第三章面向质量设计三可靠性FMEA
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•
（四）故障及分类
故障是产品在规定环境条件和使用条件下，产 品丧失或部分丧失规定功能的现象。对于不可
修复的产品故障称为失效。
故障对规定条件而言是一个随机事件。
故障模式：故障的表现形式。
故障分类：
1、按故障的规律分为：早期故障、偶然故障和 耗损故障
2、按故障发生的时间性分为：间隙故障和永久 故障
3、按故障发生概率：独立故障和从属故障
其中N f (t) — t时刻发生故障的产品 N s (t) — t时刻未发生故障的产品 t — —为所取的时间间隔
t
R(t) exp(
t
(t)dt)
(t ) dt
e 0
0
失效率单位：1 1/ 小时 h
1Fit 109 / h 1非特
期望寿命的两种表达形式
•
R* t R ,已知R e t 求t R
tR
1 ln R
当R
0.5时t
为中位寿命
0.5
t 0.5
ln 0.5
0
0.693
0
0.693 0
当t R
即为
0
MTTF
平均寿命
R 0.37即可靠性为 0.37不是0
•2、使用寿命 •具有恒定故障率的工作时间，故障的发生是随机的。是 一个稳定的工作区间。见浴盆曲线中的偶然失效期。
•2、保障性(Indemnify)
•系统的设计特性和计划的保障资源能满足平时和突发 时期使用要求的能力。是系统和产品的固有特性。顾客 在使用中操作简便、装卸方便、故障有预警、维修有备 件、消耗品有供应。产品只有具备了良好的保障性，才 能使产品的各种功能得到充分的发挥。顾客才能满意。
（三）可信性和可用性
可靠性工程的由来和发展：
美国国防部在1952年成立了电子设备可靠性咨询组（AGREE）， 1957年发表了《军用电子设备可靠性》的研究报告，标志可靠性 已成为一个独立的学科。半个世纪以来，可靠性工程经历了50年 代的起步阶段，60年代的发展阶段，70年代的成熟阶段和80年 代的更深更广的发展阶段，以及90年代以来进入向综合化、自动 化、智能化和实用化发展的阶段，使可靠性工程成为一门提高产 品质量的重要的工程技术学科。可靠性工程已从电子产品可靠性 发展到机械和非电子产品的可靠性；从硬件的可靠性发展到软件 的可靠性；从重视可靠性统计试验发展到强调可靠性工程试验， 通过环境应力筛选及可靠性强化试验来暴露产品故障，进而提高 产品可靠性；从可靠性工程发展为包括维修性工程、测试性工程、 保障性工程在内的可信性工程；从军事装备的可靠性发展到民用
•可靠度是产品工作时间t的函数，表示为R （t），称为可靠度函数， 0< R(t) <1.。
•相应的不可靠度表示开始启动工作至t 的失效的概率 ，
•
F（t）=1-R（t）
F () 1
•
R(0) 1, R() 0
R(t)
N0 n(t) N0
时刻t正常工作的产品数 开始工作的产品总数
有效性 -用户完成特定任务和达到特定目标 时所具有的正确和完整程度；
效率 -用户完成任务的正确和完整程度与所 使用资源（如时间）之间的比率；
满意度 -用户在使用产品过程中所感受到的 主观满意和接受程度。
国际电工委员会IEC/TC56（可信性技术委员 会）颁发的“可信性”国际标准
http://www.iec.ch GB/6583-94定义： 描述可用性及其影响因素：可靠性、维修性 和维修保障性等性能的一个集合术语。
t
•如果通过大量试验统计分析掌握了故障分布规律，就
可以用概率统计理论来研究可靠性。产品的故障概率密
度函数f（t）服从指数分布、威布尔分布、正态分布等。
最简单的是指数分布：
f (t) et，那末R(t) f (u)du et t
F (t) 1 et
如果失效时间随机变量可用指数 分布来描述，其失效概率密度函 数为：
型。这就是可靠性工程的任务。
1）产品或零件的可靠性预测或可靠性评价；
2）零件、产品和系统的可靠性设计；
