可靠性学习笔记

可靠性：

1.基本概念

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。可靠性的概率度量亦称可靠度

分为：固有可靠性：是产品在设计、制造中赋予的，是产品的一种固有特性，也是产品的开发者可以控制的

使用可靠性：是产品在实际使用过程中表现出的一种性能的保持能力的特性，它除了考虑固有可靠性的影响因素之外，还要考虑产品安装、操作使用和维修保障等方面因素的影响。

分为：基本可靠性：是产品在规定条件下无故障的持续时间或概率，它反映产品对维修人力的要求。因此在评定产品基本可靠性时应统计产品的所有寿命单位和所有故障，而不局限于发生在任务期间的故障，也不局限于是否危及任务成功的故障。

任务可靠性：是产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。评定产品任务可靠性时仅考虑在任务期间发生的影响完成任务的故障。

2.可靠性函数：

R(t)=P(T >t)

式中：T——产品发生故障的时间；

t——规定的时间。

2.故障（故障模式故障机理）

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

分为：偶然故障：是由于偶然因素引起的故障，其重复出现的风险可以忽略不计

只能通过概率或统计方法来预测。

耗损故障：是通过事前检测或监测可预测到的故障，是由于产品的规定性

能随时间增加而逐渐衰退引起的。耗损故障可以通过预防维修，防止故障的发生，延长产品的使用寿命。

3. 数学公式：

()()

00N t r N t R -= ，可靠度

01001N T t N MTBF N i i ==∑=平均故障间隔时间

维修性、测试性、可用性、保障性

4. 维修性：

产品在拟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，保持或恢复到规定状态的能力。 概率表示为维修度M

预防性维修：

修复性维修：

5. 可用性

产品在任意时刻需要和开始执行任务时，处于可工作或可使用的程度。概率度量为可用度

MTBF

固有可用度 Ai=————————

MTBF+MTTR

6. 测试性

产品能及时并准确地确定其状态（可工作、不可工作或性能下降）并隔离其内部故障的能力。

故障检测率：产品在规定时间内，在规定的条件下，用规定的方法能够准确检测出的故障数（No ）与所发生故障总数（Nt ）之比：

rFD =No/Nt * 100 %

7. 保障性

系统产品的设计特性和计划的保障资源满足平时和战时使用要求的能力称为保障性。

可靠性建模

1.并联模型

系统的所有组成单元中任一单元的故障都会导致整个系统的故障

数学模型：

()()

∏

=

=

n

i

i

s

t

R

t

R

1

若单元的寿命分布为指数分布：

2.串联模型

组成系统的所有子系统都发生失效系统才发生故障

数学模型：

3.工程应用要点：

系统越复杂，产品可靠性越低．因此简化设计是提高产品可靠性最有效的途径．

采用并联的系统，可靠性明显提高，尤其当n=2时，提高更明显，当并联过多，可靠度提高大为减慢．

并联系统提高的是任务可靠性，但并联会使产品变得复杂，而产品基本可靠性会降低，同时并联会使体积、重量、成本增加．因此，是否采用并联要综合权衡．一般在涉及安全性和关键任务可靠性要求时采用．

可靠性预计：

目的：大致估计整机可能的可靠性，发现潜在薄弱环节

方法一：元器件计数法

方法二：应力分析法

方法三：相似产品预计法

方法四：专家评分法

工程应用要点：

1预计的绝对值意义不大．不同方案间预计的相对值更有意义，可比较方案的可靠性好坏．

2.预计时，一定要找出值相对较高的组件，并对其采取措施加以预防．

3.预计值必须大于规定的可靠性要求

4.系统可靠性预计时要注意各单元的运行比影响．

5.任务可靠性模型只能用于任务可靠性预计，不能用于基本可靠性预计．

6.基本可靠性预计是基于全串联系统的可靠性预计．

7.预计应与功能设计同步进行，功能设计改变，必须再次进行预计．

可靠性分配：

目的：将整机可靠性要求分配到各组成单元，明确设计时对各组成单元控制的重点

方法：评分分配法

因素１－复杂程度。最复杂10分，最简单１分

因素２－技术成熟度。最不成熟10分，最成熟１分

因素３－工作时间。最长10分，最短１分

因素４－环境条件。最恶劣10分，最不恶劣１分

MTBF=1/故障率

工程应用要点：

1.用于可靠性分配的整机可靠性指标应大于规定的值，留有余量，充分考虑没有列入考虑的因素和其它的系统组成单元

2.通过各单元的专家评分，如简化设计，促进技术的成熟，采取措施减轻环境的影响等．

3.对评分高的单元采取有针对性的控制措施

潜在故障模式及影响分析FMEA

参考美的可靠性FMEA，制作一个好用的模板。

可靠性设计准则：

1.简化设计

2.冗余设计

3.热设计

4.环境防护设计（潮湿，盐雾，霉菌）

5.抗冲击、振动和噪声设计

6.稳定性设计

7.安装设计

8，原材料，零部件及器件选用基本原则

9，包装、贮存、装卸与运输设计

10，电磁兼容设计

可靠性试验：

目的：暴露故障、验证可靠性指标

种类1：

工程试验：

ESS 环境应力筛选试验（环境应力/电应力）

为了发现和排除不良元器件、制造工艺和其他原因引入的缺陷造成的早

期故障。

可靠性研制试验

可靠性增长试验

统计试验：可靠性鉴定试验

可靠性验收试验

目的：是在产品设计定型阶段验证产品的设计是否达到了规定的可靠性要求。

适用：可靠性鉴定试验适用于产品的设计定型阶段。可靠性验收试验则在批生产产品交付前进行。

种类2：实验室试验

现场试验