可靠性基本概念与参数体系
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产品可靠性定义的要素是三个“规定”:
“规定条件”、“规定时间”、“规定功能”
19.07.2020
精品课件
3
Leabharlann Baidu
故障及其分类
故障及其分类 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，称之为故障。
故障的表现形式，叫做故障模式。 引起故障的物理化学变化等内在原因，叫做故障机理。
不可修产品（如电子元器件）：失效 产品的故障按其故障的规律可以分为两大类：
19.07.2020
精品课件
5
寿命周期与寿命剖面
寿命剖面
产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和 环境的时序描述。它包含一个或多个任务剖面。
通常把产品的寿命剖面分为后勤和使用两个阶段。
贮 采包运存运发 购装输检输送
测
使
任
检用 运 务 运 维 运 报
测贮 输 剖 输 修 输 废
存
面
19.07.2020
精品课件
10
可靠性基本概念
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 通过冗余提高任务可靠性 通常高于基本可靠性
19.07.2020
精品课件
11
可靠性基本概念
固有可靠性
产品在设计、制造过程中赋予的固有属性。 产品的开发者可以控制。
精品课件
15
累积故障分布函数
可靠度函数与累积故障分布函数的性质
由 密 度 函 数 的 性 质 f(t)dt1可 知 ： 0
t
R(t)1F(t)10f(t)dtt f(t)dt
因 此 ，R(t)、F(t)与f(t)之 间 的 关 系 如 图 所 示 。
f(t)
f(t)
F(to)
R(to)
to
t
图 R(t)、F(t)与f(t)关系
R(t) N0 r(t) N0
式中 N0 — t = 0时，在规定条件下进行工作的产品数； r(t) — 在0到t时刻的工作时间内，产品的累计故障
数。
19.07.2020
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13
累积故障分布函数
累积故障概率
产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定功能的 概率称为累积故障概率（又叫不可靠度）。 依定义可知，产品的累积故障概率是时间的函数，即
可靠性基本概念与参数体系
Introduction to Reliability_Conception & Parameter
北京航空航天大学工程系统工程系
19.07.2020
精品课件
1
主要内容
可靠性基本概念 可靠性参数体系
19.07.2020
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2
可靠性基本概念—可靠性
可靠性 产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
使用可靠性
产品在实际使用过程中表现出的可靠性。 除固有可靠性的影响因素外，还要考虑安装、操作
使用、维修保障等方面因素的影响。
19.07.2020
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12
可靠度及可靠度函数
可靠度及可靠度函数
产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功
能的概率称为可靠度。依定义可知，可靠度函数R(t)为：
有遮蔽存贮， 帐篷，圆屋
顶
无遮蔽 存储
调整 状态
导弹处 于战斗
位置
发射后第 一个动作
命中 目标
某导弹的寿命剖面
19.07.2020
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7
任务剖面
产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时 序描述。任务剖面一般应包括： 产品的工作状态； 维修方案； 产品工作的时间与顺序； 产品所处的环境(外加的与诱发的)的时间与顺序； 任务成功或致命故障的定义。
19.07.2020
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16
故障率函数
故障率
工作到某时刻尚未故障的产品，在该时刻后单位时 间内发生故障的概率，称之为产品的故障率。
用数学符号表示为：
(t) dr(t)
Ns (t)dt
式中 (t)
——故障
率； dr(t) ——t 时刻后，dt时间内故障的产品数；
N s (t) —残存产品数，即到t 时刻尚未故障的产品数。
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故障率函数
可按下式进行工程计算：
(t) r(t)
Ns(t)t
式中r(t) —— t 时刻后，t 时间内故障的产品数；
t ——所取时间间隔； N s (t) ——残存产品数。
对于低故障率的元部件常以109 /h （Fit）。
19.07.2020
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8
任务剖面示例
温度（C）
36 C
14 min 24s 30C
10
20 min16s
-20 -40
41 C 20 min16s
24 C 20 min 23s
高度（公里）
12
Ma=0.673 6 15min Ma=0.582
300m 19min48s 9150m
Ma=0.69 14min30s
后勤阶段
使用阶段 寿命剖面内的事件
19.07.2020
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6
寿命剖面示例
生产 阶段
运输
后勤阶段 储存/后勤阶段
使用阶段
准备阶段
任务阶段
主 动 段
发射段
惯性飞行段 下降段
事件 生 （使用方法）产
验 收
装卸和 公路运
输
装卸和 铁路运
输
工作准
发射
备阶段
阶段
飞行阶段
装卸 和空 运
装卸和 船运
装卸和后勤 支援运输 （最坏路线）
14000m
Ma=0.584 22min36s
1200m
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时间（分钟） 飞机投放炸弹事件的任务剖面示例
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9
可靠性基本概念
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
•采用冗余，降低基本可靠性 •通常等于或低于任务可靠性
F(t) r(t) N0
显然，以下关系成立：
R(t)F(t)1
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可靠度函数与累积故障分布函数的性质
R(t) F (t与) 表 所示：
的性质如下
取值范围 单调性 对偶性
R (t )
[0，1] 非增函数
1 F(t)
F (t)
[0，1] 非减函数
1 R(t)
19.07.2020
偶然故障 渐变故障
19.07.2020
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4
可靠性基本概念
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
