可靠性基础知识
可靠性基础知识
进一步的理论(书中没有,供参考)
2013-11-8
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瞬时故障(失效)率 （T表示寿命，它是一个随机变量）
F (t t ) F (t ) P (t T t t | T t ) R (t ) (t ) lim lim t 0 t 0 t t F (t t ) F (t ) F ' (t ) t lim t 0 R (t ) R (t ) P ( AB ) P ( B | A) P ( A) P ( AB ) F (t t ) F (t ) P( A) R(t ) F ' (t ) (t ) R (t )
第五章
可靠性基础知识
第一节 可靠性的基本概念 一、故障（失效）及其分类 1. 故障：产品或产品的一部分不能或将不能 完成预定功能的事件或状态 失效：对于不可修复的产品，故障也称为失效 严格讲，故障是指产品不能执行规定功能的状态
故障（失效）模式：故障的表现形式
故障（失效）机理：引发故障的原因
第一节 可靠性的基本概念 2．产品故障分类 按故障的规律 偶然故障：偶因引起，风险可忽略； 耗损故障：性能随时间衰退引起，可统计预测， 通过预防维修防止其发生，延寿。 按故障的后果 致命性故障：引发人、物的重大损失或任务失败 非致命性故障：不影响任务完成，导致非计划维修 按故障的统计特性 独立故障：自发性，评价产品可靠性只统计独立故障 从属故障: 诱发性
在相同的条件下，F(t)是t的一元函数
3. 可靠度函数与不可靠度函数的关系
R t F t 1
3．故障密度函数：f(t)
dF t f t dt
t 0t f udu F
R( t ) t f ( u )du （三者关系图见P201 图5.1-2）
可靠性理论基础知识
可靠性理论基础知识1.可靠性定义我国军用标准GIB 451A-2005《可靠性维修性保障性术语》中，可靠性定义为：产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。
“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。
“规定时间”是指产品规定了的任务时间。
“规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。
可靠性的评价可以使用概率指标或时间指标，这些指标有：可靠度、失效率、平均无故障工作时间、平均失效前时间、有效度等。
典型的失效率曲线是浴盆曲线，其分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。
早期失效期的失效率为递减形式，即新产品失效率很高，但经过磨合期，失效率会迅速下降。
偶然失效期的失效率为一个平稳值，意味着产品进入了一个稳定的使用期。
耗损失效期的失效率为递增形式，即产品进入老年期，失效率呈递增状态，产品需要更新。
1.1可靠性参数1、失效概率密度和失效分布函数失效分布函数就是寿命的分布函数，也称为不可靠度，记为)(t F 。
它 是产品或系统在规定的条件下和规定的时间内失效的概率，通常表示为)()(t T P t F ≤=失效概率密度是累积失效概率对时间t 的倒数，记为f(t)。
它是产品在包含t 的单位时间内发生失效的概率，可表示为)()()('t F dtt dF t f ==。
2、可靠度可靠度是指产品或系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的概率。
可靠度是时间的函数，可靠度是可靠性的定量指标。
可靠度是时间的函数，记为)(t R 。
通常表示为⎰∞=-=>=t dt t f t F t T P t R )()(1)()(式中t 为规定的时间，T 表示产品寿命。
3、失效率已工作到时刻t 的产品，在时刻t 后单位时间内发生失效的概率成为该产品时刻t 的失效率函数，简称失效率，记为)(t λ。
)(1)()()()()()(''t F t F t R t F t R t f t -===λ。
可靠性基础知识
质量人员必读----- 可靠性基础知识1. 平均故障间隔时间；可维修的产品，其可靠性主要的参数是MTBF（Mean Time Between Fail ），即平均故障间隔时间，也就是两次维修间的平均时间；不可维修的产品，用MTTB（Mean Time To Fail ）;两个参数的计算没有区别，下文只提到MTBF。
MTBF越大，说明产品的可靠性越高。
