可靠性和可靠性工程
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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
2019/9/18
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
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
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
2019/9/18
5
可靠性研究与应用的目的和意义
为什么要搞可靠性？
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
2019/9/18
24
可靠性工作项目
可靠性及其工作项目要求的确定(100系列)
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
RMS
功能/ 性能
设计 (方案)
产品
其他
制造(工 艺、工 装、生产)
设计
RMS 其他
产品
生产
设计
RMS 工艺
其他 工装
产品 生产
工艺 工装
设计
RMS
产品
其他 生产
工艺 工装
工程过程与质量管理(各阶段的关键点)
2019/9/18
12
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
测试性
保障性
保障
16
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
测试与测试性：故障诊断
质量与可靠性
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
2019/9/18
25
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
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
2019/9/18
11
工程过程概念
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。
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
2019/9/18
29
可靠性工程工作流程
可靠性信息与评估
作
战
需 求
可靠性要求
可靠性设计 分析
工艺可靠性设 计分析
生产及质量控制
装备使用
分
析
可靠性试验与验证
可靠性管理
可靠性工程工作流程
2019/9/18
30
系统设计阶段的可靠性设计分析流程
可靠性定量要求
系
统
可靠性分配
可靠性预计
设
计
可靠性模型
阶
其它可靠
建立
段
性设计分
工程设计
2019/9/18
8
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 ]
2019/9/18
21
可靠性工程内涵
浴盆曲线
器件的缺陷，制造的缺陷
典故型障的率故呈障此率模模型型，或 故许储 障多存产运产品输品进的入原成因熟造期成，的故障
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
早期寿命区：故化障学率机理随时
间而降低*
通过浴盆曲线 •确定保修期
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。
2019/9/18
9
装备研制与可靠性工程
工程研制过程
抛 墙 式
需求分析
并
行
方案建立
工
程
工程设计
过 工艺、工装、生产
程 工程过程与质量管理(并行)---RMS
2019/9/18
2019/9/18
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
“规定”(“规定条件”、“规定时间”、“规定功
能”）
2019/9/18
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
2019/9/18
4
可靠性研究与应用的目的和意义
为什么要搞可靠性？
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
2019/9/18
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；
可靠性设计分析
建立可靠性模型 可靠性分配
2019/9/18
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
(t)
恒定故障率区：故障率保 持不变* 使用寿命
•确定使用寿命 •零部件个未能更换时间
规定的 耗损A 区：故障率随时间而 B
故障率 增加*
维修后故
障率下降
早期
偶然故障
故障
耗损故障 t
2019/9/18
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
产品可靠性的影响
2019/9/18
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
2019/9/18
28
可靠性工作项目
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 0.865
0.925
0.8
综合效能
功能/性能，款式、构型等
可靠性(寿命)、维修性、产品支0.6援
0.865
0.52
质量
价格/使用费用
2019/9/18
6
装备研制与可靠性工程
系统工程(System Engineering)
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
2019/9/18
15
可靠性工程内涵及其外延
产品特性
产 品 (系 统 )
可靠性
维修性
固有属性
故障
2019/9/18
系统失效 (不 可 靠 )
事故 (不 安 全 )
安全性
维修 诊断
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
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]
2019/9/18
18
可靠性工程内涵
可靠性工程理论基础
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
2019/9/18
2019/9/18
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
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
2019/9/18
1
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
2019/9/18
2
可靠性研究与应用的目的和意义
2019/9/18
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
研制阶段划分
Leabharlann Baidu
基线
寿命周期 规划
系统工程管理
系统工程过程 综合工作组 寿命周期综合
综合保障/产品支援
全寿命周期费用
企
保障性：好保障、保障好 业 效
可靠性
维修设备与人员
益 安
保
备件与维修网点(维修级别)
全 性
障 性
用户资料与培训等
测试性
维修性
2019/9/18
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
什么是产品可靠性？
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
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
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
2019/9/18
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
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
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
2019/9/18
5
可靠性研究与应用的目的和意义
为什么要搞可靠性？
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
2019/9/18
24
可靠性工作项目
可靠性及其工作项目要求的确定(100系列)
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
RMS
功能/ 性能
设计 (方案)
产品
其他
制造(工 艺、工 装、生产)
设计
RMS 其他
产品
生产
设计
RMS 工艺
其他 工装
产品 生产
工艺 工装
设计
RMS
产品
其他 生产
工艺 工装
工程过程与质量管理(各阶段的关键点)
2019/9/18
12
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
测试性
保障性
保障
16
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
测试与测试性：故障诊断
质量与可靠性
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
2019/9/18
25
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
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
2019/9/18
11
工程过程概念
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。
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
2019/9/18
29
可靠性工程工作流程
可靠性信息与评估
作
战
需 求
可靠性要求
可靠性设计 分析
工艺可靠性设 计分析
生产及质量控制
装备使用
分
析
可靠性试验与验证
可靠性管理
可靠性工程工作流程
2019/9/18
30
系统设计阶段的可靠性设计分析流程
可靠性定量要求
系
统
可靠性分配
可靠性预计
设
计
可靠性模型
阶
其它可靠
建立
段
性设计分
工程设计
2019/9/18
8
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 ]
2019/9/18
21
可靠性工程内涵
浴盆曲线
器件的缺陷，制造的缺陷
典故型障的率故呈障此率模模型型，或 故许储 障多存产运产品输品进的入原成因熟造期成，的故障
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
早期寿命区：故化障学率机理随时
间而降低*
通过浴盆曲线 •确定保修期
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。
2019/9/18
9
装备研制与可靠性工程
工程研制过程
抛 墙 式
需求分析
并
行
方案建立
工
程
工程设计
过 工艺、工装、生产
程 工程过程与质量管理(并行)---RMS
2019/9/18
2019/9/18
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
“规定”(“规定条件”、“规定时间”、“规定功
能”）
2019/9/18
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
2019/9/18
4
可靠性研究与应用的目的和意义
为什么要搞可靠性？
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
2019/9/18
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；
可靠性设计分析
建立可靠性模型 可靠性分配
2019/9/18
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
(t)
恒定故障率区：故障率保 持不变* 使用寿命
•确定使用寿命 •零部件个未能更换时间
规定的 耗损A 区：故障率随时间而 B
故障率 增加*
维修后故
障率下降
早期
偶然故障
故障
耗损故障 t
2019/9/18
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
产品可靠性的影响
2019/9/18
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
2019/9/18
28
可靠性工作项目
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 0.865
0.925
0.8
综合效能
功能/性能，款式、构型等
可靠性(寿命)、维修性、产品支0.6援
0.865
0.52
质量
价格/使用费用
2019/9/18
6
装备研制与可靠性工程
系统工程(System Engineering)
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
2019/9/18
15
可靠性工程内涵及其外延
产品特性
产 品 (系 统 )
可靠性
维修性
固有属性
故障
2019/9/18
系统失效 (不 可 靠 )
事故 (不 安 全 )
安全性
维修 诊断
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
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]
2019/9/18
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可靠性工程内涵
可靠性工程理论基础
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
2019/9/18
2019/9/18
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
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
2019/9/18
1
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
2019/9/18
2
可靠性研究与应用的目的和意义
2019/9/18
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
研制阶段划分
Leabharlann Baidu
基线
寿命周期 规划
系统工程管理
系统工程过程 综合工作组 寿命周期综合
综合保障/产品支援
全寿命周期费用
企
保障性：好保障、保障好 业 效
可靠性
维修设备与人员
益 安
保
备件与维修网点(维修级别)
全 性
障 性
用户资料与培训等
测试性
维修性
2019/9/18
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
什么是产品可靠性？
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
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