可靠性概论 经典教程

可靠性概论（一）

一，可靠性工程与管理的重要意义与发展历史

实践教育我们，可靠性，是产品质量的重要指标，必须给予高度重视。它的定义是：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。也就是说，它是用时间尺度来描述的质量，是一个产品到了用户手里，随着时间的推移，能否稳定保持原有功能的问题。可靠性高，意味着寿命长。故障少、维修费用低；可靠性低，意味着寿命短、故障多、维修费用高；可靠性差，轻则影响工作，重则造成起火爆炸、机毁人亡等灾难性事故。对于许多产品，我们不能只关心它的技术性能，而且要关心它的可靠性。在某些情况下，用户宁可适当降低性能方面的指标，而要求有较高的可靠性。可靠性概念的产生，可以追溯到1939年。当时美国航空委员会提出飞机事故率的概念和要求，这是最早的可靠性指标。1944年，纳粹德国试制V-2火箭袭击伦敦，有80枚火箭还没有起飞就在起飞台上爆炸。经过研究，人们提出了火箭可靠度是所有元器件可靠度的乘积的结论，这是最早的系统可靠性概念。

第二次世界大战中，美国由于飞行事故损失飞机21000架，比被击落的还要多1. 5倍。1949年美国海军电子设备有70％失效，每一个使用中的电子管，要有9个新电子管作为备件。1955年美国国防预算30％用于维修和使用，以后又增加到70％，成为不堪忍受的负担。正是在这种背景下，美国在可靠性工程与管理的理论与应用方面投入了大量的人力物力，1950年，成立了国防部电子设备可靠性工作组，以后改组为国防部电子设备可靠性顾问团（AGREE）。

这个组织进行了深入的调查研究，提出了著名的AGREE报告棗美国可靠性工作的指导纲领。以后又相继成立了元器件可靠性管理委员会。失效数据中心（FARADA）、政府与工业界数据交换网(GIDEP ）等组织，研究元器件失效规律，定期发布可靠性数据，为研制与管理决策提供依据。经过长期研究，制订了一系列通用军用标准，有力地指导了可靠性工程与管理实践。美国军用标准MIL-STD-785B“设备和系统研制和生产阶段可靠性计划”，是可靠性管理标准，对美国的可靠性管理工作发挥了重要作用。通过一系列的工作，美国在军事装备可靠性方面处于世界领先的地位。日本从美国引入可靠性技术以后，将军事工业方面的可靠性经验在民用工业方面推广，取得了后来居上的显著效果。日本汽车、彩色电视机，收录机等产品所以能够占领美国以及国际市场，性能、价格相仿而可靠性胜过一筹，是一个决定性的因素。

我国可靠性工作起步也比较早，50年代就建立了温热带环境暴露试验机构。1972年在这个基础上组建了我国唯一的电子产品可靠性与环境试验研究所，着手可靠性与环境试验、失效分析、数据处理等研究工作。

70年代中期我国电子、机械、仪表、邮电、航天、航空、电力、三军等系统陆续开展了可靠性工作。一般都是从调查研究、可靠性教育入手，接着是建立可靠性管理、研究、试验、数据、情报等工作机构，制订可靠性标准，对产品提出指

令性的可靠性指标，进行可靠性考核与可靠性试验，对试验中发生的失效进行失效模式与机理的分析研究，提出纠正措施。

从国际上来看，可靠性工程与管理的发展可以粗略地划分为四个阶段：第一阶段，是调查准备阶段，主要特点是提出可靠性问题，进行基础理论研究，提出工程技术与管理方面的要求。

第二阶段，是统计试验阶段，主要特点是对元器件及整机进行可靠性试验与环境试验，对可靠性进行定量怦估与分析改进；开展可靠性与维修性的工程理论研究。

第三阶段，是可靠性物理阶段，主要特点是对元器件、整机及系统进行定性与定量的失效分析，从材料、设计和制造等方面采取措施，预防失效。

第四阶段，是可靠性保证阶段，主要特点是开展系统的可靠性管理，对各个环节以及全寿命周期进行控制，实现可靠性保证。这四个阶段，并不是截然分开的，而是互相交叉、逐步地发展与完善。即使进入了可靠性保证阶段，基础理论研究、统计试验、失效分析等工作仍有着重要作用，其本身也不断有新的发展。

可靠性之所以受到人们更大的关切和重视，主要是因为：

①随着科学技术的迅速发展以及消费方面日益增长的需要，对电子、机械设备的功能以及自动化程度，提出了越来越高的要求，使设备的复杂程度也越来越高，使用的元器件、部件也越来越多。最早的矿石收音机只有几个零件、半导体收音机的元器件约有100多个，电视机的元器件有几百个，通信机的元器件有几千个，机载电子设备的元器件有几万个，而大型计算机、宇航系统达到几十力到几百万个，有的大系统已达到1000万个以上。而其中某个元器件、某个焊点的失效，就足以导致整个设备以及系统的失效，并造成严重的后果。

②随着电子、机械设备应用的日益广泛，它们的使用环境也越来越复杂和严酷。室内、室外、陆地、海洋、深海、高空、热带、寒带，车载、机载、舰载，各种环境的温度应力、机械应力、气氛应力以及电磁、核辐射等等应力越来越强，使电子设备受到严酷的考验。一旦某个应力超过了设备的强度，便将导致设备以至系统的失效。

③随着商品经济和贸易的发展，国内外市场的竞争日益激烈，民用、工业用产品和军用产品的用户，不仅要求产品的技术性能先进，而且要求可靠性高。国内外的专家都指出，现在和将来，市场竞争的焦点是可靠性，只有那些了解并能控制自己产品可靠性的企业，才能在国际竞争中生存。一个可靠性差的商品，不但不能在国际贸易中占领市场，在国内市场上也不会站住脚。产品责任法的推行，消费者组织的建立，对产品的可靠性、安全性提出了更高等要求。由于产品可靠性、安全性存在的问题所造成的人身伤害及财产损失，不但要向生产者追赔直接损失，而且要追赔间接损失，一个事故就可以导致一个企业的破产。

二、可靠性工程与管理的经济效益

美国开展可靠性工作较早，取得的效果也最为显著，特别表现在军事装备方面。通过一系列的可靠性工作，军用元器件的失效率达到七级至九级。整机及系统的可靠性与50年代相比，提高了二～三个数量级。

日本从美国引进了可靠性技术，而且广泛用于民用产品的研制与生产，使元器件的失效率及不良率分别达到FIT（1 x 1E-9／小时）和PPM（1 x1E-6）级水平；整机产品的可靠性在国际上处于领先地位，成为打入美国市场、畅销全世界的决定因素。

我国电子、机械、仪表、邮电。航天、航空、电力等系统开展可靠性工作以后，也都取得了显著效果，元器件和整机、系统的可靠性都大幅度提高。

三、可靠性工程与管理的基本工作内容：

1．理论

可靠性理论是随着经济技术发展的需要发展起来的，同时，它又对可靠性工程技术的发展起着极为重要的指导作用。可靠性基础理论主要是可靠性数学、可靠性物理、可靠性管理，专业技术理论主要是可靠性设计、可靠性工艺、可靠性试验技术、环境试验技术、维修性工程等。

