产品可靠性基本原理
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一、可靠性的基本概念
2）产品可靠性的分类 * 产品可靠性一般可分为固有可靠性和使用可 靠性。 固有可靠性：产品在设计、制造中赋予的，是 产品固有的一种特性，也是产品的开发者可以 控制的。 使用可靠性：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。
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一、可靠性的基本概念
2、故障及其分类
1）故障：产品或产品的一部分不能或将不能完
成规定功能的事件或状态。 * 故障也称为失效。如击穿的电容、断裂的弹 簧等。 2）故障的分类
2.1)按故障的规律可分为偶然故障和耗损故障 * 偶然故障:由于偶然因素引起的故障，只能通过概率统计来预 测。 * 耗损故障：通过事前检测或监测可预测到的故障，是由于产 品的规定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。
2、浴盆曲线 大多数的产品的故障率随时间的变化曲线形似 浴盆
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三、基本的可靠性设计与分析技术
2、可靠性分析
3) FMECA实施步骤 (1)掌握产品结构和功能的有关资料 (2)掌握产品启动、运行、操作、维修资料。 (3)掌握产品所处环境条件的资料。 (4)定义产品及其最低功能和最低工作要求 (5)按照产品功能方框图画出其可靠性方框图 (6)根据所需要的结构和现有资料的多少来确定分 析级别 (7)找出故障模式，分析其原因及影响 (8)找出故障的检测方法 (9)找出设计时可能的预防措施，以防止特别不希 望发生的事件
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一、可靠性的基本概念
2、故障及其分类 2）故障的分类
*
2.2)按故障引起的后果可分为致命性故障和非致命 性故障 致命性故障:会使产品不能完成规定任务或可能导致 人或物的重大损失、最终使任务失败。 非致命性故障：虽不影响任务完成，但会导致非计 划的维修。 2.3)按故障的统计特性可分为独立故障和从属故障 独立故障:不是由于另一个产品故障引起的。 从属故障:是由于另一个产品故障引起的。 在评价产品可靠性时只统计独立故障。 苏州清绿洁净技术 QLJJSZ 培训文档
三、基本的可靠性设计与分析技术
2、可靠性分析
1) 故障模式、影响及危害性分析（FMECA） * FMECA:对产品所有可能的故障，并根据对故障模式 的分析，确定每种故障模式对产品的影响，找出单 点故障，并按故障模式的严酷度及其发生概率确定 其危害性。 * FMECA包括故障模式及影响分析（FEMA）和危害性 分析（CA）。 * FEMA：在产品设计过程中，通过对产品各组成单元 潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响进行分 析，提出可能采取的预防改进措施，以提高产品可 靠性的一种设计分析方法。
可靠性基本原理
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课程内容介绍
一、可靠性的基本概念 二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线 三、基本的可靠性设计与分析 技术 四、可靠性试验 五、可靠性管理
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一、可靠性的基本概念
1、可靠性的基本概念 1）产品可靠性(Reliability)的定义： 产品在规定条件下和规定时间内完成规定 功能的能力。可靠性的概率度量----可靠度 * 产品：ISO9000中定义的硬件和流程性材料等 有形产品以及软件等无形产品。 * 规定条件：使用时的环境条件和工作条件。 * 规定时间：产品的可靠性和时间呈递减函数 关系。 * 规定功能：产品规格书给出的正常工作的性 能指标。
*
* * *
一、可靠性的基本概念
3、维修性的概念
1）维修性的定义 产品在规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，保持或恢复起规定状态的能 力。 2）维修性是产品质量的一种特性，即由产品设计赋 予的使起维修简便、迅速和经济的固有特性。 3）产品的可靠性和维修性密切相关，都是产品的重 要设计特性，因此产品可靠性和维修性应从产品论 证时开始，提出可靠性和维修性的要求，并在开发 中开展可靠性和维修性设计、分析、试验、评定等 活动，把维修性要求落实到产品的设计中。
R(t)+ F(t)=1
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线
1、可靠性维修性常用度量参数
