一可靠性设计概述
《可靠性安全性设计》课件
环境适应性设计
环境适应性分析
分析产品在各种环境条件下的性能表现，找出潜在的环境适应性风险。
环境适应性设计
根据分析结果，采取相应的设计措施，提高产品在各种环境条件下的稳定性和 可靠性。
03
安全性设计
安全风险评估故障、人为操作失误、环境因
素等。
安全风险评估标准
《可靠性安全性设计》PPT课件
目 录
• 可靠性安全性设计概述 • 可靠性设计 • 安全性设计 • 可靠性安全性设计的实施与管理 • 可靠性安全性设计的未来发展
01
可靠性安全性设计概述
定义与重要性
可靠性
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。
安全性
产品在正常工作或异常情况下，避免造成人员伤亡、 财产损失或环境损害的能力。
冗余设计
并联冗余
通过增加并联单元来提高系统的可靠 性，当某个单元出现故障时，其他单 元仍能正常工作。
串联冗余
通过增加串联单元来提高系统的可靠 性，所有单元必须正常工作才能保证 系统正常运转。
容错设计
故障检测
通过检测系统中的故障信号，及时发现并处理故障，防止故 障扩大。
故障隔离
将故障单元与其他正常单元隔离，防止故障扩散，同时保证 系统其他部分正常运转。
接地保护
采取接地保护措施，将设 备的外露可导电部分与大 地连接。
漏电保护
安装漏电保护器，在设备 漏电时及时切断电源，防 止电击事故发生。
04
可靠性安全性设计的实施与管 理
设计审查与验证
总结词
设计审查与验证是确保可靠性安全性 设计实施的重要环节。
详细描述
在设计阶段，应对设计方案进行审查 ，确保其满足可靠性安全性要求。在 产品开发过程中，应定期进行设计验 证，确保设计在实际应用中的效果。
可靠性试验设计中的马尔可夫链应用
可靠性试验设计中的马尔可夫链应用引言：在现代科学和工程领域中，可靠性是一个关键的概念。
可靠性试验设计是评估和验证系统或产品可靠性的重要方法之一。
马尔可夫链是一种数学工具，被广泛应用于可靠性试验设计中，以帮助工程师更好地分析和预测系统的可靠性。
第一部分：可靠性试验设计概述可靠性试验设计旨在通过实验数据和分析方法，确定系统在时间的变化过程中的可靠性和失效概率。
通过对系统的可靠性进行评估，工程师可以识别潜在的问题，并采取相应的改进措施。
可靠性试验设计中的马尔可夫链应用提供了一种有效的方式，分析和预测系统的可靠性。
第二部分：马尔可夫链的基本概念马尔可夫链是一种以状态转移为基础的数学模型，它描述了一个系统或过程在一系列状态之间随机转移的概率。
在可靠性试验设计中，系统的状态可以是正常工作、故障或维修等。
马尔可夫链的基本概念包括状态空间、状态转移概率矩阵和平衡方程等。
第三部分：马尔可夫链在可靠性试验设计中的应用马尔可夫链在可靠性试验设计中的应用主要包括以下几个方面：1. 状态转移图的建立：通过分析系统的状态转移过程，可以构建马尔可夫链的状态转移图。
状态转移图能够直观地表示系统不同状态之间的转移关系，为后续的可靠性分析提供基础。
2. 状态转移概率的估计：根据实验数据，可以估计系统在不同状态之间的转移概率。
这些概率可以用于建立马尔可夫链的状态转移矩阵，进而分析系统的可靠性。
3. 平稳分布的计算：马尔可夫链分析中一个重要的目标是计算系统的平稳分布。
平稳分布表示系统在长时间内各个状态的概率分布情况，能够提供系统可靠性的稳定性信息。
4. 系统可靠性的评估：通过分析马尔可夫链的平稳分布，可以计算系统处于正常工作状态的概率，从而评估系统的可靠性。
这种方法可以帮助工程师更好地了解系统的失效特性，并制定相应的维修策略。
第四部分：马尔可夫链应用案例研究以下是一个实际案例，展示了马尔可夫链在可靠性试验设计中的应用：某航空公司使用马尔可夫链来评估飞机的可靠性。
产品可靠性设计方法与工程应用案例
产品可靠性设计方法与工程应用案例概述本文旨在探讨产品可靠性设计方法以及其在工程实践中的应用案例。
通过了解和运用可靠性设计方法，企业能够提高产品的可靠性，降低故障率，满足用户对产品可靠性的要求，从而增强市场竞争力。
一、可靠性设计方法介绍可靠性设计是指在产品设计过程中应用一系列技术手段和方法，以确保产品在特定使用环境下能够长期稳定运行，不发生故障的能力。