2．设备

可靠性设备包括失效分析设备、制造专用设备、检测设备：可靠性试验设备、环境试验设备、计量设备、数据处理设备等。这些设备可以根据具体情况添置或自制，常用的应该自备，非常用的可以通过协作和联合的方式共同使用。

3．标准

可靠性标准是可靠性工作的依据，是指导可靠性工作，使其规范化、优化的保证。可靠性标准包括基础标准、管理标准、产品标准、设计标准、工艺标准、检验标准、试验标准、认证标准、认定标准、安全标准以及安装规范、使用规范、维修规范。

采用国际标准是加速我国产品标准化，迅速提高产品质量和可靠性水平的重要途径。美国军用可靠性标准（MIL)是国际上较完整、严密的标准体系，世界各国普遍引用用，也是我国军用可靠性标准的主要依据。国际电工委员会可靠性标准(IEC)低于美国军用标准，是国际上可以接受的标准，是我国出口产品的重要依据。经过多年努力，我国借鉴国际标准结合本国实际情况，制订了一系列可靠性标准，其中有的直接采用，有的等效采用了美国军用标准和国际电工委员会的标准，对我国可靠性工作起了重要指导作用。广义地说，国家各级行政领导机关部门制订的各种条例、办法等行政管理规定，也起了标准的作用。

4．技术

可靠性专业技术是实现可靠性的技术手段。可靠性工程不但选用

SQC(Statistical Quality Control)技术，而且有许多专业技术，包括设计、工艺、使用维修、试验、分析等5个方面：

可靠性设计为产品可靠性奠定基础，未进行可靠性设计的产品必然存在着许多设计缺陷，造成“先天不足、后患无穷”。可靠性设计包括可靠性预计、可靠性分

配、元器件应用、热设计、电磁兼容设计、漂移设计、三防设计、抗振设计、冗余设计、潜在通路分析、结构设计、机械概率设计、抗疲劳和磨损腐蚀设计、人机工程设计、维修性设计、失效安全设计、安全性设计、工艺设计以及其他特殊设计、可靠性增长等。

可靠的制造工艺是实现设计可靠性的技术手段，设计可靠性与制造可靠性共同决定了产品的固有可靠性）与可靠性密切相关的工艺有装联工艺、安装工艺、包封工艺、灌注工艺、涂敷工艺、清洗工艺、金加工工艺、热处理工艺、密封工艺、包装工艺、监控工艺、筛选工艺等。

使用与维护技术与产品使用可靠性密切相关，是维持产品可靠性的重要手段，也是降低维护费用的重要手段。它包括使用资料、使用者控制、使用条件控制、运行监控、故障预测、故障诊断、修复技术、维修大纲、维修设备与备件、维修网点、技术培训、数据收集与反馈等。

试验评估技术是评估产品可靠性水平、环境适应性及安全性的重要手段，也是取得信息及时改进设计、工艺及管理的重要手段。试验评估技术包括可靠性试验技术、环境试验技术、安全试验技术、认定试验技术等。

失效分析技术是分析电子元器件、机械零部件及整机、系统的失效模式、失效机理以提出纠正措施的有力工具，在产品研制、生产、使用的各阶段都得到广泛应用。失效分析技术包括理化分析、逻辑分析、统计分析三方面。理化分析是应用分析仪器从物理化学角度解剖分析材料、元器件、零部件的失效。逻辑分析是应用故障模式、效应及后果分析（FMECA）与失效树（FTA ）等逻辑分析技术对元器件、零部件、整机以及系统进行失效分析。统计分析是用概率统计等数学工具对失效数据进行分析处理，掌握它的统计规律。

5．管理

可靠性管理是对可靠性工作的各个环节以及产品的全寿命周期的各项技术活动进行组织、协调和控制，以实现既定的可靠性指标。它在整个可靠性工作中处于领导和保证地位；离开了可靠性管理，各项可靠性技术活动将无法进行。可靠性管理可以分为宏观管理与微观管理两个方面。其中，又以自上而下的可靠性宏观管理起着决定性的作用。

宏观管理由政府主管部门实施，有关的学会及协会配合进行。，宏观管理包括政策、法规、条例、国家与专业标准，管理体制、中期和长期规划、指标考核、基础研究、计量、检查监督、质量跟踪、国家与行业可靠性情报交换、国家与行业可靠性数据交换、质量认证、安全性认证、生产许可证、创优评比、技术交流及教育培训等方面。

微观管理由企业、研究所等基层单位实施，包括方针目标、规章制度、企业标准、组织机构、可靠性计划、指标与考核、应用研究、设计与评审、质量认定、工序控制、试验监督、质量跟踪、计量维修服务、全寿命周期费用分析、情报收集与应用、数据收集与应用、技术交流、岗位培训等方面。

6. 教育

可靠性教育是培养可靠性人才的基础工作。可靠性管理水平与产品可靠性水平取决于人才的水平。可靠性教育要分层次进行。国内外经验证明，一个国家、一个单位可靠性工作能否认真开展，取得成效，关键在于这个国家的有关领导机关、这个单位的主要领导人员是否了解和重视可靠性工作。

可靠性教育方式包括在职岗位培训和在校教育两个方面。在职培训的主要方式是专题技术培训班。第一个层次是领导决策人员，第二个层次是工程技术及管理人员，第三个层次是操作执行人员。在校教育方式是研究生、双学位生以及在各专业增设可靠性课程。

可靠性概论(二)

一、可靠性及其尺度

1.可靠度

国家标准给产品可靠度下的定义是：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。简言之，产品的可靠性是用概率来度量的。

例如，某金属膜电阻在温度为45℃和流过电流100毫安的条件下工作1000小时，其阻值变化不超过上3％的能力为99％，就是该电阻的可靠度。显然，当环境温度不同，电流负荷不同，工作时间不同，参数漂移不同时，电阻的可靠度也就不会一样。

可靠度用概率来度量。概率可用事件出现的频率来解释。例如，某种型号的洗衣机在普通家庭连续工作5年的可靠度是90％，如果用频率来解释概率，则意味着这种洗衣机在售出100台於5年内大约有90台仍能使用，而大约有10台将发生故障。

火箭等一次性使用的产品也常用成功率这个术语来代替可靠度。

2．平均寿命

产品从处于完好状态开始，直到进入失效状态，所经历的时间称为产品的寿命。因此，作为可靠性的尺度，也可用时间来表示。最常用的有MTTF（发生失效前的平均时间）和MTBF（平均无故障工作时间），两者都称为平均寿命。前者用于不维修的产品，后者用于可维修的产品。平均寿命，顾名思义，它是一批产品的寿命平均值，尽管单件产品的寿命可能完全不同。除平均寿命外，对某些重要的产品常使用可靠寿命。我们知道，产品的可靠度是随时间变化的，随着时间的延长可靠度会越来越低。假定开始时产品的可靠度为1，以后在不同的时刻，产品的可靠度将具有不同的r值。在可靠性工作中，经常需要知道，对于给定的r，产品的可靠度下降到 r时所经历的时间是多少,这个时间就是产品的可靠寿命.