3) 故障密度函数 * 故障密度函数f(t)是累积故障分布函 数的导数，它表示在时刻t后的一个单 位时间内，产品的故障数与产品的总数 之比，是时间的函数，即：
f(t)=
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一、可靠性的基本概念
5、可靠性与产品质量的关系 * 产品质量是产品的一组固有特性满足顾客和 其他相关要求的能力。 * 固有特性：性能特性、专门特性、时间性、 适应性等。 * 专门特性：可靠性、维修性和保障性等， 是顾客最关心，但也是顾客难于直观判断的。 * 可靠性和性能的最大区别：性能是确定性 的概念，“看得见，测得到”；而产品可靠性 是不确定概念。
三、基本的可靠性设计与分析技术
1、可靠性设计
1) 规定定性定量的可靠性要求（MTBF等） 2）建立可靠性模型 a、串联模型 b、并联模型 3）可靠性分配 4）可靠性预计 5）可靠性设计准则 6）耐环境设计 7）元器件选用与控制 8）电磁兼容性设计 9）降额设计和热设计
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线
1、可靠性维修性常用度量参数
5) 平均故障前时间（MTTF） 6) 平均故障间隔时间（MTBF） 7) 贮存寿命 8) 平均修复时间（MTTR）
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线
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三、基本的可靠性设计与分析技术
2、可靠性分析
1) 故障模式、影响及危害性分析（FMECA） * CA:把FEMA中确定的每一种故障模式按其严重程度 类别及发生概率的综合影响加以分类，以便全面地 评价各种可能出现的故障模式的影响。 * CA是FEMA的继续，根据产品的结构和可靠性数据的 获得情况，CA可以是定性分析或定量分析。 * 故障模式：指元器件或产品故障的一种表现形式。 一般是能被观察到的一种故障现象。 * 故障影响：指该故障模式会造成对安全性、产品功 能的影响。 故障影响分为：对局部、高一层次、最终影响三 个等级。
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三、基本的可靠性设计与分析技术
2、可靠性分析
3) FMECA实施步骤 (10)确定各种故障模式对产品危害的严酷度 (11)确定各种故障模式的故障概率等级。 一般可分为以下等级： A级（经常发生），产品在工作期间发生故障的概率很高， 即一种故障模式发生的概率大于总故障率的0.2 B级（很可能发生），产品在工作期间发生故障的概率为中 等，即一种故障模式发生的概率为总故障率的0.1--0.2 C级（偶然发生），产品在工作期间发生故障的概率是偶然 的，即一种故障模式发生的概率为总故障率的0.01--0.1 D级（很少发生），产品在工作期间发生故障的概率是很小 的，即一种故障模式发生的概率为总故障率的0.001--0.01 E级（极不可能发生），产品在工作期间发生故障的概率是 接近于零，即一种故障模式发生的概率小于总故障率的0.001
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线 2、浴盆曲线
3) 耗损故障阶段 * 产品的故障率迅速上升，很快出现产品故障大量 增加或报废的现象。 * 故障主要是由老化、疲劳、磨损、腐蚀等耗损因 素引起的。 4）并非所有产品的故障曲线可以分出明显的三个阶 段。
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tLeabharlann 二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线 2、浴盆曲线
1) 早期故障阶段 *初期故障率较高，存在迅速下降的特征。 * 故障主要是设计与制造中的缺陷，如设计不当、 材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等所引起。可 以通过加强质量管理及采用筛选等办法来减少甚至 消灭早期故障。 2) 偶然故障阶段 *在产品投入使用一段时间后，产品的故障率可降到 一个较低的水平，且基本处于平稳状态，可以近似 认为故障率为常数，这一阶段就是偶然故障期。产 品的故障主要是由偶然因素引起的。偶然故障阶段 是产品的主要工作期间。
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三、基本的可靠性设计与分析技术
2、可靠性分析
1) 故障模式、影响及危害性分析（FMECA） * 严酷度:是指某种故障模式影响的严酷程度。一般 分为四类： Ⅰ类(灾害性故障)，造成人员死亡或系统毁坏的故障。 Ⅱ类(致命性故障)，导致人员严重受伤，器材或系统 严重损坏，从而使任务失败的故障。 Ⅲ类(严重故障)，将使人员轻度受伤，器材或系统轻 度损坏，从而导致任务推迟执行、任务降级、系统 不能起作用。 Ⅳ类(轻度故障)，这类故障的严重程度不足以造成人 员受伤、器材或系统损坏，但需要非计划维修或修 理。
