可靠性简介和案例
电子系统中的可靠性设计案例分析
电子系统中的可靠性设计案例分析
在电子系统的设计中，可靠性是一个至关重要的因素。一旦出现故障，不仅会
带来用户体验上的不便，更可能引发安全隐患。因此，在电子系统的设计过程中，必须要考虑到可靠性，并采取相应的措施来保证其稳定运行。
一款成功的电子产品，除了要有创新的功能和优质的性能外，还必须具备良好
的可靠性设计。下面我们以一款智能手环为例，来分析其可靠性设计。
在智能手环的设计过程中，首先要考虑到其使用环境。智能手环是一种佩戴式
设备，用户会在不同的场合使用，比如户外运动、洗澡等。因此，手环的防水、防尘性能是非常重要的。为了确保手环在水下和粉尘环境下正常运行，设计团队需要在材料选择、外观设计和封装工艺上做出相应的改进。
其次，在电子系统中，电路板是一个重要的组成部分。为了确保电路板的稳定性，设计团队需要采用高质量的 PCB 材料，优化电路布局，增加模块之间的隔离等。此外，还需要进行严格的温度、湿度等环境测试，以保证电路板在恶劣环境下的稳定性。
在软件方面，智能手环作为一款智能设备，大量的功能是通过软件来实现的。
因此，软件的稳定性也是至关重要的。设计团队需要在软件设计和开发过程中，进行充分的测试和调试，确保软件功能正常运行、不易崩溃。
此外，智能手环作为一个智能设备，通常会涉及用户的隐私信息。在设计过程中，设计团队需要加强对用户数据安全的保护，采取相应的加密措施，防止用户数据泄露。
总的来说，可靠性设计是电子产品设计中不可或缺的一部分。通过对智能手环
的案例分析，我们可以看到，在电子系统的设计中，设计团队需要从多个方面入手，包括材料选择、结构设计、软件开发等，以确保产品的可靠性。只有在各个环节都做到位，才能生产出高质量、可靠性的电子产品，给用户带来更好的体验。
可靠性资料整理-Read
可靠性整理
第一部分：概述
（一）可靠性的必要性：
1.客户的需要：仪器的使用部门，尤其是实时在线检测仪器的使用部门，强烈地希望所使用的仪器能够长时间连续、无故障得工作。
2.自身的需要：仪器自身可靠性的提高，就意味着自身竞争力的提高，最终的结果不是我们寻求客户，而是客户寻求我们。
（二）可靠性的定义
可靠性的经典定义：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。该定义明确指出评价一个产品的可靠性，与规定的工作条件和规定的工作时间有关，也与规定产品应完成的功能有关。
产品的可靠性与工作条件的关系极为密切。“规定的工作条件”是指产品工作时所处的环境条件、负荷条件和工作方式。环境条件一般分为气候环境和机械环境。气候环境是指电子元器件所处环境的气候条件，如温度、湿度、气压、气氛、盐雾、霉菌、辐射等；机械环境是指电子元器件是否经常受到外界机械应力的影响，如振动、冲击、碰撞、跌落、离心、摇摆等。环境对电路所施加的应力可能是恒定的，也可能是变化的和交变的。负荷条件是指电子元器件所承受的电、热、力等应力的条件，目前主要是指加在电子元器件上的电压、电流和功率等条件。工作方式一般分为连续工作或间断工作，不工作的情况属于存贮状态。
“规定的时间”是指评价电子元器件的可靠性和规定的时间有关。可靠性本身就是时间的函数，要保持电子元器件全部性能处于良好的工作状态，时间长比时间短更困难。在同一工作条件下，保持的时间越长可靠性越高。所以，在讨论电子元器件可靠性时，必须指明在多长时间内的可靠性。
规定功能：要明确具体产品的功能是什么，怎样才算是完成规定功能。产品丧失规定功能称为失效，对可修复产品通常也称为故障。
机械设计中的可靠性与安全性分析案例验证
机械设计中的可靠性与安全性分析案例验证在机械设计领域，可靠性与安全性是至关重要的因素。通过对机械
设计过程中的可靠性与安全性进行全面的分析和验证，可以确保产品
在使用过程中能够提供稳定可靠的性能，并避免潜在的安全风险。本
文将分析一项机械设计案例，并进行可靠性与安全性的分析和验证。
案例背景：
某公司正在设计一种新型工业机器人，用于自动化装配线上的零部
件组装。该机器人需要具备高速运动、精确定位和可靠操作等特点。
可靠性和安全性对于该机器人的设计至关重要，任何故障或安全隐患
都可能导致生产线停工和人员受伤。
可靠性分析：
1. 功能分析：对机器人的功能需求进行详细分析，包括运动控制、
定位精度、负载能力等。通过将功能要求转化为量化指标，可以确定
可靠性测试的依据。
2. 可靠性指标：根据功能分析的结果，确定机器人的可靠性指标，
如平均无故障时间(MTTF)、失效率等。同时考虑到使用环境的因素，
如温度、尘埃等对机器人可靠性的影响。
3. 可靠性分析方法：应用可靠性工程的方法，如故障模式与影响分