3．失效率

某些产品的可靠性，特别是电子元器件的可靠性，常用失效比例来测定。比较容易理解的是所谓平均失效率。它可用公式表示如下：

平均失效率：失效产品的百分比 / 工作时间

例如，某种调谐器的平均失效率为1％／1000小时，它的意思是100只这种调谐器使用1000

小时平均有1只失效。

然而，在可靠性工作中更常用的是所谓瞬时失效率，简称失效率。它定义为：能工作到某个时刻的产品，在随后极短的连续单位时间内发生失效的比例。显然，产品的失效率愈小愈好。

失效率国际上惯用菲特（Fit）作为单位。它的含义是

1 菲特（Fit）：1 * 1E(-9)／小时= 1 * 1E(-6)／千小时

我国将失效率分成7个等级，见表3．1。

4．浴盆曲线

一般产品的失效率是随时间而变化的。若将产品的失效率记成λ( t) ，把λ（t）画成曲线，该曲线一般呈浴盆状，故在可靠性中把失效率函数的图形称为：‘浴盆曲线”。

在此期间之初，产品的失效率高；随着时间的推移，表现出急速下降的形态。这很相似于人类在婴儿时期死亡率（即失效率）高，并随时间推移而急剧下降的情况。曲线当中的平坦部分称为偶发失效期。一进入这个期间，产品的失效率就处于稳定，仅当遇到偶然发生的原因才会出现失效。这同人类一样，人一旦进入青年期，死亡率就低而稳定起来，仅当发生意外事故才会死亡。最后，曲线的右边部分是耗损失效期。在此期间，产品由于使用日久而逐渐磨损，失效率逐渐增加。这和人一到老年各种疾病都易引发，死亡率也就明显增高相类似。产品使用在偶发失效期的时间称为产品的使用寿命。为了延长使用寿命，在偶发失效期也要注意加强产品的维护、保养工作。偶发失效期的特点是失效率λ（t）= λ（常数）＞0，这时产品可靠度R（t）和失效率人有如下关系：

R（t）= e^(-λt)

并且产品的平均寿命和失效率互成倒数，即

MTTF＝1 / λ

【例】】取某种发报机18台做寿命试验，各台发生失效的时间（单位：小时）为：

160 290 506 680 1000 1300 1408 1632 1632

1957 1969 2315 2400 2912 4010 4315 4378 4500

试求：（1） 500小时的可靠度；（ 2 ）平均寿命；（ 3）500小时的失效率，Δt取为10小时。

解：我们用频率来近似概率。

（1 ）可靠度=(工作到t的台数) / (试验的总台数)

于是 R（500）：=16/18=88.9％

(2）平均寿命=(各台工作的总和) /( 试验的总台数)。

于是 MTTF＝（160+290+ …+ 4378+ 4500）/ 18

＝2075．8（小时）

（3）失效率（t）= [t到t+Δt(包括t+Δt)的失效台数 / (工作到t的台数*Δt)

于是λ(500)=1/(16*10)=6.25*10^(-3)/小时

二、广义可靠性及其尺度

1．维修性及其尺度

维修是为保持产品可靠性对可维修产品所作的处理。这个定义说明了维修的目的是保持产品可靠性，维修的对象是可维修产品，维修的内容是对产品作各种各样的处理，如保养、检查、修理、调整等。

维修可分为预防维修和事后维修。预防维修，是为了防止故障发生而做的预处理；事后维修，是故障发生后使产品恢复规定功能所做的处理。维修性是指可维修产品在规定的条件下和规定的时间内完成维修任务的能力。这个定义中规定的条件指的是维修的三要素：即可维修产品的难易程度；维修人员的技术水平；备用件、工具等的准备情况。

像衡量产品可靠性一样，衡量产品的维修性也有常用的3种尺度：一是维修度，记成M（t）；这是用修复的概率来计量维修性的尺度；二是平均修理时间，记成MTTR，它是用平均花费修理的时间来计量维修性的尺度；三是修复率，记成μ（t），它是用单位时间修复的比例来计量维修性的尺度。

为了提高产品的可靠性，我们希望产品的可靠度高、平均寿命长、失效率小。但为了提高产品的维修性，除希望产品的维修度高外，都希望平均修理时间短，修复率大。

2．可用性及其尺度

广义可靠性包括狭义可靠性和维修性。但作为广义可靠性的尺度，则不能简单地将狭义可靠度加上维修度来衡量，而必须将它们有机地组合起来形成新的概念和尺度。可用性就是综合反映狭义可靠性和维修性的概念，可用度则是衡量可用性的尺度。

可用性是指可维修产品在规定的条件下使用时能维持其规定功能的能力。这个定义中规定的条件应包括产品的工作条件和维修条件。若能力用概率来计量，则可用性的尺度称为可用度，常用的有3种：

瞬间可用度，记成A（t）。它是可维修产品在某特定的瞬间t可用的概率。这一尺度在理论上用得较多，工程上一般很少采用。

可维修产品在［0，t ］这一段时间中能工作的时间所占的比例称为平均可用度。

③稳态可用度，记成A。这是上述两种可用度的极限情况，用公式可写成

A= MTBF / (MTBF十MTTR)

由于它是用狭义可靠性和维修性的时间尺度来表达的，非常便于计算，故工程上广泛采用这一尺度。

从稳态可用度的计算公式容易理解，不同的MTBF和MTTR相配合能够得出相同的稳态可用度A。例如，一种产品的，MTBF＝10^5小时， MTTR＝10^2小时；而另一种产品的MTBF＝10^3小时， MTTR＝1 小时，经过计算两者的稳态可用度都是99·9％。然而，这两种产品的广义可靠性还是应有所区别。因为从两者的MTBF 可以看出，后一种产品平均已维修了 100次，前一种才维修1次。为了反映这种维修次数上的差异，以便提供足够的备用件，工程上可用故障频度这一尺度来刻划。它的计算公式是

故障频度= 1 / (MTBF+MTTR)

3．经济性及其尺度

提高产品的可靠性是要付出一定代价的。一般来说，对产品的可靠性要求越高，其投资费用也就越大，而维修费用就会相应降低。问题是提高可靠性的费用是由生产方支付的，而维修费用通常是由使用方负担的。因此虽然大多数厂家认识到高可靠性产品既可卖高的价钱。又赢得好声誉，但也有些生产厂不愿为提高产品可靠性作出努力。我们是社会主义国家，要从社会的经济效益出发来处理这个问题，同时也可通过考核产品的可靠性指标，用优质优价的经济手段来解决。以电视机为例，若其平均无故障工作时间为500小时，每年按观看1000小时计算，在指数分布假定下，则年返修率为1- e^(-λt)=1-e^(-1000/500)=86.47%；其平均无故障工作时间若提高到5000小时,则年返修率就下降到18.13％，。假定社会电视机拥有量为2000万台，每次修理费以10元计，那么一年就可节省维修费约1·37亿元。

