可靠性工程師手冊簡明讀本

序（2011-2020年）》，對我國今后一個時期的質(zhì)量工作做出了總體部署?！毒V要》明確提出實施“可靠性提升工程”，把實施“可靠性提升工程”作為提高質(zhì)量的重要舉可靠性水平的提高離不開可靠性知識的普及和人才培養(yǎng)。中國質(zhì)量協(xié)會是全國性質(zhì)量組織，多年來為推動我國產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性水平的提升做了大量卓有成效的工作，并于2008年成立了可靠性推進工作委員會。在委員會的推動下，調(diào)研并完成了多個重點行業(yè)的可靠性現(xiàn)狀報告，為政府決策提供了依據(jù)；建立了可靠性工程師考試注冊制度，培養(yǎng)了一批可靠性專業(yè)人才；在中國質(zhì)量協(xié)會質(zhì)量技術(shù)獎中開展了優(yōu)秀可靠性項目評選活動，促進了可靠性工程的推廣應(yīng)用；召開了兩屆“全國質(zhì)量管理暨可靠性現(xiàn)場經(jīng)驗交流會”，搭建了可靠性工作交流平臺，總結(jié)了優(yōu)秀企業(yè)的經(jīng)驗，促進了產(chǎn)學(xué)研及不同行業(yè)和不同企業(yè)間的交為了更好地推進“可靠性提升工程”、宣傳普及可靠知識與理念，中國質(zhì)量協(xié)會組織編寫了《可靠性工程師手冊》簡明讀本（以下簡稱“簡明讀本”）。簡明讀本根據(jù)《可靠性工程師手冊》一書摘編，在編寫過程中得到了原希望《可靠性工程師手冊》簡明讀本在企業(yè)開展可靠性提升工程中能夠起到傳播、宣傳、推廣、指導(dǎo)以及提高 (10) (12) (14)2.8可靠度、累積故障和故障密度分布函數(shù) (16) (17) (20) (23) (24) (25) (26) (27)3.6元器件、零部件和原材料的選擇與控制 (28) (28) (29) (30) (32) (32) (33) (33) (35) (36) (36) (38) (38) (40) (41) (43) (44) (45)2012年2月6日,國務(wù)院發(fā)布了《質(zhì)量發(fā)展綱要（2011-2020《綱要》中提到：質(zhì)量發(fā)展是興國之道、強國之策。質(zhì)量反映一個國家的綜合實力，是企業(yè)和產(chǎn)業(yè)核心競爭力的體現(xiàn)，也是國家文明程度的體現(xiàn)；既是科技創(chuàng)新、資源配置、勞動者素質(zhì)等因素的集成，又是法治環(huán)境、文化教育、誠信建設(shè)等方面的綜合反映。質(zhì)量問題是經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略問題，關(guān)系可持續(xù)發(fā)展，《綱要》明確提出要實施五項質(zhì)量提升工程,可靠性提升工程是其中之一。綱要中提出,實施“可靠性提升工程”。在汽車、機床、航空航天、船舶、軌道交通、發(fā)電設(shè)備、工程機械、特種設(shè)備、家用電器、元器件和基礎(chǔ)件等重點行業(yè)實施可靠性提升工程。加強產(chǎn)品可靠性設(shè)計、試驗及生產(chǎn)過程質(zhì)量控制，依靠技術(shù)進步、管理創(chuàng)新和標準完善，提升可靠性水平，促進我國產(chǎn)品質(zhì)量由符合性向適用性、高可靠性轉(zhuǎn)型。到2020年，我國基礎(chǔ)件、通用件及關(guān)鍵自動化測控部件等可靠性水平滿足國內(nèi)市場需求，重點產(chǎn)品的可靠性達到或接近國際先進水平。百萬千瓦級核電設(shè)備、新能源發(fā)電設(shè)備、高速動車組、高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備等一批(1)《綱要》明確規(guī)定實施可靠性提升工程的重點行業(yè)，即“汽車、機床、航空航天、船舶、軌道交通、發(fā)電設(shè)備、工程機械、特種設(shè)備、家用電器、元器件和基礎(chǔ)件等”。(2)《綱要》明確規(guī)定實施可靠性提升工程的途徑：加強產(chǎn)品可靠性設(shè)計、試驗及生產(chǎn)過程質(zhì)量控制，依靠技術(shù)進步、管理(3)《綱要》明確規(guī)定實施可靠性提升工程的總目標：促進我國產(chǎn)品質(zhì)量由符合性向適用性、高可靠性轉(zhuǎn)型。(4)《綱要》明確規(guī)定了到2020年我國主要產(chǎn)品的可靠性必須達到的具體指標：我國基礎(chǔ)件、通用件及關(guān)鍵自動化測控部件等可靠性水平滿足國內(nèi)市場需求，重點產(chǎn)品的可靠性達到或接近國際先進水平。百萬千瓦級核電設(shè)備、新能源發(fā)電設(shè)備、高速動車組、高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備等一批重大裝備可靠性達到1.3可靠性提升工程提出的意義我國產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比，產(chǎn)品功能與性能等重要的專用質(zhì)量特性雖有差距，但更重要的差距是我國產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品相比，故障率高，維修難、不夠安全等通用質(zhì)量特性。