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一、可靠性的基本概念
4、可信性和可用性 * 可信性是一个集合性术语，用来表示可用 性及其影响因素：可靠性、维修性、维修保障。 可信性只用于非定量条款中的一般描述，可信 性的定性和定量具体要求是通过可用性、可靠 性、维修性、维修保障的定性和定量要求表达 的 * 可用性是在要求的外部资源得到保证的前提 下，产品在规定的条件下和规定的时刻或时间 区间内处于可执行规定功能状态的能力。它是 产品可靠性、维修性、维修保障的综合反映。
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线 1、可靠性维修性常用度量参数
1)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。 * 产品的可靠度是时间的函数，一般用R(t) 表示。 R(t)=P(T>t) T---产品故障前工作的时间 t---规定的时间。
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一、可靠性的基本概念
2）产品可靠性的分类（续上页） * 产品可靠性还可分为基本可靠性和任务 可靠性。 基本可靠性：产品在规定条件下，无故障 工作的持续时间或其概率。 任务可靠性：产品按规定的任务剖面完成 规定功能的能力。 任务剖面：产品在完成某特定任务这段时 间内所经历的事件和环境的时序描述， 其中包括了任务成功或致命故障的判断 准则。
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dF(t) dt
二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线
1、可靠性维修性常用度量参数
4) 故障率函数 * 工作到某时刻尚未发生故障的产品， 在该时刻后单位时间内发生故障的概率。 故障率一般用：
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线
1、可靠性维修性常用度量参数
2)累积故障分布函数 * 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（不可靠 度）。 * 累积故障概率是时间的函数，一般用F(t) 表示。 F(t)= P(T≤t)
* 由于产品故障和不故障是对立的，所以：
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一、可靠性的基本概念
2）产品可靠性的分类 * 产品可靠性一般可分为固有可靠性和使用可 靠性。 固有可靠性：产品在设计、制造中赋予的，是 产品固有的一种特性，也是产品的开发者可以 控制的。 使用可靠性：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。
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一、可靠性的基本概念
2、故障及其分类
1）故障：产品或产品的一部分不能或将不能完
成规定功能的事件或状态。 * 故障也称为失效。如击穿的电容、断裂的弹 簧等。 2）故障的分类
2.1)按故障的规律可分为偶然故障和耗损故障 * 偶然故障:由于偶然因素引起的故障，只能通过概率统计来预 测。 * 耗损故障：通过事前检测或监测可预测到的故障，是由于产 品的规定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。
2、浴盆曲线 大多数的产品的故障率随时间的变化曲线形似 浴盆
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三、基本的可靠性设计与分析技术
2、可靠性分析
3) FMECA实施步骤 (1)掌握产品结构和功能的有关资料 (2)掌握产品启动、运行、操作、维修资料。 (3)掌握产品所处环境条件的资料。 (4)定义产品及其最低功能和最低工作要求 (5)按照产品功能方框图画出其可靠性方框图 (6)根据所需要的结构和现有资料的多少来确定分 析级别 (7)找出故障模式，分析其原因及影响 (8)找出故障的检测方法 (9)找出设计时可能的预防措施，以防止特别不希 望发生的事件
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一、可靠性的基本概念
2、故障及其分类 2）故障的分类
*
2.2)按故障引起的后果可分为致命性故障和非致命 性故障 致命性故障:会使产品不能完成规定任务或可能导致 人或物的重大损失、最终使任务失败。 非致命性故障：虽不影响任务完成，但会导致非计 划的维修。 2.3)按故障的统计特性可分为独立故障和从属故障 独立故障:不是由于另一个产品故障引起的。 从属故障:是由于另一个产品故障引起的。 在评价产品可靠性时只统计独立故障。 苏州清绿洁净技术 QLJJSZ 培训文档