为了恰到好处地权衡其经济效果，应从可靠性与费用的关系曲线（见图3·2）中合理地选择其投资额。综合投资额和维修费两方面的因素，取总费用的最低点来确定产品的可靠度，

费用有效度= 产品可用度 / 寿命周期费用

四、对典型产品主要考核的可靠性指标

上面介绍了许多衡量可靠性的尺度。读者自然会问，我们厂的产品应考核哪些指标？是否所有指标都要计算、当然不是。因为每项产品的功能不一样，所以其考核的主要指标也不一样。另外，衡量可靠性的各种尺度之间还有内在联系，可以相互换算。

在可靠性里面对时间概念也要有一个广义的理解。它不仅是小时、天、月、年等，也可以是公里数、空间距离等。特别是离散的时间，如动作次数、循环次数，在可靠性中也用得非常多。

下面，我们推荐一些大类产品应考核的主要可靠性指标：

电视机、录音机等家用电器，主要考核它们的MTBF。

继电器及各种机械开关元件，主要考核他们的平均无故障动作次数。

真空管、灯泡、发射管等，主要考核它们的MTTF。

晶体管。集成电路。电阻器、电容器等电子元器件，主要考核它们的失效率。

飞机，主要考核它的任务可靠度与首次翻修期。

汽车、火车、自行车，主要考核它们平均无故障行驶公里数。

计算机、雷达、微波通信系统等，主要考核它们的可用度。

机械产品、建筑结构，主要考核它们的可靠指数。

运载火箭、鱼雷等，主要考核它们的发射成功率及贮存寿命。

实践证明，考核可靠性指标，对于开展可靠性工作,提高产可靠性水平，有着极为重要的意义。

可靠性、维修性设计报告

XX研制 可靠性、维修性设计报告 编制： 审核： 批准： 工艺： 质量会签： 标准化检查： XX 2015年4月

目录 1 概述 (2) 2维修性设计 (2) 2.1 设计目的 (2) 2.2设计原则 (2) 2.3 维修性设计的基本容 (2) 2.3.1 简化设计 (2) 2.3.3 互换性 (2) 2.3.5 防差错设计 (3) 2.3.6 检测性 (3) 2.7 维修中人体工程设计 (3) 3 维修性分析 (3) 3.1 产品的维修项目组成 (3) 3.2 系统平均故障修复试件（MTTR）计算模型 (4) 3.3 MTTR值计算 (4) 4可靠性设计 (5) 4.1可靠性设计原则 (5) 4.2 可靠性设计的基本容 (5) 4.2.1简化设计 (6) 4.2.2降额设计 (6) 4.2.3缓冲减振设计 (6) 4.2.4抗干扰措施 (6) 4.2.5热设计 (6) 5 可靠性分析 (6) 5.1可靠性物理模型（MTBF） (6) 5.2可靠性计算 (7)

1 概述 XX是集音视频无缝切换、实时字幕叠加、采集、存储、传输、显示于一体的综合性集成设备。在平台上集成了视频编辑、图片编辑、文稿编辑软件，编辑后的视频、图片能通过平台播放出去。系统配置2-4部4G手机，置专用软件，通过云平台与本处理平台连接，把手机视频、图片、草图、短消息、位置实时上传到处理平台上，处理平台可以实时将手机视频无缝切播出去，在手机上可以在地图上看到相互的轨迹与位置，平台的地图窗口也可以看到手机的位置与轨迹。也可通过联网远程对本平台上的实时视频流或存储的视频资料进行选择读取播放、存储、编辑。使用专门定制的带拉杆的高强度安全防护箱，外形尺寸56x45x26cm, 重量小于20kg, 便于携带。 2维修性设计 2.1 设计目的 维修性工程是XX研制系统工程的重要部分，为了提高XX的可维修性，XX 在研制过程中必须进行有效的维修性设计，提出设计的目标，以便在随后的试制、试验等环节中严格贯彻设计要求，保证XX的维修性达到设计的要求。 2.2设计原则 设计遵循可达性、互换性、防差错性、标准化的原则；严格参照GJB368A-94《装备维修性通用大纲》的规定执行。 2.3 维修性设计的基本容 2.3.1 简化设计 2.3.1.1不少于2部4G手机，远程采集音频视频图片，绘制草图，短消息，手机实时运动轨迹，发送到平台上显示。手机与平台通信应适当加密。

可靠性设计的主要内容

可靠性设计的主要内容 1、研究产品的故障物理和故障模型 搜集、分析与掌握该类产品在使用过程中零件材料的老化、损伤和故障失效等（均为受许多复杂随机因素影响的随机过程）的有关数据及材料的初始性能（强度、冲击韧性等）对其平均值的偏离数据，揭示影响老化、损伤这一复杂物理化学过程最本质的因素，追寻故障的真正原因。研究以时间函数形式表达的材料老化、损伤的规律，从而较确切的估计产品在使用条件下的状态和寿命。用统计分析的方法使故障（失效）机理模型化，建立计算用的可靠度模型或故障模型，为可靠性设计奠定物理数学基础，故障模型的建立，往往以可靠性试验结果为依据。 2、确定产品的可靠性指标及其等级 选取何种可靠性指标取决于产品的类型、设计要求以及习惯和方便性等。而产品可靠性指标的等级或量值，则应依据设计要求或已有的试验，使用和修理的统计数据、设计经验、产品的重要程度、技术发展趋势及市场需求等来确定。例如，对于汽车，可选用可靠度、首次故障里程、平局故障间隔里程等作为可靠性指标，对于工程机械则常采用有效度。 3、合理分配产品的可靠性指标值

将确定的产品可靠性指标的量值合理分配给零部件，以确定每个零部件的可靠性指标值，后者与该零部件的功能、重要性、复杂程度、体积、重量、设计要求与经验、已有的可靠性数据及费用等有关，这些构成对可靠性指标值的约束条件。采用优化设计方法将产品（系统、设备）的可靠性指标值分配给各个零部件，以求得最大经济效益下的各零部件可靠性指标值最合理的匹配。 4、以规定的可靠性指标值为依据对零件进行可靠性设计 即把规定的可靠性指标值直接设计到零件中去，使它们能够保证可靠性指标值的实现。

