質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計(jì)

第七章質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計(jì)第一節(jié)質(zhì)量功能展開(QFD)第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)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)量功能展開(QFD)

主要內(nèi)容：質(zhì)量功能展開QFD（QualityFunctionDeployment）的基本原理；質(zhì)量屋（HOQ）的構(gòu)成。QFD實(shí)例第七章質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計(jì)一、質(zhì)量功能展開概述1、QFD的概念：質(zhì)量功能展開(QualityFunctionDeployment,QFD)是一種立足于在產(chǎn)品開發(fā)過程中最大限度地滿足顧客需求的系統(tǒng)化、用戶驅(qū)動式的質(zhì)量保證方法。了解顧客要求策劃成產(chǎn)品產(chǎn)品滿足顧客要求QFD

第七章質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(QFD)

2、產(chǎn)生：QFD于60年代初起源于日本，進(jìn)入80年代以后逐步得到歐美各發(fā)達(dá)國家的重視并得到廣泛應(yīng)用。實(shí)例：QFD起源于日本三菱重工，為了保證建造復(fù)雜貨輪的每一個(gè)步驟都適合客戶的具體要求。1966，赤尾洋二教授提出了QFD設(shè)計(jì)理論方法。豐田公司于70年代采用QFD后，其新產(chǎn)品開發(fā)成本下降了61%，開發(fā)周期縮短了1/3，產(chǎn)品質(zhì)量也得到了相應(yīng)的改進(jìn)。3、應(yīng)用領(lǐng)域及公司：可適于各行業(yè)應(yīng)用。福特公司、通用汽車公司、克萊思勒公司、惠普公司、麥道公司、施樂公司、電報(bào)電話公司等都相繼采用了QFD。第七章質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(QFD)

二、QFD的原理1、QFD過程原理目前尚沒有統(tǒng)一的QFD定義。但對QFD的一些認(rèn)識是共同的。質(zhì)量功能展開過程由產(chǎn)品規(guī)劃、零件展開、過程方案和生產(chǎn)計(jì)劃四個(gè)階段組成。這四個(gè)階段是一個(gè)并行過程，通過這些過程，顧客需求被逐步展開成為設(shè)計(jì)要求、零件特性、制造作業(yè)和生產(chǎn)要求。質(zhì)量功能展開主要采用質(zhì)量屋（于HouseofQuality,HOQ）的基本結(jié)構(gòu)。利用質(zhì)量屋將顧客需求逐層展開，確定提高顧客滿意度的關(guān)鍵質(zhì)量特性，確定影響關(guān)鍵質(zhì)量特性的關(guān)鍵零部件，確定影響關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵工藝過程，確定關(guān)鍵工藝的關(guān)鍵生產(chǎn)要求與保證手段第七章質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(QFD)

2、系統(tǒng)的質(zhì)量功能配置過程及其特點(diǎn)由前面的敘述可知，產(chǎn)品開發(fā)各階段質(zhì)量屋的建立目的是進(jìn)行需求變換。產(chǎn)品規(guī)劃階段：來自市場顧客的原始需求,由產(chǎn)品規(guī)劃階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成為工程特征要求，即通常意義上的工程設(shè)計(jì)目標(biāo)要求；零件展開階段：工程特征要求經(jīng)零部件設(shè)計(jì)階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成零部件特征要求；工藝計(jì)劃階段：零部件特征要求由過程方案階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成對制造工藝的要求；生產(chǎn)計(jì)劃階段：制造工藝要求最后由生產(chǎn)計(jì)劃階段的質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成具體的生產(chǎn)要求。市場顧客需求通過一系列的轉(zhuǎn)換最終由生產(chǎn)要求來滿足。這一系列的需求轉(zhuǎn)換過程就是系統(tǒng)的QFD技術(shù)過程第七章質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(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(jì)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(jì)劃第七章質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(QFD)

要求質(zhì)量和質(zhì)量特性之間的關(guān)系矩陣要求質(zhì)量市場競爭能力評價(jià)技術(shù)競爭能力評價(jià)質(zhì)量特性質(zhì)量特性之間的相關(guān)程度計(jì)劃質(zhì)量

要求質(zhì)量重要度設(shè)計(jì)質(zhì)量質(zhì)量特性重要度3、質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)第七章質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(QFD)

