第六章 設計過程質(zhì)量管理

1、.1第六章第六章 設計過程質(zhì)量管理設計過程質(zhì)量管理面向質(zhì)量的產(chǎn)品設計.2l資料表明：產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，約70%是由產(chǎn)品設計的質(zhì)量所決定的。開發(fā)設計是產(chǎn)品質(zhì)量形成的最為關鍵的階段。設計一旦完成，產(chǎn)品的固有質(zhì)量也就隨之確定 -產(chǎn)品質(zhì)量是設計、制造出來的，而不是檢驗出來的。.3第一節(jié)第一節(jié) 面向質(zhì)量的產(chǎn)品設計面向質(zhì)量的產(chǎn)品設計一、產(chǎn)品設計的DfX方法lDfX( DfP、DfD 、DfM、DfR、DfE、DfC)，面向產(chǎn)品生命周期的產(chǎn)品設計方法，即為產(chǎn)品生命周期內(nèi)某一環(huán)節(jié)或某一因素而設計。.4l設計過程產(chǎn)品概念形成顧客未來需求預測面向產(chǎn)品開發(fā)的技術選擇面向過程選擇的技術開發(fā)最終產(chǎn)品定義產(chǎn)品營銷與分銷準備

2、產(chǎn)品設計與評價制造系統(tǒng)設計產(chǎn)品制造、交付和使用.5二、面向質(zhì)量的產(chǎn)品設計l設計產(chǎn)品時，通常必須首先回答許多問題：顧客所需的特性有哪些？這些特性哪些是關鍵特性？如何平衡這些特性之間的關系？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)品設計.6三、面向質(zhì)量的產(chǎn)品設計使用的質(zhì)量工程技術 質(zhì)量工程技術為產(chǎn)品研制設計、技術改進提供了合理而高效的技術方法。常用的方法主要有：l 質(zhì)量功能展開。質(zhì)量功能展開。它利用關系矩陣科學地將顧客的要求轉(zhuǎn)達化為所開發(fā)產(chǎn)品的規(guī)格要求。 l 田口三次設計。即田口線外質(zhì)量工程，分為系

3、統(tǒng)設計、參數(shù)設計、容差設計三個階段。此方法可有效地減少產(chǎn)品質(zhì)量特性的波動，增強產(chǎn)品在使用過程中的抗干擾能力。l 可信性工程?？尚判怨こ?。綜合運用各種方法提高產(chǎn)品的可信性（包括可用性、可靠性、可維修性）。 l價值工程。價值工程技術可避免設計人員只著眼于追求高的性能指標，而對成本關心較少。價值工程有利于設計人員樹立良好的成本效益觀念，節(jié)約社會資源。.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“滿足設計需求”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)品功能設計。 質(zhì)量功能展開（QFD，Qu

4、ality Function Deployment）就是將顧客需求轉(zhuǎn)化為功能設計的一種方法。有時這種轉(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)濟效益，新產(chǎn)品開發(fā)起動成本累計下降了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、建筑設備和農(nóng)業(yè)機械中。l福特公司于1985年在美國率先采用QFD方法。80年代早期，福特公

5、司面臨著競爭全球化、勞工和投資成本日益增加，產(chǎn)品生命周期縮短、顧客期望提高等嚴重問題，采用QFD方法使福特公司的產(chǎn)品市場占有率得到改善。今天，在美國，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、印刷電路板、自動購貨系統(tǒng)、軟件開發(fā)等方面都有成功應用QFD的報道。.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鍵也是最為困難的一步。要通過各種市場調(diào)查方法和各種渠道搜集顧客需求，然后進行匯集、分類和整理，并用加權(quán)來表示顧客需求的相對重要度。

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是一個非常結(jié)構(gòu)化（structured)的、矩陣驅(qū)動（matrix-driven）的過程，其運行包括4個階段：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)化成關鍵工藝操作(parts specification) l將

7、關鍵工藝操作轉(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)換為技術需求（最終產(chǎn)品特征），并根據(jù)顧客競爭性評估（從顧客的角度對市場上同類產(chǎn)品進行的評估，通過市場調(diào)查得到）和技術競爭性評估（從技術的角度對市場上同類產(chǎn)品的評估，通過試驗或其它途徑得到）結(jié)果確定各個技術需求的目標值。設計展開利用前一階段定義的技術需求，從多個設計方案中選擇一個最佳的方案，并通過零件配置矩陣將其轉(zhuǎn)換為關鍵的零件特征。過程規(guī)劃通過工藝規(guī)劃矩陣，確定為保證實現(xiàn)關鍵的產(chǎn)品特征和零件特征所必須保證的關鍵工藝參數(shù)。生產(chǎn)控制通過工藝/質(zhì)量控制矩陣將關鍵的零件特征和工

