可靠性简介和案例ppt
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打不开 关不上
误开 误关 内部漏泄 外部漏泄 超出允差上限
序号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
故障模式 超出允差下限
意外运行 间歇性工作 漂移性工作
错误只是 流动不畅 错误动作 不能关机 不能开机 不能切换 提前运行
-
序号 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
0
详 见 正 文
0.9999 44701
6
0.0 25
9.1 1 8E-
10
0 1.3 2 8E4 06
0
0.9999 44701
-
可靠性设计
FTA
一级 运放单 元故障
无信 号输出 二级 运放单 元故障
三级 运放单 元故障
R1开路
C1开路 或 参数 漂移
AD输出 电压 钳位 在负 电压
R4开路
C2短路
-
Introduction
任武越
中钞长城金融设备控股有限公司 技术部 -
可靠性
规定的
条件
时间
-
功能
故障
产品不能执行规定功能的状态
故障模式
表现形式
故障机理
物理、化学、生物等过程
-
故障
常见故障模式
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
故障模式 结构故障 捆结或卡死
振动 不能保持正常位置
C3开路 或 参数 漂移
AD故障
R7开路 C4短路 D1开路 AD故障
输出 电压 钳位 在负
电压
输出 电压 钳位 在正
电压
输出 电源 正电 压
输出 电源 负电 压
-
输出 电压 钳位 在负
电压
输出 带波 动的 电源
负电 压
可靠性设计
热设计 温度分布云图 空气流动
-
可靠性设计
有限元
受力 运动 薄弱环节
部件
断路
振动
-
-
故障与约定层次
约定层次的划分有利于故障分析
失手 脉血脚 象过冰 缓多冷 静，,，头贫血晕血不发怕养热冷汗，，，气生舌虚病头血，发弱产白，后，蹲失血下调不站养起肝来头晕 天南星五钱，百合一钱半，土丑星麻两钱， 史君子八分，夏枯草一两， 冬花做药引，文武火反复互煎
-
寿命周期
可靠性贯穿于产品的全寿命周期
-
可靠性仿真
在已知条件下，对系统可靠性模型特征的描述手段
简单 自动化 成本低
仿真结果依赖于已知条件数学 模型的精确度
-
概率论 最优化 排队论 ……
可靠性仿真案例
概率论
国家电网
计算 MTBF
百万级以上节点数量 无法整网建模 无法进行实验
假设：节点的故障分布函数 链路的故障分布函数
理论：相变理论 工具：蒙特卡洛仿真
故障模式 滞后运行 错误输入(过大) 错误输入(过小) 错误输出(过大) 错误输出(过小) 无输入 无输出 (电)短路 (电)开路 (电)漏泄
其他
故障
浴盆曲线 λ(t)
规定的 故障率
早期故障
使用寿命
偶然故障
-
t 耗损故障
故障与约定层次
约定层次的划分有利于故障分析
系统 单元
不执行动作 无输出
故障模式 故障机理
工程研制 方案定义
研制费用
生产部署 生产费用
退役
退 役 费 用
维护费用
运输费用 运行费用 训练费用
备件费用 技术数据费用
使用保障
退役
可靠性
使用
-
论证 研制
可靠性分类
基本可靠性
-
任务可靠性
例如
完成一项任务
任务可靠性
￥ 支付更多工资、管理更加 复杂、容易产生矛盾
基本可靠性
运营成本低、轻型结构更 灵活、易沟通交流
使 用
参数漂移
输出电压 信号持 容易过饱 续输出
严酷 度类 别
IV
IV
IV
α
危害性分析
β
λ /h
t / h
Cm
Cr
故障 检测 方法
补 偿 措 施
R
6
0.9 19
9.1 1 8E-
10
0 5.0 2 8E4 05
0
0.9999 44701
0.0 56
9.1 1 8E-
10
6
0 3.1 5.5 万用 2 0E- 3E- 表测 4 06 05 量
-
可靠性仿真案例
最优化、排队论
小学应用题 技术部发现厂里的10台小张挑残机存在飞钞现象，需要派攻城狮现场维修，每一名攻 城狮能够维修2台，问技术部需要派出几名攻城狮？（本题5分）
解：
10 ÷ 2 = 5（人）
答：技术部需要派出5名攻城狮。
-
可靠性仿真案例
最优化、排队论
实际应用题
