第16产品可靠性设计及其度量指标.
产品可靠性与持久性的测试与评估
产品可靠性与持久性的测试与评估产品的可靠性与持久性是衡量产品质量的重要指标之一。
消费者通常希望购买到拥有良好可靠性和持久性的产品，以确保产品的使用寿命和性能稳定性。
为了实现这一目标，制造商需要进行针对产品的可靠性与持久性的测试与评估。
在产品的生命周期中，可靠性测试和持久性评估的重要性体现在不同的阶段。
在研发和设计阶段，可靠性测试的目的是鉴定产品的潜在问题和缺陷，并进行改进。
在生产过程中，持久性评估则可帮助制造商确保产品能够承受长时间的使用和环境变化，以满足消费者的期望。
一种常用的测试方法是通过模拟产品在真实使用条件下的情况进行可靠性测试和持久性评估。
例如，在电子产品中，可以使用模拟设备、加速寿命试验和环境试验室等来模拟产品在不同温度、湿度和压力等环境条件下的运行性能。
通过长时间、高强度的测试，制造商可以评估产品在实际使用中的可靠性和持久性，以便提前发现和纠正潜在问题。
产品的可靠性和持久性测试还可以通过使用统计分析工具来实现。
制造商可以通过对大量的实验数据进行统计分析，并应用概率论和可靠性工程方法，来预测产品的可靠性和持久性。
这种方法可以帮助制造商在研发和设计阶段快速发现产品的可靠性和持久性问题，并采取相应的改进措施，从而最大程度地降低产品故障率和提高产品的使用寿命。
还可以借助第三方机构或专业测试实验室来对产品的可靠性和持久性进行测试和评估。
这些机构通常具有丰富的经验和专业的测试设备，可以帮助制造商进行全面而准确的测试。
通过与第三方机构合作，制造商可以获得独立、客观的评估结果，并及时改进产品的设计和制造流程。
总之，产品的可靠性与持久性是考验制造商质量管理和产品设计水平的重要指标。
为了确保产品能够经受得住时间和使用环境的考验，制造商需要进行可靠性测试和持久性评估。
通过模拟实际使用环境、统计分析和借助第三方机构的帮助，制造商可以及时了解产品的可靠性和持久性，并进行相应的改进，以提供满足消费者需求的高品质产品。
第二章 产品可靠性及其度量指标
2012年4月25日星期三8时37分45秒 4
第3部分：可靠性设计
第二章 产品可靠性及其度量指标
二、产品质量与可靠性 产品质量是产品满足使用要求所具备的固有属性， 产品质量是产品满足使用要求所具备的固有属性，其中 是产品满足使用要求所具备的固有属性 既包括功能指标 也包括可靠性指标 功能指标， 可靠性指标。 既包括功能指标，也包括可靠性指标。 产品的可靠性指产品在规定的条件下、规定的时间 产品的可靠性指产品在规定的条件下、 指产品在规定的条件下 内完成规定功能的能力。 内完成规定功能的能力。 “规定功能 ” 是要明确具体产品的功能是什么 ， “规定的时间 ” 是可靠性区别于产品其他质量属 规定功能” 规定的时间” 规定功能 不同 规定的时间 是要明确具体产品的功能是什么， 在讨论产品的可靠性时，还应该注意产品的可靠性 在讨论产品的可靠性时， 规定的条件不同，产品的可靠性将不同。如，同 规定的条件不同， 产品的可靠性将不同。 条件 与成本和利润三者之间的关系。 以及怎样才算是完成规定功能。 性的重要特征， 一台设备在室内、野外（寒带或热带、 与成本和利润三者之间的关系。 以及怎样才算是完成规定功能。 性的重要特征，产品的可靠性水平会随着使用或贮 一台设备在室内、野外（寒带或热带、干燥地区或 潮湿地区） 海上、空中等不同的环境条件下工作， 存时间的增加而降低。因此，以数学形式表示的可 产品丧失规定功能称为失效 失效， 潮湿地区）、海上、空中等不同的环境条件下工作， 存时间的增加而降低。因此，，对可修复产品通常 、 产品丧失规定功能称为失效 产品可靠性设计是指在产品的开发设计阶段将载荷、 产品可靠性设计是指在产品的开发设计阶段将载荷 在满足使用要求的前提下，尽可能保持质量、 在满足使用要求的前提下，尽可能保持质量、效 也称为故障 靠性特征量是时间的函数。 其可靠性是不同的。 故障。 也称为故障。 靠性特征量是时间的函数。 其可靠性是不同的。 强度等有关设计量及其影响因素作为随机变量对待， 随机变量对待 强度等有关设计量及其影响因素作为。 率与费用这三个基本目标间的平衡。 率与费用这三个基本目标间的平衡 随机变量对待， 这里的时间概念不限于一般的时间概念， 这里的时间概念不限于一般的时间概念，也可以 应用可靠性数学理论与方法 可靠性数学理论与方法， 应用可靠性数学理论与方法，使所设计的产品满足预 是产品操作次数、载荷作用次数、运行距离等。 是产品操作次数、载荷作用次数、运行距离等。 期的可靠性要求。还包括预测设计对象的可靠度、 期的可靠性要求。还包括预测设计对象的可靠度、找 出并消除薄弱环节、不同设计方案间靠性指标比较等。 出并消除薄弱环节、不同设计方案间靠性指标比较等。
可靠度指标
可靠度指标
可靠度指标
可靠度指标是一种衡量设备、系统和产品可靠性或稳定性的指标，它可以衡量单一装置或多个相互关联的装置组成的系统的可靠性。
可靠度指标可以用来比较不同设备、系统和产品的可靠性，以评估不同的性能和可靠性。
1、可靠度指标的类型：
（1）可靠度参数：可靠度参数是衡量可靠性的有用工具，是描述由不确定性组成的可靠度模型的指标。
它们可以用来衡量和分析可靠度的不同方面，例如消耗量、可靠度等。
（2）故障率：故障率是可靠度的重要指标，是衡量设备和产品可靠性的一种技术指标。