這不僅嚴重影響顧客的滿意度，而且經(jīng)常導(dǎo)致人員傷亡等重大事故的發(fā)生。關(guān)于這一點，估計廣大讀者都會贊同并有深刻體會。例如，地鐵扶梯倒轉(zhuǎn)，電梯空中掉落，交通路口紅綠燈同時亮導(dǎo)致車輛相撞，高鐵7.23事故，起重機傾倒砸死人等等。產(chǎn)品的可靠性不高已嚴重制約我國產(chǎn)品參與國際市場的競爭，許多企業(yè)因產(chǎn)品不可靠需要頻繁的售后服務(wù)而損失大量本已是“利潤”的收益；許多企業(yè)的產(chǎn)品因不可靠而使一心打造的品牌嚴重受損，有的甚至“名牌”消失。改革開放30多年來，有多少名揚一時的品牌接二連三地消失，估計讀者都能細數(shù)若干。國家在分析我國產(chǎn)品可靠性面臨的嚴重挑戰(zhàn)下，適時提出實施可靠性提升工程，其意義是重大的。高可靠性的產(chǎn)品是參與國際市場競爭的關(guān)鍵要素之一，是企業(yè)獲取最大利益的關(guān)鍵因素之一，是企業(yè)創(chuàng)建知名品牌的關(guān)鍵因素之一，也是決定我國由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的重要因素之一?！毒V要》提出的總目標具有十分重要的現(xiàn)實意義和深遠的影響，明確提出我國質(zhì)量工作進入重要的轉(zhuǎn)型階段，即從追求符合性質(zhì)量，也就是追求合格的產(chǎn)品向追求用戶使用產(chǎn)品的適用性和高可靠性轉(zhuǎn)型，也就是本書第二章所說的從追求產(chǎn)品t=0的質(zhì)量可靠性工程起源于第二次世界大戰(zhàn)。日本的齊藤三郎在《漫在第二次世界大戰(zhàn)正處于高潮的時候,美國在南方布置了很多遠東戰(zhàn)略軍用飛機,最初近半數(shù)飛機難以飛行。經(jīng)過多次檢查才搞清楚,原來是電子管發(fā)生了故障。用到的電子管半數(shù)以上出現(xiàn)了故障,無法繼續(xù)使用,這種電子管是安裝在飛機的重要部件上這對美國政府來說是很嚴重的問題,隨后他們采取了緊急措施。從生產(chǎn)開始,嚴格按圖紙要求,加強了對制造過程的控制,最后終于制造出完全符合圖紙要求的電子管。這種合格的電子管運往遠東并安裝后,仍然不斷地發(fā)生故障,嘗試了多次,其結(jié)果都是為什么在工廠里檢查是合格的電子管,一使用就出現(xiàn)故障呢?這使人們聯(lián)想到,是否還有一種超越現(xiàn)有制造技術(shù)或檢驗?zāi)芰Φ倪@種“因素”是什么呢?它是制止電子管發(fā)生故障的一種特性,人們把這種特性稱為“可靠性”。只有在圖紙設(shè)計時就預(yù)先考慮到它,再按圖生產(chǎn),才能制造出合格的產(chǎn)品。后來經(jīng)過實踐證可靠性工程自1957年問世以來,經(jīng)歷了50多年的發(fā)展,這種發(fā)展在楊為民主編的《可靠性、維修性、保障性總論》中做了很好20世紀60年代是可靠性工程全面發(fā)展的階段,也是在近半個世紀中,可靠性的發(fā)展大致經(jīng)歷了如下重大的變化和(1)從重視武器裝備性能、輕視可靠性,轉(zhuǎn)變?yōu)闃淞⒖煽啃耘c(2)從分散的部門管理、部門負責(zé)到統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo),成立由副司(3)從電子管的失效機理研究到開發(fā)超高速集成電路,使電子(4)從電子設(shè)備的可靠性研究開始,發(fā)展到重視機械設(shè)備、光電設(shè)備及其他非電子設(shè)備的可靠性研究,全面提高武器裝備的可(5)從硬件可靠性研究到重視軟件可靠性研究,確保大型復(fù)雜(6)從宏觀統(tǒng)計估算到微觀分析計算,更準確地確定產(chǎn)品的故(8)從重視可靠性統(tǒng)計試驗到強調(diào)可靠性工程試驗,通過環(huán)境應(yīng)力篩選及可靠性增長試驗來暴露產(chǎn)品故障,并通過采取糾正措(9)從單個可靠性參數(shù)和指標發(fā)展到多個參數(shù)和指標,建立完(10)從固有值作為武器系統(tǒng)的可靠性指標到強調(diào)以使用值作可靠性工程是一門研究產(chǎn)品缺陷或故障的發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律,進而解決缺陷或故障的預(yù)防和糾正從而使缺陷或故障不發(fā)生或盡可能少發(fā)生的學(xué)科。有學(xué)者說可靠性工程是一門與故障做斗爭的產(chǎn)品的可靠性不是算出來的,不是試出來的,而是設(shè)計出來、制造出來和管理出來的,是在產(chǎn)品的全生命周期中堅持與缺陷和與故障做斗爭決不能理解為除了故障才斗爭、才糾正，我們很多企業(yè)忙于售后服務(wù)到處“救火”，這是消極的斗爭、低效的斗爭。斗爭必須首先從預(yù)防故障或缺陷入手。繼而若存在薄弱環(huán)節(jié)或隱患,能早發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)后能及時進行糾正,采取糾正措施。措施采取后就要進行驗證并對可靠性指標進行驗證,這種過程可用重視預(yù)防故障和缺陷是斗爭的最重要的一步,是可靠性工程的核心,也充分體現(xiàn)了質(zhì)量管理大師克勞士比提出的第一次就把事情做正確的思想?？