可信性工程概念

可信信性性工工程程北方交交通大大學崔貴章章二○○○三年年二月月北京京目錄錄第一部部分基基本概概念第二部部分可可信性性指標標第三部部分系系統(tǒng)的的可靠靠性第四部部分可可靠性性分析析第五部部分可可靠性性試驗驗第六部部分可可信性性管理理第一部部分基基本概概念單元一一術術語語單元二二可可信信性工工程單元一一術術語語一、可可信性性（Dependability）用于表表述可可用性性及其其影響響因素素(可可靠性性、維維修性性和保保障性性)的的集合合術語語注：可可信性性僅用用于非非定量量的總總體描描述[IEC60050-191：：1990]GB/T/9000-2000：3.5.3二、可可靠性性（Reliability）定義產品在在規(guī)定定條件件下和和規(guī)定定時間間內完完成規(guī)規(guī)定定功能能的能能力產品在在規(guī)定定條件件下和和規(guī)定定時間間內完完成規(guī)定功功能的的概率率可靠性（續(xù)續(xù)一）對定義的詮詮釋產品三個規(guī)定/三個要件件可靠性（續(xù)續(xù)二）可靠性的分分類固有可靠性性使用可靠性性基本可靠性性(BasicReliability)任務可靠性性(MissionReliability)三、故障在規(guī)定的環(huán)環(huán)境條件和和使用條件件下產品喪喪失或部分分喪失規(guī)定定功能的狀狀態(tài)故障對規(guī)定定條件而言言，是個隨隨機事件對于不可修修復的產品品而言，常常稱其故障障為“失效效”故障（續(xù)一一）故障的表現(xiàn)現(xiàn)間歇性故障障和永久性性故障獨立故障和和從屬故障障局部故障和和整體故障障故障（續(xù)二二）意外故障突然故障和和退化故障障四、維修性性（Maintainability）可維修產品品在規(guī)定條條件和規(guī)定定時間內，按規(guī)定定程序和方方法進行維維修時，保持或或恢復到規(guī)規(guī)定狀態(tài)的的能力維修性（續(xù)續(xù)一）維修性包括括兩個方面面維護也也叫預防性性維修，是是一種日常常的可靠性性控制過程程，表現(xiàn)為為預先檢查查和采用““邊緣試驗驗技術”修理產產品發(fā)生生故障后，，使其恢復復完成規(guī)定定功能的工工作維修性（續(xù)續(xù)二）維修性反映映了可維修修產品可以以接受維修的能力，，在產品的的論證階段段、研制階段、使用用階段和處處理階段的的全壽命過程，都應應重視維修修性要求五、保障性性產品的設計計特性和計計劃的保障障資源等是完完成規(guī)定功功能的能力力保障性包括括兩個方面面與保障有關關的設計特特性保障資源的的充足和適適用性保障性（續(xù)續(xù)）產品同時具具有可保障障的特性和和能保障的特性，才才是具有完完整保障性性的產品六、可用性性（Availability）固有可用性性在要要求的外部部資源得到到滿足的前提下，產產品在規(guī)定定的條件下下和規(guī)定的時時間內可以以完成規(guī)定定功能的能力力外部資源（（不含維修修資源）不不影響固有有可用性，使用可可用性則受受外部資源源的影響可用性（續(xù)續(xù)）可用性綜合合反映了產產品可靠性性、維修性性和保障性所達達到的水平平可靠性、維維修性和可可用性是可可靠性的三三個基本方面，，簡稱為RAM問題題/技術單元二可可信性工工程一、從可靠靠性工程到到可信性工工程成立于1952年的的美國國防防部電子設設備可靠性性咨詢組（（AGREE），在在1957年發(fā)表了了研究報告告《軍用電電子設備可可靠性》，，標志著可可靠性工程程已成為一一門獨立的的學科。經經過60年年代的發(fā)展展階段，70年代的的成熟階段段，80年年代更深廣廣的發(fā)展階階段，以及及90年代代以來進入入向綜合化化、自動化化、智能化化和實用化化發(fā)展的階階段，可靠靠性工程已已發(fā)展為包包括可靠性性設計、可可靠性試驗驗、可靠性性維修、可可靠性分析析和可靠性性管理的可可信性工程程二、可信性性工程的意意義產品結構日日益復雜裝配密度迅迅速提高產品用期急急劇縮短使用環(huán)境空空前嚴酷可信性工程程的意義（（續(xù)）降低總費用用圖1-2-1產品的的可靠性與與總費用產品可靠性性總費用生產費用維修費用第二部分可可信性性指標單元一可可靠性性指標單元二維維修性性指標單元三可可用性性指標單元一可可靠性指指標一、可靠度度函數(shù)產品在規(guī)定定的條件下下和規(guī)定的的時間內，，完成規(guī)定定功能的概率率，記為R（t）R(t)=P(T＞t)其中T—產品故故障前的工工作時間t—規(guī)定的的時間可靠度函數(shù)數(shù)（續(xù)一））R(t)=P(T＞t)≈Ns(t)No其中T—產品故故障前的工工作時間N0—t=0時時，在規(guī)定定條件下投投入工作的的產品數(shù)Ns(t)—在在0到t時時刻的工作作時間內沒沒有發(fā)生故故障的產品數(shù)可靠度函數(shù)數(shù)（續(xù)二））例設t=0時時，投入工工作的10000只只燈泡，當當t=365天時，發(fā)發(fā)現(xiàn)有30只燈泡壞壞了，求一年時的可可靠度參考答案R（（年）=0.997二、不可靠靠度函數(shù)（（累積故障障分布函數(shù)數(shù)）產品在規(guī)定定條件下和和規(guī)定時間間內，喪失失規(guī)定功能能的概率，記記為F(t)F(t)=P(T＜t)=1-R(t)≈其中T—產品故故障前的工工作時間N0—t=0時時，在規(guī)定定條件下工工作的產品品數(shù)Nf(t)—在在0到t時時刻的工作作時間內，，發(fā)生故障障的產品數(shù)Nf(t)N0不可靠度函函數(shù)示意圖圖圖2-1-1F(t)、R(t)和f(t)的關系f(t)R(t)f(t)ttF(t)四、故障率率函數(shù)（瞬瞬時故障率率函數(shù)）產品工作到到某時刻t尚未發(fā)生生故障，在在該時刻后后單位時間內內發(fā)生故障障的概率，，記為λ(t)λ(t)≈△Nf(t)Ns(t)△t其中△t—時刻t后所取時時間間隔Ns(t)—到到時刻t，，未發(fā)生故故障的產品品數(shù)△Nf(t)—時時刻t后，，△t時時間內發(fā)生生故障的產品數(shù)故障率的單單位1菲特（Fit)=10-9/h故障率函數(shù)數(shù)（續(xù)一））例若年初投入入的燈泡為為9970只，若一一年后壞了了10只，，求故障率率參考答案λλ（（1年）=0.001/天100件產產品工作三三年有4件件發(fā)生故障障，設產品品每天工作作12小時時，求故障障率參考答案λλ（（3年）=0.311×10-5/小時故障率函數(shù)數(shù)（續(xù)二））我國電子工工業(yè)規(guī)定的的故障率等等級等級