可靠性设计的基本概念与方法

4．6 可靠性设计的基本概念与方法 一、结构可靠性设计概念 1．可靠性含义 可靠性是指一个产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力；而一个工业产品(包括像飞机这样的航空飞行器产品)由于内部元件中固有的不确定因素以及产品构成的复杂程度使得对所执行规定功能的完成情况及其产品的失效时间(寿命)往往具有很大的随机性，因此，可靠性的度量就具有明显的随机特征。一个产品在规定条件下和规定时间内规定功能的概率就称为该产品的可靠度。作为飞机结构的可靠性问题，从定义上讲可以理解为：“结构在规定的使用载荷／环境作用下及规定的时间内，为防止各种失效或有碍正常工作功能的损伤，应保持其必要的强刚度、抗疲劳断裂以及耐久性能力。”可靠度则应是这种能力的概率度量，当然具体的内容是相当广泛的。例如，结构元件或结构系统的静强度可靠性是指结构元件或结构系统的强度大于工作应力的概率，结构安全寿命的可靠性是指结构的裂纹形成寿命小于使用寿命的概率；结构的损伤容限可靠性则一方面指结构剩余强度大于工作应力的概率，另一方面指结构在规定的未修使用期间内，裂纹扩展小于裂纹容限的概率．可靠性的概率度量除可靠度外，还可有其他的度量方法或指标，如结构的失效概率F(c)，指结构在‘时刻之前破坏的概率；失效率^(()．指在‘时刻以前未发生破坏的条件下，在‘时刻的条件破坏概率密度；平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)，指从开始使用到发生故障的工作时间的期望值。除此而外，还有可靠性指标、可靠寿命、中位寿命，对可修复结构还有维修度与有效度等许多可靠性度量方法。 2．.结构可靠性设计的基本过程与特点 设计一个具有规定可靠性水平的结构产品，其内容是相当丰富的，应当贯穿于产品的预研、分析、设计、制造、装配试验、使用和管理等整个过程和各个方面。从研究及学科划分上可大致分为三个方面。 (1)可靠性数学。主要研究可靠性的定量描述方法。概率论、数理统计，随机过程等是它的重要基础。 (2)可靠性物理。研究元件、系统失效的机理，物理成固和物理模型。不同研究对象的失效机理不同，因此不同学科领域内可靠性物理研究的方法和理论基础也不同． (3)可靠性工程。它包含了产品的可靠性分析、预测与评估、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、可靠性试验、可靠性数据的收集处理和交换等．从产品的设计到产品退役的整个过程中，每一步骤都可包含于可靠性工程之中。 由此我们可以看出，结构可靠性设计仅是可靠性工程的其中一个环节，当然也是重要的环节，从内容上讲，它包括了结构可靠性分析、结构可靠性设计和结构可靠性试验三大部分。结构可靠性分析的过程大致分为三个阶段。 一是搜集与结构有关的随机变量的观测或试验资料，并对这些资料用概率统计的方法进行分析，确定其分布概率及有关统计量，以作为可靠度和失效概率计算的依据。

可靠性设计地基本概念与方法

一、结构可靠性设计概念 1．可靠性含义 可靠性是指一个产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力；而一个工业产品(包括像飞机这样的航空飞行器产品)由于内部元件中固有的不确定因素以及产品构成的复杂程度使得对所执行规定功能的完成情况及其产品的失效时间(寿命)往往具有很大的随机性，因此，可靠性的度量就具有明显的随机特征。一个产品在规定条件下和规定时间内规定功能的概率就称为该产品的可靠度。作为飞机结构的可靠性问题，从定义上讲可以理解为：“结构在规定的使用载荷／环境作用下及规定的时间内，为防止各种失效或有碍正常工作功能的损伤，应保持其必要的强刚度、抗疲劳断裂以及耐久性能力。”可靠度则应是这种能力的概率度量，当然具体的内容是相当广泛的。例如，结构元件或结构系统的静强度可靠性是指结构元件或结构系统的强度大于工作应力的概率，结构安全寿命的可靠性是指结构的裂纹形成寿命小于使用寿命的概率；结构的损伤容限可靠性则一方面指结构剩余强度大于工作应力的概率，另一方面指结构在规定的未修使用期间内，裂纹扩展小于裂纹容限的概率．可靠性的概率度量除可靠度外，还可有其他的度量方法或指标，如结构的失效概率F(c)，指结构在‘时刻之前破坏的概率；失效率^(()．指在‘时刻以前未发生破坏的条件下，在‘时刻的条件破坏概率密度；平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)，指从开始使用到发生故障的工作时间的期望值。除此而外，还有可靠性指标、可靠寿命、中位寿命，对可修复结构还有维修度与有效度等许多可靠性度量方法。

设计一个具有规定可靠性水平的结构产品，其内容是相当丰富的，应当贯穿于产品的预研、分析、设计、制造、装配试验、使用和管理等整个过程和各个方面。从研究及学科划分上可大致分为三个方面。 (1)可靠性数学。主要研究可靠性的定量描述方法。概率论、数理统计，随机过程等是它的重要基础。 (2)可靠性物理。研究元件、系统失效的机理，物理成固和物理模型。不同研究对象的失效机理不同，因此不同学科领域内可靠性物理研究的方法和理论基础也不同． (3)可靠性工程。它包含了产品的可靠性分析、预测与评估、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、可靠性试验、可靠性数据的收集处理和交换等．从产品的设计到产品退役的整个过程中，每一步骤都可包含于可靠性工程之中。 由此我们可以看出，结构可靠性设计仅是可靠性工程的其中一个环节，当然也是重要的环节，从内容上讲，它包括了结构可靠性分析、结构可靠性设计和结构可靠性试验三大部分。结构可靠性分析的过程大致分为三个阶段。 一是搜集与结构有关的随机变量的观测或试验资料，并对这些资料用概率统计的方法进行分析，确定其分布概率及有关统计量，以作为可靠度和失效概率计算的依据。 二是用结构力学的方法计算构件的载荷效应，通过试验和统计获得结构的能力，从而建立结构的失效准则．

可靠性研究的重要性

可靠性研究的重要性 可靠性是与电子工业的发展密切相关的，其重要性可从电子产品发展的三个特点来加以说明。首先是电子产品的复杂程度在不断增加。人们最早使用的矿石收音机是非常简单的，随之先后出现了各种类型的收音机、录音机、录放相机、通讯机、雷达、制导系统、电子计算机以及宇航控制设备，复杂程度不断地增长。电子设备复杂程度的显著标志是所需元器件数量的多少。而电子设备的可靠性决定于所用元器件的可靠性，因为电子设备中的任何一个元器件、任何一个焊点发生故障都将导致系统发生故障。一般说来，电子设备所用的元器件数量越多，其可靠性问题就越严重，为保证设备或系统能可靠地工作，对元器件可靠性的要求就非常高、非常苛刻。其次，电子设备的使用环境日益严酷，现已从实验室到野外，从热带到寒带，从陆地到深海，从高空到宇宙空间，经受着不同的环境条件，除温度、湿度影响外，海水、盐雾、冲击、振动、宇宙粒子、各种辐射等对电子元器件的影响，导致产品失效的可能性增大。第三，电子设备的装置密度不断增加。从第一代电子管产品进入第二代晶体管，现已从小、中规模集成电路进入到大规模和超大规模集成电路，电子产品正朝小型化、微型化方向发展，其结果导致装置密度的不断增加，从而使内部温升增高，散热条件恶化。而电子元器件将随环境温度的增高，降低其可靠性，因而元器件的可靠性引起人们的极大重视。可靠性已经列为产品的重要质量指标加以考核和检验。长期以来，人们只用产品的技术性能指标作为衡量电子元器件质量好坏的标志，这只反映了产品质量好坏的一个方面，还不能反映产品质量的全貌。因为，如果产品不可靠，即使其技术性能再好也得不到发挥。从某种意义上说，可靠性可以综合反映产品的质量。可靠性工程师一个综合的学科，它的发展可以带动和促进产品的设计、制造、使用、材料、工艺、设备和管理的发展，把电子元器件和其它电子产品提高到一个新的水平。正因为这样，可靠性已形成一个专门的学科，作为一个专门的技术进行研究。 意义 1）高可靠性产品才能满足现代技术和生产的需要现代生产技术的发展特点之一是自动化水平不断提高。一条自动化生产线是由许多零部件组成，生产线上一台设备出了故障，则会导致整条线停产，这就要求组成线上的产品要有高可靠性，上边提到的Appolo宇宙飞船正是由于高可靠性，才一举顺利完成登月计划。现代生产技术发展的另一特点设备结构复杂化，组成设备的零件多，其中一个零件发生故障会导致整机失效。如1986年美国“挑战者”号航天飞机就是因为火箭助推器内橡胶密封圈因温度低而失效，导致航天飞机爆炸和七名宇航员遇难及重大经济损失。由此可见，只有高可靠性产品才能满足现代技术和生产的需要。2）高可靠性产品可获得高的经济效益提高产品可靠性可获得很高的经济效益。如美国西屋公司为提高某产品的可靠性，曾作了一次全面审查，结果是所得经济效益是为提高可靠性所花费用的100倍。另外，产品的可靠性水平提高了还可大大减少设备的维修费用。1961年美国国防部预算中至少有25%用于维修费用。苏联过去有资料统计，在产品寿命期内下列产品的维修费用与购置费用之比为：飞机为5倍，汽车为6倍，机床为8倍，军事装置为10倍，可见提高产品可靠性水平会大大降低维修费用，从而提高经济效益。3）高可靠性产品，才有高的竞争能力[1]只有产品可靠性提高了，才能提高产品的信誉，增强日益激烈的市场竞争能力。日本的汽车曾一度因可靠性差，在美国造成大量退货，几乎失去了美国市场。日本总结了经验，提高了汽车可靠性水平，因此使日本汽车在世界市场上竞争力很强。中国实行改革、开放的国策，现又面临加入WTO，挑战是严峻的。我们面临的是世界发达国家的竞争，如果我们的产品有高的可靠性，那就能打入激烈竞争的世界市场，从而获得巨大经济效益，促进民族工业的发展；相反，则会被别国挤出市场，甚至失去部分国内市场，由此可见生产高可靠性的产品的重要性。

