(完整版)第1章可靠性与风险分析概述

维修性、有用性
机械产品一般是可维修的，要使一台设备发挥更好的 作用，不仅要求在单位时间内出现的故障次数少，故 障间隔时间长，而且要求维修时间短。
产品的能工作时间与总时间之比称为产品的有效性， 产品的有效性是指可修产品维持其功能的能力。
可靠性是许多领域共同关心的问题
不同领域的可靠性问题有各自不同的特点－－ 人的可靠性问题与设备可靠性问题不同 软件系统的可靠性问题与硬件系统的可靠性问题不同 机械系统的可靠性问题与电子系统的可靠性问题也有明显
S=klnW----物理概念第一次用几率形式表达出来，意义深远。
第1章 可靠性及概率风险分析概述
1.1 可靠性与安全性
可靠性与安全性问题无处不在。美国“挑战者”号和“哥伦比亚”号航天飞机、前苏联 切尔诺贝利核电站等事故所引起的严重后果，都足以说明因产品的可靠性差会引起严重 安全问题。而人造卫星、载人宇宙飞船等可靠性技术成功的典范，更说明了高科技的发 展要以可靠性技术为基础。
1.2 可靠性工程发展历史
德国学者最先提出了可靠性问题、Weibull于二十世纪三十年代研究了材料 疲劳寿命的概率分布问题。
可靠性学科是第二次世界大战后从电子产品领域发展起来的。在机械工程领 域，A.M. Freudenthal于1947年提出了著名的应力-强度干涉模型。至今为 止，应力－强度干涉模型仍是机械可靠性设计中使用的最基本的模型。
的不同。
随着系统的复杂化，可靠性变得更加重要:
(1)工程系统日益庞大和复杂。 (2)应用环境更加复杂和恶劣。 (3)系统要求的持续无故障任务时间加长。 (4)人身安全直接相关。 (5)市场竞争的影响。
可靠性由可靠性数学、可靠性物理和可靠性工程三部分内容构成。
可靠性数学－－解决可靠性问题的数学方法及模型。 可靠性物理－－失效现象、失效机理、检测方法等。 可靠性工程－－产品的可靠性数据收集与分析、可靠性设计、预测、
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概率论是数学科学中应用最广泛的一个分支。
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概率乃生命之真实向导－Cicero,106-43BC
应用概率论时常能得到有趣、惊人的发现。这些发现通常会对普通和熟 悉的现象有新的解释。概率论使我们以新的方式看待和思考世界。
干涉分析的基本思想是，在可靠性设计中，将应力和强度均作为随机变量， 这两个随机变量一般有“干涉”区存在。分别用h(s)和f(S)表示它们的概率 密度函数，借助于应力-强度干涉分析，可以得出如下形式的零件的可靠度R 的计算公式：
产品（零部件、系统）的可靠性：
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－ “规定的时间”是可靠性区别于产品其他质量属性的重要特征，产品的可靠
性水平会随着使用或贮存时间的增加而降低。因此以数学形式表示的可靠性 特征量是时间的函数。这里的时间概念不限于一般的时间概念，也可以是产 品操作次数、载荷作用次数、运行距离等。 “规定功能”是要明确具体产品的功能是什么，以及怎样才算是完成规定功 能。产品丧失规定功能称为失效，对可修复产品通常称为故障。
试验、管理、控制和评价。 可靠性工程立足于系统工程方法，运用概率论与数理统计等数学工具，
研究产品故障，找出薄弱环节，确定提高产品可靠性的途径，并综合 地权衡经济、功能等方面的得失，使产品的可靠性达到预期指标。
可靠性工程包括：
（1）可靠性管理－制定可靠性计划和其它可靠性文件（如可靠性指标等），对生产过程的可靠性进 行监督，计划评审，建立失效报告、分析和改进系统，收集可靠性数据和进行可靠性教育、培训等。
可靠性工作内容
策划、设计阶段 这个阶段对产品的可靠性有决定性的影响。调查并明确市场的需要，掌握市场使用环
境特性是产品设计的前提；设计过程中应综合考虑国家标准法规、用户的需要、工艺、 成本等各方面的因素，采用FMECA、FTA、设计评审等方法，并要进行迅速有效的可靠 性试验验证，确保产品固有的可靠性。 生产阶段 必须在生产阶段对材料的质量，生产过程控制，生产、检验设备，人员培训等进行严 格管理，从而避免在策划、设计阶段确定的产品固有可靠性下降。 售后服务 对售后发生的故障、维修时间及费用等住处必须及时跟踪、调查、反馈；对维修服务 人员应定期培训；维修、诊断设备、工具应完备；用户信息反馈系统应及时、准确。
系统可靠性与 概率风险分析
主讲：谢里阳教授 助课：钱文学博士
序
用概率的观点看问题－不确定性 在系统层面上看问题－整体性
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在现代生产中，可靠性与安全性技术已贯穿于产品研制、设计、制造、试验、使用、运 输、保管及维修保养等各个环节。
风险v.s.可靠性？
风险
风险(risk)包括危险(hazard)及其发生的可能 性大小这两方面的信息。风险分析是为了回答 以下问题：
１.有什么危险？ ２.危险发生的可能性有多大？ ３.危险出现的后果是什么？
概率风险分析的范围
L1 系统分析 L2 系统、扩散(containment)分析 L3 系统、扩散、后果(consequence)分析
不确定性
－为了实际应用，不得不偶尔涉足基本原理(philosophy)
概率－经典解释、频率解释、主观解释 不确定性－偶然不确定性、认识不确定
性、参数不确定性、模型不确定性、意 志不确定性 概率的不确定性
（2）可靠性设计－建立可靠性模型，进行可靠性预计、可靠性分配，以及选择和控制部件指标，确 定可靠性关键部件等。
产品开发设计阶段的主要内容还包括预测设计对象的可靠度、找出并消除薄弱环节、不同设计方
案之间的可靠性指标比较等。
（3）可靠性试验－环境应力筛选试验、可靠性增长试验等。
（4）可靠性评价－对零件及系统的失效模式、影响及危害性分析、故障树分析、概率风险评价等。