可以用以下理想测试来精确测试一批产品的MTBF;即将该批产品投入使用，当该批产品全部出现故障以后（假如第1个产品的故障时间为t1，第2个产品的故障时间为t2，第n个产品的故障时间为tn ），计算发生故障的平均时间，则由上式可以看出，理想测试就是用全部的时间和全部的故障数来算出精确的MTBF;2、失效密度入另外一个常用的参数是入，它是指在产品在t时刻失效的可能性，是失效间隔时间的倒数，也就是：入=1/MTBF。
对某一类产品而言，产品在不同的时刻有不同的失效率（也就是失效率是时间的函数），对电子产品而言，其失效率符合浴盆曲线分布（如下图）：浴盆曲线，分为三部份（I、II、III 三部份）：第I部份是早期失效阶段。
这段时间内，从外形上看，在失效率从一个很高的指标迅速下二降；从物理意义上理解，由于少数产品在制作后，存在一些制程、运输、调试等问题，产品有比较明显的缺陷，在投入使用的最初期，这缺陷很快就显露出来，随着时间的增长，这些明显的缺陷越来越少，也就形成了失效率迅速下降”的现象；第II部份是中期稳定阶段。
这段时间内，产品的失效率稳定在一个较低水平；从物理意义上理解，当少数产品的明显缺陷显露出来后，剩下的就是正常的产品，这部份产品可以较稳定、持久地工作，所以失效率也稳定在一个较低水平；第III部份是后期失效阶段；这段时间内，产品的失效率迅速上升；从物理意义上理解，到了后期，产品经过长时间的工作、磨损、老化，慢慢接近寿命终点，随着时间的增加（Tmax 以内），到达寿命终点的产品越来越多，失效率也就随之上升；知道了入，就可以找到产品连续工作了t时间后、还正常的概率为R（t）=e-t , 此时已经失效的概率为F（t）= 1-R（t）= 1 —e-& #61548;t 。
可靠性工程师考试资料
可靠性工程师考试资料（二）引言概述：可靠性工程师是现代工程领域中一个非常重要的职位，他们负责确保产品和系统的可靠性，以及减少可能出现的故障和风险。
为了成为一名合格的可靠性工程师，需要有一定的知识储备和专业技能。
本文将深入探讨可靠性工程师考试相关的资料，帮助考生更好地准备考试。
正文内容：一、可靠性基础知识1. 可靠性概念与定义：介绍可靠性的基本概念，如MTBF（平均无故障时间）、故障率、可靠度等，以及它们的定义与计算方法。
2. 可靠性工程原理：解析可靠性工程的基本原理，包括可靠性需求分析、可靠性设计、可靠性测试与评估等环节，以及它们之间的关系。
3. 可靠性统计方法：介绍可靠性工程中常用的统计方法，如生存分析、故障模式与影响分析（FMEA）、故障树分析（FTA）等，以及它们的应用场景和具体步骤。
二、可靠性设计与优化1. 可靠性要求确定：阐述如何根据产品和系统的使用环境、功能需求等因素确定可靠性要求，并建立相应的性能指标和测试标准。
2. 可靠性设计方法：介绍常用的可靠性设计方法，如设计失效模式与影响分析（DFMEA）、故障模式与影响分析（FMEA）、信号完整性分析等，以及它们的步骤和工具的应用。
3. 可靠性验证与验证测试：详细描述可靠性验证的流程和关键步骤，包括设计评审、模拟测试与实验验证等，以及常用的验证测试方法和技术。
三、可靠性评估与维护1. 可靠性评估方法：介绍可靠性评估的方法和指标，如可靠性预测、可靠性增长试验等，以及它们的原理和适用范围。
2. 故障数据分析与故障诊断：解析如何进行故障数据的分析和故障诊断，包括故障率分析、故障模式与效应分析等方法和工具的使用。
3. 可靠性维护与改进：探讨如何进行可靠性维护和改进，包括维护计划的制定、故障处理与预防措施等方面的技巧和方法。
四、可靠性测试与试验1. 可靠性试验方法：介绍可靠性试验的方法和技术，如加速寿命试验、可靠性生命周期试验等，以及它们的步骤和数据分析方法。
可靠性基础知识
1. 可靠性的基本概念1.1 可靠性（Reliability）：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力称为产品的可靠性。
1.2 广义可靠性（Dependability）:广义可靠性是可靠性性能、可维护性性能和维护支持性能的综合描述。
1.3 可维护性（Maintainability）:当在给定条件下和使用规定程序及资源进行维护时，产品保持或恢复到执行规定功能的能力。
1.4 维护支持性（Maintenance support performance）:维护机构在规定条件下，按照给定的维护方针为产品提供维护所需资源的能力。
1.5 评定产品可靠性时的注意事项：(a) 产品的可靠性与规定条件分不开，在评价产品的可靠性时，尤其应注意其工作条件与所规定的条件是否一致。
(b) 产品的可靠性与规定时间密切相关。
(c) 产品的可靠性与规定功能有关，它要对产品的所有技术性能指标作出综合性评价。
2. 可靠性常用指标2.1 平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failure)指相邻两故障间正常工作时间，也叫平均无故障工作时间，它是衡量产品可靠性的主要指标。