煽啃怨こ探?jīng)過50多年的發(fā)展,已經(jīng)形成了一套比較完整的故障與缺陷的預(yù)防控制技術(shù)和方法。GJB450A—2004《裝備可靠性工作通用要求》中規(guī)定的預(yù)防故障的可靠性設(shè)盡早發(fā)現(xiàn)缺陷和故障是可靠性工程的又一個重要組成部分。盡早發(fā)現(xiàn)缺陷或故障非常重要,發(fā)現(xiàn)得越早損失越小。在可靠性工程的發(fā)展中也形成了諸多盡早發(fā)現(xiàn)缺陷和故障的技術(shù)和方法。例如,故障模式、影響及危害性分析,故障樹分析,可靠性評審,環(huán)及時糾正缺陷和故障是實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)過程可靠性增長的重要手段,也是可靠性工程的又一重要組成部分。可靠性工程在糾正故障的過程中也形成了一些方法,最典型的就是建立故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng),也有人稱之為建立故障報告、分析和糾正有效驗證糾正措施和產(chǎn)品的可靠性、維修性指標是可靠性工程的另一重要組成部分?？煽啃怨こ讨嘘P(guān)于可靠性指標的驗證已經(jīng)有許多成熟的方法,如可靠性鑒定試驗、可靠性驗收試驗、加在實施與產(chǎn)品的缺陷和故障做斗爭中形成的“預(yù)防、發(fā)現(xiàn)、糾正和驗證”一系列技術(shù)方法的過程中離不開可靠性管理,缺少系統(tǒng)有效的管理,很多技術(shù)活動是難以有效開展的。有人把可靠產(chǎn)品的一組固有特性，包括產(chǎn)品專用質(zhì)量特性和通用質(zhì)量特性兩部分。專用質(zhì)量特性是指產(chǎn)品的功能和性能，如飛機的飛行高度、飛行速度和續(xù)航距離，卡車的載重量、乘員數(shù)量和油耗，導(dǎo)彈的射程、威力和精度等。通用質(zhì)量特性是指保證產(chǎn)品各種功能和性能等專用質(zhì)量特性有效發(fā)揮的一組共有的技術(shù)特性，如：可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性、電磁產(chǎn)品的專用質(zhì)量特性和通用質(zhì)量特性如車的兩個輪子、人的雙腿，缺一不可。產(chǎn)品因其具有具體且明確的專用質(zhì)量特性而成產(chǎn)品，然而如果通用質(zhì)量特性不好，故障頻發(fā)，維修費用高昂，這肯定不是好的產(chǎn)品，不是顧客滿意的產(chǎn)品。這說明包括可靠性為了更直觀地理解產(chǎn)品的質(zhì)量,我們可以按產(chǎn)品不同階段來討論產(chǎn)品的質(zhì)量及管理,即把產(chǎn)品的生命周期分成三個階段:產(chǎn)品研發(fā)階段、量產(chǎn)的生產(chǎn)制造階段和使用至報廢退役的階段,于是也就對應(yīng)著研發(fā)過程的設(shè)計質(zhì)量、生產(chǎn)過程的制造把產(chǎn)品的生命期作為橫坐標,用時間表示,以產(chǎn)品的合格水平在傳統(tǒng)質(zhì)量管理中,t=0的質(zhì)量一般都用合格品率進行度t＜0的質(zhì)量包括設(shè)計質(zhì)量和制造質(zhì)量。制造質(zhì)量體現(xiàn)在按照設(shè)計與開發(fā)時確認的或產(chǎn)品研制時的設(shè)計定型所確定的制造與驗收規(guī)范進行的嚴格質(zhì)量管理,對產(chǎn)品制造階段的質(zhì)量管理體現(xiàn)在出廠前進行嚴格檢驗,質(zhì)量檢驗的結(jié)果達到設(shè)計規(guī)定的要求,即合格品。為了提高產(chǎn)品制造過程的合格品率,質(zhì)量管理工作的重點應(yīng)緊緊圍繞如何保持生產(chǎn)過程的一致性和穩(wěn)定性。技術(shù)方法有統(tǒng)t＞0的質(zhì)量體現(xiàn)在產(chǎn)品在用戶使用過程中其合格水平的保持能力,其本質(zhì)上就是產(chǎn)品可靠性,即合格產(chǎn)品在規(guī)定的條件下在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。因此,可靠性關(guān)注的是產(chǎn)品合格水平隨著時間的保持能力,在圖3中,A產(chǎn)品顯然比B產(chǎn)品的合格t＜0的設(shè)計質(zhì)量非常重要,它決定了t=0的質(zhì)量和t＞0的質(zhì)量。t＜0的制造過程質(zhì)量管理決定著t=0的質(zhì)量,可以減少企業(yè)的內(nèi)部質(zhì)量損失,可以給企業(yè)帶來“直接”的效益；而t＜0的研發(fā)過程的設(shè)計質(zhì)量,即可靠性設(shè)計分析、試驗與評價、監(jiān)督與控制等工作直接決定著t＞0的質(zhì)量。合格產(chǎn)品的合格水平保持能力,即可靠性,是顧客最關(guān)心的質(zhì)量,是企業(yè)減少外部質(zhì)量損失和售后服務(wù),將企業(yè)的產(chǎn)值最大限度地變成企業(yè)的利潤,也是取得顧傳統(tǒng)質(zhì)量管理關(guān)注的焦點是t=0時刻的合格品率,為了提高合格品率,質(zhì)量管理工作重點是保證制造過程的一致性和穩(wěn)定性?？