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2、可靠性分析
1) 故障模式、影响及危害性分析（FMECA） * FMECA:对产品所有可能的故障，并根据对故障模式 的分析，确定每种故障模式对产品的影响，找出单 点故障，并按故障模式的严酷度及其发生概率确定 其危害性。 * FMECA包括故障模式及影响分析（FEMA）和危害性 分析（CA）。 * FEMA：在产品设计过程中，通过对产品各组成单元 潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响进行分 析，提出可能采取的预防改进措施，以提高产品可 靠性的一种设计分析方法。
可靠性基本原理
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课程内容介绍
一、可靠性的基本概念 二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线 三、基本的可靠性设计与分析 技术 四、可靠性试验 五、可靠性管理
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一、可靠性的基本概念
1、可靠性的基本概念 1）产品可靠性(Reliability)的定义： 产品在规定条件下和规定时间内完成规定 功能的能力。可靠性的概率度量----可靠度 * 产品：ISO9000中定义的硬件和流程性材料等 有形产品以及软件等无形产品。 * 规定条件：使用时的环境条件和工作条件。 * 规定时间：产品的可靠性和时间呈递减函数 关系。 * 规定功能：产品规格书给出的正常工作的性 能指标。
*
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一、可靠性的基本概念
3、维修性的概念
1）维修性的定义 产品在规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，保持或恢复起规定状态的能 力。 2）维修性是产品质量的一种特性，即由产品设计赋 予的使起维修简便、迅速和经济的固有特性。 3）产品的可靠性和维修性密切相关，都是产品的重 要设计特性，因此产品可靠性和维修性应从产品论 证时开始，提出可靠性和维修性的要求，并在开发 中开展可靠性和维修性设计、分析、试验、评定等 活动，把维修性要求落实到产品的设计中。
R(t)+ F(t)=1
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线
1、可靠性维修性常用度量参数
3) 故障密度函数 * 故障密度函数f(t)是累积故障分布函 数的导数，它表示在时刻t后的一个单 位时间内，产品的故障数与产品的总数 之比，是时间的函数，即：
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一、可靠性的基本概念
5、可靠性与产品质量的关系 * 产品质量是产品的一组固有特性满足顾客和 其他相关要求的能力。 * 固有特性：性能特性、专门特性、时间性、 适应性等。 * 专门特性：可靠性、维修性和保障性等， 是顾客最关心，但也是顾客难于直观判断的。 * 可靠性和性能的最大区别：性能是确定性 的概念，“看得见，测得到”；而产品可靠性 是不确定概念。
三、基本的可靠性设计与分析技术
1、可靠性设计
1) 规定定性定量的可靠性要求（MTBF等） 2）建立可靠性模型 a、串联模型 b、并联模型 3）可靠性分配 4）可靠性预计 5）可靠性设计准则 6）耐环境设计 7）元器件选用与控制 8）电磁兼容性设计 9）降额设计和热设计
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线
1、可靠性维修性常用度量参数
5) 平均故障前时间（MTTF） 6) 平均故障间隔时间（MTBF） 7) 贮存寿命 8) 平均修复时间（MTTR）
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2、可靠性分析
1) 故障模式、影响及危害性分析（FMECA） * CA:把FEMA中确定的每一种故障模式按其严重程度 类别及发生概率的综合影响加以分类，以便全面地 评价各种可能出现的故障模式的影响。 * CA是FEMA的继续，根据产品的结构和可靠性数据的 获得情况，CA可以是定性分析或定量分析。 * 故障模式：指元器件或产品故障的一种表现形式。 一般是能被观察到的一种故障现象。 * 故障影响：指该故障模式会造成对安全性、产品功 能的影响。 故障影响分为：对局部、高一层次、最终影响三 个等级。
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2、可靠性分析
