1 可靠性概论概述
最新第1章 可靠性概述-本科PPT课件
（1-8） （1-9）
2．失效率
失效率也称故障率λ(t) --工作到时刻t时尚未失效的产品，在时 刻t以后的单位时间内发生失效的概率，也称为故障率函数或风险
为f(t)，可靠度函数可用公式表示如下：
R(t) f(t)dt（t≥0） t
（1-4）
显然，可靠度是时间的单调减函数，随着时间t的增加，可靠度函数R(t)单调下
降，且有0≤R(t)≤1。
与之对应，产品失效概率F(t)定义为：
t
F(t) f(t)dt
0
显然，R(t)＋F(t)=１。
(1-5)
可靠度、失效概率的统计意义可表述如下：
Defect Rate Cost of Control
3 4 5 6
Quality improvement
《可靠性工程》课程内容
可靠性工程
可靠性设计
可靠性制造
可靠性试验
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。
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.
经验表明，更为实际的状况如右下图所示。随着可靠性 的提高，总费用会继续下降。
“用在有效可靠性工作上的所有费用都是一种投资，通 常都会在短期内就有较大的回报。”
传统的质量模型/六西格马质量-成本模型
成本
缺陷率
控制成本
为进一步提高质量的投资 使经济效益降低的分界点
失效数
Cost
Fail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的不同。
可靠性概论
可靠性概论（一）一，可靠性工程与管理的重要意义与发展历史实践教育我们，可靠性，是产品质量的重要指标，必须给予高度重视。
它的定义是：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
也就是说，它是用时间尺度来描述的质量，是一个产品到了用户手里，随着时间的推移，能否稳定保持原有功能的问题。
可靠性高，意味着寿命长。
故障少、维修费用低；可靠性低，意味着寿命短、故障多、维修费用高；可靠性差，轻则影响工作，重则造成起火爆炸、机毁人亡等灾难性事故。
对于许多产品，我们不能只关心它的技术性能，而且要关心它的可靠性。
在某些情况下，用户宁可适当降低性能方面的指标，而要求有较高的可靠性。
可靠性概念的产生，可以追溯到1939年。
当时美国航空委员会提出飞机事故率的概念和要求，这是最早的可靠性指标。
1944年，纳粹德国试制V-2火箭袭击伦敦，有80枚火箭还没有起飞就在起飞台上爆炸。
经过研究，人们提出了火箭可靠度是所有元器件可靠度的乘积的结论，这是最早的系统可靠性概念。
第二次世界大战中，美国由于飞行事故损失飞机21000架，比被击落的还要多1. 5倍。
1949年美国海军电子设备有70％失效，每一个使用中的电子管，要有9个新电子管作为备件。
1955年美国国防预算30％用于维修和使用，以后又增加到70％，成为不堪忍受的负担。
正是在这种背景下，美国在可靠性工程与管理的理论与应用方面投入了大量的人力物力，1950年，成立了国防部电子设备可靠性工作组，以后改组为国防部电子设备可靠性顾问团（AGREE）。
这个组织进行了深入的调查研究，提出了著名的AGREE报告棗美国可靠性工作的指导纲领。
以后又相继成立了元器件可靠性管理委员会。
失效数据中心（FARADA）、政府与工业界数据交换网(GIDEP ）等组织，研究元器件失效规律，定期发布可靠性数据，为研制与管理决策提供依据。
经过长期研究，制订了一系列通用军用标准，有力地指导了可靠性工程与管理实践。
可靠性基本概念PPT培训课件
医疗设备行业对可靠性的要求也非常高，因为医疗设 备的故障可能会导致患者的治疗失败或造成额外的伤 害，同时也会给医疗机构带来经济和声誉损失。因此 ，医疗设备行业在可靠性工程方面也投入了大量的人 力和物力，以确保设备的可靠性和稳定性。
06
提高产品可靠性的方法与 技巧
设计阶段提高可靠性的方法
冗余设计
降额设计
01
确保团队成员对可靠性目标有清晰的认识，并能够通过具体指
标进行衡量。
制定实现目标的计划和措施
02
根据可靠性目标，制定详细的实施计划，包括资源分配、时间
安排和责任分工等。
监控目标实现过程
03
定期评估目标的实现进度，及时发现和解决存在的问题，确保
目标的顺利达成。
可靠性数据收集与分析
建立数据收集机制
确定需要收集的可靠性数 据类型、来源和频率，建 立可靠的数据收集机制。
生产阶段提高可靠性的方法
严格的质量控制
通过严格的质量控制，确保每 个组件或系统都符合设计要求
和规格。
环境应力筛选
通过在生产阶段施加环境应力 ，如温度、湿度、振动等，以 检测和剔除潜在的不合格产品 。
过程控制
通过控制生产过程中的关键参 数，确保每个产品的性能和质 量都符合要求。
人员培训
对生产人员进行培训，提高他 们的技能和意识，以确保产品
航天器的可靠性和安全性。
医疗设备行业
医疗设备行业是可靠性工程的重要应用领域之一。随 着医疗技术的不断发展，医疗设备已经成为医疗保健 的重要组成部分。医疗设备的可靠性和稳定性直接关 系到患者的治疗效果和生命安全。在医疗设备行业中 ，可靠性工程涉及到设备的设计、生产、检测和维修 等多个环节，旨在确保设备的质量和性能稳定可靠， 提高医疗保健的质量和效率。
第一章可靠性概论01 [修复的]
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6
§1-2 可靠性特征量
可靠性的特征量主要是：可靠度、失效概 率、失效率、失效概率密度和寿命等。 一、可靠度 R（t） 1、可靠度定义