煽啃躁P(guān)注的焦點是合格的產(chǎn)品在t＞0后為什么會變成“不合格”,即為什么會發(fā)生故障,而工作的重點是研發(fā)過程中的質(zhì)量設(shè)計,在研發(fā)設(shè)計時就事先考慮產(chǎn)品在未來用戶使用過程中可能發(fā)生的故障或缺陷,并在設(shè)計時采取預(yù)防措施加以解決,這也就是質(zhì)可靠性的定義是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),完成規(guī)產(chǎn)品是一個非限定性的術(shù)語,泛指任何元器件、零部件、組產(chǎn)品按發(fā)生故障后是否能維修,分為可修復(fù)產(chǎn)品和不可修復(fù)產(chǎn)品(也稱為一次性使用產(chǎn)品)?？尚迯?fù)產(chǎn)品是指發(fā)生故障后可以通過修復(fù)性維修恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)并值得修復(fù)的產(chǎn)品,否則稱為不可修復(fù)產(chǎn)品,如汽車、坦克、飛機等為可修復(fù)產(chǎn)品,而彈藥、日光燈理解可靠性定義要抓住“三個規(guī)定”。在規(guī)定產(chǎn)品可靠性指標要求時,一定要對規(guī)定條件、規(guī)定時間和規(guī)定功能予以詳細具體的描述和規(guī)定,如果規(guī)定不明確、不具體,僅僅給出一個可靠性指標要求是難以驗證的,或在驗證中產(chǎn)品研制方和訂購方會因各“能力”是產(chǎn)品本身的固有特性,是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的水平。由于產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力不是一個確定值,而是一個隨機變量,所產(chǎn)品可靠性可分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是通過設(shè)計和制造賦予產(chǎn)品的,并在理想的使用和保障條件下所具有的可靠性,是產(chǎn)品的一種固有屬性,也是產(chǎn)品開發(fā)者可以控制的。使用可靠性則是產(chǎn)品在實際使用條件下所表現(xiàn)出的可靠性,它反映產(chǎn)品設(shè)計制造、使用、維修、環(huán)境等因素的綜合影響。固產(chǎn)品可靠性還可分為基本可靠性和任務(wù)可靠性?；究煽啃允钱a(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)無故障工作的能力,它反映產(chǎn)品對維修資源的要求。任務(wù)可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。評定產(chǎn)品任務(wù)可靠性時,僅考慮在任務(wù)期間故障(失效)在可靠性工程中是一個極為重要的概念。在工程中要提高產(chǎn)品可靠性,就要與故障做斗爭。要評價產(chǎn)品可靠性,就故障是指產(chǎn)品不能執(zhí)行規(guī)定功能的狀態(tài),通常指功能故障故障模式是指故障的表現(xiàn)形式,如短路、開路、斷裂、過度耗損、漏油等。故障機理是指引起故障的物理的、化學(xué)的和生物的或其他的過程,如軸的斷裂是材料強度的物理特性不夠所導(dǎo)致的。故障原因是指引起故障的設(shè)計、制造、使用和維修等有關(guān)的故障的分類有多種,不同的分類就是要從不同的方面來揭障的不同側(cè)面的規(guī)律,以便為預(yù)防故障、發(fā)現(xiàn)故障、分析故障、單點故障是指會引起系統(tǒng)故障的,而且沒有冗余或替代的操作漸變故障是指產(chǎn)品性能隨時間的推移逐漸變化而產(chǎn)生的故障。這種故障一般可以通過事前的檢測或監(jiān)控來預(yù)測,有時可通過預(yù)防性維修加以避免。機械產(chǎn)品的漸變故障有很多種,如磨損獨立故障與從屬故障:獨立故障是指不是由于另一產(chǎn)品故障引起的故障,亦稱原發(fā)故障。從屬故障是指由于另一產(chǎn)品故障引起系統(tǒng)性故障與偶然故障:系統(tǒng)性故障是指由某一固有因素引起、以特定形式出現(xiàn)的故障。它只能通過修改設(shè)計、制造工藝、操作程序或其他關(guān)聯(lián)因素來消除。偶然故障是指產(chǎn)品由于偶然因早期故障和耗損故障:早期故障是指產(chǎn)品在壽命的早期因設(shè)計、制造、裝配的缺陷等原因發(fā)生的故障,其故障率隨著壽命單位數(shù)的增加而降低。耗損故障是指產(chǎn)品因疲勞、磨損、老化等原關(guān)聯(lián)故障與非關(guān)聯(lián)故障:非關(guān)聯(lián)故障是指已經(jīng)證實未按規(guī)條件使用而引起的故障,或已經(jīng)證實僅屬某項將不采用的設(shè)計所責(zé)任故障與非責(zé)任故障:非責(zé)任故障是指非關(guān)聯(lián)故障或事先已經(jīng)規(guī)定不屬于某個特定組織提供的產(chǎn)品的故障,否則稱為責(zé)任災(zāi)難故障與嚴重故障:災(zāi)難故障是指導(dǎo)致人員傷亡、系統(tǒng)毀壞、重大財產(chǎn)損失的故障,亦稱災(zāi)難性故障。