符號

最大故障率（1/h）

四五級

Y3×10-5

五級W1×10-5

六級L1×10-6

七級Q1×10-7

八級B1×10-8

九級J1×10-9

十級S10×10-10

故障率函數(shù)數(shù)（續(xù)三））浴盆曲線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)數(shù)（續(xù)四））浴盆曲線的的討論沒有偶然故故障期或偶偶然故障期期很短的產產品，是不不能投入使使用的產品出廠前前，要進行行可靠性篩篩選五、平均故障前時間不可修復產品平均壽命的統(tǒng)計特性，記為MTTF（Meantimetofailure）MTTF≈1N0

No

∑tii=1其中N0—不可修復產品數(shù)ti—第i（i=1，2，…，N0)件商品的故障前時間特別地，產品壽命服從指數(shù)分布時MTTF=1λ例設有5個不不可修復產產品進行壽壽命試驗，，它們發(fā)生生失效的時時間分別是是1000h、1500h、、2000h、2200h、、2300h，求它它們MTTF的觀測測值參考答案1800h六、平均故障間隔時間可修復產品兩次相鄰故障間平均工作時間的統(tǒng)計特性，記為MTBF（Meantimebetweenfailure）其中N0—可修復產品發(fā)生的故障數(shù)ti—第i次（i=1,2,…,N0）持續(xù)工作時間特別地，產品壽命服從指數(shù)分布時MTBF==MTTF1λMTBF≈1N0

No

∑tii=1例設有一電子子產品工作作1萬小時時，共發(fā)生生故障5次，求該產產品MTTF的觀測測值參考答案MTBF=2000h七、產品的的壽命特征征可靠壽命給給定的可靠靠度所對應應的產品工作時間使用壽命產產品在規(guī)定定的條件下下，具有規(guī)定的可接接受的故障障率的工作時間貯存壽命產產品在規(guī)定定的條件下下貯存，仍能滿足規(guī)規(guī)定質量要要求的時間長度單元二維維修性指標標一、平均修修復時間在規(guī)定的條條件下和規(guī)規(guī)定的時間間內，產品品在任一規(guī)規(guī)定的維修級別別上，修復復所需總時時間的平均均值記為，，MTTR（（Meantimetorepait））MTTR=其中ti—第i(i=1,2,…,n)次修復復時間n—修復次次數(shù)ti1n

n

∑i=1特別地，當當單位時間間完成修理理的瞬時概概率u(t)≡u(常數(shù)數(shù))時MTTR=1u二、平均維維護時間產品在任一一規(guī)定的維維護級別上上，維護所所需總時間間的平均值，記記為MTTM（Meantimetomaintenanne）MTTM=其中ti—第i(i=1,2…,n)次維護時時間n—維護次次數(shù)MTTM=1Pti1n

n

∑i=1特別地，當當單位時間間內完成維維護的瞬時時概率P（t）≡≡P（常常數(shù)）時時三、兩點討討論MTTR=和和MTTM=越越高高，則維修修時間越短，這將將降低維修修費用，減減少停機損損失MTBF高高的產品，，可以減少少維修次數(shù)數(shù)，但不一一定就有良好好的MTTR1u1p例甲產品的MTBF=2000h，MTTR=200h；；乙產品的MTBF=1000h，MTTR=20h。顯顯然后者反而而更好些。?？梢姡S維修性必須須作為可靠性的的一個方面面，予以足足夠的重視視單元三可可用用性指標一、瞬時可可用概率可修復產品品是處在一一個由規(guī)定定狀態(tài)到故故障狀態(tài)，，又由故障狀狀態(tài)到規(guī)定定狀態(tài)的不不斷轉移的的隨機過程程中，因而可可以用在時時刻t時產產品處于規(guī)規(guī)定狀態(tài)的的概率作為可可用性指標標圖2-3-1to

