT)能工作時(shí)間的平均值時(shí)間可用度A(t)可以維修的產(chǎn)品,在某特定的瞬間,維持其功能的概率%三、可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo)定義單位可靠度R(t)產(chǎn)品在規(guī)定條件43四、可靠性指標(biāo)示例使用條件修理的可能性維護(hù)種類(lèi)產(chǎn)品例可靠性指標(biāo)例連續(xù)使用可修復(fù)預(yù)防性維護(hù)電子計(jì)算機(jī)武器、車(chē)輛、飛機(jī)、生產(chǎn)設(shè)備、雷達(dá)、載波機(jī)平均故障間隔時(shí)間耐用壽命有效度事后維護(hù)實(shí)施用電氣用具和機(jī)械器具,電視機(jī)平均故障間隔時(shí)間耐用壽命早期失效率(一年)不可修復(fù)使用到耗損故障期電子元器件、機(jī)械零部件、一般消費(fèi)用具失效率平均壽命失效分布形狀及其參數(shù)使用一定時(shí)間后棄去實(shí)行預(yù)防性維護(hù)的設(shè)備的元器件和零部件,使用期比平均壽命長(zhǎng)的元器件、零部件失效率更新壽命失效分布形狀及其參數(shù)突然使用可修復(fù)預(yù)防性維護(hù)過(guò)負(fù)荷繼電器成功率不可修復(fù)雷管、炮彈、導(dǎo)彈成功率四、可靠性指標(biāo)示例使用條件修理的維護(hù)種類(lèi)產(chǎn)品例可靠性指標(biāo)例連44第三部分系統(tǒng)可靠性的計(jì)算單元一概述單元二串聯(lián)系統(tǒng)單元三并聯(lián)系統(tǒng)單元四混合系統(tǒng)單元五分系統(tǒng)相互依賴(lài)的系統(tǒng)單元六可靠性分配單元七可靠性預(yù)計(jì)第三部分系統(tǒng)可靠性的計(jì)算單元一概述45一、系統(tǒng)可靠性計(jì)算的意義在設(shè)計(jì)階段,選擇系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元器件在制造階段,保證采購(gòu)質(zhì)量,不斷改近工藝在使用階段,加強(qiáng)維護(hù),及時(shí)修理

單元一概述一、系統(tǒng)可靠性計(jì)算的意義單元一46二、可靠性模型用于預(yù)計(jì)或估計(jì)產(chǎn)品可靠性的模型應(yīng)建立系統(tǒng)級(jí)和分系統(tǒng)級(jí)可靠性模型包括可靠性方框圖和可靠性數(shù)學(xué)模型二、可靠性模型47三、可靠性框圖可靠性框圖表示產(chǎn)品中各單元之間的邏輯功能關(guān)系原理圖表示產(chǎn)品中各單元之間的物理關(guān)系三、可靠性框圖48例

振蕩電路的原理圖與可靠性框圖C(電容)L(電感)原理圖LC可靠性框圖圖3-1-1圖3-1-2例C(電容)L(電感)原理圖LC可靠性框圖圖3-1-1圖3-49四、加法公式互斥條件下的加法公式兩條件A、B互斥C=A+B=A∪BP(C)=P(A+B)=P(A)+P(B)

四、加法公式50加法公式(續(xù))非互斥條件下的加法公式兩條件A、B不互斥C=A+B=A∪BP(C)=P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)

加法公式(續(xù))51加法公式(續(xù))非互斥條件下的加法公式兩條件A、B不互斥C=A+B=A∪BP(C)=P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)

加法公式(續(xù))52非獨(dú)立條件下的乘法公式兩條件A、B不獨(dú)立C=AB=A∩BP(C)=P(AB)=P(A)P(BlA)=P(B)P(AlB)

乘法公式(續(xù))非獨(dú)立條件下的乘法公式乘法公式(續(xù))53單元二串聯(lián)系統(tǒng)一、可靠性框圖只有各分系統(tǒng)都正常工作,系統(tǒng)才能正常工作S1S2Sn圖3-2-1單元二串聯(lián)系統(tǒng)一、可靠性框圖S1S2Sn圖3-2-154二、可靠度的計(jì)算記分系統(tǒng)Si(i=1,2,…,n)正常工作的事件為Ai,可靠度為Ri(t),R(t)是系統(tǒng)的可靠度各分系統(tǒng)不相互獨(dú)立時(shí)R(t)=P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1A2)…P(An|A1A2…An-1)各系統(tǒng)相互獨(dú)立時(shí)

R(t)=∏Ri(t)ni=1特別地,當(dāng)各分系統(tǒng)的故障率函數(shù)λi(t)(i=1,2,…,n)是常數(shù)λi的指數(shù)分布時(shí)R(t)=eλitn∑i=1二、可靠度的計(jì)算R(t)=∏Ri(t)ni=1特別55例設(shè)在單元一的振蕩電路電感和電容的故障率λL=

λc=10-5/h,求振蕩器的MTBFs參考答案MTBFs=50000h設(shè)產(chǎn)品由獨(dú)立的10個(gè)部件串聯(lián)組成,若每一個(gè)部件工作10000小時(shí)的可靠度都是0.9,求該產(chǎn)品工作10000小時(shí)的可靠度參考答案R(10000)=0.348例56單元三并聯(lián)系統(tǒng)一、可靠性框圖只要有一個(gè)分系統(tǒng)正常工作,系統(tǒng)就能正常工作SnS2S1圖3-3-3單元三并聯(lián)系統(tǒng)一、可靠性框圖SnS2S1圖3-3-357二、可靠度的計(jì)算記分系統(tǒng)Si(i=1,2,…,n)發(fā)生故障的事件為āi,可靠度為Ri(t),不可靠度為Fi(t)。記系統(tǒng)的可靠度和不可靠度分別為R(t)、F(t)計(jì)算F(t)各分系統(tǒng)不相互獨(dú)立時(shí)F(t)=P(ā1)P(ā2|ā1)P(ā3|ā1ā2)···P(āi|ā1ā2···āi-1)···P(ān|ā1