①顧客需求質(zhì)量；通過市場調(diào)研得到的顧客直接的質(zhì)量要求，顧客質(zhì)量要求應(yīng)分層，并確定權(quán)重；②質(zhì)量特性：產(chǎn)品具體的工程質(zhì)量特性；③關(guān)系矩陣：用于表示顧客質(zhì)量要求與工程技術(shù)人員提出質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度；④相關(guān)矩陣：用于表示質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度；⑤質(zhì)量策劃/計(jì)劃質(zhì)量：對于顧客質(zhì)量要求，比較本企業(yè)與其他競爭企業(yè)的競爭能力，從而調(diào)整顧客要求為計(jì)劃質(zhì)量。⑥設(shè)計(jì)質(zhì)量：對于質(zhì)量特性，比較本企業(yè)與其他競爭企業(yè)的競爭能力，規(guī)定設(shè)計(jì)質(zhì)量目標(biāo)。關(guān)系矩陣質(zhì)量策劃質(zhì)量特性需求質(zhì)量設(shè)計(jì)質(zhì)量相關(guān)矩陣第七章質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計(jì)

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4、質(zhì)量屋舉例第七章質(zhì)量功能展開與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(QFD)

三、QFD在在減速箱研制制過程中的應(yīng)應(yīng)用減速箱是機(jī)械械傳動中很常常用的一種裝裝置，它的質(zhì)質(zhì)量可以影響響到整個(gè)設(shè)備備的工作情況況。下面以減減速箱為例，，說明QFD在其設(shè)計(jì)質(zhì)質(zhì)量控制中的的應(yīng)用。第七章質(zhì)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)第一節(jié)質(zhì)量量功能展開(QFD)經(jīng)過調(diào)查、分分析和整理后后的減速箱顧顧客需求4功能要求經(jīng)濟(jì)性可靠性9結(jié)構(gòu)性能價(jià)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(jià)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)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)第一節(jié)質(zhì)量量功能展開(QFD)1、產(chǎn)品規(guī)劃劃矩陣2、零件規(guī)劃劃零件規(guī)劃矩陣陣僅包括了矩陣陣的幾個(gè)基本本組成部分，，即技術(shù)需求、關(guān)關(guān)鍵零件特性性、關(guān)系矩陣陣和關(guān)鍵零件件特性目標(biāo)值值。零件件規(guī)規(guī)劃劃矩矩陣陣的的開開發(fā)發(fā)過過程程同同產(chǎn)產(chǎn)品品規(guī)規(guī)劃劃矩矩陣陣基基本本相相同同。。值值得得注注意意的的是是：：由由于于QFD的的分分解解過過程程同同產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的相相關(guān)關(guān)過過程程是是并并行行交交叉叉進(jìn)進(jìn)行行的的，，關(guān)關(guān)鍵鍵零零件件特特性性只只有有在在產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方案案確確定定之之后后才才能能確確定定。。因因此此，，在在進(jìn)進(jìn)行行零零件件規(guī)規(guī)劃劃之之前前先先應(yīng)應(yīng)選選擇擇能能滿滿足足顧顧客客需需求求的的產(chǎn)產(chǎn)品品最最佳佳設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方案案。第七七章章質(zhì)質(zhì)量量功功能能展展開開與與可可靠靠性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)第一一節(jié)節(jié)質(zhì)質(zhì)量量功功能能展展開開(QFD)零件件規(guī)規(guī)劃劃矩矩陣陣3、、工工藝藝規(guī)規(guī)劃劃矩矩陣陣工藝藝規(guī)規(guī)劃劃矩矩陣陣的的開開發(fā)發(fā)步步驟驟同同零零件件規(guī)規(guī)劃劃矩矩陣陣也也是是基基本本類類似似，，從從零零件件規(guī)規(guī)劃劃矩矩陣陣是是選選擇擇的的關(guān)關(guān)鍵鍵零零件件特特性性被被配配置置到到工工藝藝規(guī)規(guī)劃劃矩矩陣陣中中，，成成為為工工藝藝規(guī)規(guī)劃劃矩矩陣陣的的輸輸入入。。第七七章章質(zhì)質(zhì)量量功功能能展展開開與與可可靠靠性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展開開(QFD)工藝規(guī)規(guī)劃矩矩陣包包含以以下兩兩個(gè)條條件的的工藝藝特性性：(1)它們們是關(guān)關(guān)鍵工工藝過過程中中的一一些工工藝特特性；；(2)它們們是直直接針針對工工藝規(guī)規(guī)劃矩矩陣的的關(guān)鍵鍵零件件特性性而設(shè)設(shè)置的的。