可靠度 — 是指产品在规定的条件下和规 定的时间内，完成规定功能的概率。它是时间 的函数，记作 R（t）。
设 T 为产品寿命的随机变量，则可靠 度函数为：
R（t）=P（T>t）
式中—— n f (t ) 在 (t , t t ) 时间间隔内失 效的产品数。
当产品的失效概率 密 度 f（t） 已 确 定 时 ， 由式（ 1-4 ）、（ 1-7 ） 可知 f（t）、F（t）、R （t）之间的关系可用图 1-5表示。
图1-5
19
四、失效率 (t ) 1.失效率的定义 失效率——是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。记 作 (t ) ，称为失效率函数，有时也称为故障率 函数。 按上述定义，失效率是在时刻 t 尚未失效的 产品在 t~t+Δt 的单位时间内发生失效的条件概 率，即： 1 (t ) lim P(t T t t / T t ) （1-9） t 0 t
因此，不论对可修复产品还是不可修 复产品，可靠度估计值的计算公式相同， 即:
10
= ns （t）/ n
（1-2）
对不可修复产品，是将直到规定时间区 间（0,t）终了为止失效的产品数记为nf（t）； 可修复产品，将无故障工作时间T不超过规 定时间t的次数记为nf（t），所以nf（t）也是 （0,t）时间区间的故障次数。故有关系式:
20
t 时刻失效的速率，故也称为 瞬时失效率。
(t ) 反映
P(t T t t ) P(t T t t / T t ) P(T t )
可靠性基础理论概要课件
03
系统可靠性分析
系统可靠性与元件可靠性关系
01
系统可靠性是指在规定条件下，系统在规定时间内完成规定功能的能力。元件 可靠性是构成系统可靠性的基础，元件的可靠性水平直接影响整个系统的可靠 性。
02
元件故障会导致系统故障，因此需要选择高可靠性的元件，以提高整个系统的 可靠性。
03
系统的可靠性不仅取决于元件的可靠性，还受到系统结构、工作条件、维修保 养等因素的影响。
可靠性指标计算
01
02
03
可靠度函数
可靠度函数描述了产品在 规定条件下和规定时间内 完成规定功能的概率，是 可靠性分析的重要指标。
故障概率密度函数
故障概率密度函数描述了 产品在单位时间内发生故 障的概率，是评估产品可 靠性的重要依据。
平均寿命
平均寿命是描述产品寿命 的统计量，常见的平均寿 命有平均故障间隔时间、 平均修复时间等。
03
可靠性工程的发展历程
20世纪50年代
可靠性工程开始萌芽，主要应用于军事领域 。
20世纪60年代
可靠性工程在民用领域得到广泛应用，如电 子产品、汽车等。
20世纪70年代
可靠性工程逐渐成熟，形成了完整的理论体 系和实践方法。
21世纪
随着科技的不断发展，可靠性工程的应用领 域不断扩大，涉及到众多行业和领域。
总结词
航空航天领域可靠性工程实践案例介绍了如何通过工程实践提高航空航天产品的可靠性 。
详细描述
航空航天领域可靠性工程实践案例主要介绍了在航空航天领域中，如何通过一系列的工 程实践，如严格的质量控制、环境适应性设计、冗余设计等，提高航空航天产品的可靠 性。该案例还涉及到了对航空航天产品可靠性的测试和评估，以及对故障的预防和应对
可靠性概念ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
故障率曲线分析
(c)损耗时期：零件磨损、陈旧，引起设备故障 率升高。如能预知耗损开始的时间，通过加强 维修，在此时间开始之前就及时将陈旧损坏的 零件更换下来，可使故障率下降，也就是说可 延长可维修的设备与系统的有效寿命。
作的产品数之比。λ(t)可由下式表示。
(t) 1 dNf (t)
Ns(t) dt
式中dNf (t)为d t时间内的故障产品数。
(7-6)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
设计、制造、加工、装配等质量薄弱环 节。早期故障期又称调整期或锻炼期， 此种故障可用厂内试验的办法来消除。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
故障率曲线分析
(b)正常工作期：在此期间产品故障率低而且 稳定，是设备工作的最好时期。在这期间内产 品发生故障大多出于偶然因素，如突然过载、 碰撞等，因此这个时期又叫偶然失效期。
故障率的单位一般采用10-5小时或10-9小时 (称10-9小时为1fit)。
故障率也可用工作次数、转速、距离等。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
01-01 可靠性概述
1可靠性概述随着网络的快速普及和应用的日益深入，各种增值业务（如IPTV、视频会议等）得到了广泛部署，网络中断可能影响大量业务、造成重大损失。
因此，作为业务承载主体的基础网络，其可靠性日益成为受关注的焦点。
在实际网络中，总避免不了各种非技术因素造成的网络故障和服务中断。
因此，提高系统容错能力、提高故障恢复速度、降低故障对业务的影响，是提高系统可靠性的有效途径。
1.1 可靠性需求1.2 可靠性度量1.3 可靠性技术1.4 高可靠IP网络组网原则1.1 可靠性需求可靠性需求根据其目标和实现方法的不同可分为三个级别，各级别的目标和实现方法如表1-1所示。
表1-1可靠性需求的级别第1级别需求的满足应在网络设备的设计和生产过程中予以考虑；第2级别需求的满足应在设计网络架构时予以考虑；第3级别需求则应在网络部署过程中，根据网络架构和业务特点采用相应的可靠性技术来予以满足，后续将重点介绍这些可靠性技术。
