可靠性数据的收集与分析

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我国北京机科易普可靠性数据库软件
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失效案例
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模具失效案例
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查询
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例3-1 汽车可靠性数据收集与分析 根据汽车可靠性试验数据的特点，应用 数据库理论，建立汽车可靠性试验的数据 收集与分析系统，说明数据库的结构及其 功能，对汽车可靠性试验数据的分析方法 进行探讨。 汽车可靠性试验数据库的建立参考国家 汽车质量监督检验测试中心对汽车行业进 行的15000km整车质量抽查试验的内容。 汽车可靠性行驶里程分配如下：一般公路： 2500+12500×C1;山路:12500×C2;高速公 路：12500×C3;强化环路：12500×C4。
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表3-1 野马牌某车型的故障数据表
整车特性 产品名称 车牌号 轻型客车 野马 故障特性 故障部位 故障模式 油底壳 漏油
车型号
生产厂家
SQJ6481B
故障类别
3
质量等级
2584.6 四川汽车工 故障里程 /km 业集团 合格 故障排除措 更换密封垫 施
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根据上面的数据建立汽车的可靠性数据 库，编制相应的管理程序。形成完整的数 据库系统，可以实现数据输入、检索、维 护等一系列功能
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提出问题
明确数据目的 进行试验设计
实施可靠性试验
可靠性数据库
比较试验结果
数据分析与应用
图3-4实验室数据收集的程序
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（3）实验室数据收集的程序 1）明确数据目的 2）进行试验设计 制定可靠性试验工作的细节和方案包 括： a.查询可靠性信息 b.试验条件的确定 c.试验设备的准备 3）实施可靠性试验
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（3）各种原因归类要注意合理恰当，分析 出的主要原因应当作标记，通过试验进行 验证并到现场调查后提出改进措施。 例3-2对于某轴承光洁度达不到指定要求而做 出的按工序分类的因果图。
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下料
成分 牌号
车
扩孔
刀具刃损
磨孔
技术
乳化液
研磨剂
刀痕 硬度低 有裂纹 调 治 钻孔
技术
乳化液
材料 走偏 铰孔 刀具磨损
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正因为可靠性试验 的上述目的，所以可 靠性试验有很多种类 型方法，按试验目的 可以分为两大类四种 类型（图3-2）。
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可靠性试验
工程试验
统计试验
环境应力筛选
可靠性增长
可靠性鉴定
可靠性验收
图3-2按试验目的进行的可靠性试验分类
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可靠性试验按破 坏性质也能分成两 大类四种类型（图 3-3）。
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（2）可靠性试验的类型 1）摸底 2）鉴定 以判断设计和生产工艺是否符合可靠性要 求，发现在设计、材料和工艺方面的各种缺陷。 3）验收 判断产品是否符合或达到可靠性水平规定 的指标（定量要求），是否满足用户需求，以 使用户决定是否接受产品。同时预测产品或系 统的可靠度，为改善设备完好率，降低失效率， 减少维修费用和保障费用提供理论依据。
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不同的阶段有着不同的任务 : （1）在研制设计阶段进行可靠性增长 试验时，根据试验数据对参数进行评 估，分析发生故障的原因，找出最薄 弱的环节，提出改进方案，以求产品 可靠性的逐步增长。 （2）在投入生产制造阶段前，根据可 靠性试验结果，评估可靠性水平是否 达到设计标准。
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（3）在生产制造阶段，验收 试验。 （4）在投入市场早期，注重 现场可靠性数据的收集与分 析，找出产品出现故障的主 要早期原因，进行改进，加 强可靠性管理，降低产品的 早期故障率，提高可靠性。
轴 承 光 洁 度 达 不 到 要 求
图3-6按工序分类的因果图
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因果分析图与排列分析图各有侧重点， 要优势互补，配合使用，其效果将更佳， 往往能取得事半功倍、意想不到的结果。
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三、故障数据的直方图分析 （1）在收集到的一批数据中，找出数据的 最大值Xmax和最小值Xmin。 （2）确定区间个数。直方图的区间个数大 N 约为 并取整数，其中 N为数据的个数 （3） 确定区间间隔C。区间间隔C为极差Ｒ 除以 N ，得到一个近似的值，然后圆整取1， a 10 2，5乘以 （a=1，2，）。