华为公司的质量方针提出“实现产品无故障工作2000天”，这是个高标准要求，要靠我们大家共同努力来实现。
2.2 平均故障前时间MTTF(Mean Time To Failure)指系统从开始工作到失效这一段时间的平均值。
所谓失效是指产品执行规定功能能力的终止。
2.3 平均修复时间MTTR(Mean Time To repair)对产品实施修复所需时间的平均值，它反映了产品的可维护性。
2.4 可用度A(Availability)产品工作时间与总时间之比。
若不考虑产品的储存时间和闲置时间，可用度A可用如下公式表示：A＝MTBF/（MTBF＋MTTR）可用度取决于一个产品的可靠性性能、可维护性性能和维护支持性能的综合状况，所以要提高产品的可用度，应尽可能同时改善产品的可靠性和维修性。
可靠性工程知识点总结
可靠性工程知识点总结在可靠性工程中，有一些重要的知识点需要深入了解和掌握。
本文将对可靠性工程的一些关键知识点进行总结和介绍。
一、可靠性基础1. 可靠性定义可靠性是指产品或系统在规定条件下能够保持其功能的能力。
可靠性工程致力于提高产品或系统的可靠性，以确保其在使用过程中能够稳定可靠地运行。
2. 可靠性指标常见的可靠性指标包括：MTBF（Mean Time Between Failures，平均无故障时间）、MTTR（Mean Time To Repair，平均修复时间）、系统可靠度等。
这些指标可以帮助工程师评估产品或系统的可靠性水平，并进行改进和优化。
3. 可靠性工程的原则可靠性工程遵循一些基本原则，包括：从源头预防、持续改进、全员参与、数据驱动等。
这些原则可以帮助企业建立和维护高可靠性的产品或系统。
二、可靠性设计1. 可靠性设计思想可靠性设计是产品或系统的可靠性的根本保证。
它包括从设计阶段就考虑可靠性需求，选择可靠的零部件和材料，优化结构和工艺，提高系统容错性等。
可靠性设计思想是将可靠性纳入产品或系统整个生命周期的设计过程中。
2. 可靠性设计方法可靠性设计方法包括：FMEA（Failure Mode and Effect Analysis，故障模式与影响分析）、FTA（Fault Tree Analysis，故障树分析）、DFR（Design for Reliability，可靠性设计）等。
这些方法可以帮助设计人员分析和评估产品或系统的潜在故障模式和影响，并制定相应的改进措施。
3. 可靠性验证可靠性验证是验证产品或系统可靠性设计是否符合实际要求的过程。
它包括可靠性测试、可靠性评估、可靠性验证试验等。
可靠性验证可以帮助企业确认产品或系统的可靠性水平，并进行必要的改进和调整。
三、可靠性制造1. 可靠性制造要求可靠性制造是保证产品或系统在制造过程中能够保持设计要求的过程。
它包括制定严格的制造工艺和流程、选择合格的供应商和原材料、进行严格的工艺控制和巡检等。
第五章 可靠性基础知识(1)可靠性的基本概念及常用度量
第五章可靠性基础知识第五章可靠性基础知识【考试趋势】单选3-4题，多选4-5题，综合分析1题。
考查方式以理解题和计算题为主。
总分值25-35分。
总分170分。
【大纲考点】基本脉络：可靠性概念——测量——模型——分析——试验——管理。
一、可靠性的基本概念及常用度量1．掌握可靠性、维修性与故障(失效)的概念与定义（重点）2．熟悉保障性、可用性与可信性的概念（难点）3．掌握可靠性的主要度量参数（难点）4．熟悉浴盆曲线（重点）5．了解产品质量与可靠性的关系二、基本的可靠性维修性设计与分析技术1．了解可靠性设计的基本内容和主要方法2．熟悉可靠性模型及串并联模型的计算（重点）3．熟悉可靠性预计和可靠性分配（难点）4．熟悉故障模式影响及危害性分析（重点）（难点）5．了解故障树分析（重点）6．熟悉维修性设计与分析的基本方法；三、可靠性试验三、可靠性试验1.掌握环境应力筛选（重点）2.了解可靠增长试验和加速寿命试验（重点）3.手续可靠性测定试验（难点）4.了解可靠性鉴定试验四、可信性管理1．掌握可信性管理基本原则与可信性管理方法（难点）2．了解故障报告分析及纠正措施系统（重点）3．了解可信性评审作用和方法第一节可靠性的基本概念及常用度量【考点解读】第一节可靠性的基本概念及常用度量学习目标要求：1、掌握可靠性、维修性与故障的概念与定义2、熟悉保障性、可用性及可信性的概念3、掌握可靠性的主要度量参数4、了解浴盆曲线5、了解产品质量与可靠性关系基本脉络是：可靠性——不可靠（故障）——可靠度——可靠度函数——常用指标——模型——地位意义（与质量的关系）典型考题典型考题：单选题22、下述设计方法中不属于可靠性设计的方法是（）。
a、使用合格的部件b、使用连续设计c、故障模式影响分析d、降额设计23、产品使用寿命与（）有关。