析(FMEA)、可靠性块图等，对机器人的各个组成部分进行可靠性分析。通过分析不同部件的失效概率、失效模式和可能的后果，可以提前识
别高风险部件，并进行风险控制。
4. 可靠性测试：制定可靠性测试方案，通过模拟实际工作环境和负
载条件，对机器人进行可靠性测试。测试数据可以用于验证设计的可
靠性指标是否满足要求，并对异常情况进行改进和修复。
安全性分析：
1. 安全需求分析：根据机器人的使用场景和操作要求，确定安全需
求和标准。考虑机器人在高速运动、与人员接触等情况下的安全性要求，并制定相应的安全措施。
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。
可靠性分析报告范文
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可靠性分析是一种通过对系统、设备或产品的可靠性进行评估、分析和改进的方法，以确保其正常运行和安全性能。可靠性分析通常涉及对可能发生的故障模式、影响因素和潜在风险的全面分析，以制定相应的预防和修复措施。本报告将对公司产品的可靠性进行分析，并提出相应的改进建议。
一、产品概况
公司生产的产品是一款智能家居产品，主要用于实现家庭自动化控制和监控。该产品包含传感器、执行器、主控制器和移动应用程序等组件，可以实现对照明、温度、安防等功能的智能控制。
二、可靠性分析
1.故障模式与影响分析（FMEA）
通过对产品各个组件的故障模式、可能的影响和频率进行分析，得出以下结论：
-传感器故障：可能导致监测数据错误或丢失，影响控制系统的准确性。
-执行器故障：可能导致设备无法执行指令，影响智能控制功能。
-主控制器故障：可能导致整个系统瘫痪，无法正常工作。
-移动应用程序故障：可能导致用户无法远程控制设备，影响产品的使用便捷性。
2.可靠性分析指标
针对以上故障模式，可以建立以下可靠性指标：
-平均无故障时间（MTBF）：传感器、执行器、主控制器和移动应用
程序的MTBF分别为5000小时、6000小时、7000小时和8000小时。
-平均修复时间（MTTR）：传感器、执行器、主控制器和移动应用程
序的MTTR分别为2小时、4小时、6小时和8小时。
-可用性：整个系统的可用性为95%。
3.可靠性改进建议
基于上述分析，可以提出以下可靠性改进建议：
-加强零部件质量控制，提高传感器、执行器、主控制器和移动应用
程序的可靠性。
机械设计中的可靠性与安全性分析
机械设计中的可靠性与安全性分析在机械设计中，可靠性与安全性分析是非常重要的环节。机械产品
的可靠性和安全性直接关系到产品性能和用户的生命财产安全。因此，在机械设计过程中，需要进行可靠性与安全性分析，以确保产品具备
高度可靠和安全的特性。
一、可靠性分析
可靠性是指机械产品在规定工作条件下保持正常运行的能力。在
进行可靠性分析时，需要考虑以下几个方面：
1. 可靠性指标：通过对产品的故障率、平均无故障时间、可用性
等指标进行分析，评估产品的可靠性水平。
2. 可靠性增长：在机械设计中，可靠性增长是通过改进产品结构、增加备用部件、提高工艺水平等方式来提高产品的可靠性。
3. 可靠性测试：通过使用可靠性测试方法，如加速寿命试验、可
靠性增益分析等，验证产品在不同环境条件下的可靠性。
二、安全性分析
安全性是指机械产品在正常使用过程中，不对用户造成人身伤害
或财产损失的特性。在进行安全性分析时，需要关注以下几个方面：
1. 风险评估：对机械产品的使用过程中可能存在的风险进行评估
和分析，包括物理伤害、火灾爆炸、电气伤害等。
2. 安全设计：通过合理的设计，如增加保护装置、设置警示标识、考虑人机工程学等，降低使用过程中的风险。
3. 安全测试：通过进行安全测试，如冲击测试、静态负荷测试等，验证产品在极限条件下的安全性能。
三、可靠性与安全性的关系
可靠性与安全性密不可分，二者相互补充，共同确保产品质量和
用户安全。在机械设计中，无法牺牲可靠性来换取安全性，反之亦然。
1. 可靠性保障安全性：如果产品的可靠性无法保证，那么在使用
过程中可能会出现故障，从而对用户的安全造成威胁。
电力系统可靠性及可用性分析
电力系统可靠性及可用性分析
随着电力需求的不断增长，电力系统的可靠性和可用性成
为了一个重要的议题。本文将对电力系统的可靠性和可用性进行深入分析，探讨其影响因素、评估方法和提高策略，并提供相关的案例研究。
1. 电力系统可靠性分析
电力系统可靠性是指在给定的时间段内，电力系统保持正
常运行的能力。它直接影响到用户的供电质量和可靠性。电力系统可靠性分析是通过对电力系统的各个组成部分进行评估，来确定其在各种异常情况下是否能够继续正常运行。
1.1 影响因素
电力系统可靠性的影响因素很多，以下是一些主要因素：