A0.5A(t)1.0A(t)二、固有可可用概率當長期使用用某一產品品時，A（（t）趨于于一個固定定值A，稱稱之為固有有可用概率率，也叫““可用度””或“役時時率”λ=和u=時1MTBF1MTBRA=MTBFMTBF+MTTR當三、可靠性性指標可靠性指標定義單位可靠度R(t)產品在規(guī)定條件下，規(guī)定的期間內，完成規(guī)定任務的概率%故障率(瞬時故障率，失效率)λ（t）在某時刻以前工作起來的產品，在繼續(xù)的單位時間內，產生故障的比例%/103h;非特(Fit)=10-9/h平均故障間隔時間(MTBF)對于可修復的產品，兩相鄰故障間的工作時間的平均值時間故障前平均時間(MTTF)對于不進行修理的產品，發(fā)生故障以前工作時間的平均值時間耐用壽命產品從早期失效終了，到萬耗損失效開始的工作時間時間維修度可以維修的產品，在規(guī)定的條件下，規(guī)定的時間內，完成維修的概率%平均修復時間(MTTR)修復性維修所需要的時間的平均值時間平均維護時間(MTTM)對可維修產品，維護所需時音質平均值時間平均不能工作時間(MDT)不能工作時間的平均值時間平均能工作時間(MUT)能工作時間的平均值時間可用度A(t)可以維修的產品，在某特定的瞬間，維持其功能的概率%四、可靠性性指標示例例使用條件修理的可能性維護種類產品例可靠性指標例連續(xù)使用可修復預防性維護電子計算機武器、車輛、飛機、生產設備、雷達、載波機平均故障間隔時間耐用壽命有效度事后維護實施用電氣用具和機械器具，電視機平均故障間隔時間耐用壽命早期失效率（一年）不可修復使用到耗損故障期電子元器件、機械零部件、一般消費用具失效率平均壽命失效分布形狀及其參數(shù)使用一定時間后棄去實行預防性維護的設備的元器件和零部件，使用期比平均壽命長的元器件、零部件失效率更新壽命失效分布形狀及其參數(shù)突然使用可修復預防性維護過負荷繼電器成功率不可修復雷管、炮彈、導彈成功率第三部分系系統(tǒng)可靠性性的計算單元一概概述述單元二串串聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)單元三并并聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)單元四混混合合系統(tǒng)單元五分分系系統(tǒng)相互依依賴的系統(tǒng)統(tǒng)單元六可可靠靠性分配單元七可可靠靠性預計一、系統(tǒng)可可靠性計算算的意義在設計階段段，選擇系系統(tǒng)的結構構和元器件件在制造階段段，保證采采購質量，，不斷改近近工藝在使用階段段，加強維維護，及時時修理單元一概概述二、可靠性性模型用于預計或或估計產品品可靠性的的模型應建立系統(tǒng)統(tǒng)級和分系系統(tǒng)級可靠靠性模型包括可靠性性方框圖和和可靠性數(shù)數(shù)學模型三、可靠性性框圖可靠性框圖圖表表示產品品中各單元元之間的邏邏輯功能關關系原理圖表表示產產品中各單單元之間的的物理關系系例振蕩電路的的原理圖與與可靠性框框圖C（電容）L（電感）原理圖LC可靠性框圖圖3-1-1圖3-1-2四、加法公公式互斥條件下下的加法公公式兩條件A、、B互斥C=A+B=A∪BP（C）=P（A+B）=P（A）+P（B））加法公式（（續(xù)）非互斥條件件下的加法法公式兩條件A、、B不互斥斥C=A+B=A∪BP（C）=P（A+B）=P（A）+P（B））-P（AB）加法公式式（續(xù)））非互斥條條件下的的加法公公式兩條件A、B不不互斥C=A+B=A∪BP（C））=P（（A+B）=P（A））+P（（B）-P（AB）非獨立條條件下的的乘法公公式兩條件A、B不不獨立C=AB=A∩∩BP（C））=P(AB)=P(A)P(BlA)=P(B)P(AlB)乘法公式式（續(xù)））單元二串串聯(lián)系系統(tǒng)一、可靠靠性框圖圖只有各分分系統(tǒng)都都正常工工作，系系統(tǒng)才能能正常工工作S1S2Sn圖3-2-1二、可靠靠度的計計算記分系統(tǒng)統(tǒng)Si(i=1，2，，…，n)正正常工作作的事件件為Ai，可靠度度為Ri(t),R(t)是是系統(tǒng)的的可靠度度各分系統(tǒng)統(tǒng)不相互互獨立時時R(t)=P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1A2)…P(An|A1A2…An-1)各系統(tǒng)相相互獨立立時R(t)=∏Ri(t)ni=1特別地，，當各分分系統(tǒng)的的故障率率函數(shù)λλi(t)(i=1,2，…，，n)是常數(shù)λλi的指數(shù)分分布時R(t)=eλitn∑i=1例設在單元元一的振振蕩電路路電感和和電容的的故障率率λL=λc=10-5/h，求求振蕩器器的MTBFs參考答案案MTBFs=50000h設產品由由獨立的的10個個部件串串聯(lián)組成成，若每每一個部部件工作作10000小小時的可可靠度都都是0.9，求求該產品品工作10000小時時的可靠靠度參考答案案R（（10000））=0.348單元三并并聯(lián)系系統(tǒng)一、可靠靠性框圖圖只要有一一個分系系統(tǒng)正常常工作，，系統(tǒng)就就能正常常工作SnS2S1圖3-3-3二、可靠靠度的計計算記分系統(tǒng)統(tǒng)Si(i=1,2,…,n)發(fā)生生故障的的事件為為āi，可靠度為為Ri(t),不可靠度度為Fi(t)。。