产品设备质量可靠性分析

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(一)可靠性,維修性和有效性
❖ 3.有效性
❖ 產品有效性指產品在任意時刻能保持有 效工作的能力。它是產品可靠性與維修
性的綜合反映。產品的有效性指標為有
效度A(t),是指可修復產品在某特定時刻
能維持其功能的概率。設定產品因發生
故障而停工的時間為D﹐產品能工作的時
間為U﹐則有效度A(t)為
U
2020/8/20 A(t)=
產品質量的可靠性 分析
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1
Hale Waihona Puke Baidu
前言﹕
20世紀60年代﹐從SQC時代進入TQM新時 期的質量管理范疇﹒質量保証作為TQM的一環 已占居重要的地位﹒而可靠性作為QA活動的一 种手段在很多方面得到應用﹒
在60年代後期,質量管理面臨著一個消費者 主義及產品責任的新的時代動向,為順利地沿著 這一方向向前發展,需將可靠性從設計階段全面 導向無缺陷產品階段.
i=1
1.37400 FAILURE
FAILURE /106 HRS / 106 HRS
1 MTBF =
λ equip
@GF
=727802.04
Gf表示在地面環境下
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Section表示章節
N i (λ G π Q ) i 0.07400 0.10800 1.15000 0.04200
定義:將產品暴露在自然環境(含現場和天 然暴露試驗)或人工模擬環境中,從而對他們實際 上遇到的儲存,運輸和使用中條件下的性能作出 評價.
1.可靠性壽命試驗
通常采用的是破壞性壽命試驗.其任務是在規定的條件 下,抽取一定數量的樣品做壽命試驗,記錄每個元器件失效時間, 進行全部數據的統計分析,求出元器件的可靠性指標,用以評價產 品的可靠水平,並進一步分析產品失效的原因,提出提高可靠性的 措施.
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可靠性試驗
2.環境試驗
MTBF = 10000 = 6.8(年) 365*4 365*4
即這種彩電的最短包修期可訂為6年,因為在 6年之內發生故障 的可能性是很小的﹒
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思考:
為什麼最短包修期訂為6年而不訂為6.8年?
實際訂為6.8年也可,但6年更有保障,從 浴盆曲線來看,最佳包修期通常應確定在產 品進入故障衰耗期稍前一段的時間上.
3﹒第三种形式(圖8-5c)﹕其f(t)的分布接近于正態分 布﹒如果能用數字方法的正態分布表現其壽命形態﹐ 則故障集中在平均值+/-3 ơ的時間內發生﹒
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故障類型
2﹒复雜系統是由多個零件(元件﹐器件)构成的設備﹐其故障率 的曲線如下圖所示﹒它的形狀近似浴盆﹐稱為“浴盆曲線“﹕
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∫ R(t)= ∞ 1 f(t)dt
∫ F(t)= 1 f0(t)dt
顯然R(t)+F(t)=1,如圖8-3所示
將上述兩積分式還原成微分式,則f(t)與F(t),R(t)的關系為:
f(t) = dF(t) = dR(t)
dt
dt
R(t)與F(t)的變化曲如圖8-4所示.
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二.可靠性的尺度
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可靠性試驗
可靠性試驗是一個總的概念,它統指在系統的設計,製造, 運行,維護保養全過程中為確認可靠性而進行的各種試驗.根據試 驗目的的不同,可分為壽命試驗,故障率試驗,環境適應試驗,全數 檢查試驗,限界試驗,過嚴試驗等.試驗的對象可以是整機,部件及 元器件等.可靠性試驗是可靠性工程的最基本環節之一.
i=N
Σ Ni(λ Gπ Q )i
i=1
PART CATEGORY SECTION
λG
πQ
Ni
CAPACITOR
10.1
0.0074
10
1
RESISTANCE
9.2
0.0027
10
4
Pulse X'FMR
11.1
0.0230
10
5
PCB
15.2
0.0210
2
1
λ equip = =
i=N
Σ Ni ( λ Gπ Q )i
λ =U的倒數
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例:某產品平均故障間隔時間是一年(8760小 時),可能發生使用故障的時間是24小時,那麼這個 產品的可靠度是多少?