1.2 可靠性度量通常，我们使用平均故障间隔时间MTBF（Mean Time Between Failures）和平均修复时间MTTR（Mean Time to Repair）这两个技术指标来评价系统的可靠性。
MTBFMTBF是指一个系统无故障运行的平均时间，通常以小时为单位。
MTBF越多，可靠性也就越高。
MTTRMTTR是指一个系统从故障发生到恢复所需的平均时间，广义的MTTR还涉及备件管理、客户服务等，是设备维护的一项重要指标。
MTTR的计算公式为：MTTR=故障检测时间+硬件更换时间+系统初始化时间+链路恢复时间+路由覆盖时间+转发恢复时间。
MTTR值越小，可靠性就越高。
1.3 可靠性技术通过提高MTBF或降低MTTR都可以提高网络的可靠性。
在实际网络中，各种因素造成的故障难以避免，因此能够让网络从故障中快速恢复的技术就显得非常重要。
下面的可靠性技术主要从降低MTTR的角度，为满足第3级别的可靠性需求来提供技术手段。
可靠性工程师考试主要科目概览
可靠性工程师考试主要科目概览可靠性工程师考试涉及的考试科目通常涵盖了可靠性工程领域的多个方面，以确保考生具备全面的可靠性工程知识和技能。
根据中国质量协会（简称中质协）举办的CRE考试认证的相关资料，考试科目可以大致归纳为以下几个主要方面：一、可靠性基础理论●可靠性概论：包括可靠性工程的重要性、发展概况、基本概念、故障及失效的基本概念、产品可靠性度量参数、可靠性要求确定、产品故障率浴盆曲线等。
●可靠性数学基础：涉及概率论基础知识、可靠性常用的离散型分布（如二项分布、泊松分布）和连续型分布（如正态分布、指数分布、对数正态分布、威布尔分布）、可靠性参数的点估计和区间估计等。
二、可靠性设计与分析●可靠性建模：熟悉可靠性建模方法，包括各种可靠性模型的构建和应用。
●可靠性预计与分配：掌握常用可靠性预计和分配方法，确保产品在设计阶段就具备预期的可靠性水平。
●失效模式与影响分析：包括潜在失效模式影响及危害性分析（FMEA）、失效树分析（FTA）等，用于识别产品设计和制造过程中的潜在失效模式及其影响。
●可靠性设计准则：熟悉各种可靠性设计准则，如降额设计、热设计、耐环境设计等，以提高产品的可靠性。
三、可靠性试验与评价●可靠性试验基本概念：了解不同类型的可靠性试验，包括环境应力筛选试验（ESS）、可靠性增长试验（TAAF）、寿命试验和加速寿命试验（ALT）等。
●可靠性鉴定与验收试验：掌握可靠性鉴定试验和验收试验的方法和流程，确保产品满足规定的可靠性要求。
四、软件可靠性与人-机可靠性●软件可靠性：包括软件可靠性的基本概念、失效原因、设计方法及验证等。
●人-机可靠性：涉及人-机可靠性基本概念、人为差错概念及人-机可靠性设计基本方法等。
五、数据收集、处理与应用●数据类型与收集：熟悉数据类型、来源及收集方法。
●数据处理与评估：掌握数据的处理与评估技术，以支持可靠性分析和决策。
●数据管理及应用：了解数据管理的基本原则和应用场景。
第一章 可靠性概论
二、广义可靠性和狭义可靠性
对于发生故障的产品一般有两种处置方式： 废弃、修复故障 废弃的不可修复产品的可靠性为狭义可靠性。 可修复产品的可靠性为广义可靠性。 广义可靠性除考虑狭义可靠性外，还有考虑发生故 障后修理的难易程度即维修性。
狭义可靠性＋维修性＝广义可靠性
三、固有可靠性和使用可靠性
固有可靠性：在生产过程中已经确立了的可靠性。 它是产品内在的可靠性，是生产厂在模拟实际工作条件 的标准环境下，对产品进行检测并给以保证的可靠性。 它与产品的材料、设计与制造工艺及检验精度等有关。 产品的开发者可以控制。
60年代美国将可靠性全面用于航天计划和军用设备： 机械和电子故障是国家航空航天局（NASA）主要 关心的问题，其中机械故障引起的事故多，损失大。 如： • 1963年同步通讯卫星SYMCOMⅠ，高压容器断裂， 引起卫星空中坠毁； • 1964年人造卫星Ⅲ号因机械故障而损坏。
1965年始，NASA开始三项机械可靠性工作： • 用过载试验方法进行可靠性试验验证； •用随机动载荷验证结构和零件的可靠性； •在关键机械零件中采用概率设计方法，将可靠度设计到 结构和机械零部件中
3、普及期（60年代）
从60年代开始，可靠性已不限于在电子领域应用， 逐步推广到许多工业部门。从最复杂的宇宙飞船到民 用的洗衣机、冰箱、复印机和汽车，甚至到细小的可 置于人体内的心脏起搏器，都应用了可靠性设计，有 明确的可靠性指标，使可靠性进入了普及期。 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。
品或机器。
2.规定条件 包括：运输条件 储存条件
这些条件必须在使用说明书中加以规定，这是判断发生故 障时有关责任方的关键。
环境条件（温度、湿度、压力、腐蚀、振动、冲击等 ）
可靠性简介和案例课件
在可靠性数学中，故障分布函数是一个重要的概念，它描述 了产品在不同时间点的故障概率。常见的故障分布函数有指 数分布、威布尔分布等，选择合适的分布函数对产品的可靠 性进行建模是关键的一步。
可靠性分析方法
故障模式与影响分析（FMEA）
FMEA是一种系统性的分析方法，用于识别产品的潜在故障模式，并评估其对产 品性能和安全性的影响。通过FMEA，可以在产品设计阶段就提前发现和解决潜 在的可靠性问题。
可靠性简介和案例课件
contents
目录
• 可靠性概述 • 可靠性理论与方法 • 可靠性工程案例 • 可靠性管理与发展趋势
01
可靠性概述
可靠性的定义
狭义可靠性
狭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。 这是从产品的设计、制造、试验、使用等角度来定义的，是产品固有的一种属 性。