記系統(tǒng)統(tǒng)的可靠靠度和不不可靠度度分別為R(t)、F(t)計算F(t)各分系統(tǒng)統(tǒng)不相互互獨立時時F(t)=P(ā1)P(ā2|ā1)P(ā3|ā1ā2)····P(āi|ā1ā2···āāi-1)····P(ān|ā1ā2···āān-1)各分系統(tǒng)統(tǒng)相互獨獨立時N計算R(t)F(t)=∏Fi(t)ni=1∏Fi(t)=1-[1-Ri(t)]ni=1ni-1∏R(t)=1-可靠度的的計算（（續(xù)）工程上，，一般用用二單元元或三單單元并聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)對于二單單元并聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)R(t)=R1(t)+R2(t)-R1(t)R2(t)在單元故故障率相相等，即即λ1=λ2=λ0（常數(shù)））時R(t)=(2-e-λot)e-λot三、n中中取r的的并聯(lián)系系統(tǒng)n個分系系統(tǒng)中，，只要有有r個系系統(tǒng)正常常工作，，系統(tǒng)就就能正常常工作記各分系系統(tǒng)的可可靠度為為R0，系統(tǒng)的的可靠度度為R（t））=∏CR(1-R0)n-k，n≥r+1nk=rknko單元四混混合系系統(tǒng)一、可靠靠性框圖圖各分系統(tǒng)統(tǒng)先串聯(lián)聯(lián)后并聯(lián)聯(lián)，或者者先并聯(lián)聯(lián)后串聯(lián)聯(lián)并串聯(lián)系系統(tǒng)S11S12S1mS21S2mS22Sn1SnmSn2圖3-4-1可靠性框框圖（續(xù)續(xù)）串并聯(lián)系系統(tǒng)sn1s21s11Sn2s22s12snms2ms1m圖3-4-2二、可靠靠度的計計算假定各分分系統(tǒng)獨獨立工作作時，具具有相同同的可靠靠度R可靠度的的計算要要“逐級級”進行行并串聯(lián)系系統(tǒng)的可可靠度RSP=1-(1-Rm)n串并聯(lián)系系統(tǒng)的可可靠度RPS=[1-(1-R)n]m并串聯(lián)系系統(tǒng)中的的每一并并聯(lián)中具具有“單單元后備備”，其其可靠度度高于串串并聯(lián)系系統(tǒng)單元五分分系統(tǒng)統(tǒng)相互依依賴的系系統(tǒng)在系統(tǒng)沒沒有受到到沖擊時時，各分分系統(tǒng)是是相互獨獨立的，，而受到沖沖擊時，，卻是相相互依賴賴的在后面的的討論中中，設系系統(tǒng)由分分系統(tǒng)S1、S2組成。記記E—無沖沖擊A—S1正常|EB—S2正常|EC—S1正常|ēD—S2正常|ē一、正依依賴只要有一一個正常常，另一一個肯定定正常P(C|D)=P(D|C)=1P(C|D)=P(D|C)=1正依賴（（續(xù)）串聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)R(t)=P(A)P(B)P(E)+P(D)P(ē)并聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)R(t)=[p(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(C)P(ē)二、負依依賴只要有一一個不正正常，另另一個肯肯定正常常P(C|D)=P(D|C)=1串聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)R(t)=P(A)P(B)P(E)+[P(C)+P(D)P(ē)]并聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)R(t)=[P(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(ē)P(D|C)=P(C)P(CD)=P(D)串聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)R(t)=P(A)P(B)P(E)+P(D)P(ē)并聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)R(t)=[P(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(C)P(ē)三、鏈依依賴四、例按給定的的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,計計算系統(tǒng)統(tǒng)的可靠靠度參考答案案正依賴0.9481（（串聯(lián)）），0.9944(并聯(lián))負依賴0.9411（（串聯(lián)）），0.9994(并聯(lián))鏈依賴0.9461（（串聯(lián)）），0.9944(并聯(lián))單元六可可靠性性分配一、概念念將系統(tǒng)可可靠性的的定量要要求協(xié)調調地分配配到各個個分系統(tǒng)統(tǒng)，是一一個由整整體到局局部，由由上到下下的分解解過程主要方法法有等分分配法，，評分分分配法，，比例組組合法，，動態(tài)規(guī)規(guī)劃法等等二、評分分分配法法是一種專專家群體體決策法法，適用用于缺乏乏相關數(shù)數(shù)據(jù)的場合以故障率率λ為分分配參數(shù)數(shù)評分分配配法（續(xù)續(xù)一）影響因素素及評分分影響因素復雜度（復雜→簡單）技術成熟度（低→高）重要度（低→高）環(huán)境條件（惡劣→最好）序號1234評分10~110~110~110~1評分分配配法（續(xù)續(xù)二）計算第i(i=1,2,……,n)個分系系統(tǒng)的評評分數(shù)Wi=4j∏Dij其中Dij是第i個個分系統(tǒng)統(tǒng)第j個個因素的的評分數(shù)數(shù)系統(tǒng)的評評分數(shù)W=n∑i=1Wi評分分配配法（續(xù)續(xù)三）第i個分分系統(tǒng)的的評分系系數(shù)分配給第第i個分分系統(tǒng)的的故障率率Ci=WiWλi=Ciλ評分分配配法（續(xù)續(xù)四）例設S是由由分系統(tǒng)統(tǒng)S1、S2、S3和S4組成的串串聯(lián)電電子系統(tǒng)，，其可靠靠性的要要求是MTBF=500h,下面是請五位位專家進進行評分分，得到到的可靠靠性分配配表可靠性分分配表部件復雜度技術成熟度重要度環(huán)境條件各部件評分數(shù)Wi各部件評分系數(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：120500三、只考考慮分系系統(tǒng)的復復雜程度度和重要要性時的定量量方法定義第i個分系系統(tǒng)的復復雜程度度因子ni,為其所所包含的元器器件數(shù)量量定義第i個分系系統(tǒng)的重重要性因因子Wi=由第i個分系統(tǒng)故障引起的系統(tǒng)故障次數(shù)第i個分系統(tǒng)的故障次數(shù)對串聯(lián)系系統(tǒng)Wi≡1合理的要求是是：λiλni