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)品設計階段考慮工藝和制造問題。l通過市場調(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)品和零部件的關鍵特征以及配置到制造過程的各工序中去。l美國學者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個部分，以一級的質(zhì)量屋為例，他們分別是：l左墻：用戶需求。l右墻：主要是競爭對手分析，選擇主要的競爭對手，對每個競爭對手在每個用戶需求方面的表現(xiàn)進行評估，與我們自己進行對比；l天花板：將用于滿足客戶需求的產(chǎn)品技術要求；l房間：關系矩陣表，即用戶需求與技術要求的關聯(lián)程度，以簡單的數(shù)值級別來標識其影響程度，如1、3、9； l地板：質(zhì)量規(guī)格。各個技術要求的量化目標，它依據(jù)與競爭對手分析的結(jié)果而來；l地下室：技術性評價表，也是與競爭對手分析，不過是分析競爭對手在每個技術要求方面的表現(xiàn)，用于與我們自己進行對比；l屋頂，是產(chǎn)品技術要求之間的關系，有以下幾種可能：正相關（強、弱）、負相關（強、弱）、

10、無關。.1610相關矩陣5關系矩陣1顧客需求3技術要求4滿意度方向2對顧客的重要程度9市場競爭性評價6技術重要度7質(zhì)量規(guī)劃8技術性評價.17 2、建造質(zhì)量屋的技術路線（1）調(diào)查顧客需求（2）測評各項需求對顧客的重要度（3）把顧客需求轉(zhuǎn)化為技術要求（4）確定顧客需求的滿意度方向（5）填寫關系矩陣表（6）計算技術重要度（7）設計質(zhì)量規(guī)格（8）技術型評價（9）市場競爭性評價（10）確定相關矩陣.18清潔的餐廳舒適的座椅美味的食物有響應的服務顧客需求清潔的餐廳美味的食物有響應的服務顧客需求舒適的座椅 瓷磚種類 瓷磚接縫處的防塵 服務員培訓 菜單標準化 技術要求 座椅材料.19.20第三節(jié)可靠性工程（面

11、向可靠性的設計）第三節(jié)可靠性工程（面向可靠性的設計） 可靠性技術是提高產(chǎn)品質(zhì)量的一種重要手段，它本身已形成一門獨立的學科。l可靠性的發(fā)展歷史l可靠性的教訓史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)可靠性的計算l可靠性試驗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，由于納粹德國發(fā)射的V-1、V-2 導彈的不可靠及美國運往遠東的航空無線電設備有60不能工作，引起了對可靠性問題的認識。V2導彈 .22 1944 年納粹德國用V-2 導彈襲擊倫敦，有80 枚沒有起飛就在起飛臺上爆炸，還有不少導彈沒有達到倫

12、敦就掉進英吉利海峽。當時，美國海軍統(tǒng)計，電子設備在規(guī)定所有期內(nèi)僅有30的時間能有效地工作。在此期間，因可靠性問題損失飛機2100架，是被擊落飛機的1.5 倍。通過大量現(xiàn)場調(diào)查和故障分析，采取了對策，誕生了可靠性這門學科。.23二、可靠性教訓史二、可靠性教訓史 一部可靠性發(fā)展史，就是不可靠教訓史。這里我們應特別看到，有些電子設備在使用的關鍵時刻出現(xiàn)了故障，造成的經(jīng)濟損失就更大了。l美國1957 年發(fā)射的“先鋒號”衛(wèi)星中，由于一個價值二美元的器件出了故障，造成了價值220 萬美元的損失。l美國航天局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”號飛船中由于一個部件失靈而喪生。.24l1986 年1 月28 日，美國航天飛機“挑戰(zhàn)者號”起飛76 秒后爆炸，其中7 名宇航員喪生，直接經(jīng)濟損失達12 億美元，美國的民族精神受到了嚴重創(chuàng)傷。這次事故的直接原因是因為一個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轉(zhuǎn)，前蘇聯(lián)核電供應量為此減少了10%。芬蘭、埃及等國取消了原與前蘇聯(lián)簽定的核設備訂單，損失估計有近百億美元。蘇

