第1章 可靠性工程概述

工业工程专业《可靠性工程》第1章可靠性工程概述讲授人:吴泽E-mail: wuze@机械工程学院工业工程系Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 2☐可靠性基本概念☐可靠性研究与应用的目的和意义☐可靠性工程的发展☐可靠性工程的内涵☐可靠性工程面临的问题☐可靠性工作要求内容提要Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 3☐可靠性：产品在规定条件下、规定时间内完成规定功能的能力⏹对象：元件、组件、零件、部件、机器、设备、系统⏹使用条件：环境、操作、使用方法、运行条件等⏹规定时间：时间或等价于时间的衡量指标⏹规定功能：在规定参数下正常运行⏹可靠度：可靠性的概率表达1.1 可靠性基本概念☐可靠性的分类⏹固有可靠性和使用可靠性⏹广义可靠性（包含可靠性和维修性）和狭义可靠性Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 4☐维修性：故障部件在规定条件下、规定时间内，按照规定程序和方法进行维修，修复到指定状态的概率⏹维修时间：固有维修时间、维修延误、供应延误☐可用性：部件在规定时间点、规定条件下完成规定功能的概率⏹与可靠性区别：可用性表示部件处于非故障状态的概率，同时考虑部件的可靠性与维修性☐可靠性与质量⏹质量：依赖于制造过程和制造精度⏹可靠性：同时受质量和工作条件影响1.1 可靠性基本概念Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering5☐为什么要搞可靠性？1.2可靠性研究与应用的目的和意义⏹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Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 6☐为什么要搞可靠性？⏹科学技术的进步、信息技术⏹产品和装备的功能结构的日益复杂化⏹载人航天、绕月探测工程⏹美国人的火星探测⏹社会环境发生了巨大的变化⏹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1.2 可靠性研究与应用的目的和意义Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering71.2 可靠性研究与应用的目的和意义Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 80.60.8650.9250.8650.520.8☐为什么要搞可靠性？⏹高可靠是发挥产品功能的前提与保障⏹提高产品的使用效能⏹减少产品的维修（费用）⏹减少产品全寿命周期费用⏹提高产品的综合效能：☐功能/性能，款式、结构等☐可靠性、寿命、维修性☐质量☐价格☐使用费用1.2 可靠性研究与应用的目的和意义Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 9☐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。

1.3 可靠性工程的发展Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 10☐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1.3 可靠性工程的发展Chapter 1 Introduction to Reliability EngineeringChapter 1 Introduction to Reliability Engineering 12☐可靠性工程⏹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☐维修性是产品固有的特性：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☐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☐用户资料与培训等1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability EngineeringChapter 1 Introduction to Reliability Engineering 14☐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1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 15☐可靠性工程理论基础⏹交叉型学科⏹可靠性的理论基础☐系统工程、概率论、统计学☐材料学、力学、机械设计方法等⏹应用技术☐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☐…1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 16☐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”⏹可靠性与狭义的质量管理有很大区别，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。

1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 17☐可靠性理论⏹可靠性数学：研究与解决各种可靠性问题的数学方法和数学模型，研究可靠性的定量规律☐应用数学范畴：概率统计、运筹学、拓扑学等⏹可靠性物理：研究失效的物理原因与数学物理模型、检测方法与纠正措施☐可靠性工程由数理统计发展到理化失效分析⏹可靠性工程：对产品的失效及发生概率进行统计、分析，对产品进行可靠性设计、试验、评估、控制、维修及失效分析的边缘性工程学科1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 18☐浴盆曲线⏹典型的故障率模型，许多产品故障率呈此模型⏹分为三个阶段：☐早期寿命区：故障率随时间而降低*☐恒定（随机）故障率区：故障率基本不变*☐耗损区：故障率随时间而迅速增加*1.4 可靠性工程的内涵t通过浴盆曲线•确定保修期•确定使用寿命•零部件更换时间产品进入成熟期，故障多为偶然原因造成Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 20☐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、神州飞船、洗衣机、数控机床…⏹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1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 21☐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1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability EngineeringChapter 1 Introduction to Reliability Engineering 23☐工程和领导阶层认识不足、重视不够，被动应付⏹急于求成[需要长期积累]⏹现成工具[技术的成熟]☐可靠性工程是典型的“管理+技术”⏹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1.5 可靠性工程面临的问题Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 24☐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☐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1.5 可靠性工程面临的问题Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 25☐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，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。

1.6 可靠性工作要求Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 26查阅资料，论述可靠性工程的内涵，通过具体的例子论述可靠性工程的应用。

作业Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering27下回分析。