但在實(shí)實(shí)際應(yīng)應(yīng)用時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)企業(yè)業(yè)在進(jìn)進(jìn)行工工藝規(guī)規(guī)劃時(shí)時(shí)，它它們可可能希希望對對整個(gè)個(gè)工藝藝進(jìn)行行研究究，而而不局局限于于上述述范圍圍。第七章章質(zhì)質(zhì)量功功能展展開與與可靠靠性設(shè)設(shè)計(jì)第一節(jié)節(jié)質(zhì)質(zhì)量功功能展展開(QFD)工藝規(guī)劃矩矩陣4、質(zhì)量控控制規(guī)劃從目前的國國外應(yīng)用實(shí)實(shí)踐來看，，各個(gè)企業(yè)業(yè)在質(zhì)量控控制規(guī)劃階階段所采用用的QFD矩陣差別別很大，幾幾乎沒有形形成一個(gè)比比較規(guī)范的的格式。出現(xiàn)這種狀狀況其實(shí)也也是正常的的，由于企企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)品類型、、生產(chǎn)規(guī)模模、技術(shù)力力量、設(shè)備備狀況以及及其它各種種因素的影影響，其質(zhì)質(zhì)量控制方方法和體系系也就大不不一樣。質(zhì)量控制規(guī)規(guī)劃矩陣樣樣表第七章質(zhì)質(zhì)量功能展展開與可靠靠性設(shè)計(jì)第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功能展展開(QFD)關(guān)鍵工藝步驟關(guān)鍵工藝參數(shù)控制點(diǎn)控制方法樣本容量檢驗(yàn)方法實(shí)際上，QFD的矩矩陣構(gòu)造與與分解方式式可以是多多種多樣的的。因此，，與其說QFD是一種種方法，倒倒不如說它它是一種思思想，是一種在產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)過過程中，將將用戶的呼呼聲轉(zhuǎn)換為為質(zhì)量特性性、產(chǎn)品構(gòu)構(gòu)型、設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)和技技術(shù)特性及及制造過程程參數(shù)等的的一種思想想。QFD涉及到多多方面的理理論與方法法，如設(shè)計(jì)計(jì)、測試、、制造、成成本、可靠靠性以及市市場學(xué)等。。同時(shí)QFD還涉及及企業(yè)管理理模式、企企業(yè)文化甚甚至地域文文化習(xí)慣等等。在企業(yè)業(yè)中要開展展QFD，，除了技術(shù)術(shù)、設(shè)備及及人力資源源的配備外外，還需要要進(jìn)行企業(yè)業(yè)文化的變變更以及對對企業(yè)全體體員工的宣宣傳教育。。企業(yè)在使使用QFD后，一定定會收到良良好的收益益。第七章質(zhì)質(zhì)量功能展展開與可靠靠性設(shè)計(jì)第一節(jié)質(zhì)質(zhì)量功能展展開(QFD)第二節(jié)可可靠性設(shè)計(jì)計(jì)主要內(nèi)容：：可靠性基本本概念；可靠性指標(biāo)標(biāo)；系統(tǒng)可靠性性設(shè)計(jì)。第七章質(zhì)質(zhì)量功能展展開與可靠靠性設(shè)計(jì)表1-1復(fù)復(fù)雜性對對系統(tǒng)可靠靠性的影響響組成系統(tǒng)部件個(gè)數(shù)單個(gè)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)量功能展展開與可靠靠性設(shè)計(jì)第第二節(jié)可可靠性設(shè)設(shè)計(jì)一、可靠性概念念可靠性定義義：指產(chǎn)品（包包括零件和和元器件、、整機(jī)設(shè)備備、系統(tǒng)））在規(guī)定的的條件下和和規(guī)定的時(shí)時(shí)間內(nèi)完成成規(guī)定功能能的能力。?？煽啃陨婕凹爱a(chǎn)品、規(guī)定條件、、規(guī)定時(shí)間間、規(guī)定功功能和能力五種因素，，但核心是是規(guī)定的時(shí)時(shí)間。必須明確產(chǎn)產(chǎn)品可靠性性所規(guī)定的的條件必須明確所所規(guī)定的時(shí)時(shí)間必須明確產(chǎn)產(chǎn)品所需完完成規(guī)定的的功能必須明確產(chǎn)產(chǎn)品可靠性性研究的對對象第七章質(zhì)質(zhì)量功能展展開與可靠靠性設(shè)計(jì)第第二節(jié)可可靠性設(shè)設(shè)計(jì)二、可靠性性指標(biāo)衡量產(chǎn)品可可靠性的指指標(biāo)很多，，各指標(biāo)之之間有著密密切聯(lián)系，，其中最主主要的有四四個(gè)，即：：可靠度R(t)、不可靠度(或稱故障障概率)F(t)、故障密度函函數(shù)f(t)平均壽命MTTF(可修復(fù)復(fù)產(chǎn)品MTBF)故障障率率λλ(t)。。