可靠性分析课程论文概述

可靠性分析 一可靠性概念 产品在规定条件下和规定的时间内完成规定功能的能力叫产品的“可靠性”。通俗地说，产品故障出的少，就是可靠性高。可靠性的概率度量叫可靠度，用R(t)表示。设N 个产品从时刻“0”开始工作，到时刻t 失效的总个数为n(t)，当N 足够大时 R(t)≈[N－n(t)]/N=N(t)/N 这里边重点是产品、规定条件、规定时间、规定功能。 产品：硬件（汽车、电视机等）、流程性材料（水泥、燃油、煤气等）、 软件（程序、记录等）、服务（理发、导游等）。 规定条件：主要指自然、人文等环境。 规定时间：指时间段或某一时刻。 规定功能：产品所应达到的能力和效果。 我们这里讲到的产品可靠性通俗说就是我们研制生产的设备或系统在用户所处的环境中使用时实现其应有的技战术性能的能力。 产品的可靠性变化一般都有一定的规律, 其特征曲线如图1所示, 由于其形状象浴盆,通常称之为“浴盆曲线”。在实验和设计初期,由于产品设计制造中的错误、软件不完善以及元器件筛选不够等原因而造成早期失效率高; 通过修正设计、改进工艺、老化元器件、以及整机试验等,使产品进入稳定的偶然失效期;使用一段时间后,由于器件耗损、整机老化以及维护等原因, 产品进入了耗损失效期。这就是可靠性特征曲线逞“浴盆曲线”型的原因。 在国际上，可靠性起源于第二次世界大战，1944 年纳粹德国用V-2 火箭袭击伦敦，有80 枚火箭在起飞台上爆炸，还有一些掉进英吉利海峡。由此德国提出并运用了串联模型得出火箭系统可靠度，成为第一个运用系统可靠性理论的飞行器。当时美国海军统计，运往远东的航空无线电设备有60％不能工作。电子设备在规定使用期内仅有30％的时间能有效工作。在此期间，因可靠性问题损失的飞机2.1 万架，是被击落飞机的 1.5 倍。由此引起人们对可靠性问题的认识，通过大量现场调查和故障分析，采取对策，诞生了可靠性这门学科。上述例子充分证明了装备可靠性的重要。因此现代武器装备既要重视性能，又不能轻视可靠性。要获得装备的高可靠性，目前通用的做法是采用工程化的方法进行设计和管理。下面我们介绍一下可靠性工程方法的一些基本内容。也是目前我们工作中常用到的内容。 二常用的可靠性工程技术指标

可靠性工程基本理论实用版

YF-ED-J3913 可按资料类型定义编号 可靠性工程基本理论实用 版 Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日

可靠性工程基本理论实用版 提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 1 可靠性（Reliability） 可靠性理论是从电子技术领域发展起来， 近年发展到机械技术及现代工程管理领域，成 为一门新兴的边缘学科。可靠性与安全性有密 切的关系，是系统的两大主要特性，它的很多 理论已应用于安全管理。 可靠性的理论基础是概率论和数理统计， 其任务是研究系统或产品的可靠程度，提高质 量和经济效益，提高生产的安全性。

产品的可靠性是指产品在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力。 产品可以是一个零件也可以是一个系统。规定的条件包括使用条件、应力条件、环境条件和贮存条件。可靠性与时间也有密切联系，随时间的延续，产品的可靠程度就会下降。 可靠性技术及其概念与系统工程、安全工程、质量管理、价值工程学、工程心理学、环境工程等都有十分密切的关系。所以，可靠性工程学是一门综合性较强的工作技术。 2 可靠度（Reliablity）

系统可靠性设计论

课程大作业 2015～2016学年第2 学期 题目大功率风电机用变桨驱动器的可靠性分析 所在院系机械工程学院 课程名称系统可靠性设计分析 课程编号00212744 学生姓名张峰学号20152173 专业班级机械工程1502班 任课教师李永华职称教授 卷面成绩

大功率风电机用变桨驱动器的可靠性分析 摘要：大功率风力发电机用变桨距驱动器是风力发电系统的关键部件之一,其承载能力、机械性能及无维修寿命的可靠性是影响整个风力发电机系统正常工作的关键因素。如今可靠性已经成为国内外各研究机构和学者所致力研究的重点和热点。努力提高产品质量的可靠性,不仅能够防止或者减少故障或事故的发生,而且可以节约开发成本、降低维修维护费用和其他由于产品可靠性不高而产生的额外费用。建立了大功率风力发电机用变桨距驱动器系统的可靠性模型，分析了大功率风力发电机用变桨距驱动器故障原因和典型故障模式。以大功率风力发电机用变桨距驱动器不能正常工作作为顶事件建立故障树，并进行分析。对大功率风力发电机用变桨距驱动器的系统进行了可靠性分配和可靠性预计。 关键词：FMECA分析故障树分析风电机可靠性分析