a、早期故障率b、规定故障率c、耗损故障率d、产品保修率一、故障（失效）及其分类一、故障（失效）及其分类1、故障定义：产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态称为故障。
可靠性基础知识----
二 机械可靠性学科发展历史回顾
形成这门学科的起源就是用传统的质量分析方法无 法解释实际中出现的失效问题
第二次世界大战期间，美国空军由于飞行故障而损 失的飞机为21000架，比被击落的多1.5倍；运往远东 的作战飞机上的电子设备60的电子设备70％因 “意外” 事故而失效。这些事实引起美国军方的高度 重视，开始研究这些“意外”事故发生的规律，提出 了可靠性的概念。
二 机械可靠性学科发展历史回顾
•机械可靠性是可靠性学科的一个重要组成部分 •对结构可靠性设计理论和方法的研究可以追溯到四十 年代。A.M.Freudenthal教授是早期从事结构可靠性研 究的代表人物之一。在1947年提出了用于构件静强度 可靠性设计的应力-强度干涉模型 •在此之后的二十几年中，他在结构可靠性与风险率的 分析以及疲劳与断裂的研究等方面一直处于领先地位， 发表了很多具有代表性的论著
1980年，E.B.Haugen出版了比较全面的概率机械设计专著 正象E.J.Henley、H.Kumamoto指出的那样，在七十年代，除了 计算机和环境科学之外，可靠性、安全性和风险估计是发展较快的 应用科学之一。
二 机械可靠性学科发展历史回顾
美国： 七十年代将可靠性技术引入汽车、发电设备、拖拉
产品质量的定义：满足使用要求所具备的特性， 即适用性。
一 研究可靠性的重要意义
产品的质量首先是指产品的某种特性，这 种特性反映着用户的需求。
概括起来产品质量特性包括：性能、可 靠性、经济性和安全性四个方面。
一 研究可靠性的重要意义
性能：产品的技术指标，是出厂时（t=0）产品应具有 的质量特性。显然，能出厂的产品就应满足性能指标 可靠性：产品出厂后（t>0）所表现出来的一种质量特 性，是产品性能的延伸和扩展 经济性：在确定的性能和可靠性水平下的总成本，包 括购置成本和使用成本两部分 安全性：产品在流通和使用过程中保证安全的程度
可靠性基础知识
可靠性基础知识
——产品的失效
1、功能性失效
致命失效、漂移性失效、间歇失效 ➢ 致命失效：是指产品完全失去规定功能能力的一类失效。 ➢ 漂移性失效：是指产品的一个或几个参数超过规定值所引起的
一类失效，漂移性失效在产品使用中有时是允许的 ➢ 间歇失效：是指产品在使用或试验过程中呈现时好时坏一类的
失效。
e x
f
(x)
x0
0
x0
当故障率f(t)服从指数分布时：
f(t) λ
0
t
指数分布的概率密度函数
F(t)
t e xdx
t (e x )dx
t
e x
1 e t
0
0
0
R(t)
e xdx
e x e t
展。
概述
——可靠性定义
产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的 能力（概率），就叫做电子产品的可靠性。
可靠性试验是对产品可靠性进行调查、分析和评价 的一类试验。
主要内容
一．概述 二．可靠性基础知识 三．环境试验
可靠性基础知识
——基本知识和术语
可靠性试验与环境试验
可靠性试验是对产品进行评价的各种试验如增长、筛选、验证 、验收、统计等。
可靠性基础知识
主要内容
一．概述 二．可靠性基础知识 三．环境试验
主要内容
一．概述 二．可靠性基础知识 三．环境试验
概述
——可靠性的重要性
1. 关系到企业的生存和壮大。 2. 关系到使用者的安全。 3. 提升形象，减少维护费用。 4. 是军事产品中重要的技术指标。
概述
——可靠性的发展历史
可靠性基础知识
第一章 可靠性基础知识●可靠性的概念。
●可靠性参数体系、常用可靠性参数及可靠性常用分布。
当你准备购买一件电子产品时，你关注的是它的哪些方面？其中最关注的是什么？我们除关注产品的功能和性能外，在谈论某品牌的产品“好”的时候，所隐含的意思就是该品牌产品的质量与可靠性高。
质量与可靠性是我们最为关注的产品质量特性。
随着新材料、新技术的发展与应用使得产品性能得到迅速提高，但随着产品性能的提高，其复杂程度也增加，故障频繁。
出厂检验合格的产品，在使用寿命期内保持其产品质量指标的数值而不致失效，这就是可靠性问题。
本章将在介绍可靠性的基本概念、可靠性术语、可靠性参数体系及常用可靠性参数、可靠性常用分布等知识的基础上，讲解造成产品故障的主要原因，以及可靠性的重要意义。
第一节 可靠性基本概念1．可靠性的概念可靠性的概念，可以说，自从人类开始使用工具起就已经存在。
然而可靠性理论作为一门独立的学科出现却是近几十年的事情。
可靠性归根结底研究的还是产品的可靠性，而通常所说的“可靠性”指的是“可信赖的”或“可信任的”。
