可靠性基础知识
可靠性基础知识
可靠性基础知识研究可靠性的意义对于产品来说, 可靠性问题和人身安全, 经济效益密切相关 . 因此, 研究产品的可靠性问题, 显得十分重要 . 非常迫切 .1) 提高产品可靠性, 可以防止故障和事故障的发生, 尤其是避免灾难性的事故发生 .86 年1 月28 日, 美航天飞机” 挑战者号” 由于 1 个密封圈失效, 起飞76S 后爆炸, 其中7 名宇航员丧生, 造成12 亿美元的经济损失;92 年我国发射” 澳星号” 时由于一个小小零件的故障, 发射失败, 造成了巨大的经济损失和政治影响到 .2) 提高产品的可靠性, 能使产品总的费用降低 . 提高产品的可靠性, 首先要增加费用, 如选用好的元器件, 研制部分冗余功能的电路及进行可靠性设计、分析、实验，这些都需要经费。
然而，产品可靠性的提高使得维修费及停机检查损失费大大减小，使总费用降低。
3 ）提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高产品可用率，一台设备可顶几台用，可以发挥几倍的效益。
美国GE 公司经过分析认为，对于发电、冶金、矿山、运输等连续作业的设备，即使可靠性提高1% ，成本提高10% 也是合算的。
4 ）对于公司来讲，提高产品的可靠性，可以改善公司信誉，增强竞争力，扩大市场份额，从而提高经济效益。
一般所说的“ 可靠性” 指的是“ 可信赖的” 或“ 可信任的” 。
我们说一个人是可靠的，就是说这个人是说得到做得到的人，而一个不可靠的人是一个不一定能说得到做得到的人，是否能做到要取决于这个人的意志、才能和机会。
同样，一台仪器设备，当人们要求它工作时，它就能工作，则说它是可靠的；而当人们要求它工作时，它有时工作，有时不工作，则称它是不可靠的。
根据国家标准的规定，产品的可靠性是指：产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。
我国的可靠性工作起步较晚，20 世纪70 年代才开始在电子工业和航空工业中初步形成可靠性研究体系，并将其应用于军工产品。
可靠性理论基础知识
可靠性理论基础知识可靠性理论基础知识1.可靠性定义我国军用标准GIB 451A-2005《可靠性维修性保障性术语》中，可靠性定义为：产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。
“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。
“规定时间”是指产品规定了的任务时间。
“规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。
可靠性的评价可以使用概率指标或时间指标，这些指标有：可靠度、失效率、平均无故障工作时间、平均失效前时间、有效度等。
典型的失效率曲线是浴盆曲线，其分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。
早期失效期的失效率为递减形式，即新产品失效率很高，但经过磨合期，失效率会迅速下降。
偶然失效期的失效率为一个平稳值，意味着产品进入了一个稳定的使用期。
耗损失效期的失效率为递增形式，即产品进入老年期，失效率呈递增状态，产品需要更新。
1.1可靠性参数1、失效概率密度和失效分布函数失效分布函数就是寿命的分布函数，也称为不可靠度，记为)(t F 。
它是产品或系统在规定的条件下和规定的时间内失效的概率，通常表示为)()(t T P t F ≤=失效概率密度是累积失效概率对时间t 的倒数，记为f(t)。
它是产品在包含t 的单位时间内发生失效的概率，可表示为)()()('t F dtt dF t f ==。
2、可靠度可靠度是指产品或系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的概率。
可靠度是时间的函数，可靠度是可靠性的定量指标。
可靠度是时间的函数，记为)(t R 。
通常表示为?∞=-=>=t dt t f t F t T P t R )()(1)()(式中t 为规定的时间，T 表示产品寿命。
3、失效率已工作到时刻t 的产品，在时刻t 后单位时间内发生失效的概率成为该产品时刻t 的失效率函数，简称失效率，记为)(t λ。
)(1)()()()()()(''t F t F t R t F t R t f t -===λ。
可靠性基础知识