技术部发现厂里的10台小张挑残机存在飞钞现象，需要派攻城狮现场维修。每次出现 飞钞的间隔时间服从泊松分布，每一名攻城狮解决飞钞故障的时间服从指数分布。维 修时间与厂里损失呈正比，超过一定时间修不好厂里会向公司告状。厂里节假日不上 班，只能工作日维修。此外，外派攻城狮享受额外的补助。问技术部需要派出几名攻 城狮才能到达双方成本最低，维修时间最短，皆大欢喜的局面？（本题5分）
3 R1
任
功能
故障模 式
故障原因
务 阶
段
故障影响
局部影响
高一层次 影响
最终影 响
一级运 放反馈
电阻
开路
器件内部 缺陷开焊
使 用
开路
无输出
无信号 输出
一级运 放反馈
电阻
参数漂 移+50%
器件内部 缺陷，温 度影响
使 用
参数漂移
输出电压 降低
信号达 不到输 出要求
一级运 放反馈
电阻
参数漂 移-50%
器件内部 缺陷，温 度影响
① 确定排队论模型
②构造约束条件
③ 迭代求解，找到最值
-
可靠性试验
环境应力筛选
非破坏性试验，消除早期故障
振动台
涂层、材料或线头上的各种微观裂纹扩大 粘接不好的接头松弛 螺钉连接或铆接不当的接头松弛 质量差的钎焊接触电阻加大或开路 粒子污染 密封失效 电缆磨损 集成电路片离开插座 脆性绝缘材料出现裂纹 ……
FMECA
环境筛选
-
有限元分析
设计流程
⑤
可靠性试验
环境应力筛选
可靠性研制试验
可靠性增长试验
可靠性验证试验
寿命试验
-
加速试验
可靠性设计
冗余设计
R
Rs1 = R = 0.5 Rs2 = 1-(1-R)2 = 0.75
50%
n=4 n=2 n=1
t
-
可靠性设计
FMECA
产
代码
品 标
志
1 R1
2 R1
总体所 研制单位
供应商
-
③
可靠性分配
为什么
产品工作时间很短，如1天， 但设计时，要求零部件工作时间达到
几个月甚至几年？
-
③
可靠性分配 木桶原理
0.5h
导弹MTBF
10000
相同串联元器件
?
每个元器件的MTBF
保证在0.5h内发生故障是小概率事件
-
设计流程
④
指定工作要求
245V
降额设计
冗余设计
热设计
M
集思广益、进度加快、 允许多人休假
-
任务紧张、进度易推迟、孤 军奋战、从此假日是路人
越简单的产品可靠性越高
-
可靠性参数
R T f λ MTTF
可靠度
平均故障间隔时间
故障率
失效率
-
设计流程
①
提出指标
R(t=5h) = 0.99983 MTTF = 8h
-
设计ห้องสมุดไป่ตู้程
②
可靠性建模
-
设计流程
③
可靠性分配
误开 误关 内部漏泄 外部漏泄 超出允差上限
序号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
故障模式 超出允差下限
意外运行 间歇性工作 漂移性工作
错误只是 流动不畅 错误动作 不能关机 不能开机 不能切换 提前运行
-
序号 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
0
详 见 正 文
0.9999 44701
6
0.0 25
9.1 1 8E-
10
0 1.3 2 8E4 06
0
0.9999 44701
-
可靠性设计
FTA
一级 运放单 元故障
无信 号输出 二级 运放单 元故障
三级 运放单 元故障
R1开路
C1开路 或 参数 漂移
AD输出 电压 钳位 在负 电压
R4开路
C2短路
-
Introduction
任武越
中钞长城金融设备控股有限公司 技术部 -
可靠性
规定的
条件
时间
-
功能
故障
产品不能执行规定功能的状态
故障模式
表现形式
故障机理
物理、化学、生物等过程
-
故障
常见故障模式
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
故障模式 结构故障 捆结或卡死
振动 不能保持正常位置
C3开路 或 参数 漂移
AD故障
R7开路 C4短路 D1开路 AD故障
输出 电压 钳位 在负
电压
输出 电压 钳位 在正
电压
输出 电源 正电 压
输出 电源 负电 压
-
输出 电压 钳位 在负
电压
输出 带波 动的 电源
负电 压
可靠性设计
热设计 温度分布云图 空气流动
-
可靠性设计
有限元
受力 运动 薄弱环节
部件
断路
振动
-
-
故障与约定层次
约定层次的划分有利于故障分析
失手 脉血脚 象过冰 缓多冷 静，,，头贫血晕血不发怕养热冷汗，，，气生舌虚病头血，发弱产白，后，蹲失血下调不站养起肝来头晕 天南星五钱，百合一钱半，土丑星麻两钱， 史君子八分，夏枯草一两， 冬花做药引，文武火反复互煎
-
寿命周期
可靠性贯穿于产品的全寿命周期
-
可靠性仿真