首先，设备的可靠性是电力系统可靠性的基础，包括发电
机组、变压器、开关设备等各种电气设备的可靠性。
其次，电力系统的运行管理对可靠性也有直接影响，包括
维护和检修的规范性、人员的技术水平以及设备的检测手段等。
第三，天气条件也是一个重要因素。例如，雷电、冰雪、
强风等极端天气可能导致设备故障和输电线路的破坏，从而影响整个电力系统的可靠性。
此外，电力系统的设计和规划也会对其可靠性产生重要影响。设计时考虑合理的备用容量和传输线路等，可以提高系统的可靠性。
1.2 评估方法
评估电力系统可靠性的方法主要包括定量评估和定性评估
两种。
定量评估是通过建立数学模型和应用概率统计理论，对电
力系统的各个组成部分进行分析和计算，得出其可靠性的定量指标。常用的方法包括故障树分析、事件树分析和可靠性块图等。
定性评估则是通过专家判断和经验总结，对电力系统的可
靠性进行主观评估。虽然定性评估没有定量评估精确，但它可以为后续的定量评估提供参考和依据。
系统可靠性设计中的维修可靠性建模案例解读(十)
系统可靠性设计中的维修可靠性建模案例解读
维修可靠性建模是系统可靠性设计中一个重要的环节。在复杂的工程系统中，维修工作是必不可少的，而维修的可靠性直接影响到整个系统的可靠性。因此，对维修可靠性的建模和分析是至关重要的。本文将通过一个实际案例，对维修可靠性建模进行详细解读。
1. 系统可靠性设计中的维修可靠性建模
在系统可靠性设计中，维修可靠性建模是指根据维修数据和系统运行数据，
对维修工作的可靠性进行建模和分析。维修可靠性建模的目的是评估维修工作的效率和可靠性，为系统的可靠性设计提供依据。
2. 案例介绍
某公司生产的某型号飞机发动机，在使用过程中需要进行定期维修。为了提
高维修工作的效率和可靠性，公司决定对发动机的维修可靠性进行建模分析。
3. 数据采集
首先，公司收集了该型号发动机的维修数据，包括维修次数、维修工时、维
修人员信息等。同时，还收集了发动机的运行数据，包括使用时间、使用环境等。通过对这些数据的分析，可以得到发动机的故障模式和维修模式，为后续的建模分析奠定基础。
4. 维修可靠性建模
在收集了足够的数据后，公司开始对发动机的维修可靠性进行建模。首先，根据维修数据和运行数据，确定发动机的维修间隔时间和维修工时分布。然后，利用可靠性工程的方法，建立维修可靠性模型。通过模型的分析，可以得出发动机的维修效率和可靠性水平。
5. 结果分析
经过维修可靠性建模分析，公司得到了发动机维修间隔时间的分布曲线和维修工时的概率密度函数。同时，还得到了发动机在不同运行环境下的维修可靠性水平。通过对这些结果的分析，公司可以制定合理的维修策略，提高发动机的可靠性和使用效率。
质量管理与可靠性(可靠性)
ห้องสมุดไป่ตู้
改进效果评估和总结
01
总结
02
通过针对可靠性的改进，该品牌智能手机成功解决了通话质量
问题，提高了用户体验和市场竞争力。
在产品开发过程中，关注用户反馈和市场动态，及时发现并解
03
决问题，是提升产品质量和可靠性的关键。
THANKS
感谢观看
提高产品可靠性的策略和 措施
提高设计阶段的可靠性
开展可靠性设计
在产品设计阶段，应充分考虑产品在各种工作条件下的可靠性，采用冗余设计、耐环境设 计、健壮设计等提高产品可靠性的设计方法。
进行可靠性评估
在设计阶段，应对产品的可靠性进行评估，通过仿真、试验等方式预测产品在实际使用中 的可靠性水平，及时发现并修正潜在的设计缺陷。
质量管理与可靠性 (可靠性)
目录
• 质量管理与可靠性的关系 • 可靠性工程基础 • 质量管理中的可靠性方法 • 可靠性在产品开发中的应用
目录
• 提高产品可靠性的策略和措施 • 案例分析：某产品的可靠性改进
01
质量管理与可靠性的关系
质量管理的定义与重要性
定义
质量管理是指在产品或服务的全生命 周期内，通过持续改进和预防措施， 确保产品或服务满足客户需求和期望 的过程。
可靠性试验
加速寿命试验
机械产品可靠性设计分析案例
机械产品可靠性设计分析案例
引言
机械产品的可靠性设计是在设计和制造过程中考虑到产品在特定条件下的使用寿命，以及避免因故障而导致的损失。本文将通过一个原料输送机设计的案例来探讨机械产品可靠性设计的重要性以及所需的分析方法。
案例描述
假设我们正在设计一个原料输送机，这是一个用于在工厂中将原料从一个地方输送到另一个地方的机械设备。该设备由许多不同的部件组成，包括传动系统、输送带、电机等。
可靠性设计分析方法
故障模式和影响分析（Flure Mode and Effects Analysis, FMEA）
故障模式和影响分析是一种常用的可靠性设计分析方法，它通过识别潜在的故障模式和评估其
