可靠性基础知识介绍
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2024
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。
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。
可靠性基础知识介绍
高温、低温、恒温恒湿、交变湿热
温度变化测试主要应用于哪些方面？
a. 规定转换时间的温度变化，主要应用于确定元件、设 备和其他产品经受环境温度迅速变化的能力；
b. 规定温度变化速率的温度变化，主要应用于确定元件、 设备和其他产品在环境温度变化的工作能力；
c. 双液槽法温度变化，主要应用于确定元件、设备或其 他产品经受温度快速变化的能力，主要适用于玻璃金属组成的密封件及类似的试验样品。
主要应用于考核电工，电子产品在高温或低温条件下贮存和使 用的适应性。
恒温恒湿测试主要应用于哪些方面？
主要应用于考核电工电子产品、元件、材料等在恒定湿热条件 下使用和贮存的适应性。
交变湿热测试主要应用于哪些方面？
主要应用于考核电工电子产品或材料在温度循环变化、产品表 面产生凝露的湿热条件下使用和贮存的适应性。
温度范围：-40℃~+150℃ 湿度范围：20%~98%RH
HY-1000 JW-1000F-40
高温、低温、恒温恒湿、交变湿热
目前可靠性实验室能达到 300℃的试验箱有几台？ GW-0250高温试验箱
内箱尺寸为 52 cm（长）
63 cm（宽）
78 cm（高）
高温、低温、恒温恒湿、交变湿热
高温、低温、恒温恒湿、交变湿热
温湿度测试过程中，不允许打开试验箱门，对样品进行测 试，这样的试验可靠性实验室能做吗？
可以。因此实验室设备都有端口可将连接线导出，在测试 中不打开箱门的情况下对样品进行性能检测。 一般温湿度相关测试中，普通试验箱内能承受的热功率有 多少？ 高温200W，低温100W，低湿0W
交变湿热试验 Alternating temperature and humidity test 湿热 Damp heat 潮湿/湿气 Moisture 循环 Cycle 次数 Times 驻留时间 Dwell time 存贮 Storage
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
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
….
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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）
公共基础知识数控可靠性基础知识概述
《数控可靠性基础知识综合性概述》一、引言随着科技的飞速发展，数控技术在现代制造业中占据着至关重要的地位。
数控设备的可靠性不仅关系到生产效率和产品质量，还直接影响企业的经济效益和市场竞争力。
因此，深入了解数控可靠性基础知识，对于提高数控设备的使用性能和保障制造业的稳定发展具有重要意义。
本文将从基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势等方面对数控可靠性基础知识进行全面阐述与分析。
二、数控可靠性的基本概念（一）数控技术的定义数控技术是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。
它通过计算机编程实现对机床的精确控制，能够加工出复杂形状的零件，提高生产效率和加工精度。
（二）可靠性的含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。
对于数控设备而言，可靠性主要包括以下几个方面：1. 稳定性：数控设备在长时间运行过程中，能够保持稳定的性能，不出现故障或性能下降。
2. 精度保持性：在一定时间内，数控设备能够保持其加工精度，不因为磨损等原因而降低加工精度。
3. 可维修性：当数控设备出现故障时，能够及时进行维修，恢复其正常功能。
4. 耐用性：数控设备具有较长的使用寿命，能够在恶劣的工作环境下长期稳定运行。
（三）数控可靠性的重要性1. 提高生产效率：可靠的数控设备能够减少故障停机时间，提高设备的利用率，从而提高生产效率。
2. 保证产品质量：数控设备的可靠性直接影响加工精度和产品质量。
稳定的设备性能能够保证加工出的零件符合设计要求，提高产品的合格率。
3. 降低生产成本：减少设备维修费用和因故障导致的废品损失，降低生产成本。
4. 增强企业竞争力：拥有高可靠性的数控设备，能够提高企业的生产能力和产品质量，增强企业在市场中的竞争力。
三、数控可靠性的核心理论（一）可靠性工程理论可靠性工程是一门研究产品可靠性的学科，它包括可靠性设计、可靠性试验、可靠性评估等方面。
在数控领域，可靠性工程理论主要应用于以下几个方面：1. 可靠性设计：在数控设备的设计阶段，通过采用可靠性设计方法，提高设备的可靠性。
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)
产品可靠性基础知识
产品可靠性基础知识什么是产品可靠性？产品可靠性是指产品在特定的操作条件下，在一定的时间内能够正常工作的能力。
它是一个评估产品质量的重要指标，能够帮助生产商预测和评估产品在使用过程中可能出现的问题，从而采取相应的措施来改进产品的可靠性。