可靠性高的产品在使用过程中出 现故障的概率较低，因此可以减
少维修次数和维修费用。
提高安全性
对于涉及人身安全的产品，如航 空航天产品、医疗器械等，高可 靠性可以确保产品在使用过程中 不会出现危险，保障人们的生命
安全。
可靠性的应用领域
01
军事领域
军事装备需要在各种恶劣环境下长时间可靠工作，因此可靠性在军事领
越来越受到重视。家电、汽车、电子产品等都需要具备较高的可靠性，
以确保产品的正常使用和消费者的权益。
02
可靠性理论与方法
可靠性数学基础
概率论与数理统计
可靠性数学基础的核心是概率论与数理统计，它们为可靠性 的定量分析和评估提供了有效的数学工具。通过这些数学方 法，可以对产品的故障率、维修率等关键指标进行建模和计 算。
可靠性文化建设
电力系统可靠性概论
汇报人： 时间：2024年X月
●01
第1章 电力系统可靠性概论
电力系统可靠性 概念
电力系统可靠性是指系统在规定条件下，在规 定时间内完成规定功能的能力，是电力系统安 全稳定运行的基础。
电力系统可靠性重要性
确保供电持续性
电力系统可靠性能够确 保供电的持续性，对社 会生产生活至关重要。
●05
第五章 电力系统可靠性风险 管理
可靠性风险识别
可靠性风险识别是通过对电力系统可能存在的 各种风险进行分析和识别，以避免潜在的故障 和事故。通过有效的识别，可以提前发现系统 中存在的问题，并采取相应措施，保证电力系 统的正常运行。
可靠性风险评估
评估方法 确定风险的程度
风险等级划分
对风险进行分类和等 级划分
工具 电力系统仿真软件 故障记录系统 可靠性分析工具
应用
电力系统设计 维护规划 应急管理
电力系统可靠性影响因素
设备故障率
01 设备本身的故障率直接影响电力系统的可靠性水平。
系统配置
02 不同的系统配置会对电力系统的可靠性产生影响，需要全面考 虑。
维护保养
03 定期维护和保养是保障电力系统可靠性的重要措施。
生物质能发电站
燃烧设备故障 原料供给问题 环保要求不符合
总结
通过以上案例分析，我们可以看到不同类型的 电力设备和电站在实际运行中会遇到各种可靠 性问题，而识别并解决这些问题是提高电力系 统可靠性的关键。在日常运行和维护中，及时 保养设备、定期检查和维修，制定有效的应急 预案等都是提升电力系统可靠性的有效措施。
系统优化
升级设备 替换老化设备 引入智能设备
优化配电方案 提高供电效率 降低能耗
可靠性概论
可靠性概论（一）1. 可靠性概述1．1 可靠性基本概念1．1．1 可靠性工程学的诞生产品可靠性是什么？简单地说产品可靠性就是产品不易丧失工作能力的性质。
研究产品可靠性的工程学科称为可靠性工程学。
产品的可靠性本应随产品复杂性的增加而早受重视，但事实上直到第二次世界大战后，它对现代科学技术发起来势凶猛的挑战，才迫使人们耗费大量的财力和物力来研究它，解决它，从而对科学技术的发展起到了巨大的促进作用。
与此同时，一门独立的边缘科学可靠性工程学诞生了。
形成可靠性工程学这一学科的原因归纳起来有如下四个方面：1. 产品的性能优异化和结构复杂化之间的矛盾导致可靠性问题日益突出;2. 产品使用场所的广泛性与严酷性从而对产品的可靠性提出了更高的要求;3. 产品可靠程度与国家及社会安全之间的关系日益密切;4. 可靠性工程学的内部因素有力的推动了可靠性工程学的发展。
1．1．2 可靠性基本概念产品可靠性的定义：产品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功能的能力。
“产品”，在过程控制系统行业中，可以是一台整机，如差压变送器，可以是一个装置甚至一个系统，如控制柜、DCS系统，也可以是一台部件以至一个元器件，如放大器，电阻。
总之，可大可小，视所研究问题的范围而定。
随着可靠性工程学的发展，人、语言、方法、程序的软件也可作为产品。
“规定的条件”有着广泛的内容，一般分为：1. 环境条件环境条件是指能影响产品性能的环境特性。
单一环境参数可分为四类：气候环境：主要包括温度、湿度、大气压力、气压变化、周围介质的相对移动、降水、辐射等；生物和化学环境：包括生物作用物质、化学作用物质、机械作用微粒；机械环境：包括冲击在内的非稳态振动、稳态振动、自由跌落、碰撞、摇摆和倾斜、稳态力；电和电磁环境：包括电场、磁场、传输导线的干扰。
2. 动力条件动力条件是指能影响产品性能的动力特性。
一般分为：电源，主要参数为电源电压和频率、电流等；流体源（包括气源和液体源），主要参数为压力、流量等。
可靠性概论
HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING题目学生姓名专业班级学号系（部）指导教师年月摘要可靠性工程是表征产品（系统·元件·器件等）无故障工作能力的指标，是产品的重要内在属性之一，是衡量产品质量的重要指标之一。
可靠性是一门与产品故障作斗争的新兴学科，它涉及的范围广泛，是一门综合了系统工程、管理工程、价值工程、人机工程、电子计算机技术、产品测试技术以及概率、统计、运筹、物理等多种学科成果的应用科学。
可靠性工程起源于军事领域，经过半个多世纪的迅速发展，现在已成为涉及面非常广的综合性学科。
虽然可靠性研究和很多学科一样起源于军工企业，但随着科技发展，用户对民用产品的要求也越来越高，不仅要求价格便宜，功能齐全，而且要求产品安全可靠，经久耐用。
因此产品借助可靠性预计技术来标明产品可靠性指标，将有利于增强自身竞争力，也能让用户放心购买。
所以可靠性研究对于现代企业来说有着弥足重要的作用，可以说可靠性已经扩展到我们生活和生产的方方面面。
本文试图就可靠性进行一个比较全面概括的描述，使人能够对可靠性有一个比较基本的认识。