第七七章章質(zhì)質(zhì)量量功功能能展展開開與與可可靠靠性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)第第二二節(jié)節(jié)可可靠靠性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)1））可可靠靠度度可靠靠度度：：產(chǎn)產(chǎn)品品在在一一定定條條件件下下和和一一定定時(shí)時(shí)間間t內(nèi)內(nèi)不不發(fā)發(fā)生生故故障障而而完完成成規(guī)規(guī)定定功功能能的的概概率率稱稱為為產(chǎn)產(chǎn)品品的的可可靠靠度度，，記記為為R(t)。。如果果用用隨隨機(jī)機(jī)變變量量T表表示示產(chǎn)產(chǎn)品品從從開開始始工工作作到到發(fā)發(fā)生生失失效效或或故故障障的的時(shí)時(shí)間間，，若若用用t表表示示某某一一指指定定時(shí)時(shí)刻刻。。顯顯然然：：可可靠靠度度函函數(shù)數(shù)R(t)可可以以看看作作事事件件““T>t””的的概概率率，，R(t)＝＝P(T＞＞t)第七七章章質(zhì)質(zhì)量量功功能能展展開開與與可可靠靠性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)第第二二節(jié)節(jié)可可靠靠性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)可靠靠度度R(t)可以以用用統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)方方法法來來估估計(jì)計(jì)。。設(shè)設(shè)有有N個(gè)產(chǎn)產(chǎn)品品在在規(guī)規(guī)定定的的條條件件下下開開始始使使用用。。令令開開始始工工作作的的時(shí)時(shí)刻刻t取為為0，到到指指定定時(shí)時(shí)刻刻t時(shí)已已發(fā)發(fā)生生失失效效數(shù)數(shù)n(t),亦即即在在此此時(shí)時(shí)刻刻尚尚能能繼繼續(xù)續(xù)工工作作的的產(chǎn)產(chǎn)品品數(shù)數(shù)為為N-n(t)，則則可可靠靠度度的的估估計(jì)計(jì)值值（（又又稱稱經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)可可靠靠度度））為為：：當(dāng)N足足夠夠大大時(shí)時(shí)，，就就可可以以把把頻頻率率作作為為概概率率的的近近似似值值，，同同時(shí)時(shí)可可見見可可靠靠度度是是時(shí)時(shí)間間t的的函函數(shù)數(shù)。。２））不不可可靠靠度度不可可靠靠度度：：在在規(guī)規(guī)定定工工作作時(shí)時(shí)間間t內(nèi)內(nèi)，，在在規(guī)規(guī)定定的的條條件件下下，，產(chǎn)產(chǎn)品品喪喪失失規(guī)規(guī)定定功功能能的的概概率率。。稱稱為為不不可可靠靠度度，，用用F(t)表表示示：：第七七章章質(zhì)質(zhì)量量功功能能展展開開與與可可靠靠性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)第二二節(jié)節(jié)可可靠靠性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)F(t)可可以以看看作作事事件件““T<t””的的概概率率，，即產(chǎn)產(chǎn)品品的的失失效效分分布布函函數(shù)數(shù)：：故障障密密度度函函數(shù)數(shù)f(t)：假假設(shè)設(shè)壽壽命命T是是連連續(xù)續(xù)型型隨隨機(jī)機(jī)變變量量，，則則產(chǎn)產(chǎn)品品在在（（0∞∞））內(nèi)內(nèi)任一一時(shí)時(shí)刻刻附附近近的的單單位位時(shí)時(shí)間間發(fā)發(fā)生生故故障障的的概概率率f(t)稱稱為為故故障障密密度度函函數(shù)數(shù)，，因因此此：：第七七章章質(zhì)質(zhì)量量功功能能展展開開與與可可靠靠性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)第二二節(jié)節(jié)可可靠靠性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)3)概率率方方法法計(jì)計(jì)算算可可靠靠度度R(t)、F(t)式中中，，t：：規(guī)規(guī)定定的的時(shí)時(shí)間間T：：產(chǎn)產(chǎn)品品的的壽壽命命f(t)：：故障密度函數(shù)數(shù)F(t):表表示產(chǎn)品實(shí)際際壽命T小于于規(guī)定時(shí)間t的概率可靠度：R(t):表表示產(chǎn)品實(shí)際際壽命T大于于規(guī)定時(shí)間t的概率不可靠度：R(t)與F(t)的關(guān)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(gè)非增函數(shù)R(t)+F(t)=1R(t)值的特點(diǎn)：