下面将介绍一些常用的可靠性设计方法。
1. 可靠性指标分配方法该方法旨在根据产品的功能和性能要求，合理分配可靠性指标，以达到满足用户可靠性需求的目标。
通过合理分配指标，不仅能够在设计初期确定产品的可靠性目标，还能够对设计方案进行定量评估和比较。
2. 可靠性分析方法可靠性分析是通过对产品的结构、部件、材料等进行可靠性评估，识别潜在的故障模式和故障影响，并对其进行定量分析和预测。
常用的可靠性分析方法包括失效模式与影响分析（FMEA）、失效模式、影响与临界ity分析（FMECA）以及故障树分析（FTA）等。
3. 可靠性测试方法可靠性测试是通过对产品进行实际使用环境下的负载试验、加速老化试验等，检验产品在一定时间内是否能够满足可靠性要求。
常用的可靠性测试方法包括可靠性试验（Reliability Test）、持久性试验（Endurance Test）以及可靠性拟态试验（Reliability Simulation Test）等。
二、工程应用案例分析以下将介绍一个实际的工程应用案例，以展示可靠性设计方法的应用效果。
某汽车制造企业为了提高其某款汽车的可靠性，通过对汽车的关键部件进行可靠性分析，并利用可靠性指标分配方法为该产品设定了合理的可靠性目标。
针对制约可靠性的关键部件，在设计过程中采取了一系列的优化措施。
经过多次可靠性测试，汽车的故障率得到明显降低，大大提升了产品的可靠性。
根据市场反馈和用户满意度调查，该款汽车的可靠性大幅提升，进一步增强了企业的市场竞争力。
结论可靠性设计方法是产品设计中的重要环节，通过合理应用可靠性指标分配方法、可靠性分析方法和可靠性测试方法等，企业能够提高产品的可靠性，满足用户对产品可靠性的要求。
通信电子产品的可靠性设计与分析
通信电子产品的可靠性设计与分析随着通信电子产品的快速普及，人们对通信电子产品的品质和可靠性要求也日益增高。
为了满足市场需求，对通信电子产品的可靠性设计与分析也成为了制造企业关键的一环。
一、可靠性设计1.1 可靠性概述可靠性是指在规定条件下，在规定时间内完成规定功能的概率。
因此，通信电子产品的可靠性设计宗旨就是用科学的方法、合理的手段、高效的措施，保证产品在规定的条件下安全、可靠、长时间地稳定运行。
1.2 可靠性指标在通信电子产品的设计中，可以将其可靠性指标主要分为：失效率、可靠性和维修性。
1.2.1 失效率失效率指的是在单位时间内设备由于某种原因在有计划运行条件下，无法正常工作的概率。
失效率越低，设备可靠性越高，反之亦然。
1.2.2 可靠性可靠性是指在指定的使用条件下，产品在规定的时间内能够完成规定的功能的能力。
设备可靠性越高，其在使用中失效率越低。
1.2.3 维修性维修性指的是设备故障时，进行维修所需的时间和维修的难易程度。
良好的维修性能使设备故障后的维修和维护工作更简易。
1.3 可靠性评估可靠性评估是指在设备使用寿命期内，通过定期检测以及有关的量测，评估设备系统的可靠性。
可以通过数据分析来识别设备的主要故障模式和失效原因。
其中，故障模式分析（FMA）是一种常用的技术，其目的是识别设备的隐性故障模式，以期提高设备的可靠性。
1.4 可靠性设计可靠性设计分为两个阶段：一是设计前期的可靠性设计，二是产品生命周期管理的可靠性设计。
1.4.1 设计前期的可靠性设计设计前期的可靠性设计是将可靠性设计的概念融入到产品设计的每一个环节，从而降低产品的失效率、提高产品的可靠性和提高产品的维修性。
如：组件选型时，应选择质量、性能稳定性和性价比较高的组件；PCB设计时，要避免产生过小的电线宽度和间距，产生电磁屏蔽问题。
1.4.2 产品生命周期管理的可靠性设计产品生命周期管理的可靠性设计主要包括全寿命周期可靠性设计、质量控制与管理、不断改进等内容。
网络可靠性设计
第9页 共150页
1 可靠性设计概述 3. 网络可用性计算 （1）串联型网络结构可用性计算 在串联系统中，可用性最差的单元对系统的可用性影 响最大。 串联型网络的可用性按（6-4）式计算。
RS Ri
i 1
n
（6-4）
Hale Waihona Puke 第10页 共150页1 可靠性设计概述 【案例6-2】 网络拓扑结构如图6-1所示，计算路由器 A至路由器B之间的可用性。