质量人员必读----- 可靠性基础知识1. 平均故障间隔时间；可维修的产品，其可靠性主要的参数是MTBF（Mean Time Between Fail ），即平均故障间隔时间，也就是两次维修间的平均时间；不可维修的产品，用MTTB（Mean Time To Fail ）;两个参数的计算没有区别，下文只提到MTBF。
MTBF越大，说明产品的可靠性越高。
可以用以下理想测试来精确测试一批产品的MTBF;即将该批产品投入使用，当该批产品全部出现故障以后（假如第1个产品的故障时间为t1，第2个产品的故障时间为t2，第n个产品的故障时间为tn ），计算发生故障的平均时间，则由上式可以看出，理想测试就是用全部的时间和全部的故障数来算出精确的MTBF;2、失效密度入另外一个常用的参数是入，它是指在产品在t时刻失效的可能性，是失效间隔时间的倒数，也就是：入=1/MTBF。
对某一类产品而言，产品在不同的时刻有不同的失效率（也就是失效率是时间的函数），对电子产品而言，其失效率符合浴盆曲线分布（如下图）：浴盆曲线，分为三部份（I、II、III 三部份）：第I部份是早期失效阶段。
这段时间内，从外形上看，在失效率从一个很高的指标迅速下二降；从物理意义上理解，由于少数产品在制作后，存在一些制程、运输、调试等问题，产品有比较明显的缺陷，在投入使用的最初期，这缺陷很快就显露出来，随着时间的增长，这些明显的缺陷越来越少，也就形成了失效率迅速下降”的现象；第II部份是中期稳定阶段。
这段时间内，产品的失效率稳定在一个较低水平；从物理意义上理解，当少数产品的明显缺陷显露出来后，剩下的就是正常的产品，这部份产品可以较稳定、持久地工作，所以失效率也稳定在一个较低水平；第III部份是后期失效阶段；这段时间内，产品的失效率迅速上升；从物理意义上理解，到了后期，产品经过长时间的工作、磨损、老化，慢慢接近寿命终点，随着时间的增加（Tmax 以内），到达寿命终点的产品越来越多，失效率也就随之上升；知道了入，就可以找到产品连续工作了t时间后、还正常的概率为R（t）=e-t , 此时已经失效的概率为F（t）= 1-R（t）= 1 —e-& #61548;t 。
可靠性工程师考试资料
可靠性工程师考试资料（二）引言概述：可靠性工程师是现代工程领域中一个非常重要的职位，他们负责确保产品和系统的可靠性，以及减少可能出现的故障和风险。
为了成为一名合格的可靠性工程师，需要有一定的知识储备和专业技能。
本文将深入探讨可靠性工程师考试相关的资料，帮助考生更好地准备考试。
正文内容：一、可靠性基础知识1. 可靠性概念与定义：介绍可靠性的基本概念，如MTBF（平均无故障时间）、故障率、可靠度等，以及它们的定义与计算方法。
2. 可靠性工程原理：解析可靠性工程的基本原理，包括可靠性需求分析、可靠性设计、可靠性测试与评估等环节，以及它们之间的关系。
3. 可靠性统计方法：介绍可靠性工程中常用的统计方法，如生存分析、故障模式与影响分析（FMEA）、故障树分析（FTA）等，以及它们的应用场景和具体步骤。
二、可靠性设计与优化1. 可靠性要求确定：阐述如何根据产品和系统的使用环境、功能需求等因素确定可靠性要求，并建立相应的性能指标和测试标准。
2. 可靠性设计方法：介绍常用的可靠性设计方法，如设计失效模式与影响分析（DFMEA）、故障模式与影响分析（FMEA）、信号完整性分析等，以及它们的步骤和工具的应用。
3. 可靠性验证与验证测试：详细描述可靠性验证的流程和关键步骤，包括设计评审、模拟测试与实验验证等，以及常用的验证测试方法和技术。
三、可靠性评估与维护1. 可靠性评估方法：介绍可靠性评估的方法和指标，如可靠性预测、可靠性增长试验等，以及它们的原理和适用范围。
2. 故障数据分析与故障诊断：解析如何进行故障数据的分析和故障诊断，包括故障率分析、故障模式与效应分析等方法和工具的使用。
3. 可靠性维护与改进：探讨如何进行可靠性维护和改进，包括维护计划的制定、故障处理与预防措施等方面的技巧和方法。
四、可靠性测试与试验1. 可靠性试验方法：介绍可靠性试验的方法和技术，如加速寿命试验、可靠性生命周期试验等，以及它们的步骤和数据分析方法。
可靠性基础知识
1. 可靠性的基本概念1.1 可靠性（Reliability）：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力称为产品的可靠性。
1.2 广义可靠性（Dependability）:广义可靠性是可靠性性能、可维护性性能和维护支持性能的综合描述。
1.3 可维护性（Maintainability）:当在给定条件下和使用规定程序及资源进行维护时，产品保持或恢复到执行规定功能的能力。