3) FMECA实施步骤 (10)确定各种故障模式对产品危害的严酷度 (11)确定各种故障模式的故障概率等级。 一般可分为以下等级： A级（经常发生），产品在工作期间发生故障的概率很高， 即一种故障模式发生的概率大于总故障率的0.2 B级（很可能发生），产品在工作期间发生故障的概率为中 等，即一种故障模式发生的概率为总故障率的0.1--0.2 C级（偶然发生），产品在工作期间发生故障的概率是偶然 的，即一种故障模式发生的概率为总故障率的0.01--0.1 D级（很少发生），产品在工作期间发生故障的概率是很小 的，即一种故障模式发生的概率为总故障率的0.001--0.01 E级（极不可能发生），产品在工作期间发生故障的概率是 接近于零，即一种故障模式发生的概率小于总故障率的0.001
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线 2、浴盆曲线
3) 耗损故障阶段 * 产品的故障率迅速上升，很快出现产品故障大量 增加或报废的现象。 * 故障主要是由老化、疲劳、磨损、腐蚀等耗损因 素引起的。 4）并非所有产品的故障曲线可以分出明显的三个阶 段。
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1) 早期故障阶段 *初期故障率较高，存在迅速下降的特征。 * 故障主要是设计与制造中的缺陷，如设计不当、 材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等所引起。可 以通过加强质量管理及采用筛选等办法来减少甚至 消灭早期故障。 2) 偶然故障阶段 *在产品投入使用一段时间后，产品的故障率可降到 一个较低的水平，且基本处于平稳状态，可以近似 认为故障率为常数，这一阶段就是偶然故障期。产 品的故障主要是由偶然因素引起的。偶然故障阶段 是产品的主要工作期间。
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三、基本的可靠性设计与分析技术
2、可靠性分析
1) 故障模式、影响及危害性分析（FMECA） * 严酷度:是指某种故障模式影响的严酷程度。一般 分为四类： Ⅰ类(灾害性故障)，造成人员死亡或系统毁坏的故障。 Ⅱ类(致命性故障)，导致人员严重受伤，器材或系统 严重损坏，从而使任务失败的故障。 Ⅲ类(严重故障)，将使人员轻度受伤，器材或系统轻 度损坏，从而导致任务推迟执行、任务降级、系统 不能起作用。 Ⅳ类(轻度故障)，这类故障的严重程度不足以造成人 员受伤、器材或系统损坏，但需要非计划维修或修 理。
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4、可信性和可用性 * 可信性是一个集合性术语，用来表示可用 性及其影响因素：可靠性、维修性、维修保障。 可信性只用于非定量条款中的一般描述，可信 性的定性和定量具体要求是通过可用性、可靠 性、维修性、维修保障的定性和定量要求表达 的 * 可用性是在要求的外部资源得到保证的前提 下，产品在规定的条件下和规定的时刻或时间 区间内处于可执行规定功能状态的能力。它是 产品可靠性、维修性、维修保障的综合反映。
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线 1、可靠性维修性常用度量参数
1)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。 * 产品的可靠度是时间的函数，一般用R(t) 表示。 R(t)=P(T>t) T---产品故障前工作的时间 t---规定的时间。
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2）产品可靠性的分类（续上页） * 产品可靠性还可分为基本可靠性和任务 可靠性。 基本可靠性：产品在规定条件下，无故障 工作的持续时间或其概率。 任务可靠性：产品按规定的任务剖面完成 规定功能的能力。 任务剖面：产品在完成某特定任务这段时 间内所经历的事件和环境的时序描述， 其中包括了任务成功或致命故障的判断 准则。
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线
1、可靠性维修性常用度量参数
4) 故障率函数 * 工作到某时刻尚未发生故障的产品， 在该时刻后单位时间内发生故障的概率。 故障率一般用：
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二、可靠性维修性的常用度量 及浴盆曲线
1、可靠性维修性常用度量参数
2)累积故障分布函数 * 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（不可靠 度）。 * 累积故障概率是时间的函数，一般用F(t) 表示。 F(t)= P(T≤t)
* 由于产品故障和不故障是对立的，所以：
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