可靠性数据的收集与分析

可靠性数据分析的主要内容
1 单元可靠性的数据分析和可靠性评估
系统可靠性评估与综合
机械可靠性分析和评估
2
根据单元的故障数据，运用各种统计推断的 3 方法，给出单元的可靠性水平的定量估计， 可修系统的可靠性数据分析和评估 若单元的可靠性符合某种分布规律（如二项、 指数、正态、对数正态、威布尔等），应给 单元及系统的可用性评估 出分布参数的各种估计。 机械可靠性主要是研究在应力强度模型下， 产品的可靠性分析及评估。因此，机械可靠 性数据分析与评估的主要问题是由应力强度 信息及试验信息确定机械结构可靠性估计值 或估计区间的方法。
t1 t2
t3
(b)
tr
t
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ti -- 故障样品的故障时间
试验数据
定时截尾试验 1
n
2 3
t 1 t2 t3 t4 tr t0 t
n
2 1
2 1
(a)
(a) 无替换 (b) 有替换 n -- 参加试验的样品数 ti -- 故障样品的故障时间
t1 t2
t3
(b)
tr t0
t
t0 -- 规定的试验时间 r -- 故障的样品数
评估任务可靠性指标时， 对关联故障的定义是不同 的
3
故障数据的判定及记录
故障模式及故障机理
1
2 故障模式是故障的表现形式，是进行故障 数据收集时应同时记录的重要内容。
故障机理是引起故障的物理的、化学的、 生物的或其它的过程。是进行可靠性评估的 重要参考。
3
故障数据的判定及记录
故障影响及等级划分
删除样品的撤离时间
可靠性数据收集的基本要求
数据的需求
1 数据的质和量 2
收集的目的是什么? 干 什么用？如何用？评估 寿命、基本可靠性、任 务可靠性？
要根据产品寿命周期内 1.真实性。所记录数据必须如实代表产品状况，特 不同阶段对可靠性分析 别是产品故障的描述。真实性是准确性的前提。 的需要决定。 3
可靠性数据的收集与分析
说明
项目要求：系统故障信息统计及分析； 也就是：故障数据的收集和分析，即可靠性数据 的收集与分析
目录
1. 概述
2. 可靠性数据的收集 3. 可靠性数据分析的基本概念和 方法 4. 无故障数据的可靠性分析 5. FRACAS简介
概述
什么是可靠性数据分析
可靠性数据分析的目的和任务
3•
•
耗损件在寿命期内发生的故障；
故障原因不明的故障。
地铁6号线TCMS数据的收集
理论上 故障判据
2
• •
1 试验中发生以下故障应记为非关联故障：
产品试验或使用过程中，由于安装不当造成的故障； 试验设备、监测设备发生的故障，以及由此引起的 受试产品的故障； 试验或使用中由于意外事故或误操作引起的故障； 由其它产品引起的从属故障； 由试验程序、规程等方面的错误引起的故障； 在同一部件第二次或相继出现的间歇故障； 在筛选、寻找故障、修复验证或正常维护调整中发 生的故障； 由于超过设计要求的过应力所造成的故障； 超寿命期工作时出现的故障； 批准的试验程序中明确的其他非关联故障； 其它任何非系统的独立故障引起的失败或故障
地铁6号线TCMS数据的需求
设计说明书、原理图、运行规程、维修规程和 有关资料，资料内容要详细到各单元下面的板 1 卡模块、功能模块，这些模块的功能、原理， 用于故障树分析。
2
地铁六号线同型号和相似产品列车网络控制系 统（TCMS ）已经发生的故障数据信息（包括 3 设计、试验、现场）
目前我们只有 2010.7.16到 2011.6.17的 CRH5 型列车上的部分故障数据，需要更 多故障数据（包括在研制、试验阶段的故障数据）； 同型号或类似型号TCMS系统在列车上的实际工作记录（包括实际运行里程、 故障件信息、更换件信息等）； 同型号或类似型号TCMS系统的故障信息，包括故障件名称，故障时已运行时 间/里程、故障原因、发现时机等； 同型号或类似型号TCMS系统的列车数量及其运行时间/里程。
故障及关联故障：
1
关联故障与非关联故障的确定 对可靠性评估是非常重要的。 根据要评估的目的不同，关联 与非关联故障的划分是不一样 的。