目录 1.绪论 (3) 2. 大功率风电机用变桨驱动器系统可靠性模型的建立 (3) 3.大功率风电机用变桨驱动器的FMECA分析 (4) 3.1故障分析的基本程序 (4) 3.2大功率风电机用变桨距驱动器FMECA工作表单 (4) 3.3大功率风电机用变桨距驱动器危害度矩阵图分析 (7) 4.大功率风电机用变桨距驱动器的FTA分析 (8) 4.1故障树的建模 (8) 4.2故障树的分析 (9) 5.系统可靠性预计 (11) 6.系统可靠性分配 (12) 7.结论 (14) 参考文献： (15)

841 概率统计与可靠性工程基础考试大纲(2015版)

概率统计与可靠性工程基础考试大纲（2015版） 试题编号：841 试题的主要内容是针对可靠性工程应用中的分析和计算问题，主要包括质 量、可靠性和寿命的计算方法。 1、考生要掌握抽样概率（包括放回与不放回两种抽样方式）的计算；要掌握 条件概率、全概率和贝叶斯公式的计算及应用。 2、考生必须掌握下列离散分布的概率分布与数字特征：0-1分布、二项分布、 泊松分布、超几何分布。 3、考生必须掌握下列连续分布的分布密度函数、分布函数（又称不可靠度函 数）、可靠度函数及其数字特征：均匀分布、指数分布、威布尔分布、正态分布。指数分布与威布尔分布的分布函数和可靠度函数以及数字特征与分布 参数的关系要追掌握。 4、Γ分布不必掌握，但是Γ函数的计算方法要熟悉，因为威布尔分布的数学 期望和方差表达式中有Γ函数。 5、有关分布的计算，主要是概率、可靠度等，尽量从分布函数和数字特征的 定义和性质出发求解。考生不必钻研复杂的计算。 6、关于随机变量函数的分布，主要是线性函数（包括和函数与差函数）以及 二次函数。其它的复杂函数考生不必掌握。 7、考生要掌握契比雪夫不等式和中心极限定理的工程应用，尤其是中心极限 定理的灵活应用。 8、概率统计中有关统计量的分布，如正态总体样本的线性函数的分布、分 布、分布、分布，不要求掌握其分布的数学形式，但要掌握其性质与应 用。 9、参数的点估计，考生应掌握极大似然估计和矩估计方法，包括连续型和离 散型分布参数估计量的推导。

10、参数的区间估计，考生要掌握正态分布、指数分布参数的置信区间估计方 法，包括单侧置信上、下限，并注意单侧置信限与双侧置信区间的估计在计算上的差别。考生应参考相关书籍，加以补充。 11、考生应熟练掌握可靠度、故障率等可靠性基本概念与常用的可靠性指标， 并熟悉不同可靠性参数之间的联系，如故障率与可靠度及故障密度间的关系。熟练掌握指数分布的故障率、MTBF、可靠度函数和概率密度函数的计 算。 12、对于典型的可靠性模型，如串联模型、并联模型、表决系统和桥联系统等， 能够在已知组成系统部件可靠度的前提下，计算系统的可靠度；特别地，对于指数分布，在已知部件失效率的前提下，计算系统的失效率或故障间隔时间等可靠性参数。考生应具备将实际问题转化为可靠性问题并加以解决的基 本能力。 13、建议考生参考北京航空航天大学出版社2012年2月出版的《概率统计及 随机过程》（张福渊等编著，第2版），国防工业出版社2011年4月出版的《可靠性设计与分析》（曾声奎主编，第1版），北京航空航天大学出版社2009年6月出版的《可靠性数据分析教程》（赵宇等编著）。

《可靠性工程基础》教学大纲

《可靠性工程基础》教学大纲 课程编号：S5080530 课程名称：可靠性工程基础 课程英文名称：FUNDAMENTALS OF RELIABILITY ENGINEERING 总学时：16 讲课学时：16 实验学时：0 上机学时：0 学分：1 开课单位：机电工程学院机械制造及自动化系 授课对象：机电工程学院机械设计制造及其自动化专业、其它相关专业先修课程：概率论与数理统计机械设计测试技术与仪器 开课时间：第八学期 教材与主要参考书： 刘品主编.《可靠性工程基础》修订版.中国计量出版社2002年6月 钟毓宁等编.《机电产品可靠性应用》.中国计量出版社1999年5月一、课程的教学目的 随着科学技术的发展，产品的结构和功能日趋复杂化和多样化，致使对产品质量的要求逐渐从与时间无关的性能参数发展到与时间有关的可靠性指标，即要求产品在规定的条件下和规定的时间内，具有完成规定功能的能力。人们愈来愈认识到可靠性是保证产品质量的关键。尤其是我国加入WTO以后,机电产品将面临严峻的挑战，推行可靠性技术迫在眉睫。 可靠性工程基础课程是为机械设计制造及其自动化专业本科生开设的一门专业选修课，通过先修课程中所学知识的综合运用和新知识的获取，使学生拓宽和加深对产品质量的全面认识，开阔视野，提高能力，以适应科学技术发展的要求。 通过本课程的教学，使学生掌握可靠性的基本概念、原理和计算方法等方面的基本知识，同时结合工程实际，使学生体会和掌握可靠性基

本理论和分析解决工程实际问题的基本方法，并让学生初步了解可靠性试验的类型、试验方案设计的基本方法以及可靠性管理的基本知识，为可靠性工程理论的进一步研究和实际应用打下基础。 二、教学内容及基本要求 本课程主要讲授可靠性的基本概念、原理、计算方法及实际应用等内容。 （一）本课程的主要章节 第一章可靠性概论（1学时） 可靠性基本概念，可靠性主要特征量及常用失效分布类型。 第二章系统可靠性模型（2学时） 可靠性框图的建立，串联系统，并联系统，混联系统，n中取k表决系统，贮备系统的可靠性模型，一般网络的可靠性模型。 第三章可靠性预计和分配（2学时） 可靠性预计概述，元器件失效率预计和系统可靠性预计的方法、可靠性分配。 第四章失效模式、后果与严重度分析（FMECA）（1学时） 失效模式与后果分析，失效严重度分析。 第五章故障树分析（FTA）（2学时） 建立故障树，故障树的定性和定量分析。 第六章电子系统可靠性设计（2学时） 电子元件的选用与控制，电路与系统的可靠性设计，电子设备的热设计，参数优化设计。 第七章机械结构可靠性设计（2学时） 应力与强度的分布，安全系数与可靠性，可靠性设计计算，疲劳强度可靠性设计。 第八章可靠性试验（1学时） 可靠性筛选和电子元器件老炼，环境适应和寿命试验等。