故障率可以衡量设备和产品的可靠性，可以提高设备和产品的可靠性水平。
（3）可靠度曲线：可靠度曲线是可以表示设备和产品失效率的图形表示法，可以用来分析可靠性和可靠性比较。
（4）MTTF和MTBF：MTTF是平均可靠性时间，是装置在给定使用条件下在规定的时间内不发生故障的时间；MTBF是平均可靠性检修时间，是装置在给定使用条件下在规定的时间内发生故障之前的平均时间。
2、可靠度指标的重要性：
可靠度指标是衡量设备、系统和产品可靠性或稳定性的重要指标，它能够准确反映设备、系统和产品的性能指标，从而评估不同
的可靠性等级。
可靠度指标可以帮助企业掌握现有设备、系统和产品的可靠性程度，进行现有可靠性评估，正确地预测可靠性，合理运用可靠度技术，促进设备、系统和产品提高可靠性水平，从而提高企业经济效益。
产品可靠性和质量目标
产品可靠性和质量目标
质量策划小组对汽车空调产品进行了市场研究，收集了质量信息，根据顾客的呼声进行了综合分析，决定确定该项目，公司有必要和条件开发此产品，并把用户的期望和要求体现在产品上，使产品满足用户要求。
1. 产品在设计上保证产品的可靠性，并达到多项性能指标。
2. 在生产中通过过程监控，先进的工艺设备，使产品一次交货合
格率100%，成品合格率100%。
3. 零公里故障率300PPM以下。
4. 过程能力PPk?1.67或PPm?233,接收水平为零缺陷。
5. 返工率低于4%。
6. 材料从合格供方采购，入厂验收。
7. 顾客投诉率为零。
8. 采用统计技术，防错技术及预防纠正措施。
9. 培训合格率100%。
10. 员工满意度90%以上。
11. 质量体系有效运行并不断改进，满足配套厂和市场要求。
质量策划小组
2009.12.13
产品可靠性和质量
目标
质量策划小组。
产品可靠性基础知识
一、故障（失效）及其分类
1. 故障：丧失完成规定功能的状态 2. 故障分类
按故障的规律 早期故障、偶然故障、耗损故障
按故障引起的后果 致命性故障、非致命性故障
按故障的统计特性 独立故障、从属故障
二、可靠性
1．可靠性：产品在规定的条件下和规定的 时间内，完成规定功能的能力。
可靠性模型
—— 串联模型：组成产品的所有单元中任一单 元发生故障都会导致整个产品
故障
—— 并联模型：组成产品所有单元同时工作时， 只要有一个单元不发生故障，产 品就不会故障，亦称贮备模型
式中Ri(t)与λi(t)——第i单元的可靠度与故障率； Rs(t)与λs(t)——第i单元的可靠度与故障率；
六、维修性设计
（1）简化设计 （2）可达性设计 （3）标准化、互换性与模块化设计 （4）防差错及识别标志设计 （5）维修安全性设计 （6）故障检测设计 （7）维修中的人的因素工程设计
第三节 可靠性试验
可靠性试验的概念 —— 可靠性试验：实验室试验，现场试验
可靠性试验
工程试验 统计试验
环境应力筛选试验
演讲完毕，谢谢
三、建立故障报告、分析和纠正措施系统 （FRACAS）
1．故障报告 2．故障分析（调查；核实；工程分析；统
计分析） 3．故障纠正
4．故障报告、分析和纠正措施系统是一个闭 环系统
四、可信性评审
监控的一种管理手段 组织由非直接参加设计的同行专家和有
关代表评审 可靠性设计评审是最重要的一种评审 可靠性评审的作用 一种正规审查程序 应分阶段进行
常用方法：元器件计数法；应力分析法
元器件计数法预计公式：
n
s N iGi Qi i 1
可靠性要求制定-可靠性设计分析ReliabilityD
即储存寿命，指产品在规定的条件下储存时，仍能 满足规定质量要求的时间长度。
16
卫星可靠性参数举例
任务可靠度
卫星从发射准备到在轨工作到规定时间或回收的成 功概率。发射准备指卫星进入发射阵地到运载火箭 点火前这段时间。
在轨测试交付可靠度
卫星发射入轨道或定点后，在交付使用之前对其功 能（例如通信或遥感能力等）进行在轨测试的成功 概率。
20
可靠性指标
可靠性指标含义
可靠性指标是可靠性参数要求的量值。如 MTBF=1000H即为可靠性指标。
与使用、合同参数相对应，可靠性指标分为可靠性 使用指标和可靠性合同指标。
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可靠性定量要求特性
目标值、门限值、规定值、最低可接受值
成熟期目标值 成熟期门限值
研制阶段 目标值
研制阶段 门限值
设计定型
经过验证获得“验证值”，用以验证是否达到研制结 束时的最低可接受值。
使用阶段
经过验证获得此阶段的“验证值”，用以验证装备可 靠性是否达到使用方要求的“目标值”，最低不能低 于“门限值”。
25
可靠性定量要求制定
概念
可靠性定量要求的制定，即是对定量描述产品可靠 性参数的选择及其指标的确定。
32
可靠性定量要求制定
指标确定的要求
可靠性指标应根据装备的类型在论证时提出目标值 和门限值。
在制订合同和研制任务书时提出规定值和最低可接 受值，也可以只提出门限值和最低可接受值。
对于相互关联的可靠性参数，所确定的指标应相互 协调。
可靠性指标与维修性、安全性、保障性等有关指标 也应相互协调。
设计 定型
生产 定型
批生产
大量部署 和使用
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如何进行产品可靠性评估与测试