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

F(t)值的特點(diǎn)：4）平均壽命命對于不可修復(fù)復(fù)產(chǎn)品而言：：平均壽命是指指產(chǎn)品失效前前的平均工作作時(shí)間，記為為MTTF(MeatTimetoFailure)對于可修復(fù)產(chǎn)產(chǎn)品而言：平均壽命是指指產(chǎn)品的平均均無故障工作作時(shí)間，記為為MTBF(MeatTimeBetweenFailure)第七章質(zhì)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)

第二節(jié)可可靠性設(shè)計(jì)計(jì)對于產(chǎn)品壽命命為離散型隨隨機(jī)變量ti，即有限個(gè)產(chǎn)產(chǎn)品的平均壽壽命為壽命的數(shù)學(xué)期望（（均值）：ni為第i組產(chǎn)品品的個(gè)數(shù)，ti為第i組產(chǎn)品品的壽命。ni為第i組產(chǎn)品品的個(gè)數(shù)，ti為第i組產(chǎn)品品兩次故障之之間的工作時(shí)時(shí)間。當(dāng)每組產(chǎn)品個(gè)個(gè)數(shù)都為1個(gè)個(gè)（即ni=1），產(chǎn)品品總數(shù)為N時(shí)時(shí)，則有：對于壽命為連連續(xù)型隨機(jī)變變量t時(shí)，MTTF和和MTBF均均為壽命t的的數(shù)學(xué)期望（（均值），所所以有：第七章質(zhì)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)第二節(jié)可靠靠性設(shè)計(jì)5）服從指數(shù)數(shù)分布的平均均壽命在可靠性理論論中，指數(shù)分分布是最基本本、最常用的的分布，適合合于失效率為為常數(shù)的情況況。它不但在在電子元器件件偶然失效期期普遍使用，，而且在復(fù)雜雜系統(tǒng)和整機(jī)機(jī)方面以及機(jī)機(jī)械技術(shù)的可可靠性領(lǐng)域也也得到使用。。指數(shù)分布常用用于描述由于于偶然因素沖沖擊，引起系系統(tǒng)失效的失失效規(guī)律.第七章質(zhì)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)

第二節(jié)可可靠性設(shè)計(jì)計(jì)若產(chǎn)品的壽命命或某一特征征值t的故故障密度為:,則稱t服從從參數(shù)為的指數(shù)分布可靠度平均壽命MTBF所以有：MTBFMTTF與MTBF表達(dá)達(dá)式一樣則不可靠度：：第七章質(zhì)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)

第二節(jié)可可靠性設(shè)計(jì)計(jì)6)失效率（（故障率）定義：工作到t時(shí)時(shí)刻尚未失效效的產(chǎn)品，在在該時(shí)刻后單單位時(shí)間內(nèi)發(fā)發(fā)生失效的概概率稱之為產(chǎn)產(chǎn)品的失效率率。失效率一一般用表示。第七章質(zhì)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)

第二節(jié)可可靠性設(shè)計(jì)計(jì)重點(diǎn)時(shí)間內(nèi)失效的的產(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)分布布函數(shù)的可靠靠性指標(biāo)例：設(shè)某電子子產(chǎn)品的壽命命服從的的指數(shù)分布布，求該產(chǎn)品品的可靠度和和失效率。解：重點(diǎn)不可靠度：可靠度：失效率率：當(dāng)產(chǎn)品品壽命命服從從指數(shù)數(shù)分布布時(shí)失效率率常常用單單位是是“””和和“””.而對于于可靠靠性高高的產(chǎn)產(chǎn)品常常用““””為為單位位，計(jì)計(jì)一個(gè)個(gè)“菲菲特””Fit。。1Fit=，，其其意義義：1000個(gè)個(gè)產(chǎn)品品工作作十萬萬小時(shí)時(shí)，只只有一一個(gè)可可能發(fā)發(fā)生失失效。。第七章章質(zhì)質(zhì)量功功能展展開與與可靠靠性設(shè)設(shè)計(jì)第第二二節(jié)可可靠靠性設(shè)設(shè)計(jì)對于指指數(shù)分分布的的可靠靠性的的衡量量指標(biāo)標(biāo)則有：：故障障密度度函數(shù)數(shù)：：(t≥0)不可靠靠度：：(t≥0)可靠度度：(t≥≥0)失效率率：平均壽壽命：：重點(diǎn)

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)分分布的的f(t)、R(t)與與曲曲線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？故障密密度函函數(shù)可靠度度失效率率失效率率曲線線特點(diǎn)點(diǎn)失效率率曲線線也稱稱“浴浴盆曲曲線””，由由此曲曲線可可知產(chǎn)產(chǎn)品從從投入入工作作可經(jīng)經(jīng)過三三個(gè)階階段：：早期期失效效期、、偶然然失效效期、、耗損損失效效期。。t時(shí)間間早期失效期耗損失效期λ(t)失效率率規(guī)定的失效率使用壽命AB偶然失效期產(chǎn)品失失效率率曲線線特點(diǎn)點(diǎn)早期失失效期期：磨合合階段段，原原因是是產(chǎn)品品本身身不合合格或或工藝藝質(zhì)量量低，，應(yīng)在在設(shè)計(jì)計(jì)制造造方面面找原原因，，使失失效率率穩(wěn)定定下來來。偶然失失效期期：是產(chǎn)產(chǎn)品正正常工工作時(shí)時(shí)期，，此時(shí)時(shí)產(chǎn)品品的失失效率率是隨隨機(jī)的的，失失效率率基本本正常常，接接近于于常數(shù)數(shù).在在這期期間內(nèi)內(nèi)產(chǎn)品品發(fā)生生故障障大多多出于于偶然然因素素，如如突然然過載載、碰碰撞等等。損耗耗失失效效期期：經(jīng)經(jīng)過過長長時(shí)時(shí)間間的的工工作作，，產(chǎn)產(chǎn)品品已已進(jìn)進(jìn)入入劇劇烈烈磨磨損損或或疲疲勞勞狀狀態(tài)態(tài)，，表表現(xiàn)現(xiàn)為為失失效效率率迅迅速速上上升升，，直直到到報(bào)報(bào)廢廢。。改改善善磨磨損損失失效效的的方方法法在在于于不不斷斷提提高高零零部部件件、、元元器器件件的的使使用用壽壽命命。。指數(shù)數(shù)分分布布例例題題例：：一一元元件件壽壽命命服服從從指指數(shù)數(shù)分分布布，，其其平平均均壽壽命命(θ)為為2000小小時(shí)時(shí)，，求求故故障障率率λλ及及求求可可靠靠度度R(100)=?R(1000)=?解：：此元元件件在在100小時(shí)時(shí)時(shí)時(shí)的的可可靠靠度度為為0.95，而而在在1000小時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)MTBF=失失效效率（2）求求使用125h后的可可靠度當(dāng)較較小時(shí)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(jì)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(gè)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(shí)，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(shí)時(shí)發(fā)生:當(dāng)各單元元之間相相互獨(dú)立立時(shí)，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(jì)計(jì)