NWi=其中λi—第i個分系系統(tǒng)的故障率率λ—全系統(tǒng)統(tǒng)的故障率N=∑ni若系統(tǒng)為指數(shù)數(shù)分布，而λλ=時時LnRtλi=niLnRNWit例要求系統(tǒng)5個個小時工作正正常的可靠度度為90%，，有關資料如表。。試按指數(shù)分分布作可靠度度分配固于分系統(tǒng)niwiS1500.7S2400.5S32000.8S4600.3參考答案λλ1=0.0043/h,λλ2=0.0048/h,λ3=0.0151/h,λλ4=0.0120/h單元七可可靠性預預計一、概念根據(jù)組成系統(tǒng)統(tǒng)的元器件的的可靠性，定定量估計系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性。。是一個由局局部到整體，，由下到上的的綜合過程主要方法有元元器件計數(shù)法法，應力分析析法，上下限限法等二、元器件計計數(shù)法優(yōu)點是不需要要詳盡了解各各個元器件的的應用及它們之間間的邏輯關系系，就可以很很快估算出產品的的故障率缺點是估計結結果比較粗糙糙元器件計數(shù)法法（續(xù)）其中λ——產品總的故故障率λGi—第i種元器件件的通用故障障率πQi—第i種元器件件的通用質量量系系數(shù)Ni—第i種元器件件的數(shù)量n—所用元器件的的種類數(shù)目λ=Nini=1(λGiπQi