如何进行产品可靠性评估与测试产品可靠性评估与测试是保证产品质量和用户满意度的关键步骤。
它能够检测产品在使用过程中可能出现的故障和缺陷，以便及时修复和改进。
本文将介绍如何进行产品可靠性评估与测试的步骤和方法，并说明其重要性。
进行产品可靠性评估与测试的第一步是确定评估指标。
可靠性评估的指标可以包括故障率、失效模式与效果分析（FMEA）、故障树分析（FTA）等。
根据产品的特点和使用环境，选择适合的评估指标是很重要的。
例如，对于关键性高的产品，故障率和可靠性需求会更加严格。
第二步是设计测试方案。
测试方案应包括测试目标、测试方法和测试流程。
测试目标是指明进行测试的目的，例如确定产品的可靠性水平或发现可能的故障。
测试方法可以包括实验室测试和现场测试等，具体取决于产品的特点和使用环境。
测试流程应详细描述每个测试步骤和所需的测试设备或工具。
在执行测试方案之前，需要准备好测试环境和测试设备。
为了评估产品的可靠性，测试环境应尽可能接近实际使用环境。
例如，测试温度、湿度和振动等条件应符合产品的使用要求。
同时，测试设备也应具备测试所需的准确性、可重复性和可靠性。
执行测试过程时，应按照测试方案的要求逐步进行测试。
测试过程中应确保数据的准确性和完整性，记录下每个测试步骤的结果和问题。
对于测试中发现的问题，应及时进行记录和分析，以便后续改进和修复。
根据测试结果，可以对产品的可靠性进行评估和分析。
评估的方法可以包括故障率分析、生存性分析和可靠度预测等。
这些分析可以为产品的改进提供依据，有助于提高产品的可靠性和性能。
根据评估和测试结果，可以对产品进行改进和修复。
改进的措施可以包括优化设计、更换材料和改进生产工艺等。
修复的措施可以包括修复故障和缺陷、提供产品更新和维修支持等。
通过改进和修复，可以提高产品的可靠性和质量，满足用户的需求和期望。
产品可靠性评估与测试的重要性不可忽视。
它可以帮助制造商减少产品退回和维修的成本，提高用户满意度和品牌声誉。
可靠性定义及其度量指标(精)
可靠性定义及其度量指标【大纲考试内容要求】：1、了解机械失效三个阶段和维修度、有效度、平均无故障工作时间；2、熟悉可靠性、故障率、可靠性预计、人机界面设计要点。
【教材内容】：第四节机械的可靠性设计与维修性设计一、可靠性定义及其度量指标(一)可靠性定义所谓可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。
这里所说的规定条件包括产品所处的环境条件(温度、湿度、压力、振动、冲击、尘埃、雨淋、日晒等)、使用条件(载荷大小和性质、操作者的技术水平等)、维修条件(维修方法、手段、设备和技术水平等)。
在不同规定条件下，产品的可靠性是不同的。
规定时间是指产品的可靠性与使用时间的长短有密切关系，产品随着使用时间或储存时间的推移，性能逐渐劣化，可靠性降低。
所以，可靠性是时间的函数。
这里所规定的时间是广义的，可以是时间，也可以用距离或循环次数等表示。
(二)可靠性度量指标1．可靠度可靠度是可靠性的量化指标，即系统或产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。
可靠度是时间的函数，常用R(t)表示，称为可靠度函数。
产品出故障的概率是通过多次试验中该产品发生故障的频率来估计的。
例如，取N个产品进行试验，若在规定时间t内共有Nf(t)个产品出故障，则该产品可靠度的观测值可用下式近似表示：R(t)≈[N—Nf(t)]／N (4—7)与可靠度相反的一个参数叫不可靠度。
它是系统或产品在规定条件和规定时间内未完成规定功能的概率，即发生故障的概率，所以也称累积故障概率。
不可靠度也是时间的函数，常用F(t)表示。
同样对N个产品进行寿命试验，试验到瞬间的故障数为Nf(t)，则当N足够大时，产品工作到t 瞬间的不可靠度的观测值(即累积故障概率)可近似表示为：F(t)≈Nf(t)／N (4—8)可靠度数值应根据具体产品的要求来确定，一般原则是根据故障发生后导致事故的后果和经济损失而定。
2．故障率(或失效率)故障率是指工作到t 时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率。
产品质量可靠性评价要求
产品质量可靠性评价要求
1.确定评价指标：产品质量可靠性评价要求明确确定评价指标，包括产品寿命、故障率、可维修性等。
这些指标能够客观反映产品在使用过程中的可靠性和稳定性。
2.建立评价模型：产品质量可靠性评价需要建立相应的评价模型，用于分析和计算产品的可靠性指标。
常用的评价模型包括故障模型、故障率模型、寿命模型等。
3.选择评价方法：产品质量可靠性评价需要选择适合的评价方法，常见的方法包括寿命试验、加速寿命试验、故障数据分析等。
评价方法的选择应根据产品的特点和使用条件来确定。
4.评价数据的采集和分析：评价数据的采集和分析是产品质量可靠性评价的重要环节。
通过对产品的试验数据、用户反馈数据、故障记录等进行采集和分析，可以对产品的可靠性进行评估。
5.统计分析和验证：评价结果的统计分析和验证是产品质量可靠性评价的关键步骤。
通过对评价结果进行统计分析，可以得出产品的可靠性水平和可靠性指标的置信度。
同时，还需要与实际情况进行验证，以确保评价结果的准确性和可靠性。