对系统性能的影响来帮助设计人员减少故障的发生。在我们的案例中，我们可以使用FMEA来识别原料输送机各个部件可能发生的故障模式，并评估其对输送机性能和生产效率的影响。
步骤1：识别故障模式
首先，我们将列出原料输送机的各个部件，并识别每个部件可能发生的故障模式。例如，输送带可能会断裂、传动系统可能会卡住或失效、电机可能会烧坏等等。
步骤2：评估影响
对于每个故障模式，我们需要评估其对输送机性能和生产效率的影响。例如，输送带断裂可能导致原料无法顺利输送，造成生产线停工并导致生产延误。
步骤3：制定改进措施
根据故障模式和影响的评估结果，我们可以确定一些改进措施来降低故障发生的可能性和减少其对系统性能的影响。例如，我们可以使用更耐
用的材料制造输送带，选择更可靠的传动系统组件，以及定期进行电机维护和检修。
可靠性预测分析
可靠性预测分析是一种定量的可靠性设计分析方法，它通过统计模型和数据分析来预测系统在一定时间内的可靠性水平。在我们的案例中，我们可以使用可靠性预测分析来评估原料输送机的预期寿命和故障率。
汽车机械制造中的安全与可靠性设计案例分析
汽车机械制造中的安全与可靠性设计案例分
析
在汽车行业，安全与可靠性是最为重要的设计考量因素之一。一辆
安全可靠的汽车能够保障乘客的生命安全和财产安全，同时也能增加
用户的信任度和满意度。本文将通过分析三个汽车机械制造中的案例，来探讨安全与可靠性设计的重要性以及相关策略。
案例一：刹车系统设计
在汽车制造过程中，刹车系统是最为关键的安全装置之一。一款安
全可靠的刹车系统能够提供稳定的制动性能，避免潜在的事故风险。
在设计刹车系统时，制造商需要考虑以下几个方面：
1. 材料选择：合理选择刹车盘和刹车片的材料，确保其具备良好的
热传导性能和耐久性，以免在长时间制动中产生过热或磨损过快的情况。
2. 刹车液选择：选用合适的刹车液，以确保在高温或低温等极端环
境下仍能够保持稳定的制动性能，防止刹车失效。
3. 刹车系统设计：通过合理的刹车系统设计，包括液压传动装置和
制动力分配系统等，保证制动力均衡、反应灵敏，提高制动系统的可
靠性。
案例二：碰撞安全设计
碰撞安全是汽车安全设计中的重要环节。一款具备良好碰撞安全设
计的汽车能够最大程度地保护车内乘客免受外界碰撞力的侵害。在碰
撞安全设计中，制造商需要考虑以下几个方面：
1. 车身结构设计：构建合理的车身结构，包括防撞梁的设置和车身
刚度的控制，以提供良好的抗碰撞性能并减轻碰撞对乘客产生的冲击。
2. 安全气囊系统：合理布局气囊系统，包括驾驶员和乘客的正面、
侧面和帷幕气囊等，以提供全方位的保护，并在碰撞发生时迅速充气，减轻乘客的伤害程度。
3. 安全带设计：优化安全带的设计，确保其能够紧密贴合乘客身体，提供良好的保护作用，并在碰撞发生时迅速锁死，避免乘客的二次撞击。
《可靠性参数》课件
案例二：机械装备MTTR的降低
总结词：通过优化机 械装备维修流程、提 高维修人员技能和加 强备件管理，降低平 均维修时间（MTTR ）
详细描述
优化维修流程，制定 标准化的维修手册和 操作流程，提高维修 效率。
加强维修人员培训和 技能提升，确保他们 具备快速准确排除故 障的能力。
备件管理方面，建立 完善的库存管理系统 ，确保常用备件充足 ，减少维修等待时间 。
05
可靠性参数的发展趋势 与挑战
新材料与新工艺对可靠性参数的影响
新材料
新材料的应用可能会带来新的可靠性 问题，如新型复合材料的界面结合强 度、疲劳性能等。
新工艺
新工艺的发展可能会影响产品的可靠 性，如激光焊接、3D打印等新工艺可 能会引入新的制造缺陷。
智能化与自动化对可靠性参数的挑战
智能化
随着智能化技术的普及，电子元件的可靠性要求越来越高，需要应对高温、高湿、高震等复杂环境。
可靠性参数是评估产品或系统可 靠性的重要依据，对于产品设计 、生产、使用和维护具有指导意 义。
可靠性参数的分类
按性质分类
可分为基本可靠性参数和任务可靠性参数。基本可靠性是指 产品在正常使用条件下不发生故障的概率，而任务可靠性是 指产品在规定任务剖面内完成规定功能的概率。
按时间分类
可分为瞬时可靠性和寿命可靠性。瞬时可靠性是指在瞬时时 间内的可靠性，而寿命可靠性是指产品在规定时间内完成规 定功能的可靠性。
数据可靠性案例情景剧——真实案例
数据可靠性案例情景剧——真实案例
【背景】
公司是做药物洗脱支架，用于动脉壁，是钛材料做的，插到动脉壁之后血管壁会扩张，但因为是金属材料，会产生排异反应，所以需要药品材料外壁以保证金属材料不直接与血管壁接触，最外层是一层薄薄的聚合材料。在人体中需要3个月的时间释放。
【人物】
【场景一】
雷雷：梅梅，你好。
梅梅：头儿，你好。恐怕我们现在遇到问题了，今天早上小美检测的批号为ABC123的产品的一支样品，发现溶解度为0。
雷雷：0？怎么会？甚至不是50%吗？