故障是指产品或产品的一部分不能或将不能 2 完成预定功能的事件或状态。（GJB451） 非关联故障为已经证实是未按规定的条件使 用而引起的故障，或是已经证实仅属某项将 不采用的设计所引起的故障。否则为关联故 障。 如评估基本可靠性指标和
(1)故障影响
自身影响 3级；对上一级的影响3级；最终影响-等级事故。 2 (2) 故障等级 3 >一般性>轻度 灾难性>严重 (3) 产品重要度
关键产品A类（影响安全）；重要产品B类（影响任务）； 一般产品C类（不影响安全和任务）。
地铁6号线TCMS数据的收集
理论上 数据收集内容
1•
• 2• • • 3•
可靠性数据的来源
如产品的可靠性增长试 验、可靠性摸底试验、 可靠性鉴定试验、可靠 1 性验收试验等
通常所指的可靠性数据主要从两方面得 2 到，其一是从实验室进行的可靠性试验中得 到；其二从产品实际使用现场得到。从实验 3 室得到的数据叫试验数据，而现场得到的数 据则叫现场数据。
如飞机的现场试飞、导弹 的现场靶试、鱼雷的各种 海试、船舶的航行试验、 列车的运行试验以及装备 的实际使用
收集可靠性数据的目的
根据可靠性数据提供的信息，改进产品的设 计，制造工艺，提高产品的固有可靠度，并 1 为新技术的研究，新产品的研制提供信息。 根据现场使用提供的数据，改进产品的维修 2 性，使产品结构合理，维修方便，提高产品 的使用可用度。 3
根据可靠性数据预测系统的可靠性与维修性， 开展系统的可靠性设计和维修性设计。 根据可靠性数据进行产品的可靠性分析及可 靠性参数评估。
不同寿命阶段有不同的数据
数据收集时应区分不同条件和地区。如腐蚀条件南北差异很大， 验点、元器件及材料筛选试 数据表格，有利于 同一仪表在同一产品中安装部位不同，所处条件差异也很大。 验点等；现场数据主要是使
减少重复工作量， 用部门的质控室或维修部门 投入使用初期，评估当前的可靠性，不能将改进前、后的数据混 等。 提高效率。
• 3• • • •
• • • •
地铁6号线TCMS数据的收集
理论上 故障判据 1
关联故障和非关联故障的变更 2 当满足下列条件时，已判定为关联故障的，可以重新判定
为非关联故障：
3

经过故障分析、采取了相应有效的纠正措施，并有 足够的证据证明纠正措施对消除故障完全有效；
已得到订购方对故障进行重新分类的批准
试验数据
数据质量好，一般较完整、准确 1 范围可以来自可靠性试验、寿命试验或加速 2 寿命试验，也可来自功能试验、环境试验、 定期试验或综合试验 3 一般是截尾数据
试验数据
定数截尾试验 1
n
2 3
n
2 1 t 1 t2 t3 t4 tr t
2 1
(a)
(a) 无替换 (b) 有替换 n -- 参加试验的样品数 r -- 规定的故障数
• •
产品的技术状态与生产质量状态； 产品所处的研制（或使用）阶段； 试验（或使用）条件； 结构强度试验结果； 性能参数测试结果； 研制试验信息：包括产品名称型号、试验名称、试 验总时间、故障次数、每次故障的累积试验时间 (即产品自开始试验或自上次故障的累积工作时间)、 试验次数、成功次数、故障情况、纠正措施，试验 的日历时间； 试验环境信息；
2.连续性。为了保证数据具有可追溯性，反映产品 可靠性的趋势。其中最主要的是产品在工作过程中 所有时间发生时的时间记录和对所经历过程的描述。 如：产品开始工作、发生故障、中止工作的时间及 故障时的状况、返厂修理、经过纠正或报废等情况 的描述。它也是实行FRACAS闭环管理的基本要求。 3.完整性。为了充分利用数据对产品进行可靠性评 估。即对某次故障或维修事件，要尽可能的记录清 楚故障产品的使用情况及该产品的历史及送修、报 废等
可靠性数据分析的工程意义
可靠性数据分析的主要内容 可靠性数据分析的基本方法
概述
可靠性：产品在规定的时间内和规定的条件下， 完成规定功能的能力。 可靠性数据分析：可靠性数据分析是通过收集系 统或单元级产品在研制、试验、生产和维修中所 产生的可靠性数据，并依据系统的功能或可靠性 结构，利用概率统计方法，给出系统所要求的各 种可靠性数量指标的定量估计。
一、收集数据需要代价， 比如试验费用；二、可 靠性数据分析结果对可 靠性工作的开展具有很 高的指导价值。