在已知条件下，对系统可靠性模型特征的描述手段
简单 自动化 成本低
仿真结果依赖于已知条件数学 模型的精确度
-
概率论 最优化 排队论 ……
可靠性仿真案例
概率论
国家电网
计算 MTBF
百万级以上节点数量 无法整网建模 无法进行实验
假设：节点的故障分布函数 链路的故障分布函数
理论：相变理论 工具：蒙特卡洛仿真
故障模式 滞后运行 错误输入(过大) 错误输入(过小) 错误输出(过大) 错误输出(过小) 无输入 无输出 (电)短路 (电)开路 (电)漏泄
其他
故障
浴盆曲线 λ(t)
规定的 故障率
早期故障
使用寿命
偶然故障
-
t 耗损故障
故障与约定层次
约定层次的划分有利于故障分析
系统 单元
不执行动作 无输出
故障模式 故障机理
工程研制 方案定义
研制费用
生产部署 生产费用
退役
退 役 费 用
维护费用
运输费用 运行费用 训练费用
备件费用 技术数据费用
使用保障
退役
可靠性
使用
-
论证 研制
可靠性分类
基本可靠性
-
任务可靠性
例如
完成一项任务
任务可靠性
￥ 支付更多工资、管理更加 复杂、容易产生矛盾
基本可靠性
运营成本低、轻型结构更 灵活、易沟通交流
使 用
参数漂移
输出电压 信号持 容易过饱 续输出
严酷 度类 别
IV
IV
IV
α
危害性分析
β
λ /h
t / h
Cm
Cr
故障 检测 方法
补 偿 措 施
R
6
0.9 19
9.1 1 8E-
10
0 5.0 2 8E4 05
0
0.9999 44701
0.0 56
9.1 1 8E-
10
6
0 3.1 5.5 万用 2 0E- 3E- 表测 4 06 05 量
-
可靠性仿真案例
最优化、排队论
小学应用题 技术部发现厂里的10台小张挑残机存在飞钞现象，需要派攻城狮现场维修，每一名攻 城狮能够维修2台，问技术部需要派出几名攻城狮？（本题5分）
解：
10 ÷ 2 = 5（人）
答：技术部需要派出5名攻城狮。
-
可靠性仿真案例
最优化、排队论
实际应用题
技术部发现厂里的10台小张挑残机存在飞钞现象，需要派攻城狮现场维修。每次出现 飞钞的间隔时间服从泊松分布，每一名攻城狮解决飞钞故障的时间服从指数分布。维 修时间与厂里损失呈正比，超过一定时间修不好厂里会向公司告状。厂里节假日不上 班，只能工作日维修。此外，外派攻城狮享受额外的补助。问技术部需要派出几名攻 城狮才能到达双方成本最低，维修时间最短，皆大欢喜的局面？（本题5分）
3 R1
任
功能
故障模 式
故障原因
务 阶
段
故障影响
局部影响
高一层次 影响
最终影 响
一级运 放反馈
电阻
开路
器件内部 缺陷开焊
使 用
开路
无输出
无信号 输出
一级运 放反馈
电阻
参数漂 移+50%
器件内部 缺陷，温 度影响
使 用
参数漂移
输出电压 降低
信号达 不到输 出要求
一级运 放反馈
电阻
参数漂 移-50%
器件内部 缺陷，温 度影响
① 确定排队论模型
②构造约束条件
③ 迭代求解，找到最值
-
可靠性试验
环境应力筛选
非破坏性试验，消除早期故障
振动台
涂层、材料或线头上的各种微观裂纹扩大 粘接不好的接头松弛 螺钉连接或铆接不当的接头松弛 质量差的钎焊接触电阻加大或开路 粒子污染 密封失效 电缆磨损 集成电路片离开插座 脆性绝缘材料出现裂纹 ……
FMECA
环境筛选
-
有限元分析
设计流程
⑤
可靠性试验
环境应力筛选
可靠性研制试验
可靠性增长试验
可靠性验证试验
寿命试验
-
加速试验
可靠性设计
冗余设计
R
Rs1 = R = 0.5 Rs2 = 1-(1-R)2 = 0.75
50%
n=4 n=2 n=1
t
-
可靠性设计
FMECA
产
代码
品 标
志
1 R1
2 R1
总体所 研制单位
供应商
-
③
可靠性分配
为什么
产品工作时间很短，如1天， 但设计时，要求零部件工作时间达到
几个月甚至几年？
-
③
可靠性分配 木桶原理
0.5h
导弹MTBF
10000
相同串联元器件
?
每个元器件的MTBF
保证在0.5h内发生故障是小概率事件
-
设计流程
④
指定工作要求
245V
降额设计
冗余设计
热设计
M
集思广益、进度加快、 允许多人休假
-
任务紧张、进度易推迟、孤 军奋战、从此假日是路人
越简单的产品可靠性越高
-
可靠性参数
R T f λ MTTF
可靠度
平均故障间隔时间
故障率
失效率
-
设计流程
①
提出指标
R(t=5h) = 0.99983 MTTF = 8h
-
设计ห้องสมุดไป่ตู้程
②
可靠性建模
-
设计流程
③
可靠性分配