ā2···ān-1)各分系統(tǒng)相互獨(dú)立時(shí)N計(jì)算R(t)F(t)=∏Fi(t)ni=1∏Fi(t)=1-[1-Ri(t)]ni=1ni-1∏R(t)=1-二、可靠度的計(jì)算F(t)=∏Fi(t)ni=1∏Fi(58可靠度的計(jì)算(續(xù))工程上,一般用二單元或三單元并聯(lián)系統(tǒng)對(duì)于二單元并聯(lián)系統(tǒng)R(t)=R1(t)+R2(t)-R1(t)R2(t)在單元故障率相等,即λ1=λ2=λ0(常數(shù))時(shí)R(t)=(2-e-λot)e-λot可靠度的計(jì)算(續(xù))59三、n中取r的并聯(lián)系統(tǒng)n個(gè)分系統(tǒng)中,只要有r個(gè)系統(tǒng)正常工作,系統(tǒng)就能正常工作記各分系統(tǒng)的可靠度為R0,系統(tǒng)的可靠度為

R(t)=∏CR(1-R0)n-k,

n≥r+1nk=rknko三、n中取r的并聯(lián)系統(tǒng)nknko60單元四混合系統(tǒng)一、可靠性框圖各分系統(tǒng)先串聯(lián)后并聯(lián),或者先并聯(lián)后串聯(lián)并串聯(lián)系統(tǒng)S11S12S1mS21S2mS22Sn1SnmSn2圖3-4-1單元四混合系統(tǒng)一、可靠性框圖S11S12S1mS2161可靠性框圖(續(xù))串并聯(lián)系統(tǒng)sn1s21s11Sn2s22s12snms2ms1m圖3-4-2可靠性框圖(續(xù))sn1s21s11Sn2s22s12snms62二、可靠度的計(jì)算假定各分系統(tǒng)獨(dú)立工作時(shí),具有相同的可靠度R可靠度的計(jì)算要“逐級(jí)”進(jìn)行并串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度RSP=1-(1-Rm)n串并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度RPS=[1-(1-R)n]m并串聯(lián)系統(tǒng)中的每一并聯(lián)中具有“單元后備”,其可靠度高于串并聯(lián)系統(tǒng)二、可靠度的計(jì)算63單元五分系統(tǒng)相互依賴(lài)的系統(tǒng)在系統(tǒng)沒(méi)有受到?jīng)_擊時(shí),各分系統(tǒng)是相互獨(dú)立的,而受到?jīng)_擊時(shí),卻是相互依賴(lài)的在后面的討論中,設(shè)系統(tǒng)由分系統(tǒng)S1、S2組成。記E—無(wú)沖擊A—S1正常|EB—S2正常|EC—S1正常|ēD—S2正常|ē單元五分系統(tǒng)相互依賴(lài)的系統(tǒng)在系統(tǒng)沒(méi)有受到?jīng)_擊時(shí)64一、正依賴(lài)只要有一個(gè)正常,另一個(gè)肯定正常P(C|D)=P(D|C)=1P(C|D)=P(D|C)=1

一、正依賴(lài)65正依賴(lài)(續(xù))串聯(lián)系統(tǒng)R(t)=P(A)P(B)P(E)+P(D)P(ē)并聯(lián)系統(tǒng)R(t)=[p(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(C)P(ē)正依賴(lài)(續(xù))66二、負(fù)依賴(lài)只要有一個(gè)不正常,另一個(gè)肯定正常P(C|D)=P(D|C)=1串聯(lián)系統(tǒng)R(t)=P(A)P(B)P(E)+[P(C)+P(D)P(ē)]并聯(lián)系統(tǒng)R(t)=[P(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(ē)二、負(fù)依賴(lài)67

P(D|C)=P(C)P(CD)=P(D)串聯(lián)系統(tǒng)R(t)=P(A)P(B)P(E)+P(D)P(ē)并聯(lián)系統(tǒng)R(t)=[P(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(C)P(ē)

三、鏈依賴(lài)三、鏈依賴(lài)68四、例按給定的P(A)=0.98,P(B)=0.97;P(ā)=0.02,P(B)=0.03和P(C)=P(C)=P(D)=P(D)=0.5,計(jì)算系統(tǒng)的可靠度參考答案正依賴(lài)0.9481(串聯(lián)),0.9944(并聯(lián))負(fù)依賴(lài)0.9411(串聯(lián)),0.9994(并聯(lián))鏈依賴(lài)0.9461(串聯(lián)),0.9944(并聯(lián))四、例69單元六可靠性分配一、概念將系統(tǒng)可靠性的定量要求協(xié)調(diào)地分配到各個(gè)分系統(tǒng),是一個(gè)由整體到局部,由上到下的分解過(guò)程主要方法有等分配法,評(píng)分分配法,比例組合法,動(dòng)態(tài)規(guī)劃法等單元六可靠性分配一、概念70二、評(píng)分分配法是一種專(zhuān)家群體決策法,適用于缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)的場(chǎng)合以故障率λ為分配參數(shù)二、評(píng)分分配法71評(píng)分分配法(續(xù)一)影響因素及評(píng)分影響因素復(fù)雜度(復(fù)雜→簡(jiǎn)單)技術(shù)成熟度(低→高)重要度(低→高)環(huán)境條件(惡劣→最好)序號(hào)1234評(píng)分10~110~110~110~1評(píng)分分配法(續(xù)一)影響復(fù)雜度技術(shù)成熟度重要度環(huán)境條件序號(hào)1272評(píng)分分配法(續(xù)二)計(jì)算第i(i=1,2,…,n)個(gè)分系統(tǒng)的評(píng)分?jǐn)?shù)Wi=4j∏Dij其中Dij是第i個(gè)分系統(tǒng)第j個(gè)因素的評(píng)分?jǐn)?shù)系統(tǒng)的評(píng)分?jǐn)?shù)W=n∑i=1Wi評(píng)分分配法(續(xù)二)Wi=4∏Dij其中Dij是第i個(gè)分系統(tǒng)第73評(píng)分分配法(續(xù)三)第i個(gè)分系統(tǒng)的評(píng)分系數(shù)分配給第i個(gè)分系統(tǒng)的故障率Ci=WiWλi=Ciλ評(píng)分分配法(續(xù)三)Ci=Wiλi=Ciλ74評(píng)分分配法(續(xù)四)例設(shè)S是由分系統(tǒng)S1、S2、S3和S4組成的串聯(lián)電子系統(tǒng),其可靠性的要求是MTBF=500h,下面是請(qǐng)五位專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)分,得到的可靠性分配表評(píng)分分配法(續(xù)四)75可靠性分配表部件復(fù)雜度技術(shù)成熟度重要度環(huán)境條件各部件評(píng)分?jǐn)?shù)Wi各部件評(píng)分系數(shù)Ci分配給各部件的故障率λi×10-4分配給各部件的MTBFA896834560.4269.241082.3B576816800.2254.52222.2C56659000.1202.44166.7D668514400.1933.682590.1合計(jì):120500可靠性分配表部件復(fù)雜度技術(shù)成熟度重要度環(huán)境條件各部件評(píng)分?jǐn)?shù)W76三、只考慮分系統(tǒng)的復(fù)雜程度和重要性時(shí)的定量方法定義第i個(gè)分系統(tǒng)的復(fù)雜程度因子ni,為其所包含的元器件數(shù)量定義第i個(gè)分系統(tǒng)的重要性因子Wi=由第i個(gè)分系統(tǒng)故障引起的系統(tǒng)故障次數(shù)第i個(gè)分系統(tǒng)的故障次數(shù)對(duì)串聯(lián)系統(tǒng)Wi≡1三、只考慮分系統(tǒng)的復(fù)雜程度和重要性Wi=由第i個(gè)分系統(tǒng)故障引77合理的要求是:λiλni