14、聯(lián)的兩大糧倉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，估計也花費了幾十億美元。核污染造成的后遺癥，其代價更是難以估計。據(jù)一些西方專家估計，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，導致燃料蕊體熔化，使高溫下的水蒸汽與鈷、石墨發(fā)生反應產(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，造成了當時在和平時期最嚴重的一次航海事故，也是迄今為止最著名的一次。泰坦尼克號上所使用的鋼板含有許多化學雜質(zhì)硫化鋅，加上長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”號沉沒的原因之一，另外，一個罪魁是，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，我國發(fā)射衛(wèi)星的運載火箭因為一根直徑為0.25mm 的導線斷裂，導致整個系統(tǒng)被引爆自毀。l1991 年，我國“澳星”發(fā)射失敗，起因于一個小小的零件故障，所造成的經(jīng)濟損失和政治影響是巨大的。.28三、可靠性研究與應用的目的和意義三、可靠性

16、研究與應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)品總的費用降低。提高產(chǎn)品可靠性，可減少停機時間，提高產(chǎn)品可用率，一臺設備可以頂幾臺設備的工作效率。對于企業(yè)：提高產(chǎn)品可靠性，可以改善企業(yè)信譽，增強競爭力，擴大產(chǎn)品銷路，從而提高經(jīng)濟效益。提高產(chǎn)品可靠性，可減少產(chǎn)品責任賠償案件的發(fā)生，以及其他處理產(chǎn)品事故費用的支出，避免不必要的經(jīng)濟損失。.29四、可靠性及相關基本概念四、可靠性及相關基本概念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“規(guī)定”:“規(guī)定條件規(guī)定條件”、“規(guī)定時間

17、規(guī)定時間”、“規(guī)定功能規(guī)定功能”.30 質(zhì)量與可靠性關系質(zhì)量與可靠性關系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。l可靠性是更深層次的與設計、工藝相關的根本性問題。有些企業(yè)對于可靠性工程有一種錯誤觀念，認為可靠性工程是質(zhì)量部門的事情，而設計部門卻很少人員參與。l產(chǎn)品的可靠性是在設計階段就已經(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

18、變化等內(nèi)在原因，叫做故障機理。l產(chǎn)品按從發(fā)生失效后是否可以通過維修恢復到規(guī)定功能狀態(tài)，可分為可修復產(chǎn)品和不可修復產(chǎn)品。對可修復產(chǎn)品稱為故障，對不可修復產(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)計特性分獨立故障和從屬故障.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)定的時間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復執(zhí)行規(guī)定狀態(tài)的能力稱為維修法進行維修時，保持或恢復執(zhí)行規(guī)定狀態(tài)的能力稱為維修性。性。規(guī)定條件指維修的機構(gòu)和場所及相應的人員、技能與設備、設施、工具、備件、技術

19、資料等。規(guī)定的程序和方法指的是按技術文件規(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然還與規(guī)定時間有關。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)品設計賦予設計賦予的使其的使其維修簡便、迅速和經(jīng)濟的固有特性。維修簡便、迅速和經(jīng)濟的固有特性。l 產(chǎn)品的可靠性與維修性密切相關，都是產(chǎn)品的重要設計特性，因此產(chǎn)品可靠性與維修性工作應從產(chǎn)品論證時開始，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計、分析、試驗、評定等活動，把可靠性與維修性要求落實到產(chǎn)品的設計中。.334.保障性l系統(tǒng)系統(tǒng)(裝備裝備)的設計特性和計劃的保障資源滿足平時和戰(zhàn)時使用要求的能

20、的設計特性和計劃的保障資源滿足平時和戰(zhàn)時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，即與裝備保障有關的設計特性和保障資源的充足和適用程度。l設計特性設計特性是指與保障有關的設計特性，如與可靠性和維修性等有關的，以及保障資源要求裝備所具有的設計特性。這些設計特性可以通過設計直接影響裝備的硬件和軟件。如使設計的裝備便于操作、檢測、維修、裝卸、運輸、消耗品(油、水、氣、彈)補給等設計特性。從保障性角度看，良好的保障設計特性是使裝備具有可保障的特性或者說所設計的裝備是可保障的。l保障資源保障資源是保證裝備完成平時和戰(zhàn)時使用的人力和物力。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)定的時刻或時間區(qū)間內(nèi)處于件下和規(guī)定的時刻或時間區(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。可用性的概率度量稱為可用度?？捎眯酝ㄋ椎卣f是“要用時就可