第二二節(jié)可可靠性設(shè)設(shè)計(jì)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(gè)單元的的可靠度度。系統(tǒng)可靠靠性模型型(串聯(lián)模型型)若各單元的壽壽命分布均為為指數(shù)分布，，即式中λs——系統(tǒng)的故故障率；λi——各單元的的故障率。系統(tǒng)可靠性模模型2、并聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)可靠性組成系統(tǒng)的所所有單元中任任一單元正常常工作事件記記為，，則單個(gè)單元元出現(xiàn)故障事事件記為，，整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)正常工作事事件記為A，，整個(gè)系統(tǒng)出出現(xiàn)故障事件件記為，，組成系統(tǒng)的所所有單元都出出現(xiàn)故障時(shí)，，系統(tǒng)才不能能正常工作的的系統(tǒng)叫并聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)，其邏邏輯框圖如圖圖所示：12n圖并聯(lián)模型上式說明：故故障事件都都發(fā)生生，整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)才不能正常常工作，即故故障事件發(fā)發(fā)生時(shí)時(shí)。當(dāng)各單元之間間相互獨(dú)立時(shí)時(shí)，則并聯(lián)系系統(tǒng)出現(xiàn)故障障的概率為：：所以，系統(tǒng)不不可靠度為：：系統(tǒng)可靠性模模型(并聯(lián)模型)根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)定義邏輯框框圖，其數(shù)學(xué)學(xué)模型為式中F(t)——系統(tǒng)的的不可靠度；；Fi(t)——第i個(gè)單元的不可可靠度。3、串并混合合系統(tǒng)可靠性性可靠性邏輯框框圖如圖所示示。第七章質(zhì)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)

第二節(jié)可可靠性設(shè)計(jì)計(jì)如圖所示億個(gè)個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖圖，圖中已知知R1=0.8，R2=0.7，R3=0.6，R4=0.8，R5=0.8，，試求系統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的可靠度度為多少？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)混合合模型例某系系統(tǒng)由7個(gè)單單元串并聯(lián)組組成，如圖所所示，已知這這7個(gè)單元的的可靠度為R1＝R2＝＝R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝＝0.91，，試求該系統(tǒng)統(tǒng)的可靠度。。解：首先計(jì)算U2和U3、、U4和U5組成的串聯(lián)子子系統(tǒng)U23和U45的可靠度分別別為串—并聯(lián)混合合模型然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系系統(tǒng)U2345以及U6和U7組成的并聯(lián)子子系統(tǒng)U67的可靠度分別別為整個(gè)系統(tǒng)就由由單元U1、U2345和U67串聯(lián)組成，故故得整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的可靠度為為例某系系統(tǒng)由7個(gè)單單元串并聯(lián)組組成，如圖所所示，已知這這7個(gè)單元的的可靠度為R1＝R2＝＝R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝＝0.91，，試求該系統(tǒng)統(tǒng)的可靠度。。解：首先計(jì)算U2和U3、、U4和U5組成的串聯(lián)子子系統(tǒng)U23和U45的可靠度分別別為第七章質(zhì)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)

第二節(jié)可可靠性設(shè)計(jì)計(jì)然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系系統(tǒng)U2345以及U6和U7組成的并聯(lián)子子系統(tǒng)U67的可靠度分別別為整個(gè)系統(tǒng)就由由單元U1、U2345和U67串聯(lián)組成，故故得整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的可靠度為為第七章質(zhì)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)