第18页 共150页
1 可靠性设计概述 （4）维修能力（Repairability） 衡量这项能力的标准是：完成维修的时间长短，维修 工作多长时间就要进行一次。
（5）恢复能力（Recoverability） 重新对磁盘进行读取或者写入 网络的重新传输 热插拔技术等
第19页 共150页
1 可靠性设计概述 （6）响应（Responsiveness） 供应商和网络工程师对问题做出快速有效的反应 时间； 对资源（备用部件）的备用冗余准备情况。 （7）活力（Robustness） 硬件和软件的发展前途和兼容性设计。 一个有活力的系统经受过长时间不同的考验。
第3页 共150页
1 可靠性设计概述 1. 网络可靠性参数 如何定义网络结构的可靠性参数，网络业务可靠性参 数，如何度量网络整体可靠性，是当前正在研究解决 的问题。 目前网络工程项目的可靠性验收，只能在双方商定好 的具体网络应用案例上，进行测试。如连通性测试， 流量测试，拥塞测试，广播风暴测试等。
第20页 共150页
1 可靠性设计概述 2. 网络设计中的可靠性要素 （1）无故障运行时间 按故障后果的严重程度分为： 致命故障 严重故障 轻度故障 （2）环境条件 （3）规定的功能
第21页 共150页
第1-2可靠性设计概述
电子、电气产品的可靠性预计方法
●
电子、电气产品一般的可靠性预计主要有元器件
计数法和元器件应力分析法。
●
元器件计数法适用于方案论证及初步设计阶段；
——按可靠性要求开展设计工作 表4 可靠性设计（定性）工作内容
1
2 3 4 5 6 7
成熟设计
简化设计 余度设计 环境防护设计 按可靠性设计准则设计 软件可靠性设计 包装、贮存、运输设计等
可靠性设计准则的制定与贯彻(按可靠性设计准则设计)
a.目的 通过制定并贯彻产品可靠性设计准则，把有助于保证、提高 产品可靠性的一系列设计要求设计到产品中去。 b. 可靠性设计准则文件的基本内容 产品可靠性设计准则是在产品设计中能够直接贯彻实施的可 靠性设计要求细则与保证措施，可靠性设计准则文件基本内容 包括：概述、目的、适用范围、依据、可靠性设计准则。
可靠性框图
i 1 Rs(t)——系统的可靠度；
Ri(t)——单元的可靠度； ——组成系统的单元数。
串联模型的可靠性框图如图所示。
串联模型
几种典型的可靠性模型
1
n i 1
2
3
n i t i 1
n
e
Rs (t ) Ri (t ) e
Ri、 λi n
_
i t
i 1
设某系统由n个分系统串联组成，若给定系统可靠性指标为λs， 则按等分配法分配给各下属系统或设备的可靠性指标为：
可靠性比例分配法
比例分配法
新设计的系统与老系统相似，且有老系统及其分系统的故障率数据或老 系统中各分系统故障数占系统故障数百分比的统计资料，可用比例分配 法进行分配。
i老 S老
可靠性框图是用方框表示产品各单元的故障
可靠性设计
可靠性设计（Reliability Design）设计是人类改造自然的一种基本活动，也是一种复杂的创造思维过程。
所谓的设计技术，也就是在设计过程中解决具体设计问题的各种方法和手段。
它的核心内容包括三个方面：1.计划，构思的形成；2.视觉传达方式；3.计划通过传达后的具体应用。
而因为影响计划和构思因数的不同，因此有传统设计和现代设计的区分。
两者最根本的区别在与现代设计与工业化大生产和现代文明密切联系，这是传统设计所不具有的。
因此现代设计是工业化大批量生产技术条件下的必然之物。
因此，可以说现代技术技术是在传统设计方法基础上继承和发展起来的，是一门多专业和多学科交叉，其综合性很强的基础技术科学。
一、可靠性设计概述可靠性设计的定义：定义1：对系统和结构进行可靠性分析和预测，采用简化系统和结构、余度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。
定义2：为了满足产品的可靠性要求而进行的设计。
可靠性设计即根据可靠性理论与方法确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程。
设计水平是保证产品可靠性的基础。
可靠性设计是产品的一个重要的性能特征，产品质量的主要指标之一，是随产品所使用时间的延续而在不断变化的。