“规定条件”、“规定时间”、“规定功能”
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故障及其分类
故障及其分类 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，称之为故障。
故障的表现形式，叫做故障模式。 引起故障的物理化学变化等内在原因，叫做故障机理。
不可修产品（如电子元器件）：失效 产品的故障按其故障的规律可以分为两大类：
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5
寿命周期与寿命剖面
寿命剖面
产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和 环境的时序描述。它包含一个或多个任务剖面。
通常把产品的寿命剖面分为后勤和使用两个阶段。
贮 采包运存运发 购装输检输送
测
使
任
检用 运 务 运 维 运 报
测贮 输 剖 输 修 输 废
存
面
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可靠性基本概念
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 通过冗余提高任务可靠性 通常高于基本可靠性
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可靠性基本概念
固有可靠性
产品在设计、制造过程中赋予的固有属性。 产品的开发者可以控制。
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15
累积故障分布函数
可靠度函数与累积故障分布函数的性质
由 密 度 函 数 的 性 质 f(t)dt1可 知 ： 0
t
R(t)1F(t)10f(t)dtt f(t)dt
因 此 ，R(t)、F(t)与f(t)之 间 的 关 系 如 图 所 示 。
f(t)
f(t)
F(to)
R(to)
to
t
图 R(t)、F(t)与f(t)关系
R(t) N0 r(t) N0
式中 N0 — t = 0时，在规定条件下进行工作的产品数； r(t) — 在0到t时刻的工作时间内，产品的累计故障
数。
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13
累积故障分布函数
累积故障概率
产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定功能的 概率称为累积故障概率（又叫不可靠度）。 依定义可知，产品的累积故障概率是时间的函数，即
可靠性基本概念与参数体系
Introduction to Reliability_Conception & Parameter
北京航空航天大学工程系统工程系
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1
主要内容
可靠性基本概念 可靠性参数体系
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2
可靠性基本概念—可靠性
可靠性 产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
使用可靠性
产品在实际使用过程中表现出的可靠性。 除固有可靠性的影响因素外，还要考虑安装、操作
使用、维修保障等方面因素的影响。
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12
可靠度及可靠度函数
可靠度及可靠度函数
产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功
能的概率称为可靠度。依定义可知，可靠度函数R(t)为：
有遮蔽存贮， 帐篷，圆屋
顶
无遮蔽 存储
调整 状态
导弹处 于战斗
位置
发射后第 一个动作
命中 目标
某导弹的寿命剖面
19.07.2020
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7
任务剖面
产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时 序描述。任务剖面一般应包括： 产品的工作状态； 维修方案； 产品工作的时间与顺序； 产品所处的环境(外加的与诱发的)的时间与顺序； 任务成功或致命故障的定义。
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故障率函数
故障率
工作到某时刻尚未故障的产品，在该时刻后单位时 间内发生故障的概率，称之为产品的故障率。
用数学符号表示为：
(t) dr(t)
Ns (t)dt
式中 (t)
——故障
率； dr(t) ——t 时刻后，dt时间内故障的产品数；
N s (t) —残存产品数，即到t 时刻尚未故障的产品数。
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17
故障率函数
可按下式进行工程计算：
(t) r(t)
Ns(t)t
式中r(t) —— t 时刻后，t 时间内故障的产品数；
t ——所取时间间隔； N s (t) ——残存产品数。
对于低故障率的元部件常以109 /h （Fit）。
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8
任务剖面示例
温度（C）
36 C
14 min 24s 30C
10
20 min16s
-20 -40
41 C 20 min16s
24 C 20 min 23s
高度（公里）
12
Ma=0.673 6 15min Ma=0.582
300m 19min48s 9150m
Ma=0.69 14min30s
后勤阶段
使用阶段 寿命剖面内的事件
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6
寿命剖面示例
生产 阶段
运输
后勤阶段 储存/后勤阶段
使用阶段
准备阶段
任务阶段
主 动 段
发射段
惯性飞行段 下降段
事件 生 （使用方法）产
验 收
装卸和 公路运
输
装卸和 铁路运
输
工作准
发射
备阶段
阶段
飞行阶段
装卸 和空 运
装卸和 船运
装卸和后勤 支援运输 （最坏路线）
14000m
Ma=0.584 22min36s
1200m
19.07.2020
时间（分钟） 飞机投放炸弹事件的任务剖面示例
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9
可靠性基本概念
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
•采用冗余，降低基本可靠性 •通常等于或低于任务可靠性
F(t) r(t) N0
显然，以下关系成立：
R(t)F(t)1
19.07.2020
精品课件
14
可靠度函数与累积故障分布函数的性质
R(t) F (t与) 表 所示：
的性质如下
取值范围 单调性 对偶性
R (t )
[0，1] 非增函数
1 F(t)
F (t)
[0，1] 非减函数
1 R(t)
19.07.2020
偶然故障 渐变故障
19.07.2020
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4
可靠性基本概念
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