嚴重故障是指導(dǎo)致產(chǎn)品可靠度是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能因此,產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時間內(nèi),不能完成規(guī)定功能的概率,也是時間的函數(shù),一般用F(t)表示,F(t)稱為累積故障分累積故障分布函數(shù)和可靠度函數(shù)可以通過大量產(chǎn)品的試驗分故障密度分布函數(shù)f(t)是累積故障分布函數(shù)F(t)的導(dǎo)數(shù)。它因此,累積故障分布函數(shù)f(t),可靠度函數(shù)R(t)和故障密度分布函數(shù)f(t)三者之間的關(guān)系可表示為圖4。產(chǎn)品的累積故障分布完全可以通過大量樣品的試驗獲得。一旦知道了分布規(guī)律,就可以應(yīng)用概率統(tǒng)計理論來研究產(chǎn)品的可靠性規(guī)律。產(chǎn)品故障密度函數(shù)可以是指數(shù)分布、威布爾分布或?qū)?shù)正態(tài)分布等,但最簡單的分布是指數(shù)分布。在可靠性工程中經(jīng)常使用分布的概念,指的就產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),完成規(guī)定功能的概率稱為可靠度,一般用R(t)表示。若產(chǎn)品的總數(shù)為N0,工作到t時刻產(chǎn)品N0工作到某時刻尚未發(fā)生故障(失效)的產(chǎn)品,在該時刻后單間內(nèi)發(fā)生故障(失效)的概率,稱為產(chǎn)品的故障(失效)率。故障率R(t)=e-λt3.平均失效前時間平均失效前時間(MTTF)是表示不可修復(fù)產(chǎn)品可靠性的一種基本參數(shù)。其度量方法為:在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)產(chǎn)品壽由于對不可修復(fù)的產(chǎn)品,失效時間就是產(chǎn)品的壽命,故MTTF即4.平均故障間隔時間平均故障間隔時間(MTBF)是表示可修復(fù)產(chǎn)品可靠性的一種基本參數(shù)。其度量方法為:在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)產(chǎn)品的上式在可靠性工程中也是很常用的公式,特別是在可靠性預(yù)計5.平均嚴重故障間隔時間在規(guī)定的一系列任務(wù)剖面中,產(chǎn)品任務(wù)總時間與嚴重故障總數(shù)之比稱為平均嚴重故障間隔時間(MTBCF)。這里的嚴重故障在以前的標準或書籍中曾稱為致命故障,意思是故障使產(chǎn)品的任務(wù)使當可靠度等于R1時,對應(yīng)的壽命是t1；當可靠度為R2時,壽命是t2?？煽繅勖荒芾斫鉃閴勖强煽康膲勖？煽慷纫螽a(chǎn)品在規(guī)定的儲存條件下能夠滿足規(guī)定要求的儲存期限稱為儲存壽命。儲存壽命在武器裝備中是一個重要的可靠性參數(shù),因為武器裝備都需要長期儲存,以備戰(zhàn)爭發(fā)生時使用,但在民用產(chǎn)品產(chǎn)品使用到無論從技術(shù)上還是經(jīng)濟上考慮都不宜再使用,而必須大修或報廢時的壽命單位數(shù)稱為使用壽命。度量使用壽命時需要規(guī)定允許的故障率,允許故障率越高,使用壽命就越長。如果沒有允許故障率的要求和規(guī)定,對可修產(chǎn)品而言,使用壽命是難以評9.首次大修期限在規(guī)定條件下,產(chǎn)品從開始使用到首次大修的壽命單位數(shù)稱為大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時間的變化曲線形似浴盆,如圖6中曲線(1)所示,故將故障率曲線稱為浴盆曲線。雖然產(chǎn)品的故障機理不同,但產(chǎn)品的故障率隨時間的變化大致可以分為以下三個在產(chǎn)品投入使用的初期,產(chǎn)品的故障率較高,且具有迅速下降的特征。這一階段產(chǎn)品的故障主要是設(shè)計與制造中的缺陷,如設(shè)計不當、材料缺陷、加工缺陷、安裝調(diào)整不當?shù)?產(chǎn)品投入使用后很容易較快地暴露出來。可以通過加強質(zhì)量管理及采用環(huán)境應(yīng)在產(chǎn)品投入使用一段時間后,產(chǎn)品的故障率可降到一個較低的水平,且基本處于平穩(wěn)狀態(tài),可以近似認為故障率為常數(shù),這一階段就是偶然故障期。在這個時期產(chǎn)品的故障主要是由偶然因素引在產(chǎn)品投入使用相當長的時間后,就會進入耗損故障期,其特點是產(chǎn)品的故障率隨時間迅速上升,很快出現(xiàn)產(chǎn)品故障大量增加直至最后報廢。這一階段產(chǎn)品的故障主要是由老化、疲勞、磨損、腐蝕等耗損性因素引起的。通過對產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù)進行分析,可以確定耗損階段的起始點,在耗損起始點到來之前停止使用并值得注意的是,并非所有產(chǎn)品的故障率曲線都會有明顯的三個階段。對于高質(zhì)量等級的電子產(chǎn)品,其故障率曲線在其壽命期內(nèi)基本是一條平穩(wěn)的直線。