1.4 维护支持性（Maintenance support performance）:维护机构在规定条件下，按照给定的维护方针为产品提供维护所需资源的能力。
1.5 评定产品可靠性时的注意事项：(a) 产品的可靠性与规定条件分不开，在评价产品的可靠性时，尤其应注意其工作条件与所规定的条件是否一致。
(b) 产品的可靠性与规定时间密切相关。
(c) 产品的可靠性与规定功能有关，它要对产品的所有技术性能指标作出综合性评价。
2. 可靠性常用指标2.1 平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failure)指相邻两故障间正常工作时间，也叫平均无故障工作时间，它是衡量产品可靠性的主要指标。
华为公司的质量方针提出“实现产品无故障工作2000天”，这是个高标准要求，要靠我们大家共同努力来实现。
2.2 平均故障前时间MTTF(Mean Time To Failure)指系统从开始工作到失效这一段时间的平均值。
所谓失效是指产品执行规定功能能力的终止。
2.3 平均修复时间MTTR(Mean Time To repair)对产品实施修复所需时间的平均值，它反映了产品的可维护性。
2.4 可用度A(Availability)产品工作时间与总时间之比。
若不考虑产品的储存时间和闲置时间，可用度A可用如下公式表示：A＝MTBF/（MTBF＋MTTR）可用度取决于一个产品的可靠性性能、可维护性性能和维护支持性能的综合状况，所以要提高产品的可用度，应尽可能同时改善产品的可靠性和维修性。
第五章 可靠性基础知识(1)可靠性的基本概念及常用度量
第五章可靠性基础知识第五章可靠性基础知识【考试趋势】单选3-4题，多选4-5题，综合分析1题。
考查方式以理解题和计算题为主。
总分值25-35分。
总分170分。
【大纲考点】基本脉络：可靠性概念——测量——模型——分析——试验——管理。
一、可靠性的基本概念及常用度量1．掌握可靠性、维修性与故障(失效)的概念与定义（重点）2．熟悉保障性、可用性与可信性的概念（难点）3．掌握可靠性的主要度量参数（难点）4．熟悉浴盆曲线（重点）5．了解产品质量与可靠性的关系二、基本的可靠性维修性设计与分析技术1．了解可靠性设计的基本内容和主要方法2．熟悉可靠性模型及串并联模型的计算（重点）3．熟悉可靠性预计和可靠性分配（难点）4．熟悉故障模式影响及危害性分析（重点）（难点）5．了解故障树分析（重点）6．熟悉维修性设计与分析的基本方法；三、可靠性试验三、可靠性试验1.掌握环境应力筛选（重点）2.了解可靠增长试验和加速寿命试验（重点）3.手续可靠性测定试验（难点）4.了解可靠性鉴定试验四、可信性管理1．掌握可信性管理基本原则与可信性管理方法（难点）2．了解故障报告分析及纠正措施系统（重点）3．了解可信性评审作用和方法第一节可靠性的基本概念及常用度量【考点解读】第一节可靠性的基本概念及常用度量学习目标要求：1、掌握可靠性、维修性与故障的概念与定义2、熟悉保障性、可用性及可信性的概念3、掌握可靠性的主要度量参数4、了解浴盆曲线5、了解产品质量与可靠性关系基本脉络是：可靠性——不可靠（故障）——可靠度——可靠度函数——常用指标——模型——地位意义（与质量的关系）典型考题典型考题：单选题22、下述设计方法中不属于可靠性设计的方法是（）。
a、使用合格的部件b、使用连续设计c、故障模式影响分析d、降额设计23、产品使用寿命与（）有关。
a、早期故障率b、规定故障率c、耗损故障率d、产品保修率一、故障（失效）及其分类一、故障（失效）及其分类1、故障定义：产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态称为故障。
可靠性基础知识
可靠性基础知识
——产品的失效
1、功能性失效
致命失效、漂移性失效、间歇失效 ➢ 致命失效：是指产品完全失去规定功能能力的一类失效。 ➢ 漂移性失效：是指产品的一个或几个参数超过规定值所引起的
一类失效，漂移性失效在产品使用中有时是允许的 ➢ 间歇失效：是指产品在使用或试验过程中呈现时好时坏一类的
失效。
e x
f
(x)
x0
0
x0
当故障率f(t)服从指数分布时：
f(t) λ
0
t
指数分布的概率密度函数
F(t)
t e xdx
t (e x )dx
t
e x
1 e t
0
0
0
R(t)
e xdx
e x e t
展。
概述
——可靠性定义
产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的 能力（概率），就叫做电子产品的可靠性。