3）可靠性指标的分配和可靠性优化；
4）可靠性实验及其数据处理
二、可靠性指标和产品失效规律
•（一）可靠度和可靠度函数
•可靠度是产品或系统在规定条件下和规定时间内，完成规定功能 的概率。概率就是可能性。
（五）可靠性和产品质量
•1、可靠性是产品重要的固有特性之一，是产品质量的重要表
现。
•产品质量中的性能、时间性、适应性等是确定性概念，“看得 见、测得到、摸得着、感觉到”，可以直观的作出判断。而可 靠性是个不确定性概念，事前“看不见”“测不准”，经统计 分析和评估，来预测产品的可靠性和使用的寿命。产品的可靠 性是产品性能随时间的保持能力，要长时间地保持性能就是不 要出故障，出了故障能很快维修好产品恢复产品功能，这是很 重要的质量特性。
•规定时间：指产品预定的寿命期，在寿命期内，产品 应能完成规定的任务。时间是广义的，也包括里程、次 数，小时数；人们追求产品“总体寿命的均衡性”。产 品 的质量和性能有一定的时间要求。 •规定功能：指完成产品设计规定的功能，达到产品规
可靠性分类：
１、固有可靠性和使用可靠性
固有可靠性是在产品的设计、生产中赋予的，是产品的一种固 有的特性，是人可控制的。
•失效率为常数。
（二）故障（失效）率（Failure Rate)
•产品工作到某时刻尚未发生故障（失效）的产品，在 该时刻后单位时间内发生故障（失效）的概率。
•失效率是测定可靠性的基本尺度，用来表征产品发生 故障的程度，用符号λ（t）表示，很多产品是用失效
率来表示可靠性的等级。
•当失效时间随机变量可用指数分布来描述，其 失效（故障）概率密度函数服从指数分布，可 靠度函数为：
• R(t ) e t
(t) dR(t)
R(t)dt
失效率为常数
(t) N f (t t) N f (t) f (t) N (t)
N s (t)t
ห้องสมุดไป่ตู้N (t)t N s (t)
f (t) f (t) dR(t) 1 F (t) R(t) R(t)dt
产品的可靠性。
一、可靠性的基本概念
•（一）可靠性（Reliability）： •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。 •规定条件：指使用时的环境条件、工作条件和维护条 件； 环境条件：温度、湿度、气压；
• 工作条件：工作时间、供电电压、工作介质； • 机械负载：振动、冲击、加速度、负载
需注意两点：一是需要统计产品的所有的寿命单元和所有的故障； 二是基本可靠性应反映产品对维修人力和维修保障的要求。
•
（二）维修性和保障性
•1、维修性(Maintainability)
•产品在规定条件下和规定时间内，按规定的程序和方 法进行维修时，保持或恢复规定状态的能力。
•维修性是产品质量 的重要特性，即由产品设计赋予的 使其维修简便、迅速和经济的固有特性。
•3、总寿命 •产品从开始使用到规定报废的工作时间。 •4、储存期限 （有效期） •产品在规定条件下储存时，能满足规定质量要求的时 间长度称为储存寿命。它是产品储存可靠性的一种度量。
•5、平均修复时间（MTTR） •排除故障所需用于直接维修时间的平均值。其观测值 是修复时间的总和与修复次数之比。
f (t) et
(t 0, 0)
可靠度函数:
R(t) et dt et t
•当失效时间随机变量可用指数分布来描述，其失效 （故障）概率密度函数服从指数分布，可靠度函数 为：
• R(t ) e t ， (t) dR(t)
R(t)dt
•
可用性、可靠性、维修性从三个不同的方面产 品的可靠性问题，他们之间又有着内在的联系。 有时也称为广义的可靠性。可靠性和维修性都 是为了使用户手中的产品随时可用。而可靠性 是通过延长正常工作时间来提高产品可用性， 而维修性是通过缩短停机时间来提高可用性。 可用性是顾客对产品质量的一个重要的需求。
（简称可靠性Reliability 、可用性Availability 、 维修性Maintainability为RAM技术）