6.提供评价报告和改进建议：产品质量可靠性评价应提供评价报告，并根据评价结果给出改进建议。
评价报告应包括评价指标的分析结果、评价方法的选择和使用情况、评价数据的采集和分析过程、评价结果的统计分析和验证，以及对产品质量可靠性的评估和改进建议。
综上所述，产品质量可靠性评价的要求主要包括确定评价指标、建立评价模型、选择评价方法、评价数据的采集和分析、统计分析和验证，以
及提供评价报告和改进建议。
这些要求能够保证评价结果的准确性和可靠性，为产品质量的改进提供依据。
产品性能可靠性评估的方法与指标
产品性能可靠性评估的方法与指标产品性能可靠性评估是在产品开发和设计过程中非常重要的一环，它旨在确保产品在正常使用条件下能够持久稳定地运行，减少故障和损坏。
本文将介绍一些常用的方法和指标，用于评估产品的可靠性。
1. 可靠性指标可靠性是评估产品正常运行的能力，常用的可靠性指标有MTBF（Mean Time Between Failures），MTTF（Mean Time To Failure），以及FIT（Failure In Time）。
- MTBF是指产品平均故障发生之间的时间。
它的计算方法是将产品的总运行时间除以发生故障的次数。
- MTTF是指产品从开始使用到发生第一次故障之间的平均时间。
它的计算方法是将产品正常运行的总时间除以发生故障的次数。
- FIT是指每一亿小时内产品发生故障的次数。
这个指标通常用于评估高可靠性产品，其计算方法是将每小时故障率乘以1亿。
这些指标可以帮助制造商评估产品的可靠性水平，并对产品的设计和制造进行改进。
2. 故障模式与影响分析（FMEA）故障模式与影响分析是一种系统化的方法，用于识别产品设计和制造过程中可能发生的故障和其潜在影响。
这种方法通过对产品的各个组成部分进行分析，确定可能发生故障的原因和影响，并制定相应的预防措施。
FMEA通常包括三个主要步骤：识别故障模式、评估故障后果和确定预防措施。
通过进行FMEA分析，可以减少故障发生的概率，提高产品的可靠性。
3. 加速寿命试验（ALT）加速寿命试验是一种通过模拟产品在实际使用条件下的使用寿命，来评估产品可靠性的方法。
它通过在短时间内加速模拟产品的使用过程，例如高温、高湿度、高压力等，来观察产品在这些极端条件下的性能表现和故障率。
ALT试验能够较早地发现产品可能存在的问题，并采取相应的改进措施，提高产品的可靠性。
4. 持续改进产品的可靠性评估是一个持续的过程，制造商应该不断改进产品的设计和制造过程，以提高产品的可靠性。
这需要收集并分析产品的使用数据和故障数据，了解产品的弱点和潜在问题。
可靠性基础知识介绍
表1：电子元件累计失效统计
序号 失效时间范围h 失效数 累计数r(t) 仍在工作数Ns R(t) F(t)
10
0
0
110
1
0
2 0～400
6
6
104
0.945 0.055
3 400～800
28344 800～来自2003771
5 1200～1600 23
94
6 1600～2000 9
103
7 2000～2400 5
382
=
=4.33/h
3
平均修复时间MTTR，是度量产品维修性的重 要指标。
8、贮存寿命 产品在规定条件下存储时，仍能满足规定质量 要求的时间长度，称为贮存寿命。产品出厂后 即使不工作，在规定的条件下存贮，产品也有 一个非工作状态的偶然故障率，非工作的偶然 故障率比工作故障率小的多，但贮存产品的可 靠性也在不断下降，因此，储存寿命是度量产 品存储可靠性的一个不可忽视的度量参数。
=1000+1500+2000+2200+2300 5
=1800h
λ(t)= 1 = 1 =0.00056/h
MTTF 1800
R(t)
e= 0.000561800 = e1
例：有100个不可修复的电子产品进行试验， 在500小时内，3个坏掉了，到600小时时，又 有2个坏掉了，求λ(t)在500小时这个时刻的故 障率？ 已知：t=500h, △t=600-500=100，△r(t)=2，
故障率趋于常数，A、B区是耗损期到来之前产 品的主要使用期。 出现的偶然故障，只能通过统计方法来预测。 ③耗损故障期 产品使用很长一段时间后，故障迅速上升，直 至极度。此时的故障主要由产品的老化、疲劳、 磨损、腐蚀等原因引起。 对耗损故障可通过实验数据分析耗损期到来的 起始拐点，并通过预防维修来延长产品的寿命。
产品可靠性设计与分析
PART TWO
产品可靠性设计
Product reliability design
13
产品可靠性设计（Product reliability design）
人机系统可靠性设计
可靠性指标的确定
可
指
靠
标
性
水
定 义
指 标 选
平 高 低
择
的
原
确
则
定
系统可靠性设计
可靠性预测
元
系
电 子
件
统
设
可
可
备
靠
靠
可
B1
C1
A
B2
C2
图2.1 系统逻辑关系图
21
系统可靠性设计（System reliability design）
分析：对这32种状态进行分析，将系统正常状态概率全部加起来即 得到系统的可靠度。为此列出表2.1。