R=e-t/u=e-24/8760=0.99726
說明該產品有99.726%的可靠度
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二.產品的平均故障間隔時間(MTBF)與可靠度關系表
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二.可靠性的尺度
❖ (一)可靠性,維修性和有效性 ❖ 1.可靠性 ❖ 產品可靠性指標與性能指標相輔相成地
保証了產品的使用要求﹐其特征量一般 有可靠度﹐失效率(或故障率)平均壽 命等。平均壽命通常有平均故障間隔時 間和失效前平均工作時間﹐前者適用于 可修復產品﹐后者適用于不可修復產品。
πQi-----第i類零件的質量系數; n-------零件類別數.
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MTBF PREDICTION REPORT
( With MIL-HDBK-217F Part Count Method)
P/N :
RJS-1A08T089A
ISSUE DATE :7/2,2002
λ equip =
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確定最佳包修期
包修期不僅直接影響用戶的收益,而且影響著 企業的信譽和經濟效益.因此研究合理的經濟包修 期是很重要的.
包修期的長短由產品的可靠性及故障率來決定﹒ 一般電子產品都有平均故障間隔值(MTBF)為其可 靠性主要評價指標之一
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例:某種型號的彩色電視機的MTBF10000小時, 即平均10000小時發生一次故障.假定電視機平均 每天工作4小時,那麼首次出現故障的時間平均為:
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故障類型解讀﹕
1﹒第一种形式(圖8-5a)﹕故障發生是隨机的﹐故障 率入(t)為一常數﹒此种故障率呈指數分布﹐在任何時 間的故障發生率都一樣﹐不能預測﹐那么即使更換零 件﹐故障仍是按同樣的概率發生﹐事前更換是無效 的﹒
2﹒第二种形式(圖8-5b)﹕故障率入(t)隨時間的增加 而減少﹐特點是開始使用時容易發生故障﹐越到后 來﹐故障就越不容易發生﹐這可以用于經老化選出优 質產品的類型﹒
這兩種平均壽命通常用來描述設備或自動化裝置的可 靠性.例如:國外工業控制用的小型計算機的MTBF 約為 10000小時,大中型計算機的MTBF大于或等于1000小時
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(2)可靠壽命
由圖8-4可知可靠度R(t)是時間的非增值函數,在t=0時,R=1,隨著t的增加,R(t) 逐漸下降.已知可靠度函數就可以求得任意時間的可靠度;反之,給定一個 R(0<=R<=1),也可求得產品可靠度降到R時的工作時間.使可靠度等于給
這里要強調一點﹐因為故障率所表示的是每一時刻t殘 存的產品在其后緊接的一個單位時間內的故障數對t 時刻的殘存產品數的比﹐因此更直觀地反映了每一時 刻的故障情況﹒正因為這樣﹐有人把故障率稱為故障 強度或失效強度﹒
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故障類型
1﹒對于簡單的零件﹐元件﹐器件和材料的故障發生形式﹐其故障 率的形態一般為以下圖中之一
方圖將給出一個光滑的理論外形曲線,稱為故障密度曲
線,如圖8-2所示.
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二.可靠性的尺度
可靠性的特征量
故障密度曲線有指數型,威布爾型,正態型,對數正態型等.圖8-2所示為最常
見的威布爾型曲線.由圖可見∫∞ f(t)dt=1,代表所有產品都發生故障的概率,
即全概率為1.
0
由可靠度R(t)與不可靠度F(t)的定義知
產品的可靠度與產品使用平均故障間隔時間存在指數關系,下表 是MTBF與可靠度的關系表.在t=1時,不同MTB與可靠度的關系: 從表中可以看出,故障時間一定的情況下,MTBF時間越長,產品 可靠度越大,Sigma值也越大.
MTBF與可靠度關系表
平均故障間隔時間 需要的可靠度 Sigma
10
0.9048374 2.8
的系統. ❖ (二) 並聯系統的可靠度 ❖ 構成系統的元器件,除非全部發生故障,整個系統才會出現故障,這種系統為並聯系
統. ❖ 如果產品的模型是串聯的,或者取近似值後可以假設變串聯的,則可以把元器件故障
率相加,直接求出的故障率λ產品
n ❖ λ產品. =Σ Ni(λGi. πQi)
i=1
式中 Ni-----第i類零件的數量; λGi. -----第i類零件的失效率;
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可靠性壽命特性
(1)平均壽命
產品的平均壽命需對可修復產品與不可修復產品分開 討論.
1.對于可修復產品,平均壽命是指相鄰兩次故障期的工作 時間的平均值,即平均故障間隔時間,記為MTBF.