MTTF（Mean Time to Failure)：表 示产品发生故障前正常运行时间的平 均值。 MTBF （Mean Time between Failure)： 表示两次故障间隔的平均 时间，用于可修复产品。
•（三）平均无故障工作时间：
•平均寿命（MTTF）
•平均故障间隔时间（MTBF）
•对不可修复的产品：平均寿命，产品从投入运行到发 生失效前平均正常工作时间。（Mean Time to Failure ）
期望寿命表达式
E(t) tf (t)dt
0
经分部积分后
0 R(t)dt
MTTF 0 tf (t)dt 0 tdR(t) 0 R(t)dt
R() 0, R(0) 1
寿命分布服从指数分布 ，平均寿命 MTTF 为
MTTF et dt 1 et dt 1
•定义：在要求的外部资源得到保障的前提下，产品在规 定条件下和规定时刻或时间内，处于可执行规定功能状 态的能力。 •可用性的概率度量成为可用度。通俗的说法是“要用时 就可用”
•
ISO 9241-11国际标准对可用性作了如下定义： 产品在特定使用环境下为特定用户用于特定用 途时所具有的有效性（effectiveness）、效率 （efficiency）和用户主观满意度 （satisfaction）。其中：
第五节 可靠性设计的基础知识
•可靠性问题的出现和电子工业发展有密切关系。伴随着 宇宙、通讯、航空、计算机技术及其工业的发展，对元 器件、零部件、整机和系统的可靠性要求越来越高。可 靠性已作为评价产品质量的重要指标，将可靠性作为重 要因素考虑。
•一、可靠性的基本概念 •二、可靠性指标和产品失效规律
•三、可靠性设计和分析的基本技术
0
0
平均故障间隔时间MTBF :
MTBF 1 N0
N0
ti
i 1
T / N0
R(t)dt
0
T为产品总工作时间, N0为故障次数,ti为每次工作时间
•（四）产品的寿命特征
•对耗损故障可以用可靠寿命、使用寿命、总寿命、储 存期限 ，平均修复时间等指标来描述。
•1、R（t）~t 可靠寿命 ： t R
•可靠性是建立在概率论和数理统计基础上，以零部件、产品或 系统的失效规律为基本内容的学科。
2、可靠性和可靠性工程
要获得高可靠性、好维修性，良好可用性的产 品就要从产品的论证阶段开始，提出可靠性的 要求，然后在产品开发阶段开展可靠性设计、 分析、试验、管理和评定活动。要寻求失效规 律，必须进行统计和实验，找到合适的数学模
•1、可信性（Dependibility） •根据ISO9000：2000定义：可信性用于表述可用性及其 影响因素（可靠性、维修性及保障性）的集合术语。
•可信性仅用于非定量方式的总体表述。可信性的定量和 定性具体要求是通过以上各量要求表述的。 •2、可用性（ Avilability） •可用性是产品保持正常工作的能力，它是可靠性、维修 性及保障性的综合反映。
•对可修复的产品：平均故障间隔时间，两次故障间隔 的平均时间 。（Mean Time Between）
其中N0个产品的无故障时间为：
1 N0
MTTF N0
ti
i 1
t1 , t 2,t3 ......... t N
（三）期望寿命（平均寿命）
指产品从投入运行到发生失效的平均无故 障工作时间。
使用特性是一种性能的保持能力的特性,除了考虑固有可靠性
外，还要考虑产品的安装、操作和维修性等因素。
２、
任务可靠性和基本可靠性
任务可靠性（mission reliability）：是指产品按规定的任务 剖面完成规定功能的能力。
基本可靠性（basic reliability）:是指产品在规定条件下，无 故障工作的持续时间及其概率。
F（t）
n（t） N0
时刻t失效的产品数 开始工作的产品总数
•设故障概率密度函数为f（t），累积故障分布函数即不 可靠函数F（t），与R（t）三者之间的关系为：
•
•
f (t) dF(t) dR(t) 或F (t)
t
f (u)du
dt