梅梅：不是，是0。
雷雷：这不可能！
梅梅：是啊，我也觉得太不可思议了。所以我让小美做了实验室的调查，是否是实验室的问题，但是没有发现实验室有任何问题。
雷雷：那含量有问题吗？
梅梅：含量一直都没问题，就是溶解度有问题。美美对同一批次的另外一些样品进行了检测，这部分样品溶解度是合格的。
雷雷：以前遇到过这样的情况吗？
梅梅：呃…….实际上，见过。我们调查了历史数据，大概检测100支产品有1支会出现零溶解度的情况。
雷雷：是实验室的问题吗？
梅梅：不是。
雷雷：但是我们已经通过了FDA的检查了，备了这么多货，马上就准备销售这些产品了对不对？现在我们发现了这种零溶解度的问题，大概每100支产品中会发生1支这样的情况，我们应该怎么办呢？我们已经获得了批准，马上就要销售了。大家觉得我们应该怎么办？
画外音A：这是个组合产品，所以要检测药品的情况就必须用另外一个组合产品了就不是原来的产品的是不是？
雷雷：对没错，那你说我们怎么办啊？
画外音A：我不是QA的人，我说不了应该怎么办。
电网电力系统的可靠性分析及其应用
电网电力系统的可靠性分析及其应用第一章绪论
电力是国民经济发展的基础之一,电力系统运行的可靠性是保障电力系统安全运行的重要保证。电力系统是一个复杂的系统,它由
发电厂、变电站、输电线路、变配电设备等组成,涉及到电力的生产、输送和消费环节。可靠性分析是电力系统维护和管理的重要
手段。本文主要借助可靠性理论，并以电网电力系统实际案例为例，深入探讨电力系统可靠性分析及其应用。
第二章可靠性的概念及基础理论
2.1 可靠性的概念
所谓可靠性是指系统在指定的条件下，在指定时间内完成指定
的任务的概率。可靠性在电力系统中是一个非常重要的指标，电
力系统的可靠性决定了电力系统的安全性和经济性。
2.2 可靠性理论的基础
在可靠性分析中，可靠性的度量指标是系统的故障率(hazardrate)。故障率是指系统单位时间内出现故障的概率。同时，可靠性还涉及到可靠性函数(Reliability Function)、平均无故障时间(MTTF)、平均故障时间(MTBF)等概念。
第三章电力系统可靠性分析
3.1 可靠性评估方法
目前可靠性评估方法包括静态方法、动态方法和计算机仿真方法。在电力系统可靠性评估中，通常采用静态方法和动态方法相
结合的方法。其中，静态方法侧重于电力系统的固有性质的分析，例如电力设备的重要性、电力设备的优化配置等;动态方法则侧重
于电力系统故障的分析和处理。
3.2 电力系统可靠性分析的过程和方法
电力系统可靠性分析的过程包括系统建模、故障分析和可靠性
评估三个步骤。其中，系统建模是通过电力系统发电、输电、配
电和负荷等指标确定系统的结构和属性；故障分析是通过对系统
系统工程之系统可靠性理论与工程实践讲义
系统工程之系统可靠性理论与工程实践讲义
系统可靠性是系统工程中的重要概念，它是指系统在特定条件下保持正常运行的能力。在实际工程中，系统可靠性的理论和工程实践是不可或缺的。本讲义将介绍系统可靠性的基本理论和实践方法，并结合实例介绍如何应用于实际工程中。
一、系统可靠性的基本理论
1. 可靠性概念
可靠性是指系统在规定时间和规定使用条件下能够完成规定功能的概率。可靠性可以用失效概率（failure probability）来度量，即系统在规定时间内失效的概率。
2. 失效模式与失效率
失效模式是指系统失效的原因和方式，常见的失效模式有硬件失效、软件失效和人为失误等。失效率是系统失效的频率，可以用失效率函数（failure rate function）表示，常用的失效率函数有指数分布、伽马分布和韦伯分布等。
3. 可靠性评估指标
评估系统可靠性常用的指标有可用性和维护性。可用性是指系统在规定时间内处于正常工作状态的时间比例。维护性是指系统出现故障后恢复正常工作所需的时间。
4. 可靠性增长和可靠性增长率
可靠性增长是指系统在运行一段时间后逐渐提高其可靠性。可靠性增长可以通过故障数据进行可靠性增长率的计算，可靠性增长率是指单位时间内系统可靠性增加的速率。
二、系统可靠性的工程实践方法
1. 可靠性要求的确定
在系统设计初期，需要明确系统的可靠性要求。可靠性要求的确定需要考虑系统的功能、使用条件和用户要求等因素，并依据相关标准和规范进行确定。
2. 可靠性设计的考虑
在系统设计过程中，需要考虑如何增强系统的可靠性。可靠性设计的主要方法有冗余设计、容错设计和检测与诊断设计。冗余设计是指在系统中增加冗余部件来增加系统的可靠性。容错设计是指设计系统能够自动检测和纠正错误的能力。检测与诊断设计是指设计系统能够及时检测故障并对故障进行诊断。
系统可靠性设计中的失效模式与影响分析案例分享(Ⅲ)
系统可靠性设计中的失效模式与影响分析案例分享