22、用要用時就可用”。實際上，可靠性和維修性都是為了使顧客手中的產(chǎn)品隨時可用。可靠性是從延長其正常工作時間來提高產(chǎn)品可用性，而維修性則是從縮短因維修的停機時間來提高可用性?？捎眯允穷櫩蛯Ξa(chǎn)品質(zhì)量的又一重要的需求。l可信性是一個集合性術語，用來表示可用性及其影響因素：可靠可信性是一個集合性術語，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?？尚判詢H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、的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率稱為可靠度?？煽慷仁顷P于時間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間為T，即壽命。壽命T是一個隨機變量，而可靠度函數(shù)可以看作是隨機事件“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算：式中： N t = 0時，在規(guī)定條件下進行工作的產(chǎn)品數(shù)； Nf(t) 在在0到t時刻的工作時間內(nèi)，產(chǎn)品的累計故障數(shù)。 Ns（t）-工作到時刻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t=0時，投入工作的10000只燈泡，以天作為度量時間的單位， 當t=365天時，發(fā)現(xiàn)有300只燈泡壞了

24、，求一年時的工作可靠度。 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算： fN( )Q ( )ttN( )( |),0R tP t TtT.38l可靠度與不可靠度的關系為： 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)的導數(shù)，它可以看成是t時刻后一個單位時間產(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刻尚未故障的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱之為產(chǎn)品的故障率。用數(shù)學符號表示為：式中 故障率； dttNtdrts)()()()( tdrt 時刻后， 時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)； dt)(t對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 時刻后， 時間內(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)品故障機理的不同，產(chǎn)品的故障率隨時間的變化大致可以分為三個階段：.44l當產(chǎn)品的故障服從指數(shù)分布時，故障率為常數(shù)，此時可靠度為： 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)前平均時間(MTTF) l 設N個不可修復的產(chǎn)品在同樣條件下進行試驗，測得其全部失效時間為t1，t2，tN其平均失效前時間(MTTF)為：ll對于不可修復產(chǎn)品，失效時間就是產(chǎn)品的平均壽命。當N趨向于無窮時，MTTF為產(chǎn)品故障時間這一隨機變量的數(shù)學期望，即00MTTFtf (t)dt=R(t)dtNii11M T T FtN.46l例設有5個不可修復產(chǎn)品進行壽命試驗，它們發(fā)生失效的時間分別是1000h，1500h，2000h，2200h，2300h，問該產(chǎn)品的MTTF觀測值?l解：MTTF=(1000+1500+2000+2200+2300)5=9

28、5005=1800h.476、平均故障間隔時間(MTBF)l一個可修復產(chǎn)品在使用過程中發(fā)生了N次故障，每次故障修復后又重新投入使用，測得其每次工作持續(xù)時間為t1，t2，tN，其平均故障間隔時間MTBF為：l當產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時，產(chǎn)品的故障率為常數(shù)，有t01MTTFMTBFedt=Nii11M T B FtN.48l例：設有一電子產(chǎn)品工作1萬小時，共發(fā)生故障5次，問該產(chǎn)品的MTBF的觀測值? 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)定時間（0，t）內(nèi)完成修復的概率，記作M（t）。l修復率：修復時間已達到某一時刻但尚未修復的產(chǎn)品在該時刻

29、后的單位時間內(nèi)完成修復的概率，記作（t）。l平均修復時間：可修復的產(chǎn)品的平均修理時間，其估計值為修復時間總和和修復次數(shù)之比，記作MTTR（Mean Time To Repair）。 .50 平均修復時間可以通過平均值去估算，即： Ti為第i次修復時間。 同樣，如果修復率是常數(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間與總時間的比值。 如果故障率、修復率均為常數(shù)，則MTBFA=MTBF+MTTRA.52六、系統(tǒng)可靠性計算六、系統(tǒng)可靠性計算l產(chǎn)品的可靠性是設計出來的，生產(chǎn)出來的，也是管理出來的。產(chǎn)品開發(fā)者的可