关键词：可靠性FMEA 故障树概率论风险分析AbstractReliability Engineering is an indicator of the abili ty to work to characterize the product ( System • Components • devices, etc. ) without failure, is one of the important intrinsic properties of the product, is an important indicator of product quality. Reliability is a fault with the product to combat emerging discipline , it involves a wide range , is a comprehensive systems engineering , project management , value engineering , ergonomics , computer technology , product testing techniques and probability , statistics, multidisciplinary applied science achievement logistics, physics , etc. . Reliability Engineering originated in the military field , after half a century of rapid development , has now become involved in a very wide comprehensive discipline . Although the reliability of the study and , like many disciplines originated in military enterprises , but with technological development , user requirements for consumer products are increasingly high demand not only cheap, functional, and requires the product safe, reliable, durable. With technology so the product is expected to indicate the reliability of product reliability indicators will help enhance their competitiveness , but also allows users to rest assured purchase. Therefore, the reliability of research for modern enterprise has an important role Surrounded can say reliability has been extended to all aspects of our lives and production . This article will attempt to summarize the reliability of a more comprehensive description of the reliability of people can have a more fundamental understanding.Key：Reliability FMEA Fault Tree Analysis Risk Probability Theory目录前言 (3)第一节可靠性的历史 (3)第二节定义与基本概念 (4)第三节可靠性模型与分析 (5)第四节FMEA FCA FTA (7)第五节可靠性设计 (8)第六节可靠性试验 (9)第七节总结 (10)参考文献 (11)前言随着科学技术的进步和产品质量意识的提高，可靠性工程在质量控制中的地位逐渐被企业认同。
可靠性概述
可靠性概述一、质量：能及结构、工艺、外观等）（用寿命特征衡量）（用失效率衡量）（用有效度衡量）能力（用可靠度衡量）、使用费用、维修费用来衡量）指标二、可靠性：1. 定义：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。
规定条件：使用条件、维护条件、环境条件、贮存条件、工作方式等。
规定的时间：产品可靠性的核心（可以以周期、动作次数、里程等单位代替）规定的功能：一般指产品的性能指标可靠性可针对产品全部功能的综合，也可针对某一具体性能，必须合理地、科学地给出失效判据或故障判据。
2. 可靠性是产品长期试验和统计推断的结果，其数值系指一批产品的总体而言，而不是针对单个产品。
3. 可靠性的数量指标：为特征量，其真值是理论上的数据，实际上难知，可靠性理论研究和具体估算时，可靠性特征量数值与所能利用的数据，数据处理方法以及某些假定有关。
4. 可靠性是一个与许多因素有关的综合性质是指标，它与设计、生产、使用维修等各阶段的是皆有密切的关系。
三、可靠性任务1. 根据可靠性定义内容，对产品可靠性提出明确的量化要求1) 明确“完成规定功能”的含义，准确地制订“完成规定功能”的标准，同时对产品故障（失效）判据作出说明。
2) 时间研究：时间t 与寿命的统计分析（从元件到系统）。