而質(zhì)量低劣的產(chǎn)品可能存在大量的早期產(chǎn)品故障率表現(xiàn)出的三段式的浴盆曲線并不是顧客希望的,也是顧客不滿意或抱怨的根源。因此可靠性工作說到底就是為了改變這條浴盆曲線,即盡量減少并消除早期故障,盡可能延長偶然故障期并盡量降低偶然故障率,同時通過完善預(yù)防性維修,盡量延緩故障率的增加,也就是說把浴盆曲線圖6中的曲線(1)改造成一條可靠性工程的所有方法都是圍繞改造浴盆曲線形成的,例如,一是要采取各種措施,例如環(huán)境應(yīng)力篩選以降低早期故障率,使產(chǎn)品到用戶手中即進入偶然故障期;二是采取預(yù)防性維修或使用長壽命的元器件和零部件以及各種耐久性設(shè)計,使耗損故障期盡量延后;三是應(yīng)用各種可靠性設(shè)計分析技術(shù)使產(chǎn)品的偶然故障率盡產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計出來的,制造出來的,管理出來的,但首先產(chǎn)品可靠性設(shè)計與分析一定要根據(jù)產(chǎn)品的不同特點,再結(jié)合可產(chǎn)品開展產(chǎn)品設(shè)計與分析的方法很多,在GJB450A—2004《裝備可靠性工作通用要求》中規(guī)定了可靠性設(shè)計與分析工作有13項工作項目,即建立可靠性模型,可靠性分配,可靠性預(yù)計,故障模式、影響及危害性分析(FMECA),故障樹分析(FTA),潛在電路分析(SCA),電路容差分析,制定可靠性設(shè)計準則,元器件零部件和原材料選擇與控制,確定可靠性關(guān)鍵產(chǎn)品,制定功能測試、包裝、貯存、裝卸、運輸和維修對產(chǎn)品可靠性的影響,有限元分析(FEA)和可靠性模型是對系統(tǒng)及其組成單元之間的可靠性/故障邏輯關(guān)系的描述?？煽啃阅Ｐ桶煽啃钥驁D及其相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)用途,可靠性模型可分為基本可靠性模型和任務(wù)可靠性模型。●利用模型進行可靠性定量分配和預(yù)計,發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的薄弱環(huán)可靠性分配方法有很多種,不同的產(chǎn)品、不同的研制階段應(yīng)采用不同的可靠性分配方法。在工程上常用的分配方法有評分分配法、比例組合法、AGREE法等。這些方法的區(qū)別在于可獲得的單可靠性預(yù)計是為了估計產(chǎn)品在給定的工作條件下的可靠性而進行的工作。它根據(jù)組成產(chǎn)品的單元可靠性來推算產(chǎn)品是否滿足規(guī)定的可靠性要求。這是一個由局部到整體、由下到上的綜合過●將預(yù)計結(jié)果與要求的可靠性指標相比較,判斷是否能夠達到●在方案階段,通過對不同方案預(yù)計值的相對比較,選擇優(yōu)化●在研制階段,通過預(yù)計,發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié),以便加以可靠性預(yù)計方法有很多種,不同的產(chǎn)品、不同的研制階段應(yīng)使用不同的可靠性預(yù)計方法。在工程上常用的預(yù)計方法有評分預(yù)計故障模式、影響及危害性分析是分析產(chǎn)品中所有潛在的故障模式及其對產(chǎn)品所造成的所有可能影響,并按每一個故障模式的嚴酷度及其發(fā)生概率予以分類的一種自下而上進行歸納的分析方法。FMECA由“故障模式及影響分析”(FMEA)和“危害性分析”(CA)組成。CA是FMEA的補充和擴展,只有進行FMEA,才能進行CA。FMECA是產(chǎn)品可靠性分析的一個重要工作項目,也是開展維修FMECA分為設(shè)計的DFMECA和過程或工藝的PFMECA兩大類,設(shè)計故障樹是一種特殊的倒立樹狀的邏輯因果關(guān)系圖。故障樹分析是以一個不希望發(fā)生的產(chǎn)品故障事件或災(zāi)難性危險事件即頂事件作為分析的對象,通過由上向下的嚴格按層次的故障因果邏輯分析,逐層找出故障事件的必要而充分的直接原因(包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等),畫出故障樹,最終找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能原因和原因組合,在有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時可計算出頂事件發(fā)生的概率和底事件重要度等。FTA是產(chǎn)品安全性和可靠性分析的FMECA是采用自下而上的邏輯歸納法,從最基本的零部件故障分析到最終產(chǎn)品故障,從故障的原因分析到故障的后果。FTA是采用自上而下的邏輯演繹法,從最終的故障分析到基本零部件的故障,從故障的后果分析到故障的原因。FMECA本質(zhì)上說是一種單因素分析法,方法比較簡單,它針對單個故障進行分析,在反映環(huán)境條件對系統(tǒng)可靠性的影響方面有局限性。FTA卻能克服這些不足,與FMECA相結(jié)合,能夠較完善地進行系統(tǒng)的故障分析。FMECA是FTA必不可少的基礎(chǔ)工作,只有認真完成了FMECA,將所有基本的故障經(jīng)驗和教訓(xùn)是極為重要的。