)∑三、應力分析析法要求具備了詳詳細的文件清清單、電應力力比、環(huán)境溫溫度等信息估計結果比元元器件計數(shù)法法的結果準確確三步計算法第一步，先求求出各元器件件的工作故障障率λpλp=λb=πEk其中λb—元器件基本本故障率πE—環(huán)境系數(shù)K—減減額因子，其其值小于或等等于1，由應力等級決定定應力分析法（（續(xù)）第二步，求出出產品的工作作故障率λs其中λpi—第i種元器器件的工作故故障率Ni—第i種元器器件的數(shù)量n—產品品中元器件的的種類數(shù)第三步，求出出產品的MTBFλs=Niλpini=1∑1λSMTBF=第四部分可可靠性分析析單元一故故障模式、、影響及危害害性分析（FMECA））單元二故故障樹分析析（FTA））單元三殘殘骸失效分分析單元一故故障模式、影影響及危害性性分析(FMECA)一、術語故障模式產產品故障障的表現(xiàn)形式式單點故障沒沒有冗余余或替代工作作程序的局部部故障故障影響故故障模式式對產品功能能性、可靠性性造成的影響，一般分為為對局部、高高一層次和最最終影響三個等級嚴酷度故故障影響的嚴嚴酷程度，一一般分為四類類：Ⅰ(災難性故障障)、Ⅱ(致致命性故障)、Ⅲ(嚴重重故障)、Ⅳ(輕度故障)術語(續(xù))二、FMEA和CAFMECA由由故障模式分分析(FMEA)和危害害性分析(CA)兩兩部分組成FMEA是在在產品的設計計階段，分析析各種故障模式的影響，，找出單點故故障，提出補補償措施，是一種定性方方法，采取列列表的形式CA是按故障障模式的嚴酷酷度及其發(fā)生生概率綜合確定危害性，，它是FMEA的繼續(xù)。。根據(jù)產品結構及可靠性性數(shù)據(jù)的獲得得情況，可以以定性也可以定量三、FMECA的步驟掌握產品的工工作條件、環(huán)環(huán)境條件資料料按照產品的所所有工作模式式定義其功能能，繪制功能能方框圖繪制可靠性方方框圖規(guī)定故障分析析級別確定各種故障障模式的嚴酷酷度及檢測方方法分析故障原因因，提出預防防措施繪制FMEA表FMECA的的步驟（續(xù)一一）故障模式及影影響分析表初始約定層次次任任務務審審核核第第頁頁共頁約定層次分分析析人員批批準準填填表表日期代碼產品或功能標志功能故障模式故障原因任務階段與工作方式故障影響故障檢測方法補償措施嚴酷度類別備注局部影響高一層次影響最終影響手電筒設計中中的FMEA表代碼產品名稱功能故障模式故障原因工作方式故障影響故障檢測方法補償措施嚴酷度類別備注局部影響高一層次影響最終影響01開關彈簧片接通電源彈性降低疲勞使用彈性降低開關接不通燈不亮目測選用彈性好的簧片Ⅱ02后蓋彈簧接通電源彈性降低疲勞使用彈性降低開關接不通燈不亮目測選用彈性好的簧絲；改進工藝Ⅱ手電筒設計中中的FMEA表(續(xù))代碼產品名稱功能故障模式故障原因工作方法故障影響故障檢測方法補償措施嚴酷度類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斷時通時斷時通儀器測試減少公差Ⅲ04前蓋保護燈泡；調焦松動公差大；磨損使用松動影響聚焦影響測試儀器聚焦減少公差；改進工藝Ⅳ減少公差擰不上公差小使用擰不上FMECA的的步驟（續(xù)二二）如果進行定量量FMECA，則繼續(xù)以以下步驟估計各種故障障模式的概率率等級繪制危害性規(guī)規(guī)律，填寫CA表級別ABCDE定性描述經常發(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＜0.001危害性矩陣ⅠⅣⅢⅡ圖4-1-1AB故障模式出現(xiàn)概率等級ABCDEAB危害性矩陣（（續(xù)）用以比較各種種故障模式的的危害程度，，為確定補償償措施的順序序提供依據(jù)橫坐標是嚴酷酷度的類別，，縱坐標是故故障模式的危危害度或發(fā)生生概率打出的點離原原點越遠，對對應故障模式式的危害越嚴嚴重黑白電視機的的FMECA電路原理圖(線路)~220VT1V1V2R1V3R2R3R4R5V4C1C2圖4-1-2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整電路比較放大電路標準電壓電路穩(wěn)壓輸出取樣電路黑白電視機的的電路單元CA表隸屬系統(tǒng)黑白電視機電源電路單元CA分析表年月日分析者隸屬整機審核者序號①產品名稱②代號③失效模式④失效效應⑤影響程度⑥失效原因⑦補救辦法⑧故障概率⑨備注⑩局部效應最終效應1硅整流橋V1開路、短路無直流輸出無光柵、無伴音Ⅳ屬器件早期失效對上機器件進行篩選0.002V2、C1故障率高，應采取改進措施V2故障率高是設計原因，應在設計上減小CE電壓或選用Bvceo大的器件2大功率晶體管V2開路、短路無直流輸出無光柵、無伴音Ⅳ設計原因Bvceo余量小改用Bvceo大的器件0.053中小功率晶體管V3開路輸出電壓升高可能燒毀無器件，造成整機失效或影響壽命Ⅲ器件隨機失效更換合格器件0.001短路輸出電壓降低嚴重影響圖像和伴音質量或造成整機失效Ⅳ4穩(wěn)壓二極管V4開路輸出電老謀深算或高可能燒毀無器件造成整機失效或影響壽命Ⅲ器件早期失效對上機器件進行篩選0.0035電解電容器C1開路輸出紋波增大圖像產生扭曲，伴音交流聲大Ⅲ元件可靠性差進行產品質量認證選用可靠性高的元件0.08短路無直流輸出無光柵、無伴音Ⅳ黑白電視機電電路單元CA表（續(xù)）隸屬系統(tǒng)黑白電視機電源電路單元CA分析表年月日分析者隸屬整機審核者序號①產品名稱②代號③失效模式④失效效應⑤影響程度⑥失效原因⑦補救辦法⑧故障概率⑨備注⑩局部效應最終效應6瓷電容器C2開路輸出波紋稍大對圖像可能有輕微影響Ⅱ元件隨機失效更換合格元件0.001C1是產品質量問題應選用可靠性高的產品其他屬于小概率事件可以不考慮，為了提高整機可靠性，可加嚴上機器元件的篩選短路無直流輸出無光柵、無伴音Ⅳ7電阻器R1開路無直流輸出無光柵、無伴音Ⅳ元件隨機失效更換合格元件0.0018阻器R2阻值