可靠性工程每章基本概念及复习要点

复习要点：

❖可靠性

❖广义可靠性

❖失效率

❖MTTF（平均寿命）

❖MTBF（平均事故间隔）

❖维修性

❖有效性

❖修复度

❖最小路集及求解

❖最小割集及求解

❖可靠寿命

❖中位寿命

❖特征寿命

❖研究可靠性的意义

❖可靠性定义中各要素的实际含义

❖浴盆曲线

❖可靠性中常见的分布

❖简述串联系统特性

❖简述并联系统特性

❖简述旁联系统特性

❖简述r/n系统的优势

❖并－串联系统与串－并联系统的可靠性关系

❖马尔可夫过程

❖可靠性设计的重要性

❖建立可靠性模型的一般步骤

❖降额设计的基本原理

❖冗余(余度)设计的基本原理

❖故障树分析优缺点

广义可靠性：包括可靠性、维修性、耐久性、安全性。可靠性:产品在规定时期内规定条件规定的时间完成规定功能能力。耐久性：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，完成规定功能能力。安全性：产品在一定的功能、时间、成本等制约条件下，使人员和设备蒙受伤害和损失最小的能力

可靠度R(t)：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率

累积失效概率F(t)：也称不可靠度，产品在规定条件下和规定时间内失效的概率

失效概率密度f(t)：产品在包含t的单位时间内发生失效的概率

失效率λ(t):工作到t时刻尚未失效的产品，在该时刻t后的单位时间内发生失效的概率。基本：实验室条件下。应用：考虑到环境，利用，降额和其它因素的实际使用环境条件下。任务：元器件在执行任务期间，即工作条件下的基本

不可修产品平均寿命MTTF：指产品失效前的平均工作时间可修MTBF：指相邻两次故障间的平均工作时间，称为平均无故障工作时间或平均故障间隔时间维修性：在规定的条件下使用的可维修产品，在规定的时间内，按规定的程序和法进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能的能力

维修度M(t)：是指在规定的条件下使用的产品发生故障后，在规定的时间(0，t)内完成修复的概率。修复率μ(t)：修理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理的概率。平均修复时间MTTR：可修复的产品的平均修理时间，其估计值为修复

时间总和和修复次数之比。

有效性：可维修产品在规定的条件（工作条件和维修条件）下使用时具有维持规定功能的能力。有效度(可用度)：可维修的产品在规定的条件下使用时，在某时刻具有或维持其功能的概率。瞬时：在某一特定瞬间，可能维修的产品保持正常工作使用状态或功能的概率。平均：可维修产品在时间区间【0，t】内的平均有效度指瞬时有效度A（t）在【0，t】内的平均值。稳态：胃泰有效度或称为时间有效度，又可叫工作时间比，它是时间T趋于正无穷时瞬时有效度的极限。

旁联系统：为提高系统可靠度，除了多安装一些单元外，还可以储备一些单元，以便当工作单元失效时，能立即通过转换开关使储备单元逐个去替换，直到所有单元都故障为止，系统才失效，这种系统称为旁联系统。

最小路集：如在一条路集的弧序列中，任意除去其中的一条弧后，它就不再是一条路集最小割集：如在一条割集的弧序列中，去掉任一条弧后，它就不再是割集

研究可靠性的意义：1可防止故障和事故的发生，尤其是避免灾难性的事故发生，从而保证人民生命财产安全。2总费用降低3减少停机时间，提高可用率，一台设备可以顶几台设备的工作效率。这样，在投资成本相近时，可发挥几倍效益。4改善企业信誉，增强竞争力，扩大产品销路，提高经济效益。(5)减少产品责任赔偿案件的发生，以及其他处理产品事故费用的支出，避免不必要的经济损失

可靠性定义中各要素：产品（作为单独研究和分别试验的对象的系统、子系统、设备、元器件、人员）；规定的条件（产品所处的使用环境与维护条件，包括机械条件、气候条件、生物条件、物理条件和使用维护条件）；规定的时间（产品执行任务的时间，t可以是时间、起落次数、里程等）；规定的功能（产品设计文件上对产品规定的技术性能）；能力（可以完成规定的功能）

可靠性中常见的分布：1二项:一次实验只出现两种结果的场合，如命中与未命中，次品与合格品2泊松：如某段时间内纺纱机上线的断头数，电话总机接到的呼唤数，顾客数3指数:

如产品的寿命4正态：各种误差，材料特性，磨损寿命，疲劳失效5截尾正态：数据不能取负值时6对数：疲劳腐蚀失效；7威布尔：因某一局部失效或故障引起的全局机能停止运行的原件设备系统等的寿命。浴盆曲线：1早期失效期，递减型，原因：由于设计，原料和制造过程中的缺陷造成。2偶然失效期，失效率较低，且较稳定，恒定型。原因:由多种而又不太严重的偶然因素引起，通常是产品设计余度不够，造成产品随机失效。3耗损失效期,失效率随时间延长而急速增加，递增型。原因：由带全局性的原因造成的，说明元件的损伤已经严重，寿命即将终止。

串联系统特性:(1)系统可靠度低于该系统的每个单元的可靠度，且随着串联单元数量的增大迅速降低（各单元可靠度乘积）(2)系统失效率大于该系统的各单元失效率（各单元失效率之和）(3)串联系统的各单元寿命服从指数分布时，该系统寿命也服从指数分布。(4)串联的单元数越多，系统的可靠度越低。

并联系统特性:(1)系统的失效概率低于各单元的失效概率；（为各单元失效概率之积)(2)系统的可靠度高于各单元的可靠度 (3)系统的平均寿命高于各单元的平均寿命。(4)系统的各单元服从指数寿命分布，该系统不再服从指数寿命分布

旁联系统特性:1与并联系统的区别：并联系统中每个单元一开始就同时处于工作状态，而旁联系统中仅用一个单元工作，其余单元处于待机工作状态。2储备单元均完全可靠的旁联系统：系统的可靠度为1-各单元F的卷积；系统的寿命为所有单元寿命之和3储备单元不完全可靠的旁联系统：（服从参数为μ的指数分布）当μ＝0，即储备单元在储备期内不失效时，这就是两单元在储备期内完全可靠的旁联系统；当μ＝λ2时，该系统为两单元的并联系统。r/n系统的优势；在工程实践中，对许多要求较高工作可靠度的系统来说，平均寿命并不是十分重要的可靠性指标，用户更感兴趣的，或者说至关重要的可靠性指标应是达到一定要求的可靠水平的可靠寿命。当可靠水平大于一定的值时，r/n系统的可靠寿命高于一个单元系统的