企業(yè)一定要加強這方面的知識管理，把國內(nèi)外同行業(yè)與故障作斗爭的經(jīng)驗教訓(xùn)、把企業(yè)自己與故障作斗爭的經(jīng)驗教訓(xùn)、再把標準規(guī)定的方法等與研發(fā)新產(chǎn)品的特點結(jié)簡化設(shè)計準則，盡可能以最少的元器件、零部件來滿足產(chǎn)品功能要求，包括優(yōu)先選用標準件，采用模塊化設(shè)計，最大限度壓縮和控制原材料、元器件、零部件的種類牌號和數(shù)量。優(yōu)先選用降額設(shè)計準則，對電子、電氣和機電元器件根據(jù)標準規(guī)定進防止單點故障導(dǎo)致任務(wù)中斷或人員損傷的設(shè)計準則。耐環(huán)境可靠性關(guān)鍵產(chǎn)品是進行可靠性設(shè)計分析、可靠性增長試驗、可靠性鑒定試驗的主要對象，必須認真加以確定和重點控制。應(yīng)專門規(guī)定可靠性關(guān)鍵產(chǎn)品的控制方法和試驗要求，如過應(yīng)力試驗、工藝過程控制，特殊檢測程序，確保一些有關(guān)人員了解這些可靠性試驗是可靠性工程中的一個重要部分。試驗的主要目可靠性試驗一般可分為工程試驗與統(tǒng)計試驗。工程試驗的目的是暴露產(chǎn)品在設(shè)計、工藝、元器件、原材料等方面存在的缺陷、薄弱環(huán)節(jié)和故障,為提高產(chǎn)品可靠性提供信息。統(tǒng)計試驗的目的是驗證產(chǎn)品是否達到了規(guī)定的可靠性或壽命要求。按試驗場地,可靠性試驗又可分為實驗室試驗和現(xiàn)場試驗兩大類。實驗室可靠性試驗是一種在實驗室中模擬產(chǎn)品實際使用、環(huán)境條件,或?qū)嵤╊A(yù)先規(guī)定的工作應(yīng)力與環(huán)境應(yīng)力的試驗?，F(xiàn)場可靠性試驗是環(huán)境應(yīng)力篩選是通過向電子產(chǎn)品施加合理的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力,將其內(nèi)部的潛在缺陷激發(fā)成為故障,并通過檢測發(fā)現(xiàn)和排除的過程,既是一種工藝手段，也是一種試驗。環(huán)境應(yīng)力篩選的目的是發(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所造成的早期故障。這種早期故障通常用常規(guī)的方法如目視檢查或測環(huán)境應(yīng)力篩選效果主要取決于施加的環(huán)境應(yīng)力、電應(yīng)力水平和檢測儀表的能力。施加應(yīng)力的大小決定了能否將潛在缺陷激發(fā)為故障;檢測能力的大小決定了能否將已被應(yīng)力激發(fā)成故障的潛環(huán)境應(yīng)力篩選使用的應(yīng)力主要用于激發(fā)故障,不模擬使用環(huán)境。通常僅使用幾種典型應(yīng)力進行篩選。常用的應(yīng)力及其強度、試驗類型試驗?zāi)康倪m用對象適用時機環(huán)境應(yīng)力篩選為研發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)品建立并實施環(huán)境應(yīng)力篩選程序,以發(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而造成的早期故障。主要適用于電子產(chǎn)品,也可用于電氣、機電、光電和產(chǎn)品的研發(fā)階可靠性研制試驗通過對產(chǎn)品施加適當?shù)沫h(huán)境應(yīng)力、工作載荷,尋找產(chǎn)品中的設(shè)計缺陷,以改進設(shè)計,提高產(chǎn)品的固有可靠性水平。適用于電子、電氣、機電、光電和電化學(xué)產(chǎn)品以及機產(chǎn)品的研發(fā)階段可靠性增長試驗通過對產(chǎn)品施加模擬實際使用環(huán)境的綜合環(huán)境應(yīng)力,暴露產(chǎn)品中的潛在缺陷并采取糾正措施,使產(chǎn)品的可靠性達到適用于電子、電氣、機電、光電和電化學(xué)產(chǎn)品以及機產(chǎn)品的研發(fā)階段中期,產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)大部分已可靠性鑒定試驗驗證所開發(fā)的產(chǎn)品是否達到規(guī)定的可靠性要求。主要適用于電子、電氣、機電、光電和電化學(xué)產(chǎn)品以及產(chǎn)品設(shè)計確認階段,產(chǎn)品通過環(huán)境應(yīng)力篩選、環(huán)境鑒定試驗之后,產(chǎn)品的技術(shù)可靠性驗驗證批量生產(chǎn)的產(chǎn)品是否達主要適用于電子、電氣、機電、光電和電化學(xué)產(chǎn)品以及產(chǎn)品批量生產(chǎn)階壽命試驗驗證產(chǎn)品在規(guī)定條件下的使用壽命、儲存壽命是否達到適用于有使用壽命、儲存壽命要求產(chǎn)品設(shè)計定型階段。產(chǎn)品通過環(huán)境鑒定試驗之后,產(chǎn)品的技術(shù)低低高高好高高好高從上表可知,應(yīng)力強度最高的是隨機振動、快速溫變率的可靠性研制試驗是通過對受試產(chǎn)品施加應(yīng)力,將產(chǎn)品中存在的材料、元器件、設(shè)計和工藝缺陷激發(fā)成為故障,進行故障分析定位后,采取糾正措施加以排除的過程。