NWi=其中λi—第i個(gè)分系統(tǒng)的故障率λ—全系統(tǒng)的故障率N=∑ni若系統(tǒng)為指數(shù)分布,而λ=時(shí)LnRtλi=niLnRNWit合理的要求是:λiλni=其中λi—第i個(gè)分系78例

要求系統(tǒng)5個(gè)小時(shí)工作正常的可靠度為90%,有關(guān)資料如表。試按指數(shù)分布作可靠度分配固于分系統(tǒng)niwiS1500.7S2400.5S32000.8S4600.3參考答案λ1=0.0043/h,λ2=0.0048/h,λ3=0.0151/h,λ4=0.0120/h例固于niwiS1500.7S2400.5S32000.79單元七可靠性預(yù)計(jì)一、概念根據(jù)組成系統(tǒng)的元器件的可靠性,定量估計(jì)系統(tǒng)的可靠性。是一個(gè)由局部到整體,由下到上的綜合過(guò)程主要方法有元器件計(jì)數(shù)法,應(yīng)力分析法,上下限法等單元七可靠性預(yù)計(jì)一、概念80二、元器件計(jì)數(shù)法優(yōu)點(diǎn)是不需要詳盡了解各個(gè)元器件的應(yīng)用及它們之間的邏輯關(guān)系,就可以很快估算出產(chǎn)品的故障率缺點(diǎn)是估計(jì)結(jié)果比較粗糙二、元器件計(jì)數(shù)法81元器件計(jì)數(shù)法(續(xù))

其中λ—產(chǎn)品總的故障率λGi—第i種元器件的通用故障率

πQi—第i種元器件的通用質(zhì)量系系數(shù)Ni—第i種元器件的數(shù)量n—所用元器件的種類(lèi)數(shù)目λ=Nini=1(λGiπQi

)∑元器件計(jì)數(shù)法(續(xù))λ=Nin(λGiπQi)∑82三、應(yīng)力分析法要求具備了詳細(xì)的文件清單、電應(yīng)力比、環(huán)境溫度等信息估計(jì)結(jié)果比元器件計(jì)數(shù)法的結(jié)果準(zhǔn)確三步計(jì)算法第一步,先求出各元器件的工作故障率λp

λp=λb=πEk

其中λb—元器件基本故障率πE—環(huán)境系數(shù)

