可靠性与可靠性工程RE

2010-10-2
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谢谢大家
2010-10-2
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寿命周期与寿命剖面
产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的 全部事件和环境的时序描述。它包含一个或多个任务剖 面。通常把产品的寿命剖面分为后勤和使用两个阶段
2010-10-2 20
可靠性工程内涵
可靠性的几个概念
时间域的概率度量 按用户/生产方分类 固有可靠性 使用可靠性 按分析角度分类
基本可靠性：产品在规定的条件下，无故障的持续时间或概 率 在没有后勤保障情况下系统工作能力的度量 考虑所有需要维修保障的故障 任务可靠性：产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力 系统完成任务能力的度量 只考虑引起任务失败的故障
交叉型学科 可靠性的理论基础 宏观：系统学、概率论、统计学 微观：其他学科：材料学、力学等等 应用理论 系统工程 可靠性设计分析技术 可靠性试验技术 可靠性评估技术 可靠性信息管理 可靠性管理
2010-10-2 19
可靠性工程内涵
质量与可靠性关系
从广义质量观看，质量涵盖可靠性 从狭义的质量观看，就是“符合性质量” 可靠性毕竟与狭义的质量管理还是有很大区别的，质 量出了问题，往往批次性很强 可靠性是更深层次的与设计、工艺相关的根本性问题。 有些企业对于可靠性工程有一种错误观念，认为可靠 性工程是质量部门的事情，而设计部门却很少人员参 与。 产品的可靠性是在设计阶段就已经决定了 在用户使用过程中，均是“可靠性”问题
2010-10-2 14
可靠性工程的发展
成熟与综合发展
20世纪60年代~70年代,是可靠性工程全面发展和步入 成熟的阶段。美国在许多武器装备中推行可靠性工程， 美军形成了一系列较完善的标准 20世纪80年代以来，可靠性向更广泛和更深入的方向 发展，并以武器装备的效能为目标，将可靠性、维修 性和保障性有机的综合在一起，形成可靠性系统工程 我国从20世纪80年代，才真正在武器装备中开展可靠 性工程； 21世纪初，可靠性工程在我国全面深入的研究与应用
2010-10-2
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可靠性工程工作流程
可靠性工程工作流程
2010-10-2 30
系统设计阶段的可靠性设计分析流程
系 统 设 计 阶 段 的 可 靠 性 设 计 分 析 流 程
2010-10-2
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面临的问题
认识不足、重视不够，被动应付
急于求成 [长期效应] 现成工具[技术的成熟]
既有管理，也有技术问题，更多是管理问题
2010-10-2
0.865
0.52
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装备研制与可靠性工程
系统工程(System Engineering)
系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、 试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普 遍意义的科学方法[钱学森] 从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程 技术[中国大百科] 运用系统学的思想、理论，开展/管理工程 “系统” 的工程
人们对可靠性的要求日益提高 现代高科技产品对可靠性高要求
2010-10-2 5
可靠性研究与应用的目的和意义
为什么要搞可靠性？
高可靠是武器装备战斗力的保障 提高武器装备的效能 减少装备维修 减少装备全寿命周期费用 综合效能
0.865 0.925 0.8
功能/性能，款式、构型等 0.6 可靠性(寿命)、维修性、产品支援 质量 价格/使用费用
可靠性与可靠性工程
Reliability Engineering
北京航空航天大学可靠性工程研究所
2010-10-2
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内容提要
可靠性研究与应用的目的和意义 装备研制与可靠性工程 可靠性工程的发展 可靠性工程的范畴与理论 可靠性工程特点 可靠性工程
2010-10-2
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可靠性研究与应用的目的和意义
什么是产品可靠性？
2010-10-2 13
可靠性工程的发展
萌芽期