可靠性设计的任务就是确定产品质量指标的变化规律，并在其基础上确定如何以最少的费用以保证产品应有的工作寿命和可靠度，建立最优的设计方案，实现所要求的产品可靠性水平。
可靠性问题的研究是因处理电子产品不可靠问题于第二次世界大战期间发展起来的。
可靠性设计用在机械方面的研究始于20世纪60年代，首先应用于军事和航天等工业部门，随后逐渐扩展到民用工业。
可靠性设计的一个重要内容是可靠性预测，即利用所得的资料预报一个零件、部件或系统实际可能达到的可性，预报这些零部件或系统在规定的条件下和在规定时间内完成规定功能的概率。
在产品设计的初期阶段，及时完成可靠性预测工作，可以了解产品各零部件之间可靠性的相互关系，找出提高产品可靠性的有效途径。
软件可靠性设计
2015年8月10日星期一
软件设计方法
软件设计方法是一种使用早已定义好的技术集及 符合表示习惯来组织软件开发过程的方法。目前， 已经提出了多种软件开发方法和技术，如：
结构化方法（SA：Structure Method） Jackson方法 维也纳开发方法 面向对象设计法（OOD：Objected-Oriented Software Development） 基于模型的软件开发方法 设计模式等
软件相异性设计即由一个初始需求规范出发, 几个独立的工作组独立设计出满足系统要求、 能完成预先定义的功能实体，形成一个系统
结构容错－概述(1)
2015年8月10日星期一
软件工具
软件工具一般被称为支持软件人员开发和为何软 件活动而使用的软件。目前，与软件开发相关的 常用工具软件主要有：
Microsoft Office Visio Rational Rose Microsoft Office Project、 Microsoft Visual Studio Together CASE Studio Microsoft Visual Sourcesafe Microsoft TeamSuit Clear Case等。
软件可靠性设计
内容提纲
1 软件可靠性设计概述 2 软件避错设计 3 软件容错设计 4 软件可靠性设计准则
2
1 软件可靠性设计概述
3
•软件可靠性设计的实质是在常规的软件设 计中，应用各种必须的方法和技术，使程 序设计在兼顾用户的各种需求时，全面满 足软件的可靠性要求。 •三点说明：
--过程：软件的可靠性设计应和软件的常规 设计紧密地结合，贯穿于常规设计过程的始 终。 --范畴：这里所指的设计是广义的设计，它 包括了从需求分析开始，直至实现的全过程。 --目的：设计可靠的软件
EPC设计中的可靠性与可用性分析
EPC设计中的可靠性与可用性分析可靠性和可用性在工程、生产和设计领域中扮演着至关重要的角色。
在EPC（工程、采购和施工）项目中，可靠性和可用性的分析对于确保项目的成功以及提供有效的解决方案至关重要。
本文将讨论EPC设计中的可靠性和可用性分析的重要性，并介绍一些常用的方法和技术。
一、可靠性分析1. 可靠性概述可靠性是指系统在一定条件下，按照规定的要求、时间和数量，能够正常执行所期望的功能的能力。
在EPC设计中，可靠性分析旨在评估系统在整个生命周期内的运行稳定性和性能。
2. 可靠性分析的方法（1）故障模式和影响分析（FMEA）：FMEA是一种定性和定量的方法，用于识别、评估和减少系统故障的潜在影响。
通过对系统的故障模式进行分析，可以预测潜在的故障，并采取相应的纠正措施。
（2）可靠度增长法（RDF）：RDF是通过对系统可靠性参数进行持续监测和改进来提高系统可靠性的方法。
通过收集和分析系统运行数据，可以识别出系统中的短板，进而采取措施提高系统的可靠性。
（3）失效模式、影响和关系分析（FMERA）：FMERA是一种系统可靠性分析方法，用于评估系统故障的可能模式、潜在影响和相关关系。
通过这种分析，可以帮助设计人员优化系统结构和组成，提高系统的可靠性。
二、可用性分析1. 可用性概述可用性是指系统在特定时间段内，按照规定的条件和要求，能够提供所需功能的能力。
在EPC设计中，可用性分析旨在评估系统在给定的操作条件下的性能、可访问性和维护要求。
2. 可用性分析的方法（1）故障树分析（FTA）：FTA是一种定性和定量的分析方法，用于从系统级别分析系统可用性和可访问性案例。