3) 规定的条件：环境条件和工作条件，通过可靠性试验并对试验结果进行统计分析而确定的。
2. 寻求提高可靠性的途径1) 通过筛选排除不合格的元器件和工艺材料等缺陷2) 通过改进设计而达到功能的增长3) 降低系统的复杂程度。
4) 提高元器件、零部件的可靠性。
5) 加强管理，尽可能减少人为差错，6) 可用储备系统，一个或多个储备部件并联工作，一个部件失效，仍能正常工作。
7)减额使用。
a)及时定期地替换快到耗损期的元器件或部件。
3.在满足规定可靠性的前提下，尽量降低产品的重量、体积和费用。
四、与经济性的关系可靠性的提高，必然会影响产品的重量、体积、研制周期和经费二、理论基础（主要数量特征）一、主要数量特征作用：1)对各种产品的可靠性提出明确的统一要求2)设计、制造产品时，利用数学方法，计算和预计它们的可靠性3)在产品制造出来后，可以按一定的试验方法，通过这些数量特征，来定量地评定它们的可靠性4)可以准确地对产品的可靠性水平进行定量的比较二、数量特征I.可靠度函数R(t)1)表示一批产品在规定的时间内完成规定动能的产品数占产品总数的比例。
可靠性概论
图1-14（ b）所示为形状参数m=2和尺度参数η=1（曲 14 线分布宽度）时，位置参数δ不同时的曲线分布图。由图 可见，曲线的形状、分布宽度不变，只是曲线在横坐标上 的位置改变。
图114(b)m 2, 1时不同 (位置)的f (t)
图1-14（ c）所示为形状参数m = 2和位置参数δ= 0时， 15 尺度参数η（曲线分布宽度）不同时的曲线分布图。由图可 见，η↓→ 曲线宽度↓→ f (t )↑。
根据条件概率
R(t0
t)
P(T
t0
t
T
t0 )
P(T
t0 t,T P(T t0 )
t0 )
P(T t0 t) P(T t0 )
R(t0 t) R(t0 )
e-(t0 t) et0
e-t0 et
e-t0
e-t
R(t) P(T
t)
返回1
二、威布尔分布
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威布尔分布在可靠性理论中是适用范围较广的一种 分布。
t = θ(平均寿命)。
5
(1 -19)
4. 指数分布的失效率函数λ(t)
6
(t) 常数
（1- 20）
指数分布的失效率函数的图形如图1－13所示。
5. 指数分布的平均寿命θ（MTTF或MTBF）
7
对可修产品一般用MTBF 表示平均寿命θ，称“平均无
故障工作时间”
对可不修产品一般用MTTF 表示平均寿命θ，称“失效 前的平均工作时间”
值可查附表1求得（见下页）。
图1-19正态分布的累积 失效概率函数
26 摘自附表1正态分布表
3.正态分布的可靠度函数 R（t）
27
可靠性概论
= 10 /110 = 9.09％
= 53 /110 = 48.18％
35
1.2 可靠性特征量
三、失效概率密度 f（t）
1、失效概率密度——是累积失效概率对时 间的变化率，记作f（t）。它表示产品寿命落在 包含t的单位时间内的概率，即产品在单位时间 内失效的概率。 其表示式为:
dF (t ) f (t ) F (t ) dt
（3）规定的时间，是指产品的工作时间，也称任务时间。
例 如 ， 某 种 家 电 ， 规 定 90% 设 备 无 故 障 工 作 时 间 为
15000h，那么在15000h之内，这一批产品绝大部分不会发
生故障；但超过15000h，则不能保证完好工作的百分比。 规定时间的单位可以是分、秒、小时、天、月、年， 也可以是周期、次数、里程等。如继电器等用触点开关的 次数表示。
包括了狭义可靠性和维修性两个方面的内容。
维修性: 是指产品在规定的条件下和规定的时间内，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。
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1.1 可靠性基本概念
广义可靠性实质上就是产品的有效性。
有效性（也称有用性）是指可维修产品在某时刻具
有或保持规定功能的能力。
实际上，有效性是将一个可维修产品的可靠性和维 修性有机地结合起来，用一个统一的尺度来评价产品在 全部使用过程中能有效工作的程度和比率。 它表示产品 正常工作的能力。
国家标准《可靠性、维修性术语》（GB 3187—1994）
把可靠性定义为：
产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的 能力（或概率）。
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1.1 可靠性基本概念
（ 1 ）产品，是指可以单独研究、分别试验的任何部件、组
二、可靠性概论
MTBF = (1
∑ n )∑ ∑ t
i =1 i i =1 j =1
N
N
n1
到第j次故障工作时间。
ij
ni:第i个产品的故障数。 N:测试产品的总数。
复杂的大系统来说，其失效率曲线的典型形态如下 图所示。此曲线形状似浴盆，故称“浴盆曲线"，它代表 了系统失效过程的规律。
浴盆曲线：大多数产品的故障率随时间的变化曲线形似浴
盆，称之为浴盆曲线。由于产品故障机理的不同，产品的 故障率随时间的变化大致可以分为三个阶段：
λ (t )
产品典型失效率曲线 A 使用寿命 B
失效率单位：%/h 国际上还采用“菲特“（FIT）作为
高可靠性产品的失效率单位，为10-9/h。
失效曲线与失效类型
产品的失效可以分为三种基本类型： （1）第一种类型 （2）第二种类型 （3）第三种类型 失效率λ(t)=λ=常数; 随时间而减少; 失效率λ(t)随时间而减少; 随时间而增大. 失效率λ(t)随时间而增大.