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第三章 可靠性数据的收集与分析
第一节 可靠性数据收集与分析的概念
第二节 第三节 可靠性数据收集的内容与方法 可靠性数据的图形分析
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第一节 可靠性数据收集与分析的概念
一、可靠性数据的概念及其统计特性 （1）随机性。 （2）统计性。 （3）代表性。 随机样本，能够代表其母体的性能 可靠性数据在其寿命周期内还表现出一些其 他的特点。
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二、可靠性数据收集的方法 （1）直接收集法。 （2）调查表法。 （3）定期反馈法。 （4）可靠性实验法。
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1．实验室数据的收集 （1）实验室数据收集的目的与特点
然而实验室的可靠性试验不同于一般的功能试 验或现场试验，具有以下特点：
1）破坏性项目比较多。 2）试验时间长。 3）试验条件设定困难。 4）样本数量较大。 5）重视故障分析。
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第二节
可靠性数据收集的内容与方法
一、可靠性数据收集的基本要求和内容 1．可靠性数据收集的基本要求 （1）真实性。 （2）连续性。 （3）完整性。
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2．可靠性数据收集的内容 （1）收集对象：例如产品、系统、材料、 零部件等具体事项； （2）环境影响：例如温度、湿度、地区、 工作环境等影响； （3）使用条件：例如应力大小、人机界面、 维修情况及效果等条件； （4）失效状况：例如故障性质、失效时间、 寿命数据等信息。
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根据失效信息，按以 下程序进行失效分析： （1）失效调查与实施； （2）工程分析； （3）统计分析。
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波音和空客与航空公司、设备供 应商以及美国航空运输协会（ATA） 一起，自1997年以来，共同开发行 业标准数据交换协议，以便于收集 和交换可靠性和维修数据 。新ATA 标准强调所有的数据都以统一的形 式定义，在一些中立的平台上运行， 向航空公司和供应商开放，无论在 办公室、外场、车间或驾驶舱都可 使用这些数据。
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a.精心管理试验设备，维持其功能以保持试 验条件的稳定。 b.严格控制可靠性试验的工作条件，确保其 稳定在规定的范围内。 c.加强可靠性管理与进度控制以及试验操作 人员的管理工作。 d.做好可靠性试验的数据记录。特别注意记 载由试验人员，试验设备等引起的故障， 以及外部干扰引起的故障。
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4）比较试验结果 通过可靠性试验可以取得一系列的信息及 相应的数据，比较试验结果与试验目的要 求是否相符。如果不相符，则要分析问题， 提出改进措施，并进一步作可靠性试验。 如果相符，则要进一步开展数据分析。
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在排列图中，通常按累计百分数把影响 原因，根据重要程度分为A、B、C三级： A级：在排列图中占比例最大，约占累计 频率的70~80%，是引起失效的主要因素。 B级：在排列图中比例很小，除去A级的 所占频率，占剩余累计频率的95%，是次 要因素。 C级：在排列图中比例最小，是除去A、 B级剩余的部分是部分因素。
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2．现场数据的收集 （1）现场数据收集的目的 1）验证产品的可靠性指标。 2）发现产品实际存在的缺陷。 3）比较实验室试验数据，验证实验室模拟 环境和应力条件是否合理 （2）现场数据收集的特点 1）综合性。 2）真实性。 3）经济性。
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第三节
可靠性数据的图形分析
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一、故障数据的排列图分析 排列图的基本形式如图3-5所示 共有两个纵坐标和一个横坐标，若干个直方图 和一条由左向右逐步上升的折线。左边的纵坐标 表示频数（如失效故障数等），右边的纵坐标为 频率（用百分比表示），横坐标表示影响故障的 各个原因，按影响的大小从左到右排列。
（1）收集、分析、处理和积累可靠 性信息，包括可靠性试验数据， 现场使用数据和有关报告、文献 和各种数据库提供的数据； （2）对可靠性数据按不同类别进行 传递、反馈，使数据在可靠性工 程中发挥作用；
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（3）定期提出质量动态分 析报告； （4）对产品进行初步分析， 提出改进措施； （5）指导质量统计员的业 务活动，健全企业的数据 反馈网。
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1.时间性
可靠性数据又多是用时间来 描述的这里的时间是广义的。
2.有价性 可靠性数据的有价性表现在收 集的高代价和使用的高价值两方 面。 3.时效性 4.可追溯性