dt
0
•
t
•
R(t) 1 0 f (u)du f (u)du
（四）故障及分类
故障是产品在规定环境条件和使用条件下，产 品丧失或部分丧失规定功能的现象。对于不可
修复的产品故障称为失效。
故障对规定条件而言是一个随机事件。
故障模式：故障的表现形式。
故障分类：
1、按故障的规律分为：早期故障、偶然故障和 耗损故障
2、按故障发生的时间性分为：间隙故障和永久 故障
3、按故障发生概率：独立故障和从属故障
其中N f (t) — t时刻发生故障的产品 N s (t) — t时刻未发生故障的产品 t — —为所取的时间间隔
t
R(t) exp(
t
(t)dt)
(t ) dt
e 0
0
失效率单位：1 1/ 小时 h
1Fit 109 / h 1非特
期望寿命的两种表达形式
•
R* t R ,已知R e t 求t R
tR
1 ln R
当R
0.5时t
为中位寿命
0.5
t 0.5
ln 0.5
0
0.693
0
0.693 0
当t R
即为
0
MTTF
平均寿命
R 0.37即可靠性为 0.37不是0
•2、使用寿命 •具有恒定故障率的工作时间，故障的发生是随机的。是 一个稳定的工作区间。见浴盆曲线中的偶然失效期。
•2、保障性(Indemnify)
•系统的设计特性和计划的保障资源能满足平时和突发 时期使用要求的能力。是系统和产品的固有特性。顾客 在使用中操作简便、装卸方便、故障有预警、维修有备 件、消耗品有供应。产品只有具备了良好的保障性，才 能使产品的各种功能得到充分的发挥。顾客才能满意。
（三）可信性和可用性
可靠性工程的由来和发展：
美国国防部在1952年成立了电子设备可靠性咨询组（AGREE）， 1957年发表了《军用电子设备可靠性》的研究报告，标志可靠性 已成为一个独立的学科。半个世纪以来，可靠性工程经历了50年 代的起步阶段，60年代的发展阶段，70年代的成熟阶段和80年 代的更深更广的发展阶段，以及90年代以来进入向综合化、自动 化、智能化和实用化发展的阶段，使可靠性工程成为一门提高产 品质量的重要的工程技术学科。可靠性工程已从电子产品可靠性 发展到机械和非电子产品的可靠性；从硬件的可靠性发展到软件 的可靠性；从重视可靠性统计试验发展到强调可靠性工程试验， 通过环境应力筛选及可靠性强化试验来暴露产品故障，进而提高 产品可靠性；从可靠性工程发展为包括维修性工程、测试性工程、 保障性工程在内的可信性工程；从军事装备的可靠性发展到民用
•可靠度是产品工作时间t的函数，表示为R （t），称为可靠度函数， 0< R(t) <1.。
•相应的不可靠度表示开始启动工作至t 的失效的概率 ，
•
F（t）=1-R（t）
F () 1
•
R(0) 1, R() 0
R(t)
N0 n(t) N0
时刻t正常工作的产品数 开始工作的产品总数
有效性 -用户完成特定任务和达到特定目标 时所具有的正确和完整程度；
效率 -用户完成任务的正确和完整程度与所 使用资源（如时间）之间的比率；
满意度 -用户在使用产品过程中所感受到的 主观满意和接受程度。
国际电工委员会IEC/TC56（可信性技术委员 会）颁发的“可信性”国际标准
http://www.iec.ch GB/6583-94定义： 描述可用性及其影响因素：可靠性、维修性 和维修保障性等性能的一个集合术语。
t
•如果通过大量试验统计分析掌握了故障分布规律，就
可以用概率统计理论来研究可靠性。产品的故障概率密
度函数f（t）服从指数分布、威布尔分布、正态分布等。
最简单的是指数分布：
f (t) et，那末R(t) f (u)du et t
F (t) 1 et
如果失效时间随机变量可用指数 分布来描述，其失效概率密度函 数为：
型。这就是可靠性工程的任务。
1）产品或零件的可靠性预测或可靠性评价；
2）零件、产品和系统的可靠性设计；
3）可靠性指标的分配和可靠性优化；
4）可靠性实验及其数据处理
二、可靠性指标和产品失效规律