在各种工程领域中，系统的可靠性设计是至关重要的。无论是航空航天领域
的飞机设计，还是汽车制造业中的汽车安全系统，都需要对系统的可靠性进行深入的分析和设计。而失效模式与影响分析（Failure Mode and Effects Analysis, FMEA）则是一种常用的工具，用于识别并评估系统中各种潜在的失效模式及其可能的影响。本文将通过几个案例分享，探讨在系统可靠性设计中如何进行失效模式与影响分析，以及如何有效地应对潜在的问题。
1.案例一：飞机起落架系统的失效模式与影响分析
在飞机设计中，起落架系统是一个关键的部件，直接关系到飞机的起飞和降
落安全。因此，对起落架系统的可靠性设计至关重要。在进行失效模式与影响分析时，首先需要识别起落架系统可能存在的失效模式，例如液压泄漏、零部件磨损等。然后需要评估这些失效模式可能对飞机安全性能产生的影响，比如可能导致的起飞或着陆事故。最后，需要采取相应的措施，来降低这些失效模式的发生概率，或者减少其对飞机安全性能的影响。
2.案例二：汽车制动系统的失效模式与影响分析
在汽车制造业中，制动系统的可靠性设计同样是至关重要的。通过失效模式
与影响分析，可以识别可能存在的失效模式，比如制动片磨损、制动液泄漏等。然后需要评估这些失效模式可能对汽车行驶安全性能产生的影响，比如可能导致的刹
车失灵等问题。最后，需要采取相应的措施，来降低这些失效模式的发生概率，或者减少其对汽车行驶安全性能的影响。
3.案例三：医疗设备的失效模式与影响分析
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E 招聘
新来的人 面试，剔除歪瓜裂枣
正式入职前 确定试用期（6个月） 接触实际的工作任务 工作总结，开转正会
可靠性试验
可靠性强化试验 （可靠性加速试验）
增加应力（时间）
需要连续工作10小时
连续工作24小时会over
饥饿 困 两眼冒星 女员工倒下 思维停滞
叫外卖 两包咖啡
洗脸 多用男员工
吃脑残片
10
部件
断路 振动
故障与约定层次
约定层次的划分有利于故障分析
失手 脉血脚 象过冰 缓多冷 静，,，头贫血晕血不发怕养热冷汗，，，气生舌虚病头血，发弱产白，后，蹲失血下调不站养起肝来头晕 天南星五钱，百合一钱半，土丑星麻两钱， 史君子八分，夏枯草一两， 冬花做药引，文武火反复互煎
寿命周期
可靠性贯穿于产品的全寿命周期
1,0000
×20
5000
500 ×365
18,2500
A
S1
2.7
B
0.5
2.9 ×106
TIP
MTBF 4 +
+
Mean Time Between Failures
平=均故障3间隔时间= h
345
BROKEN
Advertisement Warranty More MTBR
More BenefRit equirement
故障原因
务 阶
段
故障影响
局部影响
高一层次 影响
最终影 响
一级运 放反馈 电阻
开路
器件内部 缺陷开焊
使 用
开路
无输出
无信号 输出
一级运 放反馈 电阻
参数漂 移+50%
器件内部 缺陷，温 度影响
使 用
参数漂移
输出电压 降低
信号达 不到输 出要求
一级运 放反馈 电阻
参数漂 移-50%
器件内部 缺陷，温 度影响
RELIABILITY
Session 1 - Introduction Ren Wuyue
CaseSession 3 Reliability Design
Ren Wuyue
DE. TECHNOLOGY CBPM-GREAT WALL FINANCIAL EQUIPMENT HOLDONG CO., LTD
Introduction
任武越
中钞长城金融设备控股有限公司 技术部
可靠性
规定的
条件
时间
功能
故障
产品不能执行规定功能的状态
故障模式
表现形式
故障机理
物理、化学、生物等过程
故障
常见故障模式
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
故障模式 结构故障 捆结或卡死
振动 不能保持正常位置
打不开 关不上
2261200 1
17
0.944444
0.85
2290313 1
16
0.941176
0.8
2436609 1
15
0.9375
0.75
2485271 1
14
0.933333
0.7
……
Reliability
1
0.8
0.6
0.4 MTBF
0.2
0
0
1
2
3
×106
Cycle
A
S1
2.40
2.7
B
0.5
2.39×106
种实验方案
节约实验成本
其他质量特性
保障性
测试性
可靠性
维修性
安全性
易用性
维保测易安修障试用全性
MSTUeuasaaspfteibpnattioyblaitriyltiinatyabbilitliyty