第二節(jié)可可靠性設(shè)計(jì)計(jì)已知某元件的的壽命服從指指數(shù)分布，其其平均壽命MTBF=6000小時(shí)時(shí)，試計(jì)算：：

（1）、、其失效率為為多少？（（2）、400小時(shí)、2000小時(shí)時(shí)和4500小時(shí)后的可可靠度各為多多少？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)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)

第二節(jié)可可靠性設(shè)計(jì)計(jì)FMEA屬于于“由下而上上”的歸納法法。FMEA是從零件故故障到系統(tǒng)故故障，即在分分析系統(tǒng)每個(gè)個(gè)零件的所有有故障模式基基礎(chǔ)上，再分分析部件的各各種故障模式式，由部件故故障再分析系系統(tǒng)故障，是是一種定性分分析方法。第七章質(zhì)量量功能展開與與可靠性設(shè)計(jì)計(jì)第三節(jié)失效效模式與影響響分析FMEA一、失效模式式與影響分析析FMEA(FailureModeEffectAnalysis)概念通過分析產(chǎn)產(chǎn)品、系統(tǒng)統(tǒng)或生產(chǎn)過過程中存在在潛在失效效的零部件件、環(huán)節(jié)等等，分析其其對產(chǎn)品、、系統(tǒng)或生生產(chǎn)過程的的影響的程程度，找出出薄弱環(huán)節(jié)節(jié)，采取措措施，提高高產(chǎn)品、系系統(tǒng)或過程程的可靠性性。資料表明這這種方法是是很有效的的，在工程程上很有價(jià)價(jià)值。這種種方法是找找出設(shè)計(jì)上上的潛在缺缺陷的手段段，是設(shè)計(jì)計(jì)審查中必必須重視的的資料之一一，是設(shè)計(jì)計(jì)者和生產(chǎn)產(chǎn)者必須完完成的任務(wù)務(wù)。第七章質(zhì)質(zhì)量功能展展開與可靠靠性設(shè)計(jì)第三節(jié)失失效模式與與影響分析析FMEA通過分析產(chǎn)產(chǎn)品所有可可能的故障障模式來確確定每一故故障對人員員和系統(tǒng)安安全、任務(wù)務(wù)成功、系系統(tǒng)性能、、維修性、、維修要求求等的潛在在影響，并并按其影響響的嚴(yán)重程程度及其發(fā)發(fā)生概率，，確定其危危害度，找找出薄弱環(huán)環(huán)節(jié)，以便便采取有效效的措施消消除或減輕輕這些影響響。2、FMEA主要分分為三種：：設(shè)計(jì)失效模模式及影響響分析（DFMEA）系統(tǒng)失效模模式及影響響分析（SFMEA）過程失效模模式及影響響分析（PFMEA）第七章質(zhì)質(zhì)量功能展展開與可靠靠性設(shè)計(jì)第三節(jié)失失效模式與與影響分析析FMEA二、設(shè)計(jì)失失效模式（（DFMEA）因設(shè)計(jì)不合合理而使產(chǎn)產(chǎn)品存在潛潛在的故障障，常見的的設(shè)計(jì)失效效模式如：：疲勞斷裂、腐蝕、松動、變變質(zhì)、硬化化、泄露、、變形、剝落、退退色、燒傷傷、振動、、過早磨損等第七章質(zhì)質(zhì)量功能展展開與可靠靠性設(shè)計(jì)第三節(jié)失失效模式與與影響分析析FMEA三、DFMEA的任務(wù)(1)列列出全部部部件的故障障模式。(2)分析析對系統(tǒng)功功能造成的的影響和后后果。(3)判斷斷每種故障障模式的危危害度大小小。估計(jì)危危害度發(fā)生生的概率。。(4)提出出相應(yīng)對策策和建議，，進(jìn)行更改改設(shè)計(jì)、冗冗余設(shè)計(jì)，，把潛在的的、危害大大的故障消消滅在設(shè)計(jì)計(jì)階段。第七章質(zhì)質(zhì)量功能展展開與可靠靠性設(shè)計(jì)第三節(jié)失失效模式與與影響分析析FMEA四、DFMEA表的的計(jì)算分析析風(fēng)險(xiǎn)概率（（RiskPriorityNumber）,縮寫寫RPNRPN=P*S*D發(fā)生概率P：失效發(fā)發(fā)生的概率率大小，0<=p<=1嚴(yán)重度S：：失效發(fā)生生對零部件件功能影響響程度大小小1<=S<=10不易發(fā)現(xiàn)度度D：失效效發(fā)生后被被發(fā)現(xiàn)的難難易程度，，D值越大大表明越不不易被發(fā)現(xiàn)現(xiàn)1<=D<=10通過計(jì)算失失效模式的的RPN值值，并與RPN的目目標(biāo)值比較較，可判斷斷失效模式式對產(chǎn)品的的影響程度度大小，并并可判斷改改進(jìn)后的效效果。