變小無影響無影響Ⅰ元件受潮雨季經常加電0.0029阻器R3開路輸出電壓升高燒毀元器件造成整機失效Ⅲ元件隨機失效更換合格元件0.00110電位器R4中心頭開路輸出電壓升高燒毀元器件造成整機失效Ⅲ元件質量差更換質量好的元件0.00311電阻器R5開路輸出電壓降低對伴音、圖像有一定影響Ⅳ元件隨機失效更換合格元件0.00112電源變壓器T1開路無直流輸出無直流輸出、無光柵Ⅳ變壓器引出頭虛焊加強對變壓器的檢驗0.001漏磁圖像產生扭曲Ⅲ鐵芯質量不好四、FMECA的注意問問題重視總結經驗驗盡多地占有相相關信息把握時機單元二故故障樹分析析（FTA））一、什么是FTA通過對造成系系統(tǒng)故障（頂頂事件）的各各種可能的原原因（中間事事件或底事件件）進行分析析，畫出邏輯輯因果圖（故故障樹），進進而確定中間間事件或底事事件的各種可可能的組合方方式及其發(fā)生生概率，以便便采取措施，，提高系統(tǒng)的的可靠性二、用途發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)節(jié)，提供改進進設計的依據(jù)據(jù)，F(xiàn)TA常常作作為FMECA的補充系統(tǒng)的安全性性與事故分析析系統(tǒng)的風險性性評價故障診斷與維維修和檢修表表的制定三、程序熟悉系統(tǒng)，界定分析范圍確定頂事件建立失效樹定性分析定量分析寫出分析報告，提出改進措施圖4-2-1或門（OR））輸入與門（AND）輸入+輸出輸出四、故障樹的的基本符號·故障樹的基本本符號（續(xù)一一）故障事件未探討事件基本事件故障樹的基本本符號（續(xù)二二）例公共照明系統(tǒng)統(tǒng)電路圖燈1燈2燈3調節(jié)器電源圖4-2-2故障樹的基本本符號（續(xù)三三）公共照明系統(tǒng)統(tǒng)故障樹室內無光照明部分故障+電源故障·燈1壞燈2壞可調燈壞+調節(jié)器壞燈壞圖4-2-3五、優(yōu)點是一種圖形演演繹法，清晰晰地顯示了系系統(tǒng)內在狀態(tài)態(tài)的聯(lián)系考慮故障因素素的各種可能能的組合提供了一個形形象的管理、、維修和使用用指南可以定量求出出可靠性參數(shù)數(shù)六、缺點建立故障樹，，需要具有一一定理論知識識和豐富經驗驗的工程技術術人員參加工作量大，投投入多收集數(shù)據(jù)困難難采用圖象信息息技術時，有有一定難度七、定性分析析目的是找出所所有導致頂事事件T發(fā)生的的最小故障事事件鏈記全部未探討討事件和基本本事件為X1、X2、···、Xn，而B{xi1,xi2,……,xiL}(L≤≤n)是是它它們們中中的的某某些些事事件件的的集集合合，，當當T是是B中中所所有有事事件件的的與與門門時時，，稱稱B是是一一個個故故障障事事件件鏈鏈；；當當B中中去去掉掉一一個個事事件件后后，，就就不不是是故故障障事事件件鏈鏈，，則則稱稱B是是一一個個最最小小故故障障事事件件鏈鏈定性性分分析析（（續(xù)續(xù)一一））在只只有有與與門門、、或或門門的的邏邏輯輯組組合合時時，，設設B1，B2，······,BK是所所有有最最小小失失效效事事件件鏈鏈，，則則T=∪∩λis=1ki∈BS定性性分分析析（（續(xù)續(xù)二二））Fussell-Yesely算算法法公共共照照明明系系統(tǒng)統(tǒng)故故障障樹樹TG1+1·2G2+345圖4-2-4定性性分分析析（（續(xù)續(xù)三三））公共共照照明明系系統(tǒng)統(tǒng)的的算算法法123步驟G12,3,G22,3,42,3,5圖4-2-5定性性分分析析（（續(xù)續(xù)四四））Semanders算算法法123步驟G12,3,G22,3,42,3,5圖4-2-5G2=X4+X5G1=X2X3G2=X2X3X4X2X3X5T=X1+G1=X1+X2X3X4+X2X3X5八、、定定量量分分析析如果果知知道道定定性性算算式式中各各故故障障事事件件發(fā)發(fā)生生的的概概率率，，則則可可用用串串聯(lián)聯(lián)系系統(tǒng)統(tǒng)、、并并聯(lián)聯(lián)系系統(tǒng)的的算算法法求求得得P(T)實用用的的近近似似算算式式是是P[(A+B)≈≈P(A)+P(B)]A、、B獨獨立立時時P(AB)=P(A)P(B)對于于公公共共照照明明系系統(tǒng)統(tǒng)P(T)=P(X1)=P(X2)+P(X3)+P(X4)+P(X2)P(X3)P(X5)s=1i∈BST=∪∩Xik一、、概概述述對失失效效產產品品進進行行失失效效模模式式和和失失效效機機理理進進行行分分析析重要要意意義義在在于于是促促進進科科學學技技術術發(fā)發(fā)展展的的重重要要手手段段是提提高高產產品品質質量量的的重重要要途途徑徑可以以給給企企業(yè)業(yè)帶帶來來巨巨大大的的經經濟濟效效益益單元元三三殘殘骸骸失失效效分分析析二、、工工作作內內容容評價價與與處處理理責任任與與索索賠賠質量量改改進進三、、工工作作程程序序接受受任任務務調查查研研究究根據(jù)據(jù)失失效效模模式式確確定定失失效效機機理理采取取對對策策四、、工工作作要要求求質量量部部門門牽牽頭頭，，責責任任部部門門承承擔擔相相應應職職能能經費費必必須須落落實實對參參加加人人員員進進行行系系統(tǒng)統(tǒng)培培訓訓一切切資資料料歸歸檔檔保保管管第五五部部分分可可靠靠性性試試驗驗單元元一一概概述述單元元二二工工程程試試驗驗單元元三三統(tǒng)統(tǒng)計計試試驗驗單元元一一概概述述一、、概概念念試驗驗按按照照程程序序確確定定一一個個或或多多個個特特性性GB/T19000-2000：：3.8.3應力力對對產產品品功功能能有有影影響響的的各各種種因因素素可靠靠性性試試驗驗為為了了確確定定產產品品在在一一定定應應力下下的的可可靠靠性性而而進進行行的的試驗驗二、、作作用用判定定產產品品的的合合格格與與不不合合格格決定定產產