系统的状态号码是从1到32。5个元件下面的数字0和1对应于此元 件的“故障”和“正常”状态(即0为故障，1为正常)。当某个系统状 态下各个元件的工作状态都为1时，系统正常工作记入S(正常)，否则 记入F(故障)。这样，在32行中都有F或S的记载，因此只计算S所处的 行就行了。例如，在第4行中，Bl=0，B2=0，Cl=0，C2=1，A=1，使 对应于0的状态为 (1 − R，i )对应于1的状态为 R，i 则 Rs4 = (1 − RB1)×(1 − RB2)(1 − RC1)RC2RA， 将其计算结果计入 Rs4 栏内，表中是以 RA = 0.9,RB1 = RB2 = 0.85,RC1 = RC 2 = 0.8 来计算的。求各 Rsi 的总和，即 得系统的可靠度。
可靠性评价指标（reliability）
产品可靠性设计与分析报告
产品可靠性设计与分析报告一、引言产品可靠性是指产品在特定环境下能按要求进行正常工作的能力。
对于用户而言，可靠性是评估产品品质的重要指标之一。
本报告旨在分析产品的可靠性设计与实施，并提出一些建议以提高产品的可靠性。
二、产品可靠性设计1. 可靠性参数确定在产品设计之初，需要明确产品的可靠性参数。
这些参数可以包括产品的寿命、故障率、平均无故障时间（MTBF）等。
通过对可靠性参数的明确定义，可以确保产品在设计和生产的过程中准确地满足用户的需求。
2. 强化硬件设计产品的硬件设计是确保其可靠性的关键之一。
首先，正确选择和使用高质量的元器件和部件。
其次，采用合适的硬件设计技术，比如使用冗余技术和热备份等。
同时，进行充分的产品测试，包括环境适应性测试和可靠性测试，以保证产品在不同环境和使用条件下的可靠性。
3. 优化软件设计除了硬件设计外，软件设计也对产品的可靠性起到了重要作用。
在软件开发的过程中，应该采用可靠性工程的原则，比如增加错误检测和纠正机制、实施软件故障排除策略、进行充分的软件测试等。
此外，定期进行软件的更新和维护也是确保产品可靠性的重要手段。
三、产品可靠性分析1. 故障数据收集与分析收集产品的故障数据是评估产品可靠性的重要步骤。
通过对故障数据的仔细分析，可以发现产品存在的问题和潜在的风险。
在收集故障数据时，需要注意数据的准确性和完整性。
2. 可靠性指标计算与评估根据故障数据和产品的可靠性参数，可以计算出一些关键的可靠性指标，比如故障率、可靠度、MTBF等。
通过对这些指标的评估，可以了解产品的性能表现，并制定相应的改进计划。
3. 产品风险分析通过对产品的可靠性进行量化分析，可以识别和评估产品的潜在风险。
对于高风险的问题，需要采取相应的措施来降低风险水平。
风险分析可以帮助制定有效的产品改进策略，提高产品的可靠性和用户满意度。
四、产品可靠性改进建议1. 提高产品制造工艺产品的制造工艺对其可靠性有着重要影响。
电子产品可靠性指标(产品MTBF MTTR 可用度 )
MTTR指标设计分解
MTTR=T1+T2+T3+T4
T1- 拆卸时间
可安装性是否良好
T2- 定位时间 此部分时间较长 T3- 修理时间
T4- 安装时间
故障检测率、故障隔离率 虚警率 可安装性是否良好
可安装性是否良好
可靠性指标计算实例
系统M的MTTR为1小时，器件使用情况如下表，请计算M的MTBF、可用度；
➢ 可用度指标
1. 指标确定 参考行业和主要竞争对手指标，确定公司产品可用度指标，如DLP目前应大于99.999%（5个9）； 2. 指标计算 根据MTTR和MTBF指标，计算产品可用度即可；
可靠性指标设计业务规划
可靠性指标业务工作计划
目的（O）
目标（G）
策略 （S）
度量标准 （M）
行动方案（T）
MTBF可靠性预计标准
1. MIL-HDBK-217F 美国军用标准 电子设备可靠性预计手册 广泛应用于电子设备可靠性预计（包括民用产品）
2. GJB299B 中国国家军用标准《电子设备可靠性预计手册》 中国军用标准，其内容与BELLCORE TR-332相近；
3. BELLCORE TR-332 美国贝尔实验室电子设备可靠性预计标准，广泛应用于通信、网络设备行业及其它民用电 子设备；
可靠性预计及分配
➢ 可靠性预计方法: 1. 计数法： 2. 应力法： 3. 相似法 4. 现场数据统计法 ➢ 器件通用失效率获得: 1. 通过预计标准获得； 2. 器件厂家提供数据； 3. 通过统计，建立企业自己的失效率数据； ➢ 可靠性分配 等分配法 按故障比例分配法 工程加权分配法 综合因子分配法（复杂性、重要性等） 动态分配法 AGREE
产品的的可靠性设计与分析
产品的可靠性设计与分析我们知道产品的可靠性是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
可靠性的概率度称为产品的可靠度。
产品的可靠性又可分为固有可靠性和使用可靠性。
固有可靠性是产品在设计、制造中赋予的，也是产品的开发者可以控制的。
而使用可靠性则是产品在实际使用过程中表现出的一种性能的保持能力的特性，它除了考虑固有可靠性因素外，还要考虑产品安装、操作使用和维修保障等因素的影响。
所以产品的可靠性设计与分析是产品体现可靠性的前提条件和能否生产出可靠产品的有力保障。
从上面的定义我们可以看出产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，也是管理出来的。
产品开发者的可靠性设计水平对产品固有的可靠性影响是重大的，因此可靠性设计与分析在产品的开发过程中具有很重要的地位。
下面我们分别从产品的可靠性技术、故障模式、影响及危害性分析、故障（失效）树分析、维修性设计几个方面展开对产品的可靠性设计与分析。