一台仪器设备，当人们要求它工作时，它就能工作，则说它是可靠的；而当人们要求它工作时，它有时工作，有时不工作，则称它是不可靠的。
最早的可靠性定义由美国AGREE在1957年的报告中提出，1966年美国又较正规地给出了传统的或经典的可靠性定义：“产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力”。
它为世界各国的标准所引用，我国的可靠性定义也与此相同。
这里的产品是泛指的，它可以是一个复杂的系统，也可以是一个零件。
出厂检验合格的产品，在使用寿命期内保持其产品质量指标的数值而不致失效，这就是可靠性问题。
因此，可靠性也是产品的一个质量指标，而且是与时间有关的参量。
只有在引进了可靠性指标后，才能和其他质量指标一起，对产品质量做全面的评定。
所谓产品是指作为单独研究和分别试验对象的任何元件、设备或系统，可以是零件也可以是由它们装配而成的机器，或由许多机器组成的机组和成套设备，甚至还把人的作用也包括在内。
可靠性基础知识
SS软ooft件fwtw费aar用ereCCoosst t MM维aa修inint费eten用naanncceeCCoosstt
TT测ees试stt 设备 EEqquuipipmmeenntt
TT培rar训ainini费ning用gCCoosst t
R报e废tirR和eme处tiern置etm费aenn用dt and DispDosisapl ocosastl cost
世界可靠性工程发展： 1940s年，起源于美国
• 重点在于电子管和真空管的可靠性研究 • 成立AGREE，电子设备可靠性顾问委员会
1950s年，推广发展
• 美国制定了一系列军用可靠性标准 • AGREE在1957年发表的《军用电子设备的可靠性》报告成为后来全世
界可靠性工作的指南
• 前苏联、日本、英国等国家开始介入可靠性研究 • 可靠性由电子设备拓展到电力、机械、动力等方面
可靠性的概念有以下特征：
•关注故障 •判定故障发生的可能性，用定量的形式表达； •评价故障对系统功能的影响程度。 •可靠性的定量衡量参数为可靠度或MTBF，是概率参数。
可靠性表征产品故障的频繁程度和危害程度，是产品的一种固有属性 ，主要由设计决定，可靠性设计和分析的主要任务是降低故障发生的 概率和降低故障的影响。
• 华为、中兴、大唐等通讯行业企业陆续开始推行可靠性技术
• 出口产品的可靠性工作极大地推动了可靠性工程技术的应用
• 一些外资企业在中国建立的研发和生产机构可靠性应用技术普及，间接地
推动了我国可靠性技术的普及
• 机车行业推出QS9000，强制采用可靠性工程控制
• 电力系统可靠性工程框架逐步建立
• 船舶行业可靠性工程工作陆续开展
• 可靠性评估 • 可靠性预计 • 可靠性增长试验 • 高加速寿命试验
第五章 可靠性基础知识
第五章 可靠性基础知识一、单项选择题（每题选对得2分，错选得0分）01严酷度（S ）是潜在故障模式对交付给顾客后的影响后果的严重程度的评价指标，与严酷度标称值“8”相对应的后果为（ ）。
A ．无警告的严重危害B ．有警告的严重危害C ．很高D ．高02质量专业技术人员必须熟悉可靠性基础知识的重要原因是（ ）。
A ．在产品设计中注意外形设计工作B ．在产品生产中注意管理工作C ．在产品运送中注意围护工作D ．在产品开发中开展可靠性、维修性设计，试验与管理工作03设t=0时，投入工作的10000只灯泡，以天作为度量时间的单位，当t=365天时，发现有300只灯泡坏了，则灯泡一年时的工作可靠度为（ ）。
A ．0.87B ．0.77C ．0.97D ．0.6704当产品的故障服从指数分布时，故障率为常数λ，此时可靠度的公式是（ ）。
A ．R （t ）=00)(N t N γ- B ．R （t ）=T e λ-C ．R （t ）=T e λD ．R （t ）=00)(N N t -γ05在20题中，若一年后的第一天又有1只灯泡坏了，此时故障率是（ ）。
A ．0.000103/天B ．0.00103/天C．0.103/天D．0.0103/天06有5个不可修复产品进行寿命试验，它们发生失效的时间分别是1000h、1500h，2000h，2200h，2300h，该产品的MTTF观测值是（）。
A．1800hB．2100hC．1900hD．2000h07有一批电子产品累计工作10万小时，发生故障50次，该产品的MTBF的观测值是（）。
A．2000hB．2100hC．1900hD．1800h08在浴盆曲线中，产品的故障率较低且基本处于平稳状态的阶段是（）。
A．早期故障阶段B．中期故障阶段C．偶然故障阶段D．耗损故障阶段09不是因为耗损性因素引起的是（）。
A．老化B．疲劳C．磨损D．加工缺陷10在产品投入使用的初期，产品的故障率较高，且具有随时间（）的特征。
可靠性工程基础知识.