可靠度 R(t ) = r = 0.5 时的可靠寿命 t 0 .5 又称为中位寿命。
7、维修度与有效度（自学，page13）
维修度：对可以维修的产品，在规定的条件下和规定
的时间内完成维修的概率，记为M(τ)
M (τ ) = 1 − e
− µt
（条件为依从指数分布）
式中
µ ——修理率。
平均修理间隔时间： MTTR= 提高维修度要考虑哪些因素？ 设计时要考虑维修性 维修工具齐全而良好
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21/51 值是指直到 规定的时间区间终了为止，能完成规定功能的产 品数与在该区间开始时投入工作产品数之比，即:
1.4.2 可靠寿命
可靠寿命是给定的可靠度所对应的时间，一般记为t（R）
一般可靠度随着工作时间t的 增大而下降，对给定的不同R， 则有不同的t（R），即 t（R）=R-1（R） 式中R-1——R的反函数，即由 R（t）=R反求t
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失效率曲线
λ(t) 失效率
A
使用寿命
B 规定的失效率 t时间 耗损失效期
偶然失效期 早期失效期
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失效期的成因分析:
可靠性特征量间的关系
可靠性 特征量 R(t) F(t) f(t) λ(t) R(t) (可靠度)
早期失效期:设计、制造、存储缺陷及使用不当； (DFR——Decreasing Failure Rate) 偶然失效期:意外过载、误操作、不可抗拒因素等； (CFR——Constant Failure Rate) 耗损失效期:疲劳、磨损等。 (IFR——Increasing Failure Rate)
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主讲：刘长虹
可靠性概述
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第1章 可靠性设计概论
1.1可靠性设计的发展及重要意义 1.2可靠性基本概念 1.3可靠性定义 1.4可靠性特征量(可靠性指标)
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第8章
可靠性设计概论 机械可靠性设计概述 机械可靠性设计基本原理 系统可靠性设计 机械零部件可靠性设计 可靠性优化设计与可靠性提高 可靠性试验
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1.1可靠性设计的发展及其重要意义
1.1.1可靠性设计的发展（可靠性研究的历史） 1952年美国成立了“电子设备可靠性咨询委 员会” 1957年美国发布了“军用电子设备的可靠性” 报告 1965年美国宇航局（NASA）开展了机械可 靠性研究
1.1.1可靠性研究的历史
( x)
, 0, a x b, 0 其他
1. 均匀分布
1 , p(x) ba 0,
axb 其它
则称X服从区间[a,b]上的均匀分布。
E( X ) 1
记为X ~ U(a, b)
0, xa , F ( x) ba 1,
平均无故障工作时 间、有效寿命、有 效度
失效率、平 均寿命
失效率、更换 寿命
成功率
成功率
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2.3 常用的概率分布
5.已知某产品的失效率为常数 可靠度函数 R t e t ，试求可靠度 R=0.999的相应可靠寿命t0.999,中位寿命 t0.5。
t 0.30 10 4 / h
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1.4.3 累积失效概率
1.4.4 平均寿命
累积失效概率：累积失效概率是产品在规定条件下和规定时间 内未完成规定功能（即发生失效）的概率，也称为不可靠度。 一般记为F或F（t）。 因为完成规定功能与未完成规定功能是对立事件，按概率互 补定理可得 F（t）=1-R（t）
-
1-F(t)
F(t) (累积失效率)
1-R(t)
-
f(t) (概率密度)
-
λ(t) (失效率)
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-
各类产品常用的可靠性指标
使用条件 连续使用 一次使用 可否修复 可修复 不可修复 可修复 不可修复
第1章复习思考题
1.为什么要重视和研究可靠性？ 2.可靠性、可靠度、失效率、平均寿命的概念。 3.画图说明典型产品的失效率曲线，并说明失效率 曲线中三个区间的失效率特点及构成曲线段状态 的原因。 4.某零件工作到50h时，还有100个仍在工作，工作 到51 h时，失效了1个，在第52小时内失效了3个， 试求这批零件工作满50h和51h时的失效率 （50）和 （51）。
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。
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。 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。
k Pn ( k ) Cn p k q n k , q 1 p,
P (k ) P( X k )
k
k!