通过建立故障树模型，可以识别潜在的故障路径，并采取相应措施提高系统的可用性。
（2）可用性增长法（ATA）：ATA是通过对系统的持续监测和改进来提高系统可用性的方法。
通过收集和分析系统运行数据，可以发现和解决潜在的问题，提高系统可用性。
（3）可用性试验和验证：可用性试验和验证是通过实际测试和验证系统在给定条件下的性能和可用性的方法。
可靠性需求设计分析报告
可靠性需求设计分析报告1. 引言本报告旨在对系统的可靠性需求进行设计分析。
可靠性是指系统在给定条件下，能够持续正常运行的能力。
在当今社会中，随着信息技术的发展，越来越多的企业和组织依赖于软件系统来支持其核心业务。
因此，确保系统具备高可靠性是至关重要的。
2. 可靠性需求概述可靠性需求是指系统在特定环境下对于错误的容忍程度，以及对于错误的修复和恢复能力的要求。
以下是系统可靠性需求的主要内容：2.1 错误容忍程度系统应该具有容忍和检测错误的能力，能够识别和终止错误行为，而不会导致系统崩溃或无法正常运行。
2.2 错误修复和恢复系统应该具备及时发现和修复错误的能力，并能够自动或人工恢复系统正常运行。
2.3 故障转移和冗余系统应该具备故障转移和冗余能力，当出现部分故障或硬件故障时，能够自动切换到备份系统或设备上，保证系统的连续运行。
2.4 高可用性系统应该具备高可用性，能够在24小时内持续运行，即使在维护和升级期间也应该保持系统运行。
3. 可靠性需求设计分析3.1 容错机制设计在系统设计中，应该合理设计容错机制，例如使用冗余编码、检验和校验等技术，保证数据在传输和存储过程中的完整性。
并且应该设计告警系统，及时发现和处理错误。
3.2 错误处理和恢复设计在系统设计中，应该合理设计错误处理和恢复机制。
例如，使用事务和回滚机制，确保在错误出现后能够回滚到前一状态。
此外，应该设计错误日志记录和分析系统，用于错误的排查和修复。
3.3 故障转移和冗余设计在系统设计中，应该合理规划故障转移和冗余策略。
例如，使用主备份系统结构，确保在主系统发生故障时自动切换到备份系统，保证系统的连续性。
同时，应该设计故障切换的监控和告警系统，及时发现和处理故障。
3.4 测试和验证可靠性需求的设计分析不仅包括设计阶段的工作，还应包括系统测试和验证的过程。
在系统测试中，应该设计和执行各种测试用例，包括正常操作、异常操作、边界条件等，验证系统是否符合可靠性要求。
可靠性设计与寿命试验
03 寿命实验
•TiB2基复合陶瓷 材料，烧结原料 为Ti与B4C
TBw刀具切削奥氏体不绣钢1Cr18Ni9Ti时刀具 磨损可靠性研究
完全寿命实验
切削用量的选择
由TBw刀具切削奥氏体不锈钢1Cr19Ni9Ti的正交实验、验证实验与优化实验结果可 知,TBw刀具在切削速度V = 60m/min,进给量f= O.1mm/r,切削深度ap =0.1mm时可获得
定数截尾寿命实验 将实验进行到出现指定失效个数就停止的实验，这时实验停止的时间是
随机的，事先无法知道。 记r 个出现故障的样品的寿命依次是
t1≤ t2 ≤ …. ≤ tr
还有n-r 个产品在时刻tr仍未失效，所以总试验时间：
Tr = t1 + t2 + …+ tr + (n-r) tr
02
可靠性数据处理方法
对分布类型进行检验
样本的实验数据与假设的分布是有差异的，所以还需进一步对估计的失效分布
类型进行检验，即拟合优度检验。 拟合优度检验是根据样本来检验总体分布假设的一种方法，也就是说根据样本
来判断估计的失效分布类型是否与寿命试验数据相匹配。常见的拟合优度检验方
法有 K-S 检验法、χ2 检验法。
K-S法具体 检验步骤
采用统计分 析方法 样本观测 值 特征量估 计值
寿命实验
判断失效分布 类型
对分布类型进 行检验
对特征量作出 点估计或者区 间估计
判断失效分布类型
在产品可靠性理论研究过程中发现，当产品试验数据的失效分布 不同时，可靠性特征量的计算方法也不同，产品失效分布（故障 分布、寿命分布）与可靠性特征量有着密切关系。
失效率、平均寿命以及在寿命试验过程中可能出现的各种失效模式。例
建筑结构可靠性分析与设计
建筑结构可靠性分析与设计随着城市建设的快速发展，建筑结构的可靠性分析与设计变得尤为重要。