品品的的接接收收或或拒拒收收促使使產產品品可可靠靠性性增增長長三、、分分類類按照照實實試試場場所所現(xiàn)場場試試驗驗實驗驗室室試試驗驗按照照試試驗驗目目的的工程程試試驗驗統(tǒng)計計試試驗驗單元元二二工工程程試試驗驗一、、環(huán)環(huán)境境應應力力篩篩選選試試驗驗在產產品品上上施施加加一一定定的的環(huán)環(huán)境境應應力力，，排排除除早早期期故故障障的的試試驗驗適用用于于早早期期故故障障用用常常規(guī)規(guī)方方法法或或目目視視方方法法發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)的的情情況況針對對早早期期故故障障機機理理制制定定篩篩選選條條件件，，不不應應超超過過設設計計極極限限環(huán)境境應應力力篩篩選選試試驗驗（（續(xù)續(xù)））在產產品品的的開開發(fā)發(fā)階階段段和和早早期期生生產產階階段段，，在在產產品品的的各各層層次次上上都都應應100%進進行行；；在在批批量量產產階階段段后后期期，，對對組組件件層層以以上上的的產產品品按按質質量量穩(wěn)穩(wěn)定定情情況況抽抽樣樣進進行行正常常篩篩選選的的淘淘汰汰率率不不應應超超過過15%，，淘淘汰汰率率過過大大時時，，應應停停止止試試驗驗對電電子子產產品品而而言言，，施施加加隨隨機機振振動動和和溫溫度度循循環(huán)環(huán)應應力力環(huán)境境應應力力試試驗驗不不能能提提高高產產品品固固有有可可靠靠性性，，但但有有利利于于可可靠靠性性增增長長二、可可靠性性增長長試驗驗在規(guī)定定的環(huán)環(huán)境應應力下下，為為暴露露產品品故障障并檢檢驗改改進措措施的的實驗驗規(guī)定的的環(huán)境境應力力可以以是產產品工工作時時的實實際環(huán)環(huán)境應應力，，模擬擬環(huán)境境應力力或加加速變變化的的環(huán)境境應力力可靠性性增長長試驗驗（續(xù)續(xù)）包括對對產品品功能能的監(jiān)監(jiān)測、、故障障檢測測和分分析以以及改改進設設計有有效性性的檢檢驗，，一般般稱此此過程程為試試驗———分分析———改改進應制定定一個個完整整的可可靠性性增長長計劃劃，并并通過過監(jiān)測測試驗驗過程程對增增長計計劃進進行管管理可靠性性增長長試驗驗不能能提高高產品品的可可靠性性，只只有采采取了了改進進措施施，才才能真真正的的提高高可靠靠性單元三三統(tǒng)統(tǒng)計計試驗驗一、可可靠性性測定定試驗驗是一種種測定定產品品可靠靠性水水平的的試驗驗如果試試驗時時間達達到規(guī)規(guī)定的的T*時就就停止止的試試驗，，叫定定時截截尾試試驗驗如果計計出現(xiàn)現(xiàn)的故故障數(shù)數(shù)達到到規(guī)定定的r時就就停止止的試試驗，，叫定定數(shù)截截尾試試驗可靠性性測定定試驗驗（續(xù)續(xù)）對于定定時截截尾試試驗MTBF的的點估估計為為=MTBF的的單邊邊置信信下限限為L=T*rΛθ2rXα(2r+2）MTBFΛθΛθΛθ二、可靠靠性鑒定定試驗驗證通通過提提供客觀觀證據(jù)對對規(guī)定要要求已得得到滿足的認認GB/T19000-2000：3.8.4可靠性鑒鑒定試驗驗是用具具有代表表性的產產品在規(guī)定條件件下進行行的驗證證試驗可靠性鑒鑒定試驗驗（續(xù)））驗證實險險在方法法上是一一種抽樣樣檢驗程程序，選選取的指指標與時時間有關關，一般般樣本大大小為2-3壽命服從從指數(shù)分分布的定定時截尾尾可靠性性鑒定試試驗有標標準的試試驗方案案常用的定定時截尾尾試驗方方案方案序號方案特征參數(shù)鑒別比試驗時間判別標準（失效次數(shù)）判斷風險標稱值%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%3.01.11三、可靠靠性驗收收試驗用已交付付或可交交付的產產品在規(guī)規(guī)定條件件下所做做的試驗驗，目的的在于確確定產品品是否符符合規(guī)定定的可靠靠性要求求規(guī)定的試試驗條件件要與可可靠性鑒鑒定試驗驗中的綜綜合環(huán)境境相同可靠性驗驗收試驗驗（續(xù)））要定義批批量的大大小，試試驗樣品品要有代代表性試驗前，，應進行行詳細的的性能測測試可采用序序貫試驗驗方案、、定時或或定數(shù)截截尾試驗方案第六部分分可可靠性管管理單元一概概述單元二故故障報報告、分分析和糾糾正措施施系統(tǒng)（FRACAS）單元三設設計中中的可靠靠性管理理單元四制制造和和使用中中的可靠靠性管理理一、含義義從系統(tǒng)的的觀點出出發(fā)，通通過制定定并實施施一項科科學的計劃，，去組織織、領導導和控制制可靠性性活動的的開展，以保保證用最最少的資資源實現(xiàn)現(xiàn)顧客對對產品可可靠性的要求求單元一概概述二、基本本原則系統(tǒng)觀點點，過程程方法組織保證證，全員員參與早期投入入，開展展TPM健全法規(guī)規(guī)，用數(shù)數(shù)據(jù)說話話三、職能能計劃組織領導控制一、作用用單元二建建立立故障報報告、分分析和糾糾正措施施系統(tǒng)（（FRACAS）保證故障障信息的的及時性性、正確確性和完完整性全方位地地利用故故障信息息，全過過程地促促進產品可靠性性增長二、故障障報告在規(guī)定的的試驗期期間，產產品的任任何功能能等級發(fā)生的故故障，都都要向規(guī)規(guī)定等級級的管理理部門報告故障障報告要要形成文文件，以以便審查查、追蹤和存檔檔故障報告告的內容容：故障障現(xiàn)象，，故障環(huán)環(huán)境，機內測試試（BIT）指指示，故故障觀測測者等要充分利利用已有有的信息息管理系系統(tǒng)三、故障分析析故障調查工程分析統(tǒng)計分析查明故障原因因和責任四、故障糾正正對糾正措施要要進行分析、、計算和必要要的驗證通過評