7
基本概念（续）
可靠性工程
设备失效物理过程及 失效机理，材料性能 及老化数据
可靠性数据库
可 靠 性 设 计
可 靠 性 控 制
可 靠 性 试 验
可 靠 性 分 析
可 靠 性 管 理
8
基本概念（续）
可靠性设计
可 靠 性 预 计
可 靠 性 分 配
裕 量 设 计
冗 余 设 计
维 修 性 设 计
···
9
基本概念（续）
可靠性试验
工程试验
统计试验 加 速 寿 命 试 验
环 境 应 力 筛 选 试 验
可 靠 性 增 长 试 验
可 靠 性 测 定 试 验
可 靠 性 鉴 定 试 验
可 靠 性 验 收 试 验
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基本概念（续）
浴盆曲线
(t )
规定的 故障率 A
使用寿命 B 维修后故 障率下降
早期 故障
偶然故障
耗损故障
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基本概念（续）
故障：产品或产品的一部分不能或将不能执行规定功 能的状态称为故障，对于不可修复的产品也称失效。 按故障规律可分为偶然故障和耗损故障。 可用性：在要求的外部资源得到保证的前提下产品在 规定的条件下和规定的时刻或时间区间内处于可执行 规定功能状态的能力它是产品可靠性、维修性和维修 保障性的综合反映。对于不可维修的设备，可靠性与 可用性意义相同。
T----产品发生故障（失效）的时间，也称寿命 t----规定的时间
维修性：产品在规定的条件下按规定的程序和方法进 行维修时，产品在规定的使用条件下，保持或恢复执行 规定功能状态的能力。
4
基本概念（续）
可靠性工程：以保证和提高产品可靠性（广义的，包 括维修性）为目标，在给定的资源条件（包括人才及组 织体系、经费投入、工程研制手段等）约束下，在全寿 命周期过程（从方案设计直到寿命终止或报废全过程） 中，最大限度纠正与控制各种偶然故障（随机性故障） 并预防与根除各种必然故障（系统性故障）的一系列工 程研制技术活动。 可靠性设计：可靠性设计就是考虑可靠性的工程设计， 不存在独立于工程设计之外的可靠性设计。但可靠性设 计不只是考虑可靠性，还要综合权衡性能、维修性、安 全性、研制费用、制造加工成本、研制周期、安装布置 等因素，从而得到产品的优化设计。
可靠性基础知识
Yuntong Forever
4
规定条件
规定条件
环境条件
工作条件
温度
工作应力
振动
工作负荷
湿度
循环周期
盐雾
….
Yuntong Forever
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环境应力对产品可靠性的影响
环境越恶劣可靠性越差 • 温度应力会提高产品的故障率 • 振动应力会加速产品的疲劳 • 湿度和化学应力会缩短产品的寿命
环境应力和可靠性一般是指数关系： • 温度－ Arrhenius • 振动－ Coffin-Manson • 湿度和其他－ Eyring
Yuntong Forever
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（续前）
1960s，可靠性工程的系统化
• 阿波罗项目全面采用的可靠性工程技术，极大地推动了可靠性技术
在全世界的推广
• 可靠性工程已经成为系统工程的一部分，日益系统化 • 可靠性统计试验逐步完善
1970s，进入可靠性保证阶段
• 可靠性管理的作用突出显现，美国将可靠性管理作为质量管理的核
世界可靠性工程发展： 1940s年，起源于美国
• 重点在于电子管和真空管的可靠性研究 • 成立AGREE，电子设备可靠性顾问委员会
1950s年，推广发展
• 美国制定了一系列军用可靠性标准 • AGREE在1957年发表的《军用电子设备的可靠性》报告成为后来全世
界可靠性工作的指南
• 前苏联、日本、英国等国家开始介入可靠性研究 • 可靠性由电子设备拓展到电力、机械、动力等方面
易修
» 修得快 － 定位快、维修快、确认快 » 修得好 － 修如旧、修如新
Yuntong Forever
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1.3 可用性
可用性（Availability）
质量管理学--可靠性基础知识讲义PPT(45张)
第12章 可靠性基础知识
12.1.5 可靠性与产品质量的关系 质量： 性能特性——容易评价 专门特性——可用性、难于直观判断 安全性——难于直观判断 经济性——容易判别、比较 时间性——容易判别、比较 适用性——容易判别、比较
第12章 可靠性基础知识
12.1.6 可靠性发展历史 二战：雷达 军事→电子→机械→其它、民用 可靠性—维修性—维修保障性—安全性 宏观→微观. 定性→定量. 手工→计算机 统计试验→工程试验、筛选、强化. 以可靠性为中心的全面质量管理 可靠性与性能最大区别：看不见、测不到。 但可以统各个阶段对可靠性的影响大小： 设计 40～50% 制造 20～30% 固有可靠性 使用 20～30% 使用可靠性 实际过程中表现出的能力 —— 使用可靠性， 与安装、操作使用、维修保障有关。 还可分为：基本可靠性、任务可靠性。 在规定任务剖面内完成规定的功能的能力。
第12章 可靠性基础知识
产品的特征寿命 产品寿命：可靠寿命、使用寿命、总寿命、 贮存期限 可靠寿命：t R 一定可靠度下的寿命 使用寿命：t r 一定故障率下的寿命 总寿命：投入使用到报废的总工作时间 贮存期限：在规定条件下，产品能贮存的 日历持续时间→启封使用能满足规定要求。
第12章 可靠性基础知识
第12章 可靠性基础知识
浴盆曲线
第12章 可靠性基础知识
①早期故障阶段
机械：跑合期（磨合期）、设计缺陷、 加工缺陷、安装缺陷 ②偶然：偶然因素，操作、负荷
③耗损：老化、疲劳、磨损、腐蚀。可 通过维修、更换
第12章 可靠性基础知识
故障率与可靠度及故障密度函数的关系 四个函数之间的关系： R(t) F(t) λ (t) f(t)
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可靠性基础知识
研究可靠性的意义
对于产品来说, 可靠性问题和人身安全, 经济效益密切相关 . 因此, 研究产品的可靠性问题, 显得十分重要 . 非常迫切 .