一个可靠的建筑结构对于保护居民的生命财产安全至关重要。
因此，我们需要深入了解建筑结构的可靠性分析与设计的重要性以及相关的要点。
一、可靠性分析与设计的概述建筑结构的可靠性分析与设计是指通过对建筑结构的材料、构件和系统进行合理分析，确保其能够正常承载设计荷载，在给定的使用寿命内不发生倒塌或损坏。
这涉及到多个方面，包括材料的强度、结构的稳定性、荷载的估算以及结构的监测与维修。
建筑结构的可靠性分析与设计要考虑多种因素。
首先，我们需要了解建筑材料的特性，比如混凝土的强度和钢材的弹性模量。
其次，结构的稳定性也是至关重要的，对于高层建筑来说尤其如此。
另外，荷载的估算需要准确可靠，包括永久荷载、变动荷载和风荷载等。
最后，结构的监测与维护同样重要，通过对建筑结构的定期检查和及时维修，能够延长其使用寿命并保证安全性。
二、可靠性分析与设计的方法实现建筑结构的可靠性分析与设计需要采用一系列科学方法。
以下是常用的方法之一：1. 极限状态设计：该方法是基于结构在极限状态下仍能满足设计要求的原则。
通过对结构在承受极限荷载时的承载能力进行评估，以保证结构的安全性。
这种设计方法适用于高层建筑和桥梁等需要承受巨大加载的结构。
2. 可靠度设计：该方法通过考虑结构及其材料在设计寿命内所受到的各种不确定因素，来评估结构的可靠性。
可靠度设计采用统计学方法，将荷载、强度和不确定性因素等转化为概率分布，以预测结构在使用寿命内的可靠性。
3. 破坏分析：该方法通过研究结构在承受荷载时的破坏机理，分析结构在破坏前后的变形和破坏形态，以评估其可靠性。
通过破坏分析，可以确定结构的脆性点和强度极限，为设计者提供更准确的设计依据。
三、案例研究：可靠性分析与设计在高层建筑中的应用高层建筑的设计对结构的可靠性要求极高，一旦出现问题可能会引发严重后果。
因此，在高层建筑的设计中，可靠性分析与设计显得尤为重要。
电子产品可靠性设计规范
电子产品可靠性设计规范在现代社会，电子产品已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
然而，由于电子产品的复杂性和丰富性质，其可靠性设计变得尤为重要。
本篇文章将探讨电子产品可靠性设计规范，以确保产品质量和用户体验的提升。
一、可靠性设计概述可靠性是指产品在规定的使用环境下，按照设计要求完成各项功能的能力。
可靠性设计旨在通过合理的设计、可靠性评估和可靠性验证来提高产品的可靠性。
1.1 设计阶段在产品设计阶段，应加强对可靠性需求的明确和分析。
通过了解产品的使用场景和特定的使用需求，设计人员可以更好地理解产品的可靠性要求。
在此基础上，可采取以下措施提高可靠性：1.1.1 可靠性分析与预测通过对产品的功能、结构和材料的分析，结合历史数据和统计方法，进行可靠性的分析与预测。
这有助于确定各个组件和系统的可靠性指标，为后期设计提供依据。
1.1.2 优选可靠性设计方案在设计中优先考虑可靠性因素，选择合适的设计方案。
例如，在电路板设计中，可以采用双路冗余设计，以提高系统的抗故障能力。
1.1.3 合理的结构与材料选择在产品的设计中，应合理选择结构和材料。
结构设计应考虑产品的使用环境和需求，确保结构的强度和稳定性。
而材料选择应考虑其可靠性和使用寿命，避免使用易磨损或易受损的材料。
1.1.4 强化安全性设计为用户提供更安全可靠的产品，应在设计中考虑安全性。
例如，在电子设备中加入过热保护、电压保护等电路，以减少潜在的安全风险。
1.2 评估阶段可靠性评估是对产品进行可靠性指标测试和分析的过程。
通过可靠性评估，可以识别出潜在的故障点，并在设计优化前提下提高产品可靠性。
1.2.1 可靠性指标测试通过对产品的关键部件和系统进行可靠性测试，确定其可靠性指标。
例如，可以进行寿命测试、可靠性增量测试等，以评估产品的长期可靠性。
1.2.2 故障模式与效应分析通过对产品的故障模式与效应进行分析，可以识别出不同故障模式的影响和潜在危害。
这有助于设计人员在产品设计中妥善应对这些潜在故障模式，提高产品的可靠性。
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“挑战者”号爆炸情景