第七章質(zhì)質(zhì)量功能展展開與可靠靠性設(shè)計(jì)第三三節(jié)節(jié)失失效效模模式式與與影影響響分分析析FMEA標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的的FMEA的的格格式式改進(jìn)設(shè)計(jì)前改進(jìn)設(shè)計(jì)后項(xiàng)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(jì)控制不易發(fā)現(xiàn)度D風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)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(yàn)8蠟層試驗(yàn)15厚度增加50.36功能下降8邊角缺蠟0.5噴蠟試驗(yàn)7改進(jìn)噴頭18改進(jìn)噴頭70.4722.428919.6車門門銹銹蝕蝕項(xiàng)項(xiàng)：：9<15，，達(dá)達(dá)到到RPN目目標(biāo)標(biāo)值值，，效效果果好好；；車門門功功能能下下降降項(xiàng)項(xiàng)：：28>19.6>18，，未未達(dá)達(dá)到到目目標(biāo)標(biāo)值值，，但但有有所所下下降降，，需需繼繼續(xù)續(xù)改改進(jìn)進(jìn)。一、、故故障障樹樹分分析析概概述述故障障樹樹分分析析（（FaultTreeAnalysis））是是可可靠靠性性和和安安全全性性分分析析的的另另外外一一種種技技術(shù)術(shù)，，是是安安全全系系統(tǒng)統(tǒng)工工程程的的主主要要分分析析方方法法之之一一，，它它能能對對各各種種系系統(tǒng)統(tǒng)的的危危險(xiǎn)險(xiǎn)性性進(jìn)進(jìn)行行辨辨識識和和評評價(jià)價(jià)，，不不僅僅能能夠夠分分析析出出故故障障的的直直接接原原因因，，而而且且能能夠夠深深入入地地揭揭示示出出故故障障的的潛潛在在原原因因。。故障障樹樹分分析析法法就就是是把把所所分分析析系系統(tǒng)統(tǒng)的的最最不不希希望望發(fā)發(fā)生生的的故故障障模模式式作作為為故故障障分分析析的的目目標(biāo)標(biāo)，，然然后后找找出出直直接接導(dǎo)導(dǎo)致致這這一一故故障障發(fā)發(fā)生生的的全全部部因因素素，，再再找找出出造造成成下下一一級級事事件件發(fā)發(fā)生生的的全全部部直直接接因因素素，，自自上上而而下下的的層層層層查查找找，，直直到到找找到到原原始始的的、、且且故故障障原原因因／／機(jī)機(jī)理理或或概概率率分分布布已已知知而而不不用用再再深深究究的的因因素素為為止止。。第七章章質(zhì)質(zhì)量功功能展展開與與可靠靠性設(shè)設(shè)計(jì)第四節(jié)節(jié)故故障樹樹分析析FTA古樟樹樹分析析（自自上而而下的的分析析方法法）——故故障樹樹是一一種特特殊的的倒立立樹狀狀邏輯輯因果果關(guān)系系圖，，它用用事件符符號、、邏輯輯門符符號描述系系統(tǒng)中中各種種事件件之間間的因因果關(guān)關(guān)系。?！啊暗资率录薄笔菍?dǎo)導(dǎo)致其其事件件的原原因事事件，，位于于所討討論故故障樹樹底端端?！啊敖Y(jié)結(jié)果事事件””是由由其它它事件件或事事件組組合所所導(dǎo)致致的事事件。。它總總是位位于某某個(gè)邏邏輯門門的輸輸出端端。故障樹樹的結(jié)結(jié)構(gòu)古樟樹樹是由由各種種事件件及邏邏輯門門構(gòu)成成的一一組樹樹狀邏邏輯關(guān)關(guān)系圖圖（1））頂事事件：：要解解決的的系統(tǒng)統(tǒng)故障障事件件。（2））底事事件：：包括括基本本事件件和未未探明明事件件。第七章章質(zhì)質(zhì)量功功能展展開與與可靠靠性設(shè)設(shè)計(jì)第四節(jié)節(jié)故故障樹樹分析析FTA基本事事件：：在故故障樹樹分析析中無無須探探明其其發(fā)生生原因因的末末端事事件，，“””表示示。未探明明事件件：是是指應(yīng)應(yīng)探明明原因因，但但暫不不能探探明原原因的的末端端事件件，用用“””表示示。（3））中間間事件件：底底事件件和頂頂事件件之間間發(fā)生生的事事件，，用““””表表示。。（4））邏輯輯門主主要包包括與與門、、或門門和非非門與門：：當(dāng)所所有輸輸入事事件都都發(fā)生生，輸輸出事事件才才發(fā)生生。用用“””表表示。。或門：：至少少有一一個(gè)輸輸入事事件發(fā)發(fā)生，，輸