希望能给从事设计产品和从质量的人员有所帮助。
第一、可靠性设计的主要技术1、规定定性定量的可靠性要求。
有了可靠性指标，开展可靠性设计才有目标，才能对开发的产品可靠性进行考核，避免产品在顾客使用中因故障频繁而使开发商和顾客利益受到损失。
最常用的可靠性指标有平均故障间隔时间（MTBF）和使用寿命。
2、建立可靠性模型。
建立产品系统级、分系统级的可靠性模型，可用于定量分配、估计和评价产品的可靠性。
可靠性模型包括可靠性方框图和可靠性数学模型。
对于复杂产品的一个或多个功能模式，用方框图表示各组成部分的故障或它们的组合。
方框图分为串联模型和并联模型。
做法就是：预计或估计所设计产品可靠性模型的串联模型和并联模型框图，利用数学公式求定量求出该产品的可靠度与故障率，最后推导出可靠性指标。
3、可靠性分配。
就是将产品总的可靠性的定量要求分配到规定的产品层次。
通过分配使整体和部分的可靠性定量要求协调一致。
它是一个由整体到局部，由上到下的分解过程。
可靠分配有很多方法，如评分分配法、比例分配法等。
产品质量可靠性设计方法应用效果评估
产品质量可靠性设计方法应用效果评估产品质量是企业赖以生存和发展的基石，而可靠性则是产品质量的重要指标之一。
在市场竞争日益激烈的环境下，如何提高产品的可靠性，成为企业在产品设计中亟需解决的问题。
本文将重点探讨产品质量可靠性设计方法的应用效果评估。
一、产品可靠性设计方法简介产品可靠性设计方法是指在产品设计的过程中，采取一系列科学合理的方法和手段，以提高产品的可靠性和稳定性，减少故障发生的概率。
常用的产品可靠性设计方法包括质量函数展开法、失效模式与效应分析、可靠性综合判断法等。
质量函数展开法（QFD）是一种将顾客需求转化为产品设计指标的方法，通过将顾客的需求与产品设计要素进行匹配，从而实现产品设计的可靠性与满足用户需求的目标的统一。
失效模式与效应分析（FMEA）是一种通过分析产品在设计与制造过程中可能出现的失效模式及其对产品正常功能的影响，以及相应的风险和后果，从而提前识别和解决潜在问题的方法。
可靠性综合判断法是一种将产品设计各阶段的可靠性指标进行综合评估的方法，旨在从设计的早期就对产品的可靠性进行全面评估，发现潜在问题，提出改进措施。
二、产品质量可靠性设计方法应用效果评估在实际的产品设计中，产品质量可靠性设计方法的应用对于提升产品的可靠性具有重要意义。
通过对产品质量可靠性设计方法的应用效果进行评估，可以更好地认识到这些方法在提高产品质量方面的优势和局限性。
首先，产品质量可靠性设计方法的应用可以有效降低产品故障率。
质量函数展开法能够将用户需求转化为设计指标，从而确保产品在设计阶段就能满足顾客需求，减少后期故障率的概率。
失效模式与效应分析能够通过对潜在失效模式的识别和风险评估，提前制定相应的措施，防止故障的发生。
可靠性综合判断法则可以对产品的可靠性指标进行全面评估，发现并解决可能存在的问题，从而降低产品的故障率。
其次，产品质量可靠性设计方法的应用还能提高产品的使用寿命。
通过质量函数展开法的应用，产品在设计阶段就考虑到了可靠性指标，从而延长了产品的使用寿命。
产品可靠性定量指标
3
3．2 产品的可靠度函数
• 产品或系统的可靠性是指系统或设备在 规定的条件下，在规定的时间内，完成 规定功能的能力。通常用一个非负随机 变量T来描述产品的寿命，T相应的分布 函数为：
F(t) P{T t}
4
产品的可靠度函数
R(t) P{T t} 1 F (t) F (t)
dF (t) f (t)
• 2．偶然失效期 这时期失效率趋向常数，它描述了系统 正常工作下的可靠性。此时期是系统的主要工作时期， 时间较长，失效率最低而且稳定。
• 3．耗损失效期 在这时期内的失效率又迅速上升。这是 由于元件老化耗损所致，大部分元件丧失了自己性能。 耗损期的失效分布一般为正态分布。
35
3．6 可靠性与维修性的其它术语
P( X 1) 1 P( X 0) 0.114
11
一年内两台同时失效一次以上的概率？
P( A B) 0.0001
P(Y 12) 1122(0.9999)12 (0.0001)0 0.9988
P( X 1) 1 P(Y 12) 0.0012
12
一年内只发生一次两台同时失效概率？
r0
0.859
14
3．3 产品的平均寿命与可靠度寿命
MTTF
1 N0
N0
tiN fi
i1
N0
ti
i1
N fi N0
N0
ti f (ti )t
i1
15
产品的平均寿命
ET
0
tdF
(t
)
0
tdR(t
)
tR(t )
0
0
R(t )dt
0
R(t
)dt
16
产品研发中的可靠性设计要点是什么
产品研发中的可靠性设计要点是什么在当今竞争激烈的市场环境中，产品的可靠性成为了企业赢得客户信任和市场份额的关键因素之一。
可靠性设计是确保产品在规定的时间内、规定的条件下，能够实现规定功能的重要手段。
那么，在产品研发过程中，可靠性设计的要点究竟有哪些呢？首先，我们要明确可靠性的定义。
简单来说，可靠性是指产品在使用过程中不发生故障的能力，或者在发生故障后能够迅速恢复正常工作的能力。
这就要求在产品研发的早期阶段，就要充分考虑到可能影响产品可靠性的各种因素。
需求分析是可靠性设计的第一步。