K—減額因子,其值小于或等于1,由應(yīng)力等級(jí)決定

三、應(yīng)力分析法83應(yīng)力分析法(續(xù))第二步,求出產(chǎn)品的工作故障率λs其中λpi—第i種元器件的工作故障率Ni—第i種元器件的數(shù)量n—產(chǎn)品中元器件的種類(lèi)數(shù)第三步,求出產(chǎn)品的MTBFλs=Niλpini=1∑1λSMTBF=應(yīng)力分析法(續(xù))λs=Niλpin∑184第四部分可靠性分析單元一故障模式、影響及危害性分析(FMECA)單元二故障樹(shù)分析(FTA)單元三殘骸失效分析第四部分可靠性分析單元一故障模式、影響及危害性分析85單元一故障模式、影響及危害性分析(FMECA)一、術(shù)語(yǔ)故障模式產(chǎn)品故障的表現(xiàn)形式單點(diǎn)故障沒(méi)有冗余或替代工作程序的局部故障單元一故障模式、影響及危害性分析一、術(shù)語(yǔ)86故障影響故障模式對(duì)產(chǎn)品功能性、可靠性造成的影響,一般分為對(duì)局部、高一層次和最終影響三個(gè)等級(jí)嚴(yán)酷度故障影響的嚴(yán)酷程度,一般分為四類(lèi):Ⅰ(災(zāi)難性故障)、Ⅱ(致命性故障)、Ⅲ(嚴(yán)重故障)、Ⅳ(輕度故障)術(shù)語(yǔ)(續(xù))故障影響故障模式對(duì)產(chǎn)品功能性、可靠性造成的影術(shù)87二、FMEA和CAFMECA由故障模式分析(FMEA)和危害性分析(CA)兩部分組成FMEA是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段,分析各種故障模式的影響,找出單點(diǎn)故障,提出補(bǔ)償措施,是一種定性方法,采取列表的形式CA是按故障模式的嚴(yán)酷度及其發(fā)生概率綜合確定危害性,它是FMEA的繼續(xù)。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及可靠性數(shù)據(jù)的獲得情況,可以定性也可以定量二、FMEA和CA88三、FMECA的步驟掌握產(chǎn)品的工作條件、環(huán)境條件資料按照產(chǎn)品的所有工作模式定義其功能,繪制功能方框圖繪制可靠性方框圖規(guī)定故障分析級(jí)別確定各種故障模式的嚴(yán)酷度及檢測(cè)方法分析故障原因,提出預(yù)防措施繪制FMEA表三、FMECA的步驟89FMECA的步驟(續(xù)一)故障模式及影響分析表初始約定層次任務(wù)審核第頁(yè)共頁(yè)約定層次分析人員批準(zhǔn)填表日期代碼產(chǎn)品或功能標(biāo)志功能故障模式故障原因任務(wù)階段與工作方式故障影響故障檢測(cè)方法補(bǔ)償措施嚴(yán)酷度類(lèi)別備注局部影響高一層次影響最終影響FMECA的步驟(續(xù)一)初始約定層次90手電筒設(shè)計(jì)中的FMEA表代碼產(chǎn)品名稱(chēng)功能故障模式故障原因工作方式故障影響故障檢測(cè)方法補(bǔ)償措施嚴(yán)酷度類(lèi)別備注局部影響高一層次影響最終影響01開(kāi)關(guān)彈簧片接通電源彈性降低疲勞使用彈性降低開(kāi)關(guān)接不通燈不亮目測(cè)選用彈性好的簧片Ⅱ02后蓋彈簧接通電源彈性降低疲勞使用彈性降低開(kāi)關(guān)接不通燈不亮目測(cè)選用彈性好的簧絲;改進(jìn)工藝Ⅱ手電筒設(shè)計(jì)中的FMEA表代碼產(chǎn)品名稱(chēng)功能故障模式故障原因工作91手電筒設(shè)計(jì)中的FMEA表(續(xù))代碼產(chǎn)品名稱(chēng)功能故障模式故障原因工作方法故障影響故障檢測(cè)方法補(bǔ)償措施嚴(yán)酷度類(lèi)別備注局部影響高一層次影響最終影響03燈座固定燈泡;接通電源接觸不良座直徑公差大使用接觸不良時(shí)斷時(shí)通時(shí)斷時(shí)通儀器測(cè)試減少公差Ⅲ04前蓋保護(hù)燈泡;調(diào)焦松動(dòng)公差大;磨損使用松動(dòng)影響聚焦影響測(cè)試儀器聚焦減少公差;改進(jìn)工藝Ⅳ減少公差擰不上公差小使用擰不上手電筒設(shè)計(jì)中的FMEA表(續(xù))代碼產(chǎn)品名稱(chēng)功能故障模式故障原92FMECA的步驟(續(xù)二)如果進(jìn)行定量FMECA,則繼續(xù)以下步驟估計(jì)各種故障模式的概率等級(jí)繪制危害性規(guī)律,填寫(xiě)CA表級(jí)別ABCDE定性描述經(jīng)常發(fā)生很可能發(fā)生偶然發(fā)生很少發(fā)生極不能發(fā)生占總故障概率份額>0.20.1-0.20.01-0.10.001-0.01<0.001FMECA的步驟(續(xù)二)級(jí)別ABCDE定性描述經(jīng)常發(fā)生很可能93危害性矩陣ⅠⅣⅢⅡ圖4-1-1AB故障模式出現(xiàn)概率等級(jí)ABCDEAB危害性矩陣ⅠⅣⅢⅡ圖4-1-1AB故障模式出現(xiàn)概率等級(jí)AAB94危害性矩陣(續(xù))用以比較各種故障模式的危害程度,為確定補(bǔ)償措施的順序提供依據(jù)橫坐標(biāo)是嚴(yán)酷度的類(lèi)別,縱坐標(biāo)是故障模式的危害度或發(fā)生概率打出的點(diǎn)離原點(diǎn)越遠(yuǎn),對(duì)應(yīng)故障模式的危害越嚴(yán)重危害性矩陣(續(xù))95黑白電視機(jī)的FMECA電路原理圖(線(xiàn)路)~220VT1V1V2R1V3R2R3R4R5V4C1C2圖4-1-2黑白電視機(jī)的FMECA~T1V1V2R1V3R2R3R4R596電路原理圖(方框)圖4-1-3降壓變壓器整流電路濾波電路市電輸入電壓調(diào)整電路比較放大電路標(biāo)準(zhǔn)電壓電路穩(wěn)壓輸出取樣電路電路原理圖(方框)圖4-1-3降壓變壓器整流電路濾波電路市電97黑白電視機(jī)的電路單元CA表隸屬系統(tǒng)黑白電視機(jī)電源電路單元CA分析表年月日分析者隸屬整機(jī)審核者序號(hào)①產(chǎn)品名稱(chēng)②代號(hào)③失效模式④失效效應(yīng)⑤影響程度⑥失效原因⑦補(bǔ)救辦法⑧故障概率⑨備注⑩局部效應(yīng)最終效應(yīng)1硅整流橋V1開(kāi)路、短路無(wú)直流輸出無(wú)光柵、無(wú)伴音Ⅳ屬器件早期失效對(duì)上機(jī)器件進(jìn)行篩選0.002V2、C1故障率高,應(yīng)采取改進(jìn)措施V2故障率高是設(shè)計(jì)原因,應(yīng)在設(shè)計(jì)上減小CE電壓或選用Bvceo大的器件2大功率晶體管V2開(kāi)路、短路無(wú)直流輸出無(wú)光柵、無(wú)伴音Ⅳ設(shè)計(jì)原因Bvceo余量小改用Bvceo大的器件0.053中小功率晶體管V3開(kāi)路輸出電壓升高可能燒毀無(wú)器件,造成整機(jī)失效或影響壽命Ⅲ器件隨機(jī)失效更換合格器件0.001短路輸出電壓降低嚴(yán)重影響圖像和伴音質(zhì)量或造成整機(jī)失效Ⅳ4穩(wěn)壓二極管V4開(kāi)路輸出電老謀深算或高可能燒毀無(