20世纪40年代是可靠性萌芽时期， 1943年美国成立了 电子管研究委员会专门研究电子管的可靠性问题；
形成期
1951年ARINC开始了最早的一个可靠性改进计划； 1952年美国国防部成立了电子设备可靠性咨询组 (AGREE)；1955年AGREE开始实施从设计、试验、生 产到交付、储存和使用的全面的可靠性发展计划，并 于1957年发表了《军用电子设备可靠性》的研究报告， 从9个方面阐述了可靠性设计、试验及管理的程序及方 法，确定了美国可靠性工程的发展方向，成为可靠性 发展的奠基性文件，标志着可靠性已经成为一门独立 的学科，是可靠性工程发展的重要里程碑。
λ (t ) 持不变*
耗损区：故障率随时间而 增加*
t
2010-10-2 22
可靠性工程内涵
系统可靠性的概念
一个产品或系统是由众多的单元组成的，如飞机、 神州号飞船、洗衣机 系统的可靠性是其格组成单元的可靠性的概率逻辑 组合 分析/计算系统可靠性，需要建立系统可靠性模型
系统可靠性的设计与分析方法
系统性 统计学 系统自身的特性 其他专门的专业学科
确定可靠性要求(101) 确定可靠性的定性、定量要求 确定可靠性工作项目要求(102) 根据产品特点、选择确定可靠性工作项目(以 GJB450A为依据) 将可靠性工程工作，纳入型号研制中
可靠性管理
制定可靠性计划(甲方) 制定可靠性工作计划(承制方) 对承制方、转承制方和供应方的监督与控制
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机械产品的非标准化与基础数据的缺乏 高可靠性、长寿命，以及储存可靠性问题缺乏 技术手段
2010-10-2
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可靠性工作要求
明确了解用户对产品可靠性的要求，产品使用、维修、 储存期间的自然环境以及保证产品能很好地完成任务的 保障资源； 控制由于产品硬件、软件和人的因素造成对产品可靠性 的影响，预防设计缺陷、选择不恰当的元器件和原材料 以及减少生产过程中的波动等； 采用可靠性增长技术使优良的设计成熟起来； 采用规范化的工程途径开展有效的可靠性工程活动。
可靠性人员的地位问题、人员素质问题 可靠性数据与经验的积累和升华很不够 没有完全纳入产品的研发体系中[有组织无纪律]
可靠性人员与专业设计人员的融合问题 产品的使用环境与使用模式认识不清
2010-10-2
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面临的问题
技术手段的局限性
目前的以系统学与概率论为基础的系统可靠性方法 的局限性，不能从根本上解决问题 设计人员不知道如何设计可靠性[数字游戏] 现有的可靠性方法操作性差 针对具体的微观问题缺乏技术手段
2010-10-2
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可靠性工程内涵及其外延
产品特性
产 品 (系 统 )ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
固有属性
可靠性 维修性 保障性
故障
系统失效 (不 可 靠 ) 事故 (不 安 全 )
安全性
维修 诊断
保障
测试性
2010-10-2
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可靠性系统工程
可靠性系统工程
可靠性工程 可靠性、安全性(系统安全性工程) 维修性工程与维修工程 维修性产品固有的特性：反映产品是否好修 维修：为保持/恢复产品可用状态所开展的活动 维修的方式与级别，RCM：以可靠性为中心的维修 RCM 测试与测试性：故障诊断 综合保障/产品支援 保障性：好保障、保障好 维修设备与人员 备件与维修网点(维修级别) 用户资料与培训等
2010-10-2 17
可靠性工程内涵
可靠性工程范畴
系统/产品的可靠性要求或目标 可靠性的设计分析 建模、预计、FMEA、FTA 风险分析等 可靠性试验与评价 环境应力筛选(ESS) 可靠性增长试验等 可靠性验证试验等 可靠性信息 可靠性管理
2010-10-2 18
可靠性工程内涵
可靠性工程理论基础
2010-10-2 27
可靠性工作项目
可靠性设计分析
有限元分析 耐久性分析
可靠性试验与评价[可靠性验证]
环境应力筛选 可靠性研制试验 可靠性增长试验 可靠性鉴定试验 可靠性验收试验 可靠性分析评价 寿命试验
2010-10-2 28
可靠性工作项目
使用可靠性评估与改进
使用可靠性信息收集 使用可靠性评估 使用可靠性改进
2010-10-2 23
可靠性工程内涵
可靠性工程特点
全寿命(寿命剖面与任务剖面) 综合性 需求分析、设计、管理、试验、制造与使用 围绕“故障” 并行工程 交叉型学科
导致故障的原因: 系统设计和结构、元件的可靠性 使用环境 制造缺陷 预防维修和计划维修等