2.對于不可修復產品,發生故障即為失效,平均壽命就是指 產品失效前的工作時間的平均值,即平均失效前工作時 間或耐用時間,記為MTTF.
0.01
tR 0.693 0.916 1.204 1.609 2.302 3.000 4.605
R=0.5時的可靠壽命t0.5 =-In0.5=0.693=0.693Θ
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λ0
λ0
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產品的可靠度的計算:
產品的可靠度(R )可用下面的公式計算
R=e-t/u=e-tλ
R=產品可靠度 t=在使用和運用期內的故障時間 U=平均故障間隔時間(MTBF)
100
0.9900498 3.8
1000
0.9990005 4.6
10000
0.9999000 5.2
100000
0.9999900 5.8
2100200/8/020000
0.9999990 6.3
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故障率計算
❖ 二.系統可靠度的計算 ❖ (一)串聯系統的可靠度 ❖ 所為串聯系統,是指組成系統的任一要素(元器件)發生故障,整個系統就會發生故障
定值R的時間t稱為可靠壽命,記為tR,其中R稱為可靠水平.
根據其定義得:R(tR)=R
或者用不可靠度F(t)表示則 :F(tR)=1-R 對于類似產品系統偶發故障期的情況,其故障率為常數λ(t)= λ.則
R(tR)=exp(-λ0tR)=R 所以 tR=-1nR=-2.302lgR
λ0 λ0
利用對數表,即可求得指數分布在任意可靠水平下的可靠壽命
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二.可靠性的尺度
(一)可靠性,維修性和有效性
❖ 2.維修性 ❖ 對可修復產品而言﹐產品維修性表示產
品可接受維修的能力﹐包括維護和修理 兩個方面。維護是日常進行的工作﹐目 的是保護產品的可靠性﹔修理是定期或 故障后進行的工作﹐目的是恢復產品的 性能及可靠性。
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二.可靠性的尺度
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U+D
二.可靠性的尺度
可靠性的特征量
1.可靠度R(t)與不可靠度F(t)
將一批產品同時投入試驗,則隨時間t的延續,產品將逐 一發生故障(或失效).如果發生故障就停止試驗,記錄每 個產品發生故障的時間ti,將數據處理一下,可作出故障 頻率直方圖.如圖8-1所示.
當試驗總數N
,時間間隔 t 0時以上故障頻率直
表8-1是幾種可靠水平以下以平均壽命Θ= 的可靠壽命
1 λ0
為單位的指數分布
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R 0.9999 0.999
0.99 0.9 0.8 0.7 0.6
可 靠壽命表
tR
R
0.0001
0.5
0.0010
0.4
0.0100
0.3
0.105
0.2
0.223
0.1
0.357
0.05
0.511
❖ 產品喪失規定功能的情況稱作失效﹐對 可修復產品通常也稱為故障。
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4
一.可靠性的概念
❖ 如果產品一旦失效﹐由于產品不能修理 或不值得修理﹐從而導致此產品不能再 修復使用﹐則這種產品稱為不可修復產 品。如照明燈管﹐齒輪﹐電容等﹒
❖ 如果產品一旦失效﹐經過适當修理﹐此 產品仍可繼續使用﹐則這种產品稱為可 修复產品﹒如煤礦的采礦机﹐支架等﹒
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2
一.可靠性的概念
❖ 可靠性有廣義與狹義兩種解釋。廣義 的可靠性是產品在其整個壽命期內完 成規定功能的能力。這是一種定性的 說法﹐它可以包括狹義的可靠性和維 修性。而狹義的可靠性是指產品在規 定條件下和規定時間內能完成規定功 能的概率。
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一.可靠性的概念
❖ 國家標准《可靠性名詞朮語及其定義》 (GB3187-82)對可靠性的定議是﹕“產 品在規定的條件下和規定的時間內完成 規定功能的能力”。
可靠性的特征量
可靠性的特征量包括可靠度,故障率,平均壽命等.
故障率(也稱瞬時故障率)是指產品工作t時刻後的一個單位時間發生故障的 概率,等于產品在t時刻後的一個單位時間(t,t+1)內故障數與在時刻t尚在 工作的產品數的比.
故障率是標志產品可靠性的常用數量特征之一.故障率越低,則可靠性越高, 常用的單位是10-5/小時,即0/00/千小時.對高可靠性的產品有時也用10-9/ 小時作單位,稱為1個非特(FIT)(即FIT=1/MTBF* 103)
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