這實際上也是一個試驗、可靠性研制試驗一般可采用加速應(yīng)力進行，也稱可靠性強化可靠性增長試驗是一個有計劃地試驗—分析—改進的過程,是一項有效地提高產(chǎn)品可靠性的技術(shù),其目的是把受試設(shè)備處于近似于工作環(huán)境條件下進行試驗,使其暴露故障,進而分析故障、改進設(shè)計,并驗證改進措施的有效性,以提高產(chǎn)品的固有可靠性?？煽啃栽鲩L試驗是產(chǎn)品工程研發(fā)階段中單獨安排的一個可靠性工作項目,一般安排在工程研發(fā)基本完成之后和可靠性鑒定(確認)試驗之前?？煽啃栽鲩L試驗的工作包括:制定可靠性增長試驗計可靠性鑒定試驗是驗證產(chǎn)品的設(shè)計是否達到了規(guī)定的可靠性要求所做的試驗,是產(chǎn)品可靠性的確認試驗,也是研發(fā)產(chǎn)品進入量可靠性驗收試驗是驗證產(chǎn)品經(jīng)過生產(chǎn)期間的工藝、工裝、工作流程變化后是否達到規(guī)定的可靠性要求所做的試驗,是交付產(chǎn)可靠性鑒定試驗和驗收試驗屬于驗證試驗,也都是統(tǒng)計試驗。壽命試驗是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中可能過早發(fā)生耗損的零部件,以確定影響產(chǎn)品壽命的根本原因和可能采取的糾正措施，并驗證產(chǎn)品在規(guī)定條件下的使用壽命、貯存壽命是否達到規(guī)定的要求。產(chǎn)品可靠性是設(shè)計出來的、制造出來的、管理出來的。因此,可靠性管理必須從產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)階段抓起。可靠性是在設(shè)計中賦予,在生產(chǎn)制造中加以保證和實現(xiàn)的，,在使用中才顯現(xiàn)出來產(chǎn)品的可靠性工作涉及產(chǎn)品壽命周期的各個不同階段,每個階可靠性管理就是從系統(tǒng)工程的觀點出發(fā),對產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)、使用各個階段應(yīng)開展的各項可靠性活動進行策劃、組織、監(jiān)可靠性管理的基本職能是對各項可靠性活動的策劃、組織、可靠性管理一般包括企業(yè)整體的可靠性管理和具體產(chǎn)品研發(fā)企業(yè)產(chǎn)品的可靠性涉及的范圍很廣,必須從企業(yè)的高度對可靠性發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)包括:提出可考核的產(chǎn)品可靠性維修性目標；明確可靠性工作的指導(dǎo)思想和工作基本原則;建立可靠性研究機構(gòu)和隊伍;制定中長期可靠性培訓(xùn)計劃;建設(shè)質(zhì)量與可靠性信息系統(tǒng)；改進流程，將可靠性、維修性、測試性、保障性和安全性有機融入設(shè)計、制造以及售后服務(wù)的各個流程之中；制定企業(yè)可靠性維修性工作的規(guī)范或標準；明確企業(yè)高管和部門負責(zé)人及各類人員相關(guān)的可靠性職責(zé)；建立并完善各種可靠性試驗系統(tǒng)；防、發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計、制造中的缺陷和故障以及消除單點故障作(3)必須把可靠性工作納入產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)的策劃中,統(tǒng)一規(guī)(4)必須遵循采用成熟設(shè)計的可靠性設(shè)計原則,控制未經(jīng)充分驗證的新技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)中所占的比例,一般不應(yīng)超過30%,否則(5)軟件的開發(fā)必須符合軟件工程的要求,對關(guān)鍵軟件應(yīng)有可(6)應(yīng)采用有效的方法和控制程序,以減少制造過程對可靠性帶來的不良影響,如采用統(tǒng)計過程控制、過程故障模式及影響分監(jiān)督與控制。設(shè)置可靠性評審點,嚴格進行可靠性評審,以便盡早(9)應(yīng)充分重視產(chǎn)品在用戶使用過程中的可靠性,并對其使用可靠性進行評估。及時、完整、準確記錄發(fā)生故障的信息和維修特點、復(fù)雜和關(guān)鍵的程度、新技術(shù)的含量、費用、進度等因素,建立故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)就是對故障加以嚴格管建立FRACAS就是要通過對產(chǎn)品故障進行報告、分析和采取糾正措施,防止故障的再次發(fā)生,同時也是為其他新產(chǎn)品的研發(fā)提供預(yù)防故障的借鑒。建立和運行一個有效的FRACAS是一項必須進行的簡單有效的管理工作,是真正做到故障歸零、實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性增長的關(guān)鍵。FRACAS既能有效改進新研發(fā)產(chǎn)品的可靠性,又能給企業(yè)在新產(chǎn)品研發(fā)中提供借鑒,防止類似故障的再次發(fā)生。可靠性評審是一種運用及早告警的原理和同行專家評議的原則,充分利用專家群體的智慧和經(jīng)驗彌補開發(fā)團隊和個