wú)器件造成整機(jī)失效或影響壽命Ⅲ器件早期失效對(duì)上機(jī)器件進(jìn)行篩選0.0035電解電容器C1開(kāi)路輸出紋波增大圖像產(chǎn)生扭曲,伴音交流聲大Ⅲ元件可靠性差進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證選用可靠性高的元件0.08短路無(wú)直流輸出無(wú)光柵、無(wú)伴音Ⅳ黑白電視機(jī)的電路單元CA表隸屬系統(tǒng)黑白電視機(jī)電源電路單元CA98黑白電視機(jī)電路單元CA表(續(xù))隸屬系統(tǒng)黑白電視機(jī)電源電路單元CA分析表年月日分析者隸屬整機(jī)審核者序號(hào)①產(chǎn)品名稱(chēng)②代號(hào)③失效模式④失效效應(yīng)⑤影響程度⑥失效原因⑦補(bǔ)救辦法⑧故障概率⑨備注⑩局部效應(yīng)最終效應(yīng)6瓷電容器C2開(kāi)路輸出波紋稍大對(duì)圖像可能有輕微影響Ⅱ元件隨機(jī)失效更換合格元件0.001C1是產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)選用可靠性高的產(chǎn)品其他屬于小概率事件可以不考慮,為了提高整機(jī)可靠性,可加嚴(yán)上機(jī)器元件的篩選短路無(wú)直流輸出無(wú)光柵、無(wú)伴音Ⅳ7電阻器R1開(kāi)路無(wú)直流輸出無(wú)光柵、無(wú)伴音Ⅳ元件隨機(jī)失效更換合格元件0.0018阻器R2阻值變小無(wú)影響無(wú)影響Ⅰ元件受潮雨季經(jīng)常加電0.0029阻器R3開(kāi)路輸出電壓升高燒毀元器件造成整機(jī)失效Ⅲ元件隨機(jī)失效更換合格元件0.00110電位器R4中心頭開(kāi)路輸出電壓升高燒毀元器件造成整機(jī)失效Ⅲ元件質(zhì)量差更換質(zhì)量好的元件0.00311電阻器R5開(kāi)路輸出電壓降低對(duì)伴音、圖像有一定影響Ⅳ元件隨機(jī)失效更換合格元件0.00112電源變壓器T1開(kāi)路無(wú)直流輸出無(wú)直流輸出、無(wú)光柵Ⅳ變壓器引出頭虛焊加強(qiáng)對(duì)變壓器的檢驗(yàn)0.001漏磁圖像產(chǎn)生扭曲Ⅲ鐵芯質(zhì)量不好黑白電視機(jī)電路單元CA表(續(xù))隸屬系統(tǒng)黑白電視機(jī)電源電路單元99四、FMECA的注意問(wèn)題重視總結(jié)經(jīng)驗(yàn)盡多地占有相關(guān)信息把握時(shí)機(jī)四、FMECA的注意問(wèn)題100單元二故障樹(shù)分析(FTA)一、什么是FTA通過(guò)對(duì)造成系統(tǒng)故障(頂事件)的各種可能的原因(中間事件或底事件)進(jìn)行分析,畫(huà)出邏輯因果圖(故障樹(shù)),進(jìn)而確定中間事件或底事件的各種可能的組合方式及其發(fā)生概率,以便采取措施,提高系統(tǒng)的可靠性單元二故障樹(shù)分析(FTA)一、什么是FTA101二、用途發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié),提供改進(jìn)設(shè)計(jì)的依據(jù),F(xiàn)TA常常作為FMECA的補(bǔ)充系統(tǒng)的安全性與事故分析系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)故障診斷與維修和檢修表的制定二、用途102三、程序熟悉系統(tǒng),界定分析范圍確定頂事件建立失效樹(shù)定性分析定量分析寫(xiě)出分析報(bào)告,提出改進(jìn)措施圖4-2-1三、程序熟悉系統(tǒng),界定分析范圍確定頂事件建立失效樹(shù)定性分析定103或門(mén)(OR)輸入與門(mén)(AND)輸入+輸出輸出四、故障樹(shù)的基本符號(hào)·或門(mén)(OR)+輸出輸出四、故障樹(shù)的基本符104故障樹(shù)的基本符號(hào)(續(xù)一)故障事件未探討事件基本事件故障樹(shù)的基本符號(hào)(續(xù)一)105故障樹(shù)的基本符號(hào)(續(xù)二)例公共照明系統(tǒng)電路圖燈1燈2燈3調(diào)節(jié)器電源圖4-2-2故障樹(shù)的基本符號(hào)(續(xù)二)例燈1燈2燈3調(diào)節(jié)器電106故障樹(shù)的基本符號(hào)(續(xù)三)公共照明系統(tǒng)故障樹(shù)室內(nèi)無(wú)光照明部分故障+電源故障·燈1壞燈2壞可調(diào)燈壞+調(diào)節(jié)器壞燈壞圖4-2-3故障樹(shù)的基本符號(hào)(續(xù)三)公共照明系統(tǒng)故障樹(shù)室內(nèi)無(wú)光照明107五、優(yōu)點(diǎn)是一種圖形演繹法,清晰地顯示了系統(tǒng)內(nèi)在狀態(tài)的聯(lián)系考慮故障因素的各種可能的組合提供了一個(gè)形象的管理、維修和使用指南可以定量求出可靠性參數(shù)五、優(yōu)點(diǎn)108六、缺點(diǎn)建立故障樹(shù),需要具有一定理論知識(shí)和豐富經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員參加工作量大,投入多收集數(shù)據(jù)困難采用圖象信息技術(shù)時(shí),有一定難度六、缺點(diǎn)109七、定性分析目的是找出所有導(dǎo)致頂事件T發(fā)生的最小故障事件鏈記全部未探討事件和基本事件為X1、X2、···、Xn,而B(niǎo){xi1,xi2,…,xiL}(L≤n)是它們中的某些事件的集合,當(dāng)T是B中所有事件的與門(mén)時(shí),稱(chēng)B是一個(gè)故障事件鏈;當(dāng)B中去掉一個(gè)事件后,就不是故障事件鏈,則稱(chēng)B是一個(gè)最小故障事件鏈七、定性分析110定性分析(續(xù)一)在只有與門(mén)、或門(mén)的邏輯組合時(shí),設(shè)B1,B2,···,BK是所有最小失效事件鏈,則T=∪∩λis=1ki∈BS定性分析(續(xù)一)T=∪∩λis=1ki∈BS111定性分析(續(xù)二)Fussell-Yesely算法公共照明系統(tǒng)故障樹(shù)TG1+1·2G2+345圖4-2-4定性分析(續(xù)二)TG1+1·2G2+345圖4-2-4112定性分析(續(xù)三)公共照明系統(tǒng)的算法123步驟G12,3,G22,3,42,3,5圖4-2-5定性分析(續(xù)三)公共照明系統(tǒng)的算法123步驟113定性分析(續(xù)四)Semanders算法123步驟G12,3,G22,3,42,3,5圖4-2-5G2=X4+X5G1=X2X3G2=X2X3X4X2X3X5T=X1+G1=X1+X2X3X4+X2X3X5定性分析(續(xù)四)123步驟114八、定量分析如果知道定性算式中各故障事件發(fā)生的概率,則可用串聯(lián)系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)的算法求得P(T)實(shí)用的近似算式是