2010-10-2
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可靠性工作项目
可靠性及其工作项目要求的确定(100系列)
2010-10-2 21
可靠性工程内涵
浴盆曲线
器件的缺陷，制造的缺陷 或储存运输的原因造成的 典型的故障率模型，许多产品 故障 产品进入成熟期，故障 故障率呈此模型 多为偶然原因造成 分为三个阶段： 产品进入耗损期，故障 多为老化、耗损，物理 化学机理 早期寿命区：故障率随时 通过浴盆曲线 间而降低* 确定保修期 恒定故障率区：故障率保 确定使用寿命 零部件个未能更换时间
2010-10-2 3
可靠性研究与应用的目的和意义
为什么要搞可靠性？
世界上没有永恒的事物 产品故障会造成巨大的损失 经济损失 人员安全 武器装备丧失战斗力 政治、社会问题
2010-10-2
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可靠性研究与应用的目的和意义
为什么要搞可靠性？
技术的进步、信息时代 产品，特别是飞机、武器装备等日益复杂化、高科技 载人航天、绕月探测工程 美国人的火星探测 人类的生活在20、21世纪发生了巨大的变化
研制阶段划分 基线 系统工程管理 系统工程过程 综合工作组 寿命周期综合 寿命周期 规划
2010-10-2
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装备研制与可靠性工程
并行工程(Concurrent Engineering，CE)
并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支 持过程）进行并行一体化设计的一种系统化的工作模 式。这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑到产 品全生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度 和用户需求。 [1988年， 美国防御分析研究所(IDA)以 武器生产为背景, 对传统的生产模式进行了分析, 系统 化地提出了并行工程的概念， R.I.Winner著名的R-338 报告 ] 并行工程作为一种哲理，其中新技术不断更新：如网 络上的异地协同设计，虚拟现实技术在设计中的应用， 新的设计方法学等。
2010-10-2 9
装备研制与可靠性工程
工程研制过程
抛 墙 式
并 行 工 程 过 程
2010-10-2 10
并行工程的核心
综合、协调
综合考虑武器系统的各个方面 各方面之间的相关性 协调权衡好各方面因素的关系——可靠性是其重要 因素 协调好工程过程中各项工作的关系
并行
改传统的串行方式为并行方式 并行与协调
以产品为核心
需求牵引，思想观念的更新
2010-10-2 11
工程过程概念
2010-10-2
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可靠性工程概述
可靠性工程概念
为达到产品的可靠性要求而进行的一套设计、研制、 生产和试验工作：设计分析、试验与验证、管理、信 息与评估 RE是可靠性系统工程的一个分支，是可靠性系统工程 的核心，也是RMSE的首要任务。产品的可靠性是设计、 生产和管理出来的 可靠性工程装备开发系统工程的一个分支。服从装备 开发系统工程和工程过程的基本规律
工程系统工程
组织管理大型工程项目的规划、研究、设计、制造、 试验和使用的技术[中国大百科][工程系统的规划与设 计，阮镰、章国栋]
2010-10-2 7
装备研制与可靠性工程
系统工程管理的三大类活动
研制阶段划分：控制研制过程及建立基线 系统工程过程(系统工程管理的核心) 寿命周期综合：研制过程中全面、综合考虑寿命周 期的所有需求——可靠性
可靠性工作项目
可靠性管理
制定可靠性计划(甲方) 制定可靠性工作计划(承制方) 对承制方、转承制方和供应方的监督与控制 可靠性评审 建立故障报告、分析和纠正措施系统 建立故障审查组织 可靠性增长管理
可靠性设计分析
建立可靠性模型 可靠性分配
2010-10-2 26
可靠性工作项目
可靠性设计分析
可靠性预计 故障模式、影响及危害性分析 故障树分析 潜在分析 电路容差分析 制定可靠性设计准则与符合性检查 元器件、零部件和原材料选择与控制 确定可靠性关键产品 确定功能测试、包装、贮存、装卸、运输和维修对 产品可靠性的影响
产品的属性：故障 人总是要生病。从生理学上讲，人也可以看成是产 品或机器 持久保持其功能/性能的能力，不出现问题、补发上 故障，为用户所用 电冰箱用7~10年不出故障，捷达轿车“皮实” —可 靠性高 定义：是指产品在规定条件下和规定时间内，完成 规定功能的能力。 产品可靠性定义的要素是三个 “规定”(“规定条件”、“规定时间”、“规定功 能”）