•（一）可靠度和可靠度函数
•可靠度是产品或系统在规定条件下和规定时间内，完成规定功能 的概率。概率就是可能性。
（五）可靠性和产品质量
•1、可靠性是产品重要的固有特性之一，是产品质量的重要表
现。
•产品质量中的性能、时间性、适应性等是确定性概念，“看得 见、测得到、摸得着、感觉到”，可以直观的作出判断。而可 靠性是个不确定性概念，事前“看不见”“测不准”，经统计 分析和评估，来预测产品的可靠性和使用的寿命。产品的可靠 性是产品性能随时间的保持能力，要长时间地保持性能就是不 要出故障，出了故障能很快维修好产品恢复产品功能，这是很 重要的质量特性。
•规定时间：指产品预定的寿命期，在寿命期内，产品 应能完成规定的任务。时间是广义的，也包括里程、次 数，小时数；人们追求产品“总体寿命的均衡性”。产 品 的质量和性能有一定的时间要求。 •规定功能：指完成产品设计规定的功能，达到产品规
可靠性分类：
１、固有可靠性和使用可靠性
固有可靠性是在产品的设计、生产中赋予的，是产品的一种固 有的特性，是人可控制的。
•失效率为常数。
（二）故障（失效）率（Failure Rate)
•产品工作到某时刻尚未发生故障（失效）的产品，在 该时刻后单位时间内发生故障（失效）的概率。
•失效率是测定可靠性的基本尺度，用来表征产品发生 故障的程度，用符号λ（t）表示，很多产品是用失效
率来表示可靠性的等级。
•当失效时间随机变量可用指数分布来描述，其 失效（故障）概率密度函数服从指数分布，可 靠度函数为：
• R(t ) e t
(t) dR(t)
R(t)dt
失效率为常数
(t) N f (t t) N f (t) f (t) N (t)
N s (t)t
ห้องสมุดไป่ตู้N (t)t N s (t)
f (t) f (t) dR(t) 1 F (t) R(t) R(t)dt
产品的可靠性。
一、可靠性的基本概念
•（一）可靠性（Reliability）： •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。 •规定条件：指使用时的环境条件、工作条件和维护条 件； 环境条件：温度、湿度、气压；
• 工作条件：工作时间、供电电压、工作介质； • 机械负载：振动、冲击、加速度、负载
需注意两点：一是需要统计产品的所有的寿命单元和所有的故障； 二是基本可靠性应反映产品对维修人力和维修保障的要求。
•
（二）维修性和保障性
•1、维修性(Maintainability)
•产品在规定条件下和规定时间内，按规定的程序和方 法进行维修时，保持或恢复规定状态的能力。
•维修性是产品质量 的重要特性，即由产品设计赋予的 使其维修简便、迅速和经济的固有特性。
•3、总寿命 •产品从开始使用到规定报废的工作时间。 •4、储存期限 （有效期） •产品在规定条件下储存时，能满足规定质量要求的时 间长度称为储存寿命。它是产品储存可靠性的一种度量。
•5、平均修复时间（MTTR） •排除故障所需用于直接维修时间的平均值。其观测值 是修复时间的总和与修复次数之比。
f (t) et
(t 0, 0)
可靠度函数:
R(t) et dt et t
•当失效时间随机变量可用指数分布来描述，其失效 （故障）概率密度函数服从指数分布，可靠度函数 为：
• R(t ) e t ， (t) dR(t)
R(t)dt
•
可用性、可靠性、维修性从三个不同的方面产 品的可靠性问题，他们之间又有着内在的联系。 有时也称为广义的可靠性。可靠性和维修性都 是为了使用户手中的产品随时可用。而可靠性 是通过延长正常工作时间来提高产品可用性， 而维修性是通过缩短停机时间来提高可用性。 可用性是顾客对产品质量的一个重要的需求。
（简称可靠性Reliability 、可用性Availability 、 维修性Maintainability为RAM技术）