研发团队需要深入了解用户的需求和期望，明确产品的使用环境、工作条件、使用寿命等关键因素。
例如，如果一款电子产品是用于户外极端环境的，那么它就需要具备防水、防尘、耐高低温等特性；如果是用于医疗领域的，那么对安全性和稳定性的要求就会极高。
只有准确把握了这些需求，才能为后续的设计工作提供明确的方向。
在零部件的选择上，要严格把关质量和可靠性。
选用经过市场验证、具有良好口碑的零部件供应商，对关键零部件进行充分的测试和验证。
不能仅仅因为成本因素而选择质量不可靠的零部件，否则可能会给整个产品的可靠性带来隐患。
同时，要建立完善的零部件质量控制体系，对进货检验、库存管理等环节进行严格监控。
设计冗余是提高产品可靠性的常见方法之一。
通过增加备份部件或功能模块，当主部件或主功能出现故障时，备份能够及时接替工作，确保产品不致完全失效。
比如在飞机的飞行控制系统中，往往会设计多个冗余的传感器和控制器，以保障飞行安全。
热设计也是不容忽视的一个要点。
许多产品在工作过程中会产生热量，如果热量不能及时散发，可能会导致零部件性能下降、寿命缩短甚至故障。
因此，需要合理设计散热系统，选择合适的散热材料和方式，确保产品在正常工作温度范围内运行。
在结构设计方面，要考虑到力学性能、振动、冲击等因素。
产品的结构应该具有足够的强度和刚度，能够承受在使用过程中可能遇到的各种外力。
第16产品可靠性设计及其度量指标.
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
(2) 经验概率密度函数f *(t) 把直方图中柱状图形的中点用直线连接起来表示失效频度 与失效时间之间的关系。
“经验”是指这个密度函数是在有限的失效数据（样本）基础上作出 来的。
(3) 概率密度函数f (t)： 如果试验零件的数量不断增加，就可以得到真正的密度函 数。对极限过程n→∞，直方图的轮廓逼近于一条光滑连续曲 线。这条极限曲线表示的是真正的密度函数f(t)。极限n→∞意 味着，对一个总体数量很大的所有零件都进行试验，以此得 到精确的失效特征。基于实有的试验规模总是只能得到经验 密度函数f *(t)。在试验数据很少的情况下，经验密度同真实 密度函数会有显著的差异。
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
5. 有效度 有效度是综合可靠度与维修度的广义可靠性尺度。有效 度A为工作时间对工作时间与维修时间之和的比，当工作时 间和维修时间为指数分布时可表达为：
MTBF A MTBF MTTR
式中，λ为失效率；μ为修复率。
t
3. 可靠度 可靠度R(t)是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定 功能的概率，可靠度是时间的函数，故也称为可靠度函数。 概率密度函数、失效概率、可靠度的关系为：
dF t dR t f t dt dt
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
4. 失效率 失效率也称故障率，是时间t的函数，记为λ(t)，称为失 效率函数或故障率函数或风险函数。失效率是在时刻t尚未 失效的产品在t+Δt的单位时间内发生失效的条件概率，即
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
16.4 统计学参数 2. 方差：经验方差s2描述了个体与算术均值的平均偏差，它 衡量个体与均值t m的离散程度。
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第16章 产品可靠性设计及其度量指标
(2) 经验概率密度函数f *(t) 把直方图中柱状图形的中点用直线连接起来表示失效频度 与失效时间之间的关系。
“经验”是指这个密度函数是在有限的失效数据（样本）基础上作出 来的。
(3) 概率密度函数f (t)： 如果试验零件的数量不断增加，就可以得到真正的密度函 数。对极限过程n→∞，直方图的轮廓逼近于一条光滑连续曲 线。这条极限曲线表示的是真正的密度函数f(t)。极限n→∞意 味着，对一个总体数量很大的所有零件都进行试验，以此得 到精确的失效特征。基于实有的试验规模总是只能得到经验 密度函数f *(t)。在试验数据很少的情况下，经验密度同真实 密度函数会有显著的差异。
1 t lim Pt T t t T t t 0 t
其观测值为在时刻t以后的单位时间内发生失效的产品 数与工作到该时刻尚未失效的产品数之比，即：
nt t nt t lim t 0 n nt t
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
16.6 产品可靠性指标 1. 平均寿命：对于不可修复的产品，平均寿命是指产品从开 始使用到失效这段有效工作时间的平均值。对于可修复的产 品，平均寿命指的是平均无故障工作时间。 平均寿命θ与其他有关参数的关系为：
tf t dt
0
Rt dt
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
16.4 统计学参数 4. 中位数：当失效数正好为总失效数一半时的失效时间。
F tmed 0.5