P[(A+B)≈P(A)+P(B)]A、B獨(dú)立時(shí)P(AB)=P(A)P(B)對(duì)于公共照明系統(tǒng)P(T)=P(X1)=P(X2)+P(X3)+P(X4)+P(X2)P(X3)P(X5)s=1i∈BST=∪∩Xik八、定量分析s=1i∈BST=∪∩Xik115一、概述對(duì)失效產(chǎn)品進(jìn)行失效模式和失效機(jī)理進(jìn)行分析重要意義在于是促進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要手段是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑可以給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益單元三殘骸失效分析一、概述單元三殘骸失效分析116二、工作內(nèi)容評(píng)價(jià)與處理責(zé)任與索賠質(zhì)量改進(jìn)二、工117三、工作程序接受任務(wù)調(diào)查研究根據(jù)失效模式確定失效機(jī)理采取對(duì)策三、工作程序118四、工作要求質(zhì)量部門(mén)牽頭,責(zé)任部門(mén)承擔(dān)相應(yīng)職能經(jīng)費(fèi)必須落實(shí)對(duì)參加人員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)一切資料歸檔保管四、工作要求119第五部分可靠性試驗(yàn)單元一概述單元二工程試驗(yàn)單元三統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)第五部分可靠性試驗(yàn)單元一概述120單元一概述一、概念試驗(yàn)按照程序確定一個(gè)或多個(gè)特性GB/T19000-2000:3.8.3應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品功能有影響的各種因素可靠性試驗(yàn)為了確定產(chǎn)品在一定應(yīng)力下的可靠性而進(jìn)行的試驗(yàn)單元一概述121二、作用判定產(chǎn)品的合格與不合格決定產(chǎn)品的接收或拒收促使產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)二、作用122三、分類(lèi)按照實(shí)試場(chǎng)所現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)按照試驗(yàn)?zāi)康墓こ淘囼?yàn)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)三、123單元二工程試驗(yàn)一、環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)在產(chǎn)品上施加一定的環(huán)境應(yīng)力,排除早期故障的試驗(yàn)適用于早期故障用常規(guī)方法或目視方法發(fā)現(xiàn)的情況針對(duì)早期故障機(jī)理制定篩選條件,不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)極限單元二工程試驗(yàn)一、環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)124環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)(續(xù))在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)階段和早期生產(chǎn)階段,在產(chǎn)品的各層次上都應(yīng)100%進(jìn)行;在批量產(chǎn)階段后期,對(duì)組件層以上的產(chǎn)品按質(zhì)量穩(wěn)定情況抽樣進(jìn)行正常篩選的淘汰率不應(yīng)超過(guò)15%,淘汰率過(guò)大時(shí),應(yīng)停止試驗(yàn)對(duì)電子產(chǎn)品而言,施加隨機(jī)振動(dòng)和溫度循環(huán)應(yīng)力環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)不能提高產(chǎn)品固有可靠性,但有利于可靠性增長(zhǎng)環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)(續(xù))125二、可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)在規(guī)定的環(huán)境應(yīng)力下,為暴露產(chǎn)品故障并檢驗(yàn)改進(jìn)措施的實(shí)驗(yàn)規(guī)定的環(huán)境應(yīng)力可以是產(chǎn)品工作時(shí)的實(shí)際環(huán)境應(yīng)力,模擬環(huán)境應(yīng)力或加速變化的環(huán)境應(yīng)力二、可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)126可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)(續(xù))包括對(duì)產(chǎn)品功能的監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)和分析以及改進(jìn)設(shè)計(jì)有效性的檢驗(yàn),一般稱(chēng)此過(guò)程為試驗(yàn)——分析——改進(jìn)應(yīng)制定一個(gè)完整的可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃,并通過(guò)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過(guò)程對(duì)增長(zhǎng)計(jì)劃進(jìn)行管理可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)不能提高產(chǎn)品的可靠性,只有采取了改進(jìn)措施,才能真正的提高可靠性可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)(續(xù))127單元三統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)一、可靠性測(cè)定試驗(yàn)是一種測(cè)定產(chǎn)品可靠性水平的試驗(yàn)如果試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到規(guī)定的T*時(shí)就停止的試驗(yàn),叫定時(shí)截尾試驗(yàn)如果計(jì)出現(xiàn)的故障數(shù)達(dá)到規(guī)定的r時(shí)就停止的試驗(yàn),叫定數(shù)截尾試驗(yàn)單元三統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)128可靠性測(cè)定試驗(yàn)(續(xù))對(duì)于定時(shí)截尾試驗(yàn)MTBF的點(diǎn)估計(jì)為=MTBF的單邊置信下限為L(zhǎng)=T*rΛθ2rXα(2r+2)MTBFΛθΛθΛθ可靠性測(cè)定試驗(yàn)(續(xù))T*Λ2rMTBFΛΛΛ129二、可靠性鑒定試驗(yàn)驗(yàn)證通過(guò)提供客觀證據(jù)對(duì)規(guī)定要求已得到滿(mǎn)足的認(rèn)GB/T19000-2000:3.8.4可靠性鑒定試驗(yàn)是用具有代表性的產(chǎn)品在規(guī)定條件下進(jìn)行的驗(yàn)證試驗(yàn)二、可靠性鑒定試驗(yàn)130可靠性鑒定試驗(yàn)(續(xù))驗(yàn)證實(shí)險(xiǎn)在方法上是一種抽樣檢驗(yàn)程序,選取的指標(biāo)與時(shí)間有關(guān),一般樣本大小為2-3壽命服從指數(shù)分布的定時(shí)截尾可靠性鑒定試驗(yàn)有標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方案可靠性鑒定試驗(yàn)(續(xù))131常用的定時(shí)截尾試驗(yàn)方案方案序號(hào)方案特征參數(shù)鑒別比試驗(yàn)時(shí)間判別標(biāo)準(zhǔn)(失效次數(shù))判斷風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)稱(chēng)值%αβD=θ0/θ1(θ1的倍數(shù))拒收數(shù)(r≥)110%10%1.545.037210%20%1.529.926320%20%1.521.118410%10%2.018.814510%20%2.012.410620%20%2.07.86710%10%3.09.36810%20%3.05.44920%20%3.04.331030%30%1.58.171130%30%2.03.731230%30%3.01.11常用的定時(shí)截尾試驗(yàn)方案方案序號(hào)方案特征參數(shù)鑒別比試驗(yàn)時(shí)間判別132三、可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)用已交付或可交付的產(chǎn)品在規(guī)定條件下所做的試驗(yàn),目的在于確定產(chǎn)品是否符合規(guī)定的可靠性要求規(guī)定的試驗(yàn)條件要與可靠性鑒定試驗(yàn)中的綜合環(huán)境相同三、可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)133可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)(續(xù))要定義批量的大小,試驗(yàn)樣品要有代表性試驗(yàn)前,應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的性能測(cè)試可采用序貫試驗(yàn)方案、定時(shí)或定數(shù)截尾試驗(yàn)方案可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)(續(xù))134第六部分可靠性管理單元一概述單元二故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)(FRACAS)單元三設(shè)計(jì)中的可靠性管理單元四制造和使用中的可靠性管理第六部分可靠性管理單元一概述135一、含義從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),通過(guò)制定并實(shí)施一項(xiàng)科學(xué)的計(jì)劃,去組織、領(lǐng)導(dǎo)和控制可靠性活動(dòng)的開(kāi)展,以保證用最少的資源實(shí)現(xiàn)顧客對(duì)產(chǎn)品可靠性的要求單元一概述單元一概述136二、基本原則系統(tǒng)觀點(diǎn),過(guò)程方法組織保證,全員參與早期投入,開(kāi)展TPM健全法規(guī),用數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)二、基本原則系統(tǒng)觀點(diǎn),過(guò)程方法137三、職能計(jì)劃組織領(lǐng)導(dǎo)控制三、職能計(jì)劃138一、作用單元二建立故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)(FRACAS)保證故障信息的及時(shí)性、正確性和完整性全方位地利用故障信息,全過(guò)程地促進(jìn)產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)一、作用單元二建立故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)(FRAC139二、故障報(bào)告在規(guī)定的試驗(yàn)期間,產(chǎn)品的任何功能等級(jí)發(fā)生的故障,都要向規(guī)定等級(jí)的管理部門(mén)報(bào)告故障報(bào)告要形成文件,以便審查、追蹤和存檔故障報(bào)告的內(nèi)容:故障現(xiàn)象,故障環(huán)境,機(jī)內(nèi)測(cè)試(BIT)指示,故障觀測(cè)者等要充分利用已有的信息管理系統(tǒng)二、故障報(bào)告140三、故障分析故障調(diào)查工程分析統(tǒng)計(jì)分析查明故障原因和責(zé)任三、故障分析141四、故障糾正對(duì)糾正措施要進(jìn)行分析、計(jì)算和必要的驗(yàn)證通過(guò)評(píng)審的糾正措施,方可實(shí)施按技術(shù)狀能控制要求或圖樣管理制度,對(duì)設(shè)計(jì)或工藝進(jìn)行修改糾正活動(dòng)完成后,編寫(xiě)故障分析報(bào)告并立案歸檔對(duì)未查明原因或未糾正的故障,應(yīng)說(shuō)明理由并立案歸檔四、故障糾正對(duì)糾正措施要進(jìn)行分析、計(jì)算和必要的驗(yàn)證142五、閉環(huán)故障報(bào)告分析和糾正措施系統(tǒng)圖可靠性研制試驗(yàn)故障觀測(cè)將改正措施用于研制的設(shè)備故障報(bào)告故障核實(shí)故障隔離更換有懷穎的產(chǎn)品驗(yàn)證有懷穎的產(chǎn)品故障分析數(shù)據(jù)搜集確定根本原因確定改正措施將改正措施用于生產(chǎn)是確定改正措施有效性否圖6-2-1五、閉環(huán)故障報(bào)告分析和糾正措施系統(tǒng)圖可靠性故障觀測(cè)將改正措施143一、公理化設(shè)計(jì)原則單元三設(shè)計(jì)中的可靠性管理