1) 提高产品可靠性, 可以防止故障和事故障的发生, 尤其是避免灾难性的事故发生 .86 年1 月28 日, 美航天飞机” 挑战者号” 由于 1 个密封圈失效, 起飞76S 后爆炸, 其中7 名宇航员丧生, 造成12 亿美元的经济损失;92 年我国发射” 澳星号” 时由于一个小小零件的故障, 发射失败, 造成了巨大的经济损失和政治影响到 .
2) 提高产品的可靠性, 能使产品总的费用降低 . 提高产品的可靠性, 首先要增加费用, 如选用好的元器件, 研制部分冗余功能的电路及进行可靠性设计、分析、实验，这些都需要经费。
然而，产品可靠性的提高使得维修费及停机检查损失费大大减小，使总费用降低。
3 ）提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高产品可用率，一台设备可顶几台用，可以发挥几倍的效益。
美国GE 公司经过分析认为，对于发电、冶金、矿山、运输等连续作业的设备，即使可靠性提高1% ，成本提高10% 也是合算的。
4 ）对于公司来讲，提高产品的可靠性，可以改善公司信誉，增强竞争力，扩大市场份额，从而提高经济效益。
一般所说的“ 可靠性” 指的是“ 可信赖的” 或“ 可信任的” 。
我们说一个人是可靠的，就是说这个人是说得到做得到的人，而一个不可靠的人是一个不一定能说得到做得到的人，是否能做到要取决于这个人的意志、才能和机会。
同样，一台仪器设备，当人们要求它工作时，它就能工作，则说它是可靠的；而当人们要求它工作时，它有时工作，有时不工作，则称它是不可靠的。
根据国家标准的规定，产品的可靠性是指：产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。
我国的可靠性工作起步较晚，20 世纪70 年代才开始在电子工业和航空工业中初步形成可靠性研究体系，并将其应用于军工产品。
其他行业可靠性工作起步更晚，差距更大，与先进国家差距20 ～30 年，虽然国家已制订可靠性标准，但尚未引起所有企业的足够重视。
对产品而言，可靠性越高就越好。
可靠性高的产品，可以长时间正常工作（这正是所有消费者需要得到的）；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间就越长。
什么是可靠性设计
可靠性设计是保证机械及其零部件满足给定的可靠性指标的一种机械设计方法。
包括对产品的可靠性进行预计、分配、技术设计、评定等工作。
可靠性是指产品在规定的时间内和给定的条件下，完成规定功能的能力。
它不但直接反映产品各组成部件的质量，而且还影响到整个产品质量性能的优劣。
可靠性分为固有可靠性、使用可靠性和环境适应性。
可靠性的度量指标一般有可靠度、无故障率、失效率3种。
可靠性问题的研究是因处理电子产品不可靠问题于第二次世界大战期间发展起来的。
可靠性设计用在机械方面的研究始于20世纪60年代，首先应用于军事和航天等工业部门，随后逐渐扩展到民用工业。
对于一个复杂的产品来说，为了提高整体系统的性能，都是采用提高组成产品的每个零部件的制造精度来达到；这样就使得产品的造价昂贵，有时甚至难以实现（例如对于由几万甚至几十万个零部件组成的很复杂的产品）。
事实上可靠性设计所要解决的问题就是如何从设计中入手来解决产品的可靠性，以改善对各个零部件可靠度（表示可靠性的概率）的要求。
可靠度的分配是可靠性设计的核心。
可靠度的分配原则主要有：
①按重要程度分配可靠度。
②按复杂程度分配可靠度。
③按技术水平、任务情况等的综合指标分配可靠度。
④按相对故障率分配可靠度。
各部分有了明确的可靠性指标后，根据不同计算准则，进行零件的设计计算。
主要的计算方法为：根据载荷和强度的分布计算可靠度或所需尺寸；根据载荷和寿命的分布计算可靠度或安全寿命；求出可靠度与安全系数间的定量关系，沿用常规设计方法计算所需尺寸或验算安全系数。
与可靠性设计有关的载荷、强度、尺寸和寿命等数据都是随机变量，必须用概率统计方法进行处理。
什么是可靠性设计准则
可靠性设计准则是一种设计规范，从系统可靠性角度出发，设计人员必须遵守的设计要求，是已有的、相似产品的工程经验的总结，并系统化、科学化、规范化而成。
可靠性设计准则制定与实施的原因与目的
–仅有定量分析设计、FMEA等是不够的
–准则是系统设计经验的积累，甚至有血的代价。
–设计人员最易于接受的
–可靠性设计分析的重要依据
–可靠性设计与功能、性能设计紧密结合
–提高产品可靠性、降低费用
可靠性的研究内容
可靠性工程是为了保证产品在设计、生产及使用过程中达到预定的可靠性指标，应该采取的技术及组织管理措施。
这是介于技术和管理科学之间的一门边缘学科, 可靠性作为一门工程学科，它有自己的体系、方法和技术。
1) 可靠性管理：完善可靠性组织结构, 规划出可靠性组工作的目标制定出相应的流程, 规范可靠性工作, 监督可靠性工作的实施培训可靠性知识, 增强质量意识, 规避设计风
险 .