5. 众数：最常出现的数值称为众数。大多数零件在寿命等于 众数时失效。 均值、中位数和众数在一般的非对称分布时各不相同。 只有当密度函数曲线完全对称时，这些参数值才相等。 16.5 应用范例
t
3. 可靠度 可靠度R(t)是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定 功能的概率，可靠度是时间的函数，故也称为可靠度函数。 概率密度函数、失效概率、可靠度的关系为：
dF t dR t f t dt dt
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
4. 失效率 失效率也称故障率，是时间t的函数，记为λ(t)，称为失 效率函数或故障率函数或风险函数。失效率是在时刻t尚未 失效的产品在t+Δt的单位时间内发生失效的条件概率，即
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
16.1 产品设计中的可靠性问题 （3）有很多零件和界面组成的系统 像汽车、洗碗机、飞机，存在很多失效的可能性，特别 是界面失效。
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
16.2 产品质量与可靠性 （1）产品质量与可靠性关系：产品质量是产品满足使用要 求所固有的基本属性，其中既包括功能指标，也包括可靠性 指标。 （2）可靠性：指产品在规定的条件下、规定的时间内完成 规定功能的能力。其中时间概念不限于一般的时间概念，也 可以是产品的操作次数、载荷作用次数、运行距离等。 （3）有效性：将产品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。
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
2. 分布函数和失效概率 分布函数F (t)表示如果将试件数量不断增加，区间选得 越来越小，在极限n→∞情况下，累积频度直方图的轮廓逼 近一条光滑曲线函数。在可靠性理论中，一般将分布函数 F(t)称作“失效概率”。
函数F(t) 描述到某一时刻发生失效的概率。
F t f x dx
失效率λ(t)与可靠度R(t)、概率密度f(t)的关系为：
f t t Rt
t dt 0 Rt e
t
t 若λ为常数，则有： Rt e
16.4 统计学参数 1. 均值：寿命均值的经验算术平均值。
t1 t2 tn 1 n tm ti n n i 1
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
（4）产品全寿命周期费用与可靠度之间的关系：提高产品 的设计可靠性，会导致生产成本的增加，但使用、维护成本 随着可靠性的提高而降低。 16.3 可靠性问题的统计描述和表达 1. 直方图和密度函数 (1) 直方图 失效频度直方图是用图形描述可靠性特征的最简单方法。
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
16.4 统计学参数 2. 方差：经验方差s2描述了个体与算术均值的平均偏差，它 衡量个体与均值t m的离散程度。
1 n 2 s t t i m n 1 i 1
2
3. 标准差：经验标准差s是通过对方差开方得到的。
1 n 2 s t t i m n 1 i 1
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
3. 可靠寿命、中位寿命与特征寿命 (1)可靠寿命：可靠度为给定值R时的工作寿命，用tR表示。 (2)中位寿命：可靠度R=50%时的工作寿命，用t0.5表示。 (3)特征寿命：可靠度R=e-1时的工作寿命，用te-1表示。 4. 维修度：对可能维修的产品在发生故障或失效后在规定的条件 下和规定的时间(0 , t)内完成修复的概率，记为M(t)。 (1)平均修理时间是指可修复产品的平均修理时间。 (2)修复率μ(t)是指维修时间已达到某一时刻但尚未修复的产品在 该时刻后的单位时间内完成修复的概率。
0
当产品失效率λ(t)为常数λ时，有：
1
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
2. 寿命方差与标准差：寿命方差和标准差是用来反映产品寿 命离散程度的特征值。 寿命方差为：
n 1 2 2 ti s n 1 i 1
寿命标准差为：
1 n 2 s t i n 1 i 1
第4篇可靠性设计
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
16.1 产品设计中的可靠性问题 （1）本质上可靠的零件 在强度和应力之间有很高的裕度，并且在实际的寿命期 内不耗损的零件。
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
16.1 产品设计中的可靠性问题 （2）本质上不可靠的零件 设计裕量低或者不断耗损的零件。
第16章 产品可靠性设计及其度量指标
5. 有效度 有效度是综合可靠度与维修度的广义可靠性尺度。有效 度A为工作时间对工作时间与维修时间之和的比，当工作时 间和维修时间为指数分布时可表达为：
MTBF A MTBF MTTR
式中，λ为失效率；μ为修复率。