美军F-15战斗机空中解体
精准的导弹拦截试验
移动发射的导弹打移动物体-国际技术难 题
导弹发射进入大气层需几级分离，脱离 大气层后TNT200~300公斤，自由落体， 速度近15马赫，美国航母行进速度80节， 近1马赫；自由落体的炸药弹头需配置高 性能计算机及检测装置，捕捉行进航母 然后对自己制导。涉及大数据处理及几 秒内的快速反馈。
7.可靠性特征量间的关系
可靠性特征量间的关系： 可靠性特征量中R(t)、F(t)、f(t)和λ(t)是四个基本函数，
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，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。
(1)对于不可修复的产品，可靠度的观测值是指 直到规定的时间区间终止，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:
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
当R=F=0.5时的寿命为中 位寿命
5.平均寿命
平均寿命：平均寿命是寿命的平均值，对不可修复产品 常用失效前平均时间，一般记为MTTP，对可修复产品 则常用平均无故障工作时间，一般记为MTBF。它们都 表示无故障工作时间T的期望E（T）或简记为t。 如已知T的概率密度函数f（t），则
难以被击沉的航空母舰
4.产品竞争的焦点是可靠性
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。
“宁愿牺牲先进性，也要保证可靠性”
日本：1956年从美国引进可靠性技术 1958年成立了”可靠性研究委员会” 1971年召开了第一届可靠性学术讨论会。 英国：1962年出版了“可靠性与微电子学”杂志 法国：1963年出版了“可靠性”杂志 20世纪60年代，随着计算机硬件从晶体管到超大规 模集成电路转化，美国进行可靠性设计和试验。 1965年美国宇航局（NASA）开展了可靠性研究， 航空航天技术迅猛发展。 20世纪70年代，对非电子设备可靠性进行研究。
固有可靠性
使用可靠性
三、可靠性特征量(可靠性指标)
可靠性的特征量： 表示产品总体可靠性水平高低的各种可靠性指标 可靠性特征量的真值是理论上的数值，实际中是 不知道的。根据样本观测值经一定的统计分析可 得到特征量的真值的估计值。估计值可以是点估 计，也可以是区间估计。按一定的标准给出具体 定义而计算出来的特征量的估计值称为特征量的 观测值。 常用的可靠性特征量有可靠度、累积失效概率 （不可靠度）、平均寿命、可靠寿命、失效率等。
2.国内可靠性的发展 中国：20世纪70年代从国外引进可靠性技术 (电视机显像管) 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。
机械可靠性工程
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章
可靠性设计概论 机械可靠性的数学基础 机械可靠性设计原理与可靠度计算 机械系统可靠性设计 故障树分析 机械零部件可靠性设计 机械可靠性优化设计及可靠性提高 可靠性试验技术
第1章 可靠性设计概论
二、可靠性的类型及其影响因素
可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性 固有可靠性 是通过设计、制造赋予产品的可靠性； 使用可靠性 既受设计、制造的影响，又受使用条件 的影响。一般使用可靠性总低于固有可 靠性。
可靠性的类型及影响因素
可靠性类型 影响因素 零部件材料 设计技术 制造技术 使用、安装、维修 影响程度 30% 40% 10% 20%
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)
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，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。 能力：定性和定量，概率论和数理统计方法处理 “一个产品在某段时间的工作情况不能较好的反映产品可 靠性，应对产品进行大量的统计分析才能正确反映其本质。”