在能良提产设够好高品计及的用故中时测户障考有试操、虑效接作人维的口员修提能准差过供够确错程关准率和，于确环使产快降境安品速低因装一的误素和切进操是更的行作造换后故；成时勤障提安能保定高全够障位操事降单，作故 低元降速的维，低度主修如排，要工技查降因时术故低素和资障思。难料考安度、时全，人间性使力缩；设维物短具计修力维有时人、修良从员产时好更品间的加备。用设容件户计易，体上的以验降接及低是近这严易 维些用重修保性危部障的害位单核性。元心故的。障可这的靠里发性的生要用，求户屏。包蔽括故所障有作与用产到品人有的接传触播 的路人径员，，以如及安通装过工停人转、使隔用离人、员警、告维等保措人施员保等护。使 用人员。
…… 12 男员工倒下
放弃吧
可靠性试验
可靠性验证试验
L(θ) 1
故障数
只需少量样本，即可对整体进行评价
①
根据产品的寿命分布，
得到判别线①②
②
0
θ0
θ
两类风险：
拒收好的——生产方受损
接受坏的——使用方受损 0
试验时间
可靠性数据分析
可靠性基于概率论，而概率论离不开数据统计
悲观主义
强调具体某个产品的具体指标，将消耗极大的人力物力 宏观上把握批次产品的指标特性，利于抓住主要矛盾
有限元分析
设计流程
⑤
可靠性试验
环境应力筛选
可靠性研制试验
可靠性增长试验
可靠性验证试验
寿命试验
加速试验
可靠性设计
冗余设计
R
Rs1 = R = 0.5 Rs2 = 1-(1-R)2 = 0.75
50%
n=4 n=2 n=1
t
可靠性设计
FMECA
产
代码
品 标
志
1 R1
2 R1
3 R1
任
功能
故障模 式
在已知条件下，对系统可靠性模型特征的描述手段
简单 自动化 成本低
仿真结果依赖于已知条件数学 模型的精确度
概率论 最优化 排队论 ……
可靠性仿真案例
概率论
国家电网
计算 MTBF
百万级以上节点数量 无法整网建模 无法进行实验
假设：节点的故障分布函数 链路的故障分布函数
理论：相变理论 工具：蒙特卡洛仿真
II
III
III
Reliability
1
A B
I I
only III
I
II & III
0
Failure Mode
ILeabharlann Baidu
I II
II II
II
III
III
I
TERMINATED !!!
SO
redesign
reduce
reliability can save more money Thank You
① 确定排队论模型
②构造约束条件
③ 迭代求解，找到最值
可靠性试验
环境应力筛选
非破坏性试验，消除早期故障
振动台
涂层、材料或线头上的各种微观裂纹扩大 粘接不好的接头松弛 螺钉连接或铆接不当的接头松弛 质量差的钎焊接触电阻加大或开路 粒子污染 密封失效 电缆磨损 集成电路片离开插座 脆性绝缘材料出现裂纹 ……
50±2 mm 99.73%
产品质量异常
现代质量管理
控制图
-0.2
0.2
-0.2
0.2
-0.2
0.2
正常：随机分布，过程稳定
异常：偏向一侧
异常：趋势明显
现代质量管理
田口方法
如何冲调奶粉，使婴儿吸收率（体重）最高？
品牌
水量
奶粉量
温度
MENGNIU
伊利
三元
常规
3 = 81 4 种实验方案
正交表设计
L27(3**4) = 27
方案定义 工程研制 研制费用
生产部署 生产费用
退役 退 役 费 用
维护费用
运输费用 运行费用 训练费用
备件费用 技术数据费用
使用保障
退役
可靠性
使用
论证 研制
可靠性分类
基本可靠性
任务可靠性
例如
完成一项任务
任务可靠性
￥
支付更多工资、管理更加 复杂、容易产生矛盾
M
集思广益、进度加快、 允许多人休假
基本可靠性
误开 误关 内部漏泄 外部漏泄 超出允差上限
序号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
故障模式 超出允差下限
意外运行 间歇性工作 漂移性工作
错误只是 流动不畅 错误动作 不能关机 不能开机 不能切换 提前运行
序号 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
故障模式 滞后运行 错误输入(过大) 错误输入(过小) 错误输出(过大) 错误输出(过小) 无输入 无输出 (电)短路 (电)开路 (电)漏泄
其他
故障
浴盆曲线 λ(t)
规定的 故障率
早期故障
使用寿命
偶然故障
t 耗损故障
故障与约定层次
约定层次的划分有利于故障分析
系统 单元
不执行动作 无输出
故障模式 故障机理
使 用
参数漂移
输出电压 信号持 容易过饱 续输出
严酷 度类
别
IV
IV
IV
α
危害性分析
β
λ /h
t / h
Cm
Cr