可靠性试验是对产品可靠性进行调查、分析和评价 的一类试验。
主要内容
一．概述 二．可靠性基础知识 三．环境试验
可靠性基础知识
——基本知识和术语
可靠性试验与环境试验
可靠性试验是对产品进行评价的各种试验如增长、筛选、验证 、验收、统计等。
可靠性基础知识
主要内容
一．概述 二．可靠性基础知识 三．环境试验
主要内容
一．概述 二．可靠性基础知识 三．环境试验
概述
——可靠性的重要性
1. 关系到企业的生存和壮大。 2. 关系到使用者的安全。 3. 提升形象，减少维护费用。 4. 是军事产品中重要的技术指标。
概述
——可靠性的发展历史
产品可靠性基础知识
八、可靠性与维修性的常用度量
（一）可靠度
R(t ) N0 r(t ) N0
例：教材[例5.1-1]
（二）故障（失效）率
t
rt NStt
故障率的单位
1菲特（fit）=10-9/小时
当产品的故障服从指数分布，则故障率为常数，此时可靠度为：
Rtet
例：教材[例5.1-2]
（三）平均失效（故障）前时间（MTTF）
6．故障概率等级
A级（经常发生，大于总故障概率的0.2） B级（很可能发生，为总故障概率的0.1~0.2） C 级 （ 偶 然 发 生 ， 为 总 故 障 概 率 的 0.01~0.1 ） D级（很少发生，为总故障概率的0.001~0.01） E级（极不可能发生，小于总故障概率的0.001）
（一）FMECA的实施步骤
（1）掌握产品结构和功能的有关资料 （2）掌握产品启动、运行、操作、维修资料 （3）掌握产品所处环境条件的资料 （4）定义产品及其功能和最低工作要求 （5）按照产品功能方框图画出可靠性框图 （6）确定分析级别 （7）描述故障模式、分析原因及影响 （8）找出故障的检测方法 （9）找出预防措施 （10）确定严酷度 （11）确定故障概率等级 （12）填写FMEA表，绘制危害性矩阵
n
s NiGiQi i1
应力分析法预计公式：
（1） （2） （3）
p bEK
n
s Nipi i1
1
MTBFS S
四、故障模式、影响及危害分析
1. FMECA 2. FMECA包括FMEA和CA
FMEA CA
3. 故障模式 4. 故障影响
5．严酷度及其分类
I类（灾难性故障） II类（致命性故障） III类（严重故障） IV类（轻度故障）
深入解读可靠性工程可靠性工程师培训核心要点
深入解读可靠性工程可靠性工程师培训核心要点1. 概述可靠性工程是一种系统工程方法，旨在确保产品、设备或系统在特定条件下的可靠性和稳定性。
可靠性工程师培训是为了让工程师掌握可靠性工程的基本理论和方法，提高其在项目开发和产品设计中的能力。
本文将深入解读可靠性工程师培训的核心要点。
2. 可靠性基础知识2.1 可靠性定义及测度可靠性是指系统或产品在特定环境条件下，在一定时间内完成所期望功能的能力。
常用的可靠性测度方法包括故障率、失效概率、平均无故障时间等。
2.2 失效机理分析失效机理分析是可靠性工程的基础，通过对系统或产品的失效机理进行深入研究，可以制定相应的可靠性改进策略。
常见的失效机理包括磨损、疲劳、腐蚀等。
3. 可靠性工具与方法3.1 可靠性测试与试验可靠性测试与试验是评估系统或产品可靠性的重要手段。
常见的可靠性测试方法包括可靠性增长试验、加速寿命试验等。
3.2 可靠性建模与分析可靠性建模与分析是通过建立系统或产品的数学模型，对其可靠性进行评估和优化。
常用的可靠性建模与分析方法包括故障树分析、失效模式与影响分析等。
3.3 可靠性工程设计可靠性工程设计是在产品或系统设计阶段考虑可靠性要求，采取相应的设计措施和技术手段来提高产品或系统的可靠性。
常见的可靠性工程设计方法包括冗余设计、容错设计等。
4. 可靠性管理与评估4.1 可靠性数据管理可靠性数据管理是对系统或产品的故障数据进行收集、整理和分析，为可靠性评估和改进提供依据。
常见的可靠性数据管理方法包括故障数据库建立、故障数据统计等。
4.2 可靠性指标评估可靠性指标评估是对系统或产品在特定条件下的可靠性进行定量评估，常用的评估指标包括可靠度、平均故障间隔时间、失效率等。
4.3 可靠性改进措施可靠性改进措施是基于可靠性评估结果，针对存在的问题采取相应的改进措施。
常见的可靠性改进措施包括质量管理、故障预防、可靠性增长等。
5. 可靠性工程实践案例本部分将介绍几个可靠性工程实践案例，以帮助可靠性工程师更好地理解和应用可靠性工程的核心要点。
可靠性基础知识
第一章 可靠性基础知识●可靠性的概念。