30、靠性設計水平對產(chǎn)品固有的可靠性影響是重大的，因此可靠性設計與分析在產(chǎn)品開發(fā)過程中具有很重要的地位。 l 在可靠性設計方案的研究過程中，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、分系統(tǒng)級或設備級的可靠性模型，然后計算所設計的系統(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個單元S1、S2、Sn組成，n個單元中只要有一個失效，整個系統(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立的，則有系統(tǒng)的可靠度為nsii1R( t )R( t )12n.54l如果各個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個單元中，只要有一個單元正常工作，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，才會導致系統(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)的可靠性計算 把若干個串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)重復的加以串聯(lián)和并聯(lián)的組合，就得到更復雜的可靠性結(jié)構(gòu)模型，稱為混合系統(tǒng)。混合系統(tǒng)的可靠性計算需要逐級進行。 .58七、可靠性試驗七、可靠性試驗l可靠性試驗的基本概念 l可靠性試驗

32、分類l常用可靠性試驗.591、可靠性試驗的基本概念、可靠性試驗的基本概念 l可靠性試驗概念 廣義而言，凡是為了了解、考核、評價、分析和提高產(chǎn)品可靠性而進行的試驗都可以稱之為可靠性試驗。l可靠性實驗目的在研制階段使產(chǎn)品達到預定的可靠性指標在產(chǎn)品研制定型時進行可靠性鑒定在生產(chǎn)過程中控制產(chǎn)品的質(zhì)量對產(chǎn)品進行篩選，以提高整批產(chǎn)品的可靠性水平研究產(chǎn)品的故障機理.602、可靠性試驗分類、可靠性試驗分類l可靠性試驗按試驗地點和方式分為兩大類：現(xiàn)場試驗、模擬試驗。l模擬試驗按試驗性質(zhì)分為：破壞性試驗、非破壞性試驗。l模擬試驗按試驗目的分為：可靠性鑒定試驗、壽命試驗、耐久性實驗、篩選實驗、可靠性增長試驗。.61

33、3、 常用可靠性試驗常用可靠性試驗l常用的可靠性試驗lGJB450A在可靠性工作項目中規(guī)定的可靠性試驗：l環(huán)境應力篩選l可靠性研制試驗l可靠性增長試驗l可靠性鑒定試驗l可靠性驗收試驗l環(huán)境應力篩選試驗(ESSEnvironment Stress Screen)l在產(chǎn)品出廠前或使用前，有意將環(huán)境應力施加到產(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l通過對產(chǎn)品施加環(huán)境應力、工作載荷，尋找產(chǎn)品中的設計缺陷，以改進設計，提高產(chǎn)品的固有可靠性.62l可靠性增長試驗l通過對產(chǎn)品施加模擬實際使用環(huán)境的綜合環(huán)境應力，暴露產(chǎn)品中的潛在缺陷并采取糾正措施，使產(chǎn)品

34、的可靠性達到規(guī)定的要求l可靠性鑒定試驗l模擬實際使用環(huán)境，對產(chǎn)品施加工作應力，驗證產(chǎn)品設計是否達到規(guī)定的可靠性要求l可靠性驗收試驗l模擬實際使用環(huán)境，對產(chǎn)品施加工作應力，驗證批生產(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 可靠性管理組織機構(gòu)l3 可靠性大綱l4 可靠性工作項目及工作流程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設計、制造到產(chǎn)品中去的，而這些活動的進行需要恰當?shù)慕M織和管理。l可靠性管理就是從系統(tǒng)

35、的觀點出發(fā)，通過制定和實施一項科學的計劃，去組織、控制和監(jiān)督可靠性活動的開展，以保證用最少的資源實現(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現(xiàn) l可靠性管理的目標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l計劃、組織l監(jiān)督、控制l指導l對象l在研制、生產(chǎn)和使用中與可靠性相關的所有活動，但重點是研制階段的設計與實驗活動l與可靠性工作相關的人員l計劃l開展可靠性管理首先要分析確定目標，選擇達到可靠性要求必須進行的一組可靠性工作，制定每項工作實施要求，估計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責人和建立管理機構(gòu)。確定專職與兼職可靠性工作人員，及其任務分工、職責。對各類人員的培訓。l監(jiān)督l利用報告、檢查、評審、鑒定和認證等活動，即使取得信息，以監(jiān)督各項工作的進展情況。l控制l通過制定和建立各種標準、規(guī)范和程序，指導和控制各項可靠性工作的開展。.662 可靠性管理組織機構(gòu)可靠性管理組織機構(gòu)l可靠性管理的組織機構(gòu)l行政機構(gòu)（可靠性室/組、質(zhì)量管理部門）l設計師系統(tǒng)(可靠性工作系統(tǒng))l可靠性管理人員的職責l行政領導：第一責任人l總師：技術第一責任人l專業(yè)可靠性工程師l主任設計師l主管設計師l設計師.673 可靠性