故障 检测 方法
补 偿 措 施
R
6
0.9 19
9.1 1 8E-
10
0 5.0 2 8E4 05
0
0.9999 44701
0.0 56
9.1 1 8E-
10
6
0 3.1 5.5 万用 2 0E- 3E- 表测 4 06 05 量
2.9
Annual Volume Buttons
Per button cost Total
Failure Probability Expected failures
Cost per repair Total
A
B
18,2500
1,0000
1
0.5
10
5 ×104
0.0047 4.79
1198
6.7242 6724.29 250
C3开路 或 参数 漂移
AD故障
R7开路 C4短路 D1开路 AD故障
输出 电压 钳位 在负
电压
输出 电压 钳位 在正
电压
输出 电源 正电 压
输出 电源 负电 压
输出 电压 钳位 在负
电压
输出 带波 动的 电源
负电 压
可靠性设计
热设计
温度分布云图 空气流动
可靠性设计
有限元
受力 运动 薄弱环节
可靠性仿真
0
详 见 正 文
0.9999 44701
6
0.0 25
9.1 1 8E-
10
0 1.3 2 8E4 06
0
0.9999 44701
可靠性设计
FTA
一级 运放单 元故障
无信 号输出 二级 运放单 元故障
三级 运放单 元故障
R1开路
C1开路 或 参数 漂移
AD输出 电压 钳位 在负 电压
R4开路
C2短路
总体所 研制单位
供应商
③
可靠性分配
为什么
产品工作时间很短，如1天， 但设计时，要求零部件工作时间达到
几个月甚至几年？
③
可靠性分配
木桶原理
0.5h
导弹MTBF
10000
相同串联元器件
?
每个元器件的MTBF
1
������
������������
=
1 ������1
+
1 ������2
+
1 ������3
168,1073
1 17 0,1198
3,1073
17
Holy Crap！
返回
秦祥林
2月30日 下午16:36
如果上天再给我一次选择的机会， 我会对她说…
…爱过
我选A
IF we were the provider…
LUCKY!
A
S**T!
B
I I
I
I
I
II
Cycle
Failure Mode
II II
可靠性试验
可靠性增长摸底试验
① 电子产品 ② 重要度高的关
键产品 ③ 大量采用新技
术、材料、工 艺，技术跨度 大、含量高， 无继承性的新 产品
T 可靠性摸底
对象
研制初期样品
状态 环境筛选，剔除早期故障
时机 时间
研制初期 确定试验时间（200h）
剖面
模拟实际的工作条件
故障处理 找出失效机理，确定可靠度
+
1 ������4
+
⋯
+
1 ������������
=
������
=
0.5
������ = ������������������ = 10000 × 0.5 = 5000ℎ ≈ 7������
保证在0.5h内发生故障是小概率事件
设计流程
④
指定工作要求
245V
降额设计
冗余设计
热设计
FMECA
环境筛选
Competitiveness
A
S1
2.7
B
0.5
2.9 ×106
“
Wait！
“ 实践出真知
A
B
0.5
1
1.5
2
2.5
×106
A
Cycle Dead Survived P(survival) Reliability
1549084 1
19
0.95
0.95
2053980 1
18
0.947368
0.9
可靠性仿真案例
最优化、排队论
小学应用题
技术部发现厂里的10台小张挑残机存在飞钞现象，需要派攻城狮现场维修，每一名攻 城狮能够维修2台，问技术部需要派出几名攻城狮？（本题5分）
解：
10 ÷ 2 = 5（人）
答：技术部需要派出5名攻城狮。
可靠性仿真案例
最优化、排队论
实际应用题
技术部发现厂里的10台小张挑残机存在飞钞现象，需要派攻城狮现场维修。每次出现 飞钞的间隔时间服从泊松分布，每一名攻城狮解决飞钞故障的时间服从指数分布。维 修时间与厂里损失呈正比，超过一定时间修不好厂里会向公司告状。厂里节假日不上 班，只能工作日维修。此外，外派攻城狮享受额外的补助。问技术部需要派出几名攻 城狮才能到达双方成本最低，维修时间最短，皆大欢喜的局面？（本题5分）
运营成本低、轻型结构更 灵活、易沟通交流
任务紧张、进度易推迟、孤 军奋战、从此假日是路人
越简单的产品可靠性越高
可靠性参数
R T f λ MTTF
可靠度
平均故障间隔时间
故障率
失效率
设计流程
①
提出指标
R(t=5h) = 0.99983 MTTF = 8h
设计流程
②
可靠性建模
设计流程
③
可靠性分配