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二、可靠性数据收集与分析的地位和作用 （1）在开发研制阶段:收集分析同类零部件的失 效数据可以为产品的改进和定型提供科学的依 据； (2)在生产制造阶段:定期抽取样品进行试验， 可以动态反映产品的设计和制造水平，有利于 产品质量的控制； (3)在产品使用阶段:收集分析产品的实际使用 和维修数据，真实反映产品的可靠性水平，可 以为老产品的改进和新产品的研发提供最为权 威的信息。
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可靠性试验
破坏性试验
非破坏试验
加速性试验
非加速性试验
抽样试验
全数试验
图3-3破坏性质进行的可靠性试验分类
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加速性试验、截尾试验和 抽样试验等特殊试验方法。 a.加速试验 b.截尾试验
定时截尾\定数截尾
c.抽样试验
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由于可靠性试验的目的不同，实验室数 据收集的程序也有所不同，但一般情况下 可以把其流程归纳为图3-4。
直方图的高度表示某一原因影响的大小， 折线表示各影响原因大小的累积百分数。 这条折线又称巴雷特曲线。
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频数
100 90
100%
累 计 百 分 比
81 60
50 40 30 20 18 13 10 58 40 60
71
80
40
9 10 20
项目
10 0
表面 气孔 未充 形状 尺寸 其它 图3-5铸造缺陷主次图
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其中C1、C2、C3、C4分别为试验场定 型可靠性试验规程规定的基本型车定型 可靠性行驶里程中的一般公路、山路、 高速路、强化环路所占的比例。汽车可 靠性数据来源于两大类：一类是描述汽 车特性的，如产品名称、车牌号、车型 等，表示汽车某一方面的特征；另一类 是描述故障特性的，如故障部位、故障 模式、排除故障措施等，表示故障某一 方面的特征。以野马牌某一车型的数据 为例（表3-1）：
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二、故障数据的因果图分析 树干导致的结果是故障，各大树枝上的原因都 是造成故障的原因，而大树枝上的原因又是小树 枝上所列原因造成的。 由于因果图是对某一失效故障进行分析，所以做 因果图应当注意： （1）所要分析的失效故障应提得尽量具体，一种 故障应做一张因果图。 （2）作图时除主要设计人员，试验人员外，还应 吸收有关人员参加并充分发表意见，特别应当重 视现场人员的意见，分析应尽可能深入细致。
200万美元以上。 我国的可靠性数据交换网与国外的先 进水平存在很大差距，在传输速度和准 确性方面有待加强
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四、可靠性数据信息与可靠性信息系统 管理

A类信息是具体的数字数据，包括：质 量认证数据，质量评估数据，失效率数据， 寿命试验数据，可靠性筛选数据，储存试 验数据，现场使用数据等。 B类信息是可靠性文献资料，包括：可 靠性试验报告，故障分析报告，可靠性标 准和规范，可靠性技术文献，可靠性研究 报告和技术成果，主要产品型号、规格、 性能和生产厂家等。
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（5）在产品使用中，定期对产品 进行可靠性分析与评估，最终使 产品达到用户的要求。 在产品寿命周期的不同阶 段，根据可靠性数据收集和分析 的目的制定可靠性工作的任务， 获取所需要的可靠性数据和结果， 为以后的可靠性研究打下基础。
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据美国政府工业数据交换网调查，工 程师通常需要花费他们研究时间的 20~30%来获得必要的可靠性数据，而 且往往是不成功的，而利用数据交换网， 就可以方便地获得所需要的数据。有资 料表明，美国一个较大的企业，全面利 用数据交换网的数据，一年可以节省
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1． 可靠性信息
（1）分散性与相关性 （2）发生的随机性和度量 的时间性 （3）潜在的价值性（数据 挖掘） （4）继承性和时效性
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输入
可靠性信息 源
可靠性信息 收集
可靠性信息 分析
可靠性信息 储存
可靠性信息 来自百度文库用
输出
可靠性信息反馈
图3-1 可靠性信息系统示意图
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3．可靠性信息管理 可靠性信息管理的主要任务包括：
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三、可靠性数据收集与分析的目的和任务
可靠性数据收集与分析的目的包括： （1）为产品的改进和可靠性的提高提供 必要的信息。 （2）根据可靠性试验数据，改进产品的 设计、制造工艺，提高可靠性，并为 新技术的研究，新产品的研制提供信 息。 （3）改进产品维修性，提高产品的质量。
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（4）根据可靠性数据预测系统 的可靠性和维修性，开展系统 的可靠性和维修性设计。 （5）根据可靠性数据进行产品 可靠性分析及参数评估。