2) 可靠性设计：通过设计奠定产品的可靠性基础 . 研究在设计阶段如何预测和预防各种可能发生的故障和隐患 .
3) 可靠性试验及分析：通过试验测定和验证产品的可靠性，研究在有限的样本、时间和使用费用下，如何获得合理的评定结果，找出薄弱环节，并研究导致薄弱环节的内因和外因，研究导致薄弱环节的机理，找出规律，提出改进措施提出以提高产品的可靠性。
4 ）制造阶段的可靠性：研究制造偏差的控制、缺陷的处理和早期故障的排除，保证设计目标的实现。
可靠性指标
衡量产品可靠性水平有好几种标准，有定量的，也有定性的，有时要用几种标准（指标）去度量一种产品的可靠性，但最基本最常用的有以下几种标准。
1. 可靠度R （t ）；它是产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。
一批产品的数量为N ，从t = 0 时开始使用，随着时间的推移，失效的产品件数逐渐增加，而正常工作的产品件数n(t) 逐渐减少，用R(t) 表示产品在任意时刻t 的可靠度。
R(t)=[N-n(t)]/N
N ：试验样品总数n(t): 到t 时刻样品失效的总数
由上式可看出0≤R(t)≤1, 因此R(t) 越接近于1, 产品的可靠度越高 .
显然, 不可靠度
F(t)=n(t)/N=1-R(t)
可靠度加上不可靠度等于1, 即R(t)+F(t)=1
2. 失效率（故障率）λ （t ）；它是指某产品（零部件）工作到时间t 之后，在单位时间△ t 内发生失效的概率
失效率单位:λ(t) 对目前具有高可靠性的产品来说, 需用更小的单位来作为失效率的基本单位, 采用一个菲特(Fit) 来定义,1 Fit=10-6/103h=10-9/h 它的意义是每1000 个产品工作106h, 只有一个失效 .
失效率曲线( 浴盘曲线Bathtub-curve): 产品的失效率随工作时间的变化具有不同的特点, 根据长期以来的理论研究和数据统计, 发现多数设备失效率曲线形同浴盘的剖面, 它明显地分为三段, 分别对元器件的三个不同阶段或时期 .
第一阶段是早期失效期(Infant Mortality); 表明器件在开始使用时, 失效率很高, 但随着产品工作时间的增加, 失效率迅速降低, 这一阶段失效的原因大多是由于设计、原材料和制造过程中的缺陷造成的。
为了缩短这一阶段的时间，产品应在投入运行前进行试运转，以便及早发现、修正和排除故障；或通过试验进行筛选，剔除不合格品
第二阶段是偶然失效期，也称随机失效期(Random Failures) ；这一阶段的特点是失效率较低，且较稳定，往往可近似看作常数，产品可靠性指标所描述的就是这个时期，这一时期是产品的良好使用阶段，由于在这一阶段中，产品失效率近似为一常数，故设λ(t)=λ( 常数) 由可靠度计算公式得:
这一式表明设备的可靠度于失效率成指数关系 .
第三阶段是耗损失效期(Wearout); 该阶段的失效率随时间的延长而急速增加, 主要原因是器件的损失己非常的严重, 寿命快到尽头了, 可适当的维修或直接更换了 .
3. 平均无故障工作时间MTBF(Mean Time Between Failure) ；是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔。
它仅适用于可维修产品。
同时也规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为MTBF 。
MTBF= 总的工作时间/ 故障数=1/λ。