MTTF（Mean Time to Failure)：表 示产品发生故障前正常运行时间的平 均值。 MTBF （Mean Time between Failure)： 表示两次故障间隔的平均 时间，用于可修复产品。
•（三）平均无故障工作时间：
•平均寿命（MTTF）
•平均故障间隔时间（MTBF）
•对不可修复的产品：平均寿命，产品从投入运行到发 生失效前平均正常工作时间。（Mean Time to Failure ）
期望寿命表达式
E(t) tf (t)dt
0
经分部积分后
0 R(t)dt
MTTF 0 tf (t)dt 0 tdR(t) 0 R(t)dt
R() 0, R(0) 1
寿命分布服从指数分布 ，平均寿命 MTTF 为
MTTF et dt 1 et dt 1
•定义：在要求的外部资源得到保障的前提下，产品在规 定条件下和规定时刻或时间内，处于可执行规定功能状 态的能力。 •可用性的概率度量成为可用度。通俗的说法是“要用时 就可用”
•
ISO 9241-11国际标准对可用性作了如下定义： 产品在特定使用环境下为特定用户用于特定用 途时所具有的有效性（effectiveness）、效率 （efficiency）和用户主观满意度 （satisfaction）。其中：
第五节 可靠性设计的基础知识
•可靠性问题的出现和电子工业发展有密切关系。伴随着 宇宙、通讯、航空、计算机技术及其工业的发展，对元 器件、零部件、整机和系统的可靠性要求越来越高。可 靠性已作为评价产品质量的重要指标，将可靠性作为重 要因素考虑。
•一、可靠性的基本概念 •二、可靠性指标和产品失效规律
•三、可靠性设计和分析的基本技术
0
0
平均故障间隔时间MTBF :
MTBF 1 N0
N0
ti
i 1
T / N0
R(t)dt
0
T为产品总工作时间, N0为故障次数,ti为每次工作时间
•（四）产品的寿命特征
•对耗损故障可以用可靠寿命、使用寿命、总寿命、储 存期限 ，平均修复时间等指标来描述。
•1、R（t）~t 可靠寿命 ： t R
•可靠性是建立在概率论和数理统计基础上，以零部件、产品或 系统的失效规律为基本内容的学科。
2、可靠性和可靠性工程
要获得高可靠性、好维修性，良好可用性的产 品就要从产品的论证阶段开始，提出可靠性的 要求，然后在产品开发阶段开展可靠性设计、 分析、试验、管理和评定活动。要寻求失效规 律，必须进行统计和实验，找到合适的数学模
•1、可信性（Dependibility） •根据ISO9000：2000定义：可信性用于表述可用性及其 影响因素（可靠性、维修性及保障性）的集合术语。
•可信性仅用于非定量方式的总体表述。可信性的定量和 定性具体要求是通过以上各量要求表述的。 •2、可用性（ Avilability） •可用性是产品保持正常工作的能力，它是可靠性、维修 性及保障性的综合反映。
•对可修复的产品：平均故障间隔时间，两次故障间隔 的平均时间 。（Mean Time Between）
其中N0个产品的无故障时间为：
1 N0
MTTF N0
ti
i 1
t1 , t 2,t3 ......... t N
（三）期望寿命（平均寿命）
指产品从投入运行到发生失效的平均无故 障工作时间。
使用特性是一种性能的保持能力的特性,除了考虑固有可靠性
外，还要考虑产品的安装、操作和维修性等因素。
２、
任务可靠性和基本可靠性
任务可靠性（mission reliability）：是指产品按规定的任务 剖面完成规定功能的能力。
基本可靠性（basic reliability）:是指产品在规定条件下，无 故障工作的持续时间及其概率。
F（t）
n（t） N0
时刻t失效的产品数 开始工作的产品总数
•设故障概率密度函数为f（t），累积故障分布函数即不 可靠函数F（t），与R（t）三者之间的关系为：
•
•
f (t) dF(t) dR(t) 或F (t)
t
f (u)du
dt
dt
0
•
t
•
R(t) 1 0 f (u)du f (u)du