可靠性数据的特点
飞机的飞行小时，火 车、汽车的行驶里程， 发动机的循环次数
时间性
随机性
3 有价性 2
1
寿命、故障发生时间、 故障发生次数均为随 机变量
时效性和可追溯性
不同的寿命阶段产生 不同的可靠性数据， 反映了产品不同阶段 的可靠性水平。 不同的阶段，产品的 工作条件和环境不同， 产品的状态也不同。
可靠性数据分析的工程意义
在开发研制阶段
收集分析同类零部件的失效数据可以为产品的改进和 定型提供科学的依据； 在生产制造阶段 定期抽取样品进行试验，可以动态反映产品的设计和 制造水平，有利于产品质量的控制；
在产品使用阶段
收集分析产品的实际使用和维修数据，真实反映 产品的可靠性水平，可以为老产品的改进和新产品的 研发提供最为权威的信息。
同处理。
选择重点地区部门时，以有 各种因素影响，导致数据不完整和不连续。数据收集时应了解这 一定代表性为好，产品群体 建立完善的数据收 大，具有典型环境和使用条 些情况，以便后续对分析结果进行修正。 集系统，派专人现 件。
数据收集中的人为差错。进行培训加强责任心教育。 场收集或聘请兼职
信息员。
故障数据的判定及记录
现场数据
反映了产品真实的使用条件及环境剖面 1 波动较大
随机删失
3
2
现场数据
n
1 2
2 1
3
t1 s1 t2
s2
s3
tr
t0
t
-- 样品故障
-- 样品撤离
t 0 -- 试验截止时间 t 1 , t 2 , … , t r -- 故障样品的故障时间 s 1 , s 2 , … , --
产品技术状态变动信息
地铁6号线TCMS数据的收集
理论上 数据收集范围 1
研制、使用阶段所有试验数据，现场信息， 根据需要，还需收集相似产品的相关信息。 3 2
地铁6号线TCMS数据的收集
理论上 故障判据 1
试验中发生以下故障应记为关联故障：
2•
• 设计缺陷或制造工艺缺陷造成的故障 零部件及元器件缺陷造成的故障；
可靠性数据分析贯穿于产品研制、 试验、生产、使用和维修的全过程
在投入使用的早期，应特别注意使用现场可靠 性数据的收集，及时进行分析与评估，找出产品的 早期故障及其主要原因，进行改进或加强质量管理， 在投入批生产后应根据验收 加强可靠性筛选，可大大降低产品的早期故障率， 试验的数据评估可靠性，检验其 提高产品的可靠性。使用中应定期对产品进行可靠 生产工艺水平能否保证产品所要 性分析和评估，对可靠性低下的产品进行改进，使 求的可靠性。 之达到设计所要求的指标。
可靠性数据收集的程序和方法
1. 进行需求分析 2. 1 确定数据收集点 3. 制定数据收集表格 2 确定数据收集的方法 4.
① ② ③ ④
收集的目的是什么?干 什么用？如何用？评估 寿命、基本可靠性、任 务可靠性？
5. 数据收集中应注意的问题 收集点。如：内厂试验数据 3 就应选实验室、产品生产检 制定统一、规范的
可靠性数据分析的目的和任务
在研制阶段，可靠性数据分析用于对所进行的各项可靠性试 验的试验结果进行评估，以验证试验的有效性。如进行可靠性 增长试验时，应根据试验结果对参数进行评估，分析产品的故 障原因，找出薄弱环节，提出改进措施，以求产品可靠性得到 逐步增长。研制阶段结束进入生产前，应根据可靠性鉴定试验 的结果，评估其可靠性水平是否达到设计的要求。
可靠性数据分析的基本方法
故障/寿命分布分析与统计推断
1
主次分析 2 Bayes分析 随机过程分析
3
目录
1. 概述
2. 可靠性数据的收集 3. 可靠性数据分析的基本概念和 方法 4. 无故障数据的可靠性分析 5. FRACAS简介
可靠性数据的收集
可靠性数据的来源及特点
试验数据和现场数据 可靠性数据的收集要求和程序 故障数据的判定及记录 地铁6号线TCMS数据的收集
装备或产品的可靠性验证。
可靠性数据的来源
可靠性数据来源贯穿与产品设计、制造、试验、使用、 维护的整个过程。 (1)研制阶段 可靠性试验、可靠性评审报告； (2)生产制造阶段
可靠性验收试验，制造、装配、检验记录，元器件、 原材料的筛选与验收记录，返修记录；
(3)在产品使用阶段
故障数据、维护、修理记录及退役报废记录。