●可靠性参数体系、常用可靠性参数及可靠性常用分布。
当你准备购买一件电子产品时，你关注的是它的哪些方面？其中最关注的是什么？我们除关注产品的功能和性能外，在谈论某品牌的产品“好”的时候，所隐含的意思就是该品牌产品的质量与可靠性高。
质量与可靠性是我们最为关注的产品质量特性。
随着新材料、新技术的发展与应用使得产品性能得到迅速提高，但随着产品性能的提高，其复杂程度也增加，故障频繁。
出厂检验合格的产品，在使用寿命期内保持其产品质量指标的数值而不致失效，这就是可靠性问题。
本章将在介绍可靠性的基本概念、可靠性术语、可靠性参数体系及常用可靠性参数、可靠性常用分布等知识的基础上，讲解造成产品故障的主要原因，以及可靠性的重要意义。
第一节 可靠性基本概念1．可靠性的概念可靠性的概念，可以说，自从人类开始使用工具起就已经存在。
然而可靠性理论作为一门独立的学科出现却是近几十年的事情。
可靠性归根结底研究的还是产品的可靠性，而通常所说的“可靠性”指的是“可信赖的”或“可信任的”。
一台仪器设备，当人们要求它工作时，它就能工作，则说它是可靠的；而当人们要求它工作时，它有时工作，有时不工作，则称它是不可靠的。
最早的可靠性定义由美国AGREE在1957年的报告中提出，1966年美国又较正规地给出了传统的或经典的可靠性定义：“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”。
它为世界各国的标准所引用，我国的可靠性定义也与此相同。
这里的产品是泛指的，它可以是一个复杂的系统，也可以是一个零件。
出厂检验合格的产品，在使用寿命期内保持其产品质量指标的数值而不致失效，这就是可靠性问题。
因此，可靠性也是产品的一个质量指标，而且是与时间有关的参量。
只有在引进了可靠性指标后，才能和其他质量指标一起，对产品质量做全面的评定。
所谓产品是指作为单独研究和分别试验对象的任何元件、设备或系统，可以是零件也可以是由它们装配而成的机器，或由许多机器组成的机组和成套设备，甚至还把人的作用也包括在内。
公共基础知识可靠性基础知识概述
《可靠性基础知识综合性概述》一、引言在当今科技飞速发展的时代，各种产品和系统的可靠性成为人们关注的焦点。
从日常生活中的电子产品到工业领域的大型设备，从交通运输工具到航天航空系统，可靠性都起着至关重要的作用。
可靠性不仅关系到产品的质量和性能，还直接影响着人们的生命财产安全和社会的稳定发展。
因此，深入了解可靠性基础知识，对于提高产品和系统的质量、降低风险、保障安全具有重要的意义。
二、可靠性的基本概念1. 定义可靠性是指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。
这里的“规定条件”包括使用环境、操作方法、维护保养等；“规定时间”是指产品的使用寿命或工作时间；“规定功能”则是产品设计时所确定的功能和性能指标。
2. 指标（1）可靠度可靠度是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。
通常用 R(t)表示，其中 t 为时间。
可靠度是可靠性的一个重要指标，它反映了产品在一定时间内保持正常工作的可能性。
（2）失效率失效率是指产品在某一时刻 t 后的单位时间内发生失效的概率。
通常用λ(t)表示。
失效率是衡量产品可靠性的另一个重要指标，它反映了产品在使用过程中的失效速度。
（3）平均寿命平均寿命是指产品的寿命的平均值。
对于不可修复产品，平均寿命是指产品从开始使用到失效的平均时间；对于可修复产品，平均寿命是指产品在两次相邻故障之间的平均时间。
三、可靠性的核心理论1. 可靠性模型可靠性模型是用于描述产品或系统的可靠性结构和关系的数学模型。
常见的可靠性模型有串联模型、并联模型、混联模型等。
（1）串联模型串联模型是指产品或系统由多个子系统组成，只有当所有子系统都正常工作时，整个产品或系统才能正常工作。
串联系统的可靠度等于各个子系统可靠度的乘积。
（2）并联模型并联模型是指产品或系统由多个子系统组成，只要有一个子系统正常工作，整个产品或系统就能正常工作。
并联系统的可靠度等于 1 减去各个子系统失效率的乘积。
（3）混联模型混联模型是指产品或系统由串联和并联子系统组成的复杂结构。
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。
可靠性基础知识
Yuntong Forever
4
规定条件
规定条件
环境条件
工作条件
温度
工作应力
振动
工作负荷
湿度
循环周期
盐雾
….