獨(dú)立公理(模塊化)保持功能要求的獨(dú)立性信息公理(簡(jiǎn)化)信息含量最小化一、公理化設(shè)計(jì)原則單元三設(shè)計(jì)中的可靠性管理

獨(dú)立144二、可靠性評(píng)審評(píng)審為確定主題事項(xiàng)達(dá)到規(guī)定目標(biāo)的適宜性、充分性和有效性所進(jìn)行的活動(dòng)注:評(píng)審也可包括確定效率示例:管理評(píng)審、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)評(píng)審、顧客要求評(píng)審和不合格評(píng)審GB/T19000-2000:3.8.7二、可靠性評(píng)審評(píng)審為確定主題事項(xiàng)達(dá)到規(guī)定目標(biāo)的適宜145可靠性評(píng)審(續(xù)一)可靠性評(píng)審是運(yùn)用及早告警原理和同行評(píng)議的原則,對(duì)可靠性設(shè)計(jì)等有關(guān)可靠性工作進(jìn)行的評(píng)審可靠性評(píng)審不改變?cè)屑夹g(shù)責(zé)任制,更不能代替設(shè)計(jì)者作出決策可靠性評(píng)審要分階段進(jìn)行,設(shè)計(jì)評(píng)審未獲通過(guò),原則上不能轉(zhuǎn)入下一階段的工作可靠性評(píng)審(續(xù)一)146可靠性評(píng)審(續(xù)二)可靠性評(píng)審的作用評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否符合要求發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié),提出改進(jìn)建議指出資源配置是否恰當(dāng)檢查可靠性保障大綱的實(shí)施情況減少設(shè)計(jì)更改、縮短開(kāi)發(fā)周期可靠性評(píng)審(續(xù)二)147三、采用冗余技術(shù)冗余技術(shù)是利用兩個(gè)并聯(lián)的元件以減少故障的概率組合冗余是采用兩個(gè)功能組合單元,并聯(lián)接有故障探測(cè)器三、采用冗余技術(shù)冗余技術(shù)是利用兩個(gè)并聯(lián)的元件以減少148采用冗余技術(shù)(續(xù)一)故障探測(cè)用于反饋控制系統(tǒng)的技術(shù)正常通道和冗余通道都具有輸入端,共用的探測(cè)器并聯(lián)到兩通道的輸出端組合2組合112n12n正常通道故障探測(cè)器212n正常通道故障探測(cè)器112n冗余通道冗余通道圖6-3-1采用冗余技術(shù)(續(xù)一)組合2組合112n12n正常通道故障探測(cè)149采用冗余技術(shù)(續(xù)二)僅對(duì)運(yùn)行通道進(jìn)行連續(xù)的檢測(cè)2正常通道冗余通道組合112n1n故障探測(cè)器212n正常通道故障探測(cè)器112n冗余通道組合2圖6-3-2采用冗余技術(shù)(續(xù)二)2正常通道冗余通道組合112n1n故障探150采用冗余技術(shù)(續(xù)三)將外部的的測(cè)試系統(tǒng)輸入到正常通道和冗余通道中去采用冗余技術(shù)(續(xù)三)151正常通道故障控測(cè)器1n高頻測(cè)試正常通道高通濾波器n++12高通濾波器冗余通道++12故障控測(cè)器2n高頻測(cè)試高通濾波器n++12高通濾波器冗余通道++12高頻測(cè)試高頻測(cè)試組合1組合2圖6-3-3正常通道故障控測(cè)器1n高頻測(cè)試正常通道高通濾波器n++12高152四、其它措施推行標(biāo)準(zhǔn)化向設(shè)計(jì)者提供具有基本故障率值的標(biāo)準(zhǔn)元器件手冊(cè)執(zhí)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的可靠性設(shè)計(jì)發(fā)展新材料、新技術(shù)、采用新型元器件四、其它措施推行標(biāo)準(zhǔn)化153其它措施(續(xù))減額使用