总结 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。
1.2可靠性研究的重要性及意义
1.产品的可靠性与企业的生命、国家的安全紧密相关；
中国两弹一星成功的经验——可靠性列为三大成就之一 二战中美军空军飞机由于技术故障造成的事故高于被击落的 损失；坦克50%无法从库中开动，电子故障频发 1979年3月28日美国三漓岛核电站发生放射性物质泄漏 1984年12月美国联合碳化物公司（印度）农药厂毒气泄漏 事故(异氰酸甲酯，易燃易爆剧毒性液体、1.5万、100万、 4.7亿美元) 1986年4月苏联切尔诺贝里核电站发生爆炸
1.3可靠性的定义和特征量
一、可靠性的定义 1.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。
干涉区面积小，可靠性高 干涉区面积大，可靠性低
3.失效率
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。 一般记为λ，它也是时间t的函数，故也记 为λ(t)，称为失效率函数。
它反映了t时刻产品失效的速率，也称为瞬时失效率
平均失效率：某一规定时间内失效率的 平均值，如(t1,t2)内失效率的平均值为
4.可靠寿命
1.1可靠性研究的发展历程 1.2可靠性研究的重要性及意义 1.3可靠性的定义和特征量(可靠性指标) 1.4机械可靠性设计的内容、特点和方法
1.1可靠性研究的发展历程
可靠性是一门新兴的工程学科。产品的 可靠性已成为衡量产品质量的重要指标 之一。近年来，世界各发达国家(美国、 日本、德国)已把可靠性技术和全面质量 管理紧密的结合起来，大大的提高了产 品的质量。 可靠性工程是对产品的失效现象及发生 概率进行分析、预测、试验、评定和控 制的边缘性工程学科。
（1）早期失效期，失效率曲线为递减型。产品投入使 用的早期，失效率较高而下降很快。主要由于设计、 制造、贮存、运输等形成的缺陷，以及调试、跑合、 启动不当等人为因素所造成的。当这些所谓先天不良 的失效后运转也逐渐正常，失效率趋于稳定。到t0时 失效率曲线已开始变平。t0以前称为早期失效期。针 对早期失效期的失效原因，应该尽量设法避免，争取 失效率低且t0短
机械可靠性工程
辽宁科技大学机械工程与自动化学院 主讲教师：李昌 lichang2323-23@
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) 实用机械可靠性设计理论与方法(孙志礼、科 学出版社2003)
2.产品结构复杂化要求有很高的可靠性
零件数
2 10 102
3 10 103
4 10 104
5 10 105
6 10 106
7 10 107
产品
洗衣机
机床
汽车
加工中心
宇宙飞船
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。
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 机械产品在工作过程中，往往因为一个零 件的失效而造成灾难性的后果。 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。
（2）偶然失效期，失效率曲线为恒定型，即t0 到t1间的失效率近似为常数。失效主要是由 非预期的过载、误操作、意外的天灾以及一 些尚不清楚的偶然因素所造成。由于失效原 因多属偶然，故称为偶然失效期。偶然失效 期是能有效工作的时间，这段时间称为有效 寿命。
（3）耗损失效期，失效率是递增型。在t1以后失 效率上升很快，这是由于产品已经老化、疲劳、 磨损、蠕化、腐蚀等所谓耗损的原因所引起的， 故称为耗损失效期。针对耗损失效的原因，应该 注意检查、监控、预测耗损开始的时间，提前维 修，使失效率仍不上升，如图1-1中的虚线所示， 以延长有效寿命。当然，修复若需花很大的费用 而延长寿命不多，则不如报废更为经济
经积分后也可求得
6.失效率曲线