Yuntong Forever
5
环境应力对产品可靠性的影响
环境越恶劣可靠性越差 • 温度应力会提高产品的故障率 • 振动应力会加速产品的疲劳 • 湿度和化学应力会缩短产品的寿命
环境应力和可靠性一般是指数关系： • 温度－ Arrhenius • 振动－ Coffin-Manson • 湿度和其他－ Eyring
Yuntong Forever
16
（续前）
1960s，可靠性工程的系统化
• 阿波罗项目全面采用的可靠性工程技术，极大地推动了可靠性技术
在全世界的推广
• 可靠性工程已经成为系统工程的一部分，日益系统化 • 可靠性统计试验逐步完善
1970s，进入可靠性保证阶段
• 可靠性管理的作用突出显现，美国将可靠性管理作为质量管理的核
世界可靠性工程发展： 1940s年，起源于美国
• 重点在于电子管和真空管的可靠性研究 • 成立AGREE，电子设备可靠性顾问委员会
1950s年，推广发展
• 美国制定了一系列军用可靠性标准 • AGREE在1957年发表的《军用电子设备的可靠性》报告成为后来全世
界可靠性工作的指南
• 前苏联、日本、英国等国家开始介入可靠性研究 • 可靠性由电子设备拓展到电力、机械、动力等方面
易修
» 修得快 － 定位快、维修快、确认快 » 修得好 － 修如旧、修如新
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12
1.3 可用性
可用性（Availability）
质量管理学--可靠性基础知识讲义PPT(45张)
第12章 可靠性基础知识
12.1.5 可靠性与产品质量的关系 质量： 性能特性——容易评价 专门特性——可用性、难于直观判断 安全性——难于直观判断 经济性——容易判别、比较 时间性——容易判别、比较 适用性——容易判别、比较
第12章 可靠性基础知识
12.1.6 可靠性发展历史 二战：雷达 军事→电子→机械→其它、民用 可靠性—维修性—维修保障性—安全性 宏观→微观. 定性→定量. 手工→计算机 统计试验→工程试验、筛选、强化. 以可靠性为中心的全面质量管理 可靠性与性能最大区别：看不见、测不到。 但可以统各个阶段对可靠性的影响大小： 设计 40～50% 制造 20～30% 固有可靠性 使用 20～30% 使用可靠性 实际过程中表现出的能力 —— 使用可靠性， 与安装、操作使用、维修保障有关。 还可分为：基本可靠性、任务可靠性。 在规定任务剖面内完成规定的功能的能力。
第12章 可靠性基础知识
产品的特征寿命 产品寿命：可靠寿命、使用寿命、总寿命、 贮存期限 可靠寿命：t R 一定可靠度下的寿命 使用寿命：t r 一定故障率下的寿命 总寿命：投入使用到报废的总工作时间 贮存期限：在规定条件下，产品能贮存的 日历持续时间→启封使用能满足规定要求。
第12章 可靠性基础知识
第12章 可靠性基础知识
浴盆曲线
第12章 可靠性基础知识
①早期故障阶段
机械：跑合期（磨合期）、设计缺陷、 加工缺陷、安装缺陷 ②偶然：偶然因素，操作、负荷
③耗损：老化、疲劳、磨损、腐蚀。可 通过维修、更换
第12章 可靠性基础知识
故障率与可靠度及故障密度函数的关系 四个函数之间的关系： R(t) F(t) λ (t) f(t)
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2. 可靠性物理基本知识和基本概念2.1 可靠性的基本理论知识2.1.1 可靠性的概念可靠性的概念，可以说，自古以来从人类开始使用工具起就已经存在。
然而可靠性理论作为一门独立的学科出现却是近几十年的事。
可靠性归根结底研究的还是产品的可靠性，而通常所说的“可靠性”指的是“可信赖的”或“可信任的”。
一台仪器设备，当人们要求它工作时，它就能工作，则说它是可靠的；而当人们要求它工作时，它有时工作，有时不工作，则称它是不可靠的。
最早的可靠性定义由美国AGREE在1957年的报告中提出，1966年美国的MIL－STD－721B又较正规地给出了传统的或经典的可靠性定义：“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”。
它为世界各国的标准所引证，我国的GB318－82给出的可靠性定义也与此相同。
[3]赵海波。
这里的产品是泛指的，它可以是一个复杂的系统，也可以是一个零件。
出厂检验合格的产品，在使用寿命期内保持其产品质量指标的数值而不致失效，这就是可靠性问题。
因此，可靠性也是产品的一个质量指标，而且是与时间有关的参量。
只有在引进了可靠性指标后，才能和其它质量指标一起，对产品质量作全面的评定。
所谓产品是指作为单独研究和分别试验对象的任何元件、设备或系统，可以是零件也可以是由它们装配而成的机器，或由许多机器组成的机组和成套设备，甚至还把人的作用也包括在内。