e , k 1, , n
当n=1时，称 B(1, p) 为 0-1分布.
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2.3.2 连续型随机变量的分布
1. 均匀分布 若随机变量X的概率密度函数为
固有可靠性
使用可靠性
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１．4可靠性特征量(可靠性指标)
１.4.1 可靠度
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，一般记为R。 它是时间的函数，故也记为R（t）,称为 可靠度函数。
如果用随机变量T表示产品 从开始工作到发生失效或 故障的时间，其概率密度 为f（t）如右图所示，若用 t表示某一指定时刻，则该 产品在该时刻的可靠度。
均匀分布 U(a, b) 的方差 = (b a)2/12
f (t ) e t
t≥0)
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(λ＞ 0，
则称t服从参数λ的指数分布。
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2.指数分布
e p(x) 0,
x
,
x0 x0
1 e , F(x) 0,
美国：F-105战斗机，投资2500万美元，可靠度从 0.7263提高到 0.8986，每年节省维修费用5400万 美元。
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1.1.2可靠性研究的重要性及其意义
3）产品更新速度的加快，使用场所的广泛性、 严酷性要求有很高的可靠性 1986年1月28日美国航天飞机“挑战者” 号在发射后进入轨道前，因助推火箭燃料箱 密封装置在低温下失效，使燃料溢出发生爆 炸——7人死亡，12亿美元损失。 “挑战者”号爆炸情景
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可靠性概述
华东理工大学机械与动力工程学院
教材:机械可靠性设计(刘混举2009)
参考书:机械可靠性设计(刘惟信1996清华版) 机械可靠性设计与分析(国防版) 机械结构可靠性(航空工业出版社) 可靠性理论与工程应用(国防版2002) 现代可靠性设计(芮延年、国防版) 可靠性工程(金伟娅2005化工版)
2.3.1 离散型随机变量分布 2.3.2 连续型 随机变量分布 2.3.3 概率分布的应用
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2.3.1 离散型随机变量分布
1 二项分布 记为 X ~ b(n, p).
离散型随机变量分布
2. 泊松分布
其概率密度函数为：
若事件A在每次试验中发生的概率均为p，则A在n次重复独 立试验中恰好发生k次的概率为： 记为，X~B(n,P)
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可靠性工程起源于军事领 域，推广应用于各个工业企业 部门，给企业和社会带来巨大 的经济效益，使人们更加认识 到提高产品可靠性的重要性。
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1.1.2可靠性研究的重要性及其意义
1.1可靠性设计的发展及其重要意义
1.1.2可靠性研究的重要性及其意义 1）产品的可靠性与企业的生命、国家的安全紧密 相关；
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1.1.2可靠性研究的重要性及其意义
4）产品竞争的焦点是可靠性
1.1.2可靠性研究的重要性及其意义
5）大型产品的可靠性是一个企业、一个国家科技水 平的重要标志
日本：将可靠性作为企业的主要奋斗目标 美国：认为世界产品竞争的焦点是可靠性 苏联：将可靠性纳入25年发展规划 某越野车可靠性对比试验：9台国产车，3台奔驰车 无故障运行里程：国产车：380km—880km； 进口车：28000km。
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1.1.1可靠性研究的历史
中国： 20世纪70年代从国外引进可靠性标准资料 1976年颁布了第一个可靠性标准“可靠性名 词术语”SJ1044-76； 1979年颁布了第一个可靠性国家标准“电子 元器件失效率试验方法”GB1977-79； 70年代后期：开展军用产品可靠性研究工作； 80年代：可靠性研究工作广泛开展； 90年代：开展机械可靠性设计工作。
1.2可靠性基本概念
可靠性的概念及基本思想 可靠性的经典定义：产品在规定条件下和规 定时间内，完成规定功能的能力。 可靠性的基本思想 任何参数均为多值的，且呈一定分布。 安全系数大的设备或产品不一定是百分之百 的安全。
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１.3可靠性定义
可靠性的概念 可靠性的经典定义：产品在规定条件下和规 定时间内，完成规定功能的能力。 产品：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、部件，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。