产品可靠性与产品的寿命、故障率和维修时间等指标密切相关。
在产品设计阶段，通过合理的设计和工艺选择，可以提高产品的可靠性。
同时，在产品生产过程中，严格的质量控制和测试也可以确保产品的可靠性。
产品可靠性评估方法1. 故障模式和效果分析（FMEA）故障模式和效果分析（FMEA）是一种常用的产品可靠性评估方法。
它通过分析产品可能出现的故障模式及其对产品性能和使用效果的影响，来评估产品的可靠性。
FMEA的基本步骤包括：确定故障模式、评估故障后果、确定故障频率和风险等级。
通过这一过程，可以帮助设计人员和工程师识别潜在的故障点，找出可能导致故障的原因，从而采取相应的措施来提高产品的可靠性。
2. 可靠性测试可靠性测试是评估产品可靠性的常用方法之一。
通过对大量的样本进行试验和测试，收集产品在不同工作条件下的故障数据，来估计产品的故障率和可靠性。
可靠性测试的主要目标是确定产品的寿命、故障率和可靠度等参数。
根据产品的特性和使用环境的不同，可靠性测试可以采用不同的方法，如加速寿命试验、可靠性增长试验等。
3. 统计分析统计分析方法可以帮助我们从大量的数据中分析产品的可靠性。
常用的统计分析方法包括故障随机过程分析、故障树分析、可靠度增长分析等。
这些方法可以通过对故障数据的处理和分析，来确定产品的故障模式和故障率，并预测产品在未来的使用过程中可能出现的问题。
提高产品可靠性的方法1. 合理的设计合理的产品设计是提高产品可靠性的基础。
在设计阶段，应充分考虑产品的使用环境和工作条件，合理选择材料、工艺和结构，以减少产品的故障点和故障模式。
同时，还应考虑容错设计和可维修性，以降低故障的影响和维修的难度。
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二、可靠性的基本定义
1、可靠性 可靠性定义：产品在规定条件下、规定时间内、 完成规定功能的能力，称产品的可靠性。 产品可靠性分：固有可靠性、使用可靠性；基 本可靠性和任务可靠性。 固有可靠性：是产品在设计、制造中形成的， 是产品自身的一种固有特性，也是可控的特性， 它源于产品的设计、制作者。
使用可靠性：是产品在实际使用中，表现出的 一种性能和保持能力的一种特性。它不仅和产 品设计的固有可靠性有关，还和产品制作、操 作使用、维修保障各因素紧密相关。 基本可靠性：产品在规定条件下无故障的持续 时间或概率，称基本可靠性。在评定产品基本 可靠性时，需统计所有故障。其中所有可维修 故障，决定着对维修人员的合理安排。 任务可靠性：是产品在规定任务剖面内，完成 规定功能的能力。只考虑任务期间影响任务完 成的故障。
0 6 34 71 94 103 108 109 110
110 104 76 39 16 7 2 1 0
1
0
0.945 0.055 0.691 0.309 0.355 0.645 0.145 0.855 0.064 0.936 0.018 0.982 0.009 0.991 0 1
2、累计故障（失效）分布函数F 是度量故障的指标。是产品在规定条件下、规定 时间内、不能完成规定功能的概率，为累计故障 （失效）分布函数，也称不可靠度。也是时间的 函数，一般用F（t）表示。 F（t）=P（T≤t ） 可靠性与故障分布函数是两个对立的事件，其关 系式为： R（t）+ F（t）=1 r (t ) F（t）=
相当于No个新品工作到首次故障，因此： 当产品寿命服从指数分布时，
平均无故障时间MTBF：是衡量一个产品（尤其 是电器产品）可靠性的主要指标。单位为“小 时”。它反映了产品的时间质量，是体现产品在 规定时间内保持规定功能的一种能力。具体来说， 是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为 平均故障间隔时间。
例：设t=0时，有10000只灯泡投入工作，当t= 365天时，有300只灯泡坏了，计算工作一年后 灯泡的可靠度？ 10000 300 R（t）= =0.97
10000
例：某电子元件110个，在同样的条件下进行 试验，试验结果见下表，计算电子元件的可靠 度R（t）、累计故障（失效）分布函数F（t） 各是多少？见下表1：
，λ 是当t=0时，f(t)的取值。
4、故障率λ 故障率定义：产品工作到某时刻未发生故障， 在该时刻后的单位时间内发生故障的概率，称 为产品故障（失效）率，或称瞬时失效率。 产品故障率一般用λ （t）表示。
Δr（t）:t时刻后，Δt时间内发生故障的产品数； Δt：所取时间间隔。 Ns（t）：在t时刻没有发生故障的产品数。
9
一个由若干组成部分构成的复杂产品，不论组 成部分的故障是什么分布，只要在故障后即予 维修，且修后如新，则产品的故障分布就近似 为指数分布。 指数分布因其简单而得到较广泛的应用。常见 的分布形式还有威布尔分布、对数正态分布等。 R(t)、F(t)、f(T)之间的关系如下图所示：
5、平均失效（故障）前时间MTTF 设No个不可修复的产品，在同样的条件下进行 试验，测得其全部失效的时间为 平均 失效前的时间为：
例：上述例题中，若一年后第一天灯泡又有1只 坏了，求此时的故障率。 已知：△t=1天，△r(t)=1只，Ns(t)=10000-300=9700 此时的故障率：
= =0.000103/天
1 9700 1
低故障率的元器件，常以10 /h为故障的单位， 读为菲特（Fit）。如果产品故障服从指数分布 时，产品的故障率λ 为常数，此时可靠度为：
对于不可修复的产品，产品失效前的工作时间， 就是产品的寿命时间。MTTF时间即为产品的平 均寿命时间。当产品服从指数分布时，则：