在具体使用“产品”这一词时，其确切含义应加以说明。
例如汽车板簧、汽车发动机、汽车整车等。
从定义可以看出，产品的可靠性是与“规定的条件”分不开的。
这里所讲的规定条件包括产品使用时的应力条件(温度、压力、振动、冲击等载荷条件)、环境条件(地域、气候、介质等)和贮存条件等。
规定的条件不同，产品的可靠性是不同的。
产品的可靠性又与“规定的时间”密切相关。
一般说来，经过零件筛选、整机调试和跑合后，产品的可靠性水平会有一个较长的稳定使用或贮存阶段，以后随着时间的增长其可靠性水平逐渐降低。
产品的可靠性还和“规定的功能”有密切的联系。
一个产品往往具有若干项技术指标。
定义中所说的“规定功能”是指产品若干功能的全体，而不是其中的一部分。
在实际工作中，产品往往由于各种偶然因家而发生故障，如零件的突然失效，应力突然改变，维护或使用不当等。
由于这些原因都具有偶然性，所以对于一个具体产品来说，在规定的条件下和规定的时间内，能否完成规定的功能是无法事先知道的。
也就是说，这是一个随机事件。
但是，大量的随机事件中包含着一定的规律性，偶然事件中包含着必然性。
我们虽然不能知道发生故障的确切时刻，但是可以估计在某时间段内，产品完成规定功能的能力大小。
因此，应用概率论与数理统计方法对产品的可靠性进行定量计算是可靠性理论的基础。
包括下列四要素：（1）规定条件：一般指的是使用条件,环境条件。
包括应力温度、湿度、尘砂、腐蚀等，也包括操作技术、维修方法等条件。
对于汽车来说，主要有公路条件、气候条件和行使速度；对于显示器来说，环境条件、供电条件和工作条件，比如：开机时间比、待机时间比、关机时间比等参数。
（2）规定时间：是可靠性区别于产品其他质量属性的重要特征，一般也可认为可靠性是产品功能在时间上的稳定程度。
因此以数学形式表示的可靠性各特征量都是时间的函数。
这里的时间概念不限于一般的年、月、日、分、秒，也可以是与时间成比例的次数、距离。
例如应力循环次数、汽车行驶里程。
（3）规定功能：要明确具体产品的功能是什么，怎样才算是完成规定功能。
产品丧失规定功能称为失效，对可修复产品通常也称为故障。
怎样才算是失效或故障，有时很容易判定，但更多情况则很难判定。
当产品指的是某个螺栓，显然螺栓断裂就是失效；当产品指的是某个设备，对某个零件损坏而该设备仍能完成规定功能就不能算失效或故障，有时虽有某些零件损坏或松脱，但在规定的短时间内可容易地修复也可不算是失效或故障。
若产品指的是某个具有性能指标要求的机器，当性能下降到规定的指标后，虽然仍能继续运转，但已应算是失效或故障。
究竟怎样算是失效或故障，有时要涉及厂商与用户不同看法的协商，有时要涉及当时的技术水平和经济政策等而作出合理的规定。
（4）能力：只是定性的理解是比较抽象的，为了衡量检验，后面将加以定量描述。
产品的失效或故障均具有偶然性，一个产品在某段时间内的工作情况并不很好地反映该产品可靠性的高低，而应该观察大量该种产品的工作情况并进行合理的处理后才能正确的反映该产品的可靠性，因此对能力的定量需用概率和数理统计的方法[2]。
2.1.2 造成故障的主要原因下图为造成产品故障的主要原因。
由该图可知，造成故障的的主要原因为设计、制造和管理等因素，其它原因很少。
下图为造成产品故障的因素分布。
该图来自于美国RAC的可靠性数据库，由该图可知元器件故障不再是造成产品故障的主要原因。
2.1.3 可靠性术语可靠性reliability产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
维修性 maintainability在规定条件下使用的产品在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能的能力。
有效性 availability 可以维修的产品在某时刻具有或维持规定功能的能力。
耐久性durability产品在规定的使用和维修条件下，达到某种技术或经济指标极限时，完成规定功能的能力。
失效（故障） failure产品丧失规定的功能。
对可修复产品通常也称故障。
失效模式failure mode失效的表现形式。
]失效机理 failure mechanism 引起失效的物理、化学变化等内在原因。
误用失效 misuse failure不按规定条件使用产品而引起的失效。
本质失效 Inherent weakness failure产品在规定的条件下使用，由于产品本身固有的弱点而引起的失效。
早期失效 early failure产品由于设计制造上的缺陷等原因而发生的失效。
偶然失效 random failure产品由于偶然因素发生的失效。
耗损失效 wear out failure产品由个老化、磨损、损耗、疲劳等原因引起的失效。