0.0340.0300.0260.0220.0180.0140.0100.0061.00..90.0020.80.70.60.50.40.30.20.1020406080100120140160180應(yīng)力比=工作應(yīng)力值/額定應(yīng)力值環(huán)鏡溫度,℃失效率10-6/h圖6-3-4NPN硅晶體管故障率曲線(xiàn)圖其它措施(續(xù))0.0340.0300.0260.0220.0154一、質(zhì)量控制單元四制造和使用中的可靠性管理保證和提高采購(gòu)質(zhì)量使制造過(guò)程處于穩(wěn)定狀態(tài)苛刻運(yùn)行單元四制造和使用中的可靠性管理保證和提高采購(gòu)質(zhì)量155質(zhì)量控制(續(xù))整機(jī)老化運(yùn)行美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境:溫度23℃±10℃(73F±18F)相對(duì)濕度50%±30%大氣壓力96.7%±Kpa+6.8Kpa質(zhì)量控制(續(xù))整機(jī)老化運(yùn)行156二、全面生產(chǎn)維護(hù)全面生產(chǎn)維護(hù)生產(chǎn)維修預(yù)防維修

追求經(jīng)濟(jì)性√√√維修方式系統(tǒng)化√√操作人員自主維護(hù)√二、全面生產(chǎn)維護(hù)追求經(jīng)濟(jì)性√√√維修方式系統(tǒng)化√√操作人157三、實(shí)現(xiàn)零故障的對(duì)策加強(qiáng)培訓(xùn)全面推行“3F”技術(shù)執(zhí)行人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)避免誤操作加強(qiáng)技術(shù)狀態(tài)管理三、實(shí)現(xiàn)零故障的對(duì)策加強(qiáng)培訓(xùn)158四、P—M分析法主要用于分析造成設(shè)備慢性損失的原因有關(guān)因素是現(xiàn)象(Pheuomena)物理性的(Physical)問(wèn)題(Problem)機(jī)理(Mechanism)設(shè)備(Machine)人力(Manpower)材料(Material)四、P—M分析法主要用于分析造成設(shè)備慢性損失的原因159P—M分析法(續(xù))步驟明確問(wèn)題與現(xiàn)象對(duì)問(wèn)題進(jìn)行物理性分析列出與問(wèn)題相關(guān)的潛在條件評(píng)價(jià)各種因素及其影響制定進(jìn)行因素調(diào)查范圍和方向的計(jì)劃找出問(wèn)題制定改進(jìn)方案P—M分析法(續(xù))160五、世界級(jí)OEE目標(biāo)設(shè)備綜合效率(OvevallEguipmentEffectiEffectiveness)OEE=時(shí)間開(kāi)動(dòng)率×性能開(kāi)動(dòng)率×合格品率五、世界級(jí)OEE目標(biāo)設(shè)備綜合效率(OvevallEg161世界級(jí)OEE目標(biāo)(續(xù))世界一流的公司取得了85%的OEE時(shí)間開(kāi)動(dòng)率超過(guò)90%性能開(kāi)動(dòng)率超過(guò)95%合格品率超過(guò)99%世界級(jí)OEE目標(biāo)(續(xù))162可信性工程北方交通大學(xué)崔貴章二○○三年二月北京可信性工程北方交通大學(xué)163目錄第一部分基本概念第二部分可信性指標(biāo)第三部分系統(tǒng)的可靠性第四部分可靠性分析第五部分可靠性試驗(yàn)第六部分可信性管理目錄第一部分基本概念164第一部分基本概念單元一術(shù)語(yǔ)單元二可信性工程第一部分基本概念單元一術(shù)語(yǔ)165單元一術(shù)語(yǔ)一、可信性(Dependability)用于表述可用性及其影響因素(可靠性、維修性和保障性)的集合術(shù)語(yǔ)注:可信性?xún)H用于非定量的總體描述[IEC60050-191:1990]GB/T/9000-2000:3.5.3單元一術(shù)語(yǔ)一、可信性(Dependability)166二、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)定功能的概率二、可靠性(Reliability)167可靠性(續(xù)一)對(duì)定義的詮釋產(chǎn)品三個(gè)規(guī)定/三個(gè)要件可靠性(續(xù)一)168可靠性(續(xù)二)可靠性的分類(lèi)固有可靠性使用可靠性基本可靠性(BasicReliability)任務(wù)可靠性(MissionReliability)可靠性(續(xù)二)169三、故障在規(guī)定的環(huán)境條件和使用條件下產(chǎn)品喪失或部分喪失規(guī)定功能的狀態(tài)故障對(duì)規(guī)定條件而言,是個(gè)隨機(jī)事件對(duì)于不可修復(fù)的產(chǎn)品而言,常稱(chēng)其故障為“失效”三、故障170故障(續(xù)一)故障的表現(xiàn)間歇性故障和永久性故障獨(dú)立故障和從屬故障局部故障和整體故障故障(續(xù)一)171故障(續(xù)二)意外故障突然故障和退化故障故障(續(xù)二)172四、維修性(Maintainability)可維修產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi),按規(guī)定程序和方法進(jìn)行維修時(shí),保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力四、維修性(Maintainability)173維修性(續(xù)一)維修性包括兩個(gè)方面維護(hù)也叫預(yù)防性維修,是一種日常的可靠性控制過(guò)程,表現(xiàn)為預(yù)先檢查和采用“邊緣試驗(yàn)技術(shù)”修理產(chǎn)品發(fā)生故障后,使其恢復(fù)完成規(guī)定功能的工作

維修性(續(xù)一)174維修性(續(xù)二)維修性反映了可維修產(chǎn)品可以接受維修的能力,在產(chǎn)品的論證階段、研制階段、使用階段和處理階段的全壽命過(guò)程,都應(yīng)重視維修性要求維修性(續(xù)二)175五、保障性產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源等是完成規(guī)定功能的能力保障性包括兩個(gè)方面與保障有關(guān)的設(shè)計(jì)特性保障資源的充足和適用性五、保障性176保障性(續(xù))產(chǎn)品同時(shí)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產(chǎn)品保障性(續(xù))177六、可用性(Availability)固有可用性在要求的外部資源得到滿(mǎn)足的前提下,產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可以完成規(guī)定功能的能力外部資源(不含維修資源)不影響固有可用性,使用可用性則受外部資源的影響六、可用性(Availability)178可用性(續(xù))可用性綜合反映了產(chǎn)品可靠性、維修性和保障性所達(dá)到的水平可靠性、維修性和可用性是可靠性的三個(gè)基本方面,簡(jiǎn)稱(chēng)

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