例：设有5个不可修复的产品进行寿命试验，它 们发生失效的时间分别是：1000h、 1500h、 2000h、 2200h、 2300h、计算该产品MTTF的 观测值？若已知产品服从指数分布，计算故障 率是多少？在平均寿命内的可靠度是多少？
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。
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)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 0～400 400～800 800～1200 1200～1600 1600～2000 2000～2400 2400～2800 2800～3200
0 6 28 37 23 9 5 1 1
1、可靠度R 产品在规定条件下、规定时间内、完成规定功能 的概率度量，称可靠度。也就是产品功能随时间 保持预期寿命的概率大小，是时间的函数，一般 用R（t）表示。 R（t）=P（T＞t ） T:产品发生的故障时间； t:产品的规定时间。
若产品的总数为No,工作到时刻t产品发生的故 障数为r（t），产品在时刻t的可靠度观测值为：
1、规定定性定量的可靠性要求 产品开发前规定定性或定量的可靠性指标，是 产品设计者进行产品固有可靠性的设计目标， 也是考核产品可靠性的主要依据。工程上常用 的可靠性指标为：平均故障间隔时间MTBF和 产品的使用寿命两个指标。
灯泡不能正常点亮的故障机理。 2、浴盆曲线 大多数产品故障概率随时间变化的曲线，呈浴 盆形状，故将故障率曲线，称“浴盆曲线”。
①早期故障期 是产品刚刚投入使用的初期，此时故障率较高， 故障缺陷容易暴露，产品的早期失效一般是由 于设计缺陷、制作缺陷、材料缺陷、安装调整 不当等原因引起。 出现的早期故障可以通过加强工艺措施、质量 管理措施及环境应力筛选等设计措施加以防止。 ②偶然故障期 此时已将早期失效的故障降到最低，发生的故 障是由偶然因素引起，在此区域性能基本稳定
按故障的统计特性分：独立故障、从属故障。 偶然故障：由于偶然因素引起的故障。偶然故 障是随机的，无法控制，只能通过统计概率来 预测。 损耗故障：是由于产品规定的性能随时间增加 而逐渐衰退所引起。 致命故障：完全丧失完成规定功能的能力，并 可能造成人或物的重大损失。 非致命故障：不影响任务的完成，但会导致非 计划的维修。 独立故障：由产品本身引起而又不能成为引起
可靠性基础知识简介
一、可靠性的基本概念
1、故障（失效） ①故障（失效）的定义：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（可 修复），称故障。产品终止了规定功能（不可 修复），叫失效。故障通常是失效后的状态， 也有可能失效前就存在。 ②故障的分类 按故障出现的规律分：偶然故障、损耗故障； 按故障出现的结果分：致命故障、非致命故障；
No
由上例可知 ，计算灯泡的累计故障函数，即不 可靠度为： F（t）=1-0.97=0.03 3、故障概率密度函数f 故障概率密度函数f（t），是累计故障分布函数 F（t）的导数，它表示在t时刻后的一个单位时间 内产品发生故障的概率。
设在规定时间内，发生故障的产品数为 ,未 发生故障的产品数为 ，产品总数为 ，则 有：
4、安全性 安全性定义：是不发生危险事件的能力。导致 以下后果发生的事件为危险事件： ①人员伤亡； ②财产损失； ③环境破坏。 5、全寿命周期费用LCC 全寿命周期费用：是指在系统的整个寿命周期 内，为获取并维持系统的运营（包括处置）所 发生的全部费用。全寿命周期费用分布见图1。
图1
三、可靠性的常用度量
=1000+1500+2000+2200+2300 5 =1800h
λ (t)=
1 MTTF
1 = =0.00056/h 1800
0.00056 1800
=
R(t)
=
e
e
1
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， Ns(t)=100-3=97
提下，产品在规定的条件下和规定的时刻或区 间内处于可执行规定功能状态的能力。简言之， 产品在任意时刻使用时，该产品此时表现的可 用能力 ，称产品的可用性。是可靠性、可维修 性和维修保障的综合反映。可靠性是通过延长 产品的工作时间提高产品可用性；维修性是通 缩短产品的停机时间提高产品可用性。 可用性分：固有可用性、使用可用性。可用性 的概率度量，称可用度A。 固有可用性：不受外部资源的影响； 使用可用性：受外部资源的影响。
0.00052000
1
T：是修复总时间；n：是修复次数。
例：某产品使用了1810h，其间发生3次故障， 第1次故障时间3h，第2次故障时间8h，第3 次故障时间2h，计算该产品平均修复时间是 多少？
38 2 = =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。
2 4 = =2.062× 10 /h 97 100
6、平均故障间隔时间MTBF 一个可修复产品使用中发生了No次故障，每次 故障修复后，又重新投入使用，测得每次故障 前工作持续时间为 其平均故障间隔时间 MTBF为：
T：为产品的总工作时间；No：发生故障次数。 对于完全可修复产品，寿命时间，就是相邻两 次故障间的工作时间，即无故障工作时间。因 修复后产品如新，一批产品发生了No次故障，