维修maintenance为保持或恢复产品能完成规定功能的能力而采取的技术管理措施。
维护 preventlive maintenance为防止产品性能退化或降低产品失效的概率，按事前规定的计划或相应技术条件的规定进行的维修，也可称预防性维修。
修理 corrective maintenance产品失效后，为使产品恢复到能完成规定功能而进行的维修。
可靠度 reliability产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。
可靠度的观测值 observed reliabilitya．对于不可修复的产品，是指直到规定的时间区间终了为止，能完成规定功能的产品数与在该时间区间开始时刻投入工作的产品数之比。
b．对于可修复产品是指一个或多个产品的无故障工作时间达到或超过规定时间的次数与观察时间内无故障工作的总次数之比。
注：在计算无故障工作总次数时，每个产品的最后一次无故障工作时间若不超过规定的时间则不予计人。
累积失效概率 cumulative failure probability产品在规定的条件下和规定的时间内失效的概率，其数值等于一减可靠度。
累积失效概率的观测值 observed cumulative failure probability 对于不可修复和可修复的产品都等于一减可靠度的观测值。
平均寿命（平均无故障工作时间） mean life（mean time between failures）寿命（无故障工作时间）的平均值。
平均寿命（平均无故障工作时间）的观测值 observed mean life（observed mean time between failures）a．对于不可修复的产品，当所有试验样品都观察到寿命终了的实际值时，是指它们的算术中均值；当不是所有试验样品都观测到寿命终了的截尾试验时是指受试样品的累积试验时间与失效数之比。
b．对可修复的产品，是指一个或多个产品在它的使用寿命期内的某个观察期间累积工作时间与故障次数之比。
失效率 failure rate工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。
失效率的观测值 observed failure rate在某时刻后单位时间内失效的产品数与工作到该时刻尚未失效的产品数之比。
平均失效率的观测值 observed mean failure ratea．对于不可修复的产品是指在一个规定时期内失效数与累积工作时间之比。
b．对于可修复的产品是指它的使用寿命期内的某个观察期间一个或多个产品的故障发生次数与累积工作时间之比。
维修度 maintainability在规定条件下使用的产品，在规定时间内按照规定的程序和方法进行维修时，保持或恢到能完成规定功能状态的概率。
平均修复时间 mean repair time修复时间的平均值。
平均修复时间的观测值 observed mean repair time修复时间的总和与修理次数之比。
修复率 repair rate修理时间已达到某个时刻但尚未修复的产品，在该时刻后的单位时间内完成修理的概率。
平均修复率的观测值observed mean repair time在某观察期内完成修理的概率。
维修度 maintainability在规定条件下使用的产品，在规定时间内按照规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能状态的概率。
平均修复时间 mean repair time修复时间的平均值。
平均修复时间的观测值 observed mean repair time修复时间的总和与修理次数之比。
修复率 repair rate修理时间已达到某个时刻但尚未修复的产品，在该时刻后的单位时间内完成修理的概率。
平均修复率的观测值 observed mean repair time在某观察期内完成修理的概率。
耐久性试验 endurance test为考察产品的性能与所加的应力条件的影响关系而在一定时间内所进行的试验。
寿命试验 life test为评价分析产品的寿命特征量而进行的试验。
可靠性验证试验 reliability compliance test为确定产品的可靠性特征量是否达到所要求的水中而进行的试验。
可靠性测定试验 reliability determination test为确定产品的可靠性特征量的数值而进行的试验。
实验室可靠性试验 laboratory reliability test在规定的可控条件下进行的可靠性验证或测定试验。
试验条件可以模拟现场条件，也可与现场条件不同。
现场可靠性试验 field reliability test在现场使用条件下进行的可靠性验证或测定试验。