工程可靠性教程-课后题-第三章答案

3.1 （2010过程装备控制工程模块1班 陈梦媛 提交） 试比较图E3.1中两种2n 个单元构成的并-串联和串-并联系统的可靠度大小，假设各单元的失效相互独立。 (a) (b) 图E3.1 (a) 分系统冗余 (b) 单元冗余 答： 设每个单元的可靠度为R 。 则(a)的可靠度为)2(2)21(1)1(1222n n n n n n n a R R R R R R R R -=-=+--=--= (b)的可靠度为() [ ][]n n n n n b R R R R R R R R )2() 2()21(11122 2-=-=+--=--= ∵ ] 2)(2[] 2)() (2)(2 )(2 2[)]2()2[(1 12 2 21 1n n n n n n n n n n n n n n n n n n a b R R R R R R C R C R C R R R R R R +--+≥+--+-+???+-+-+=---=----- 由上式可知，0＞a b R R - ∴(b)的可靠度大于(a). 更一般的情况（摘自 王文义等. 串-并联和并-串联系统寿命比较. 石家庄铁道学院学报. 1997(10)1:65-68）： 假设部件X i 的寿命为L i ，系统a 、b 的寿命分别为S 1和S 2，则有串联及并联系统性质可知： S 1=max(minL i ) 1≤i≤n S 2=min(maxL i ) 1≤i≤n 对于任意i=1,2，……n ， 因为maxL i ≧L i 所以maxL i ≧minL i 1≤i≤n 即maxL i ≧max(minL i ) 1≤i≤n

可靠性优化设计简介

可靠性优化技术简介 班级：2014级车辆工程2班学号：222014322220127 作者：熊健宇 前言 在现代生产中可靠性技术已贯穿到产品的开发研制、设计、制造、试验、使用、运输、保管及维修保养等各个环节, 统称为可靠性工程。可靠性设计是可靠性工程的一个重要分支, 因为产品的可靠性在很大程度上取决于设计的正确性。 优化设计是现代设计方法的重要内容之一,机械优化设计是以数学规划为理论基础，设计过程中存在着大量的计算,所以必须与计算机技术相结合。而机械可靠性设计则是可靠性工程的一个重要分支 关键词可靠性优化技术 CAD 人们对于可靠性的一般理解, 就是认为可靠性表示元件、组件、零件、部件、总成、机器、设备、或整个系统等产品, 在正常使用条件下的工作是否长期可靠, 性能是否长期稳定的特性。这里除了有概率统计等量的概念外, 尚包含有预期使用条件, 工作的满意程度, 正常工作期间的长短等内容 在可靠性的上述定义中, 含有以下因素: (1)对象 可靠性问题的研究对象是产品,它是泛指的,可以是元件、组件、零件、部件、总成、机器、设备,甚至整个系统。 (2) 使用条件 包括运输条件、储存条件、使用时的环境条件(如温度、压力、湿度、载荷、振动、腐蚀、磨损等等)、使用方法、维修水平、操作水平等预期的运输、储存及运行条件, 对其可靠性都会有很大影响。 (3) 规定时间 与可靠性关系非常密切的是关于使用期限的规定, 因为可靠度是一个有时间性的定义。对时间性的要求一定要明确。时间可以是区间(0,t),也可以是区间(t1,t2) 。 (4) 规定功能 要明确产品的规定功能的内容。一般来说, 所谓“完成规定功能”是指在规定的使用条件下能维持所规定的正常工作而不失效(或发生故障), 指研究对象(产品)能在规定的功能

可靠性工程基本概念整理

第一章绪论 可靠性是指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”：产品的使用条件、维护条件、环境条件。 “规定时间”：产品必须达到的任务时间。如应力循环次数和车辆的行驶里程。 “规定功能”：产品必须具备的功能及其技术指标。 可靠性定义分为任务可靠性和基本可靠性。两者都强调无故障完成任务。任务可靠性强调完成规定的功能是界定在“任务剖面”的范围内。基本可靠性强调的持续时间是界定在寿命剖面的范围内。一个寿命剖面包含一个以上的任务剖面。度量任务可靠性时只考虑危及任务成功的致命故障，与该任务无关的故障可以不考虑。基本可靠性则涉及整个寿命周期内的所有故障。 任务剖面：产品完成规定任务的时间内所经历的时间和环境的描述。产品的工作状态；维修方案；产品工作的时间与顺序；产品所处的环境(外加的与诱发的)的时间与顺序；任务成功或致命故障的定义。 寿命周期与寿命剖面：产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。它包含一个或多个任务剖面。通常把产品的寿命剖面分为后勤和使用两个阶段。 可靠性的定义固有可靠性：产品在生产过程中确立的可靠性。 生产厂在模拟实际工作标准环境下，对产品 进行检测并给以保证的可靠性。使用可靠 性：与产品的使用条件密切相关，受到使用 环境、操作水平、保养与维修、使用者的素 质等因素的影响。 维修性：产品在发生故障或失效后，能迅速修复以维持良好而完善的状态的难易性。 广义可靠性：产品在整个寿命周期内完成规定功能的能力。包括狭义可靠性和维修性。 可靠性数学是可靠性研究的最重要的基础理论之一，主要研究解决各种可靠性问题的数学模型和数学方法，属于应用数学的范畴。应用于可靠性的数据收集、数据分析、系统设计及寿命试验等方面。 可靠性物理即失效分析，是研究失效现象及其机制和检测方法的学科，使可靠性工程从数理统计方法发展到以理化分析为基础的失效分析方法。从微观角度研究零部件（元器件）的失效发展过程和失效机理，从本质上、从机理方面探究产品的不可靠因素，为研制、生产高可靠性产品提供科学的依据。 可靠性工程是对产品（零部件、元器件、设备或系统）的失效及其发生概率进行统计、分析的一门边缘性学科，主要内容是运用系统工程的观点和方法论从设计、生产和使用等角度来研究产品的可靠性，包括对产品进行可靠性设计、可靠性预计、可靠性试验、可靠性评估、可靠性检验、可靠性控制、可靠性维修及失效分析。 实施可靠性工程应重视可靠性数据的收集与分析 3. 可靠性设计 应用可靠性理论、技术和设计参数的统计数据，在给定的可靠性指标下，对零件、部件、设备或系统进行的设计，称为可靠性设计。 通过预计、分配、分析、改进等一系列可靠性工程活动，把可靠性定量要求设计到产品的技术文件和图样中去，从而形成产品的固有可靠性。系统可靠性设计零件可靠性设计系统可靠性设计的目的，就是要使系统在满足规定可靠性指标，完成预定功能的前提下，使系统的技术性能、重最、成本、时间等各方面取得协调，求得最佳设计；或是在性能、重量、成本、时间和其它要求的约束下，设计能得到实际高可靠度的系统。 系统可靠性设计常用的方法系统可靠性框图;故障模式影响与危害度分析FMECA;故障树分析FTA;马尔科夫过程研究可靠性的 重要意义保证和提高产品的可靠性水平;提高经济效益;提高市场竞争能力 第二章可靠性数学基础 定义：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。可靠度的观测值是指直到规定的时间终了为止，能完成规定功能的产品数与该区间开始时刻投入工作产品数之比。 定义：产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定功能概率称为累积故障概率（又称不可靠度） 剩余寿命：若产品用到t时刻仍然完好，称为产品的年龄。具有年龄t的产品从t时刻开始继续使用下去直到失效为止所经历的 时间，称为具有年龄t的产品的剩余寿命。 定义：工作到某时刻尚未故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率，称之为产品的故障率。 故障率浴盆曲线早期故障期；偶然故障期；耗损故障期 可靠寿命：给定的可靠度所对应的产品工作时间。 中位寿命：产品的可靠度等于0.5时的可靠寿命。平均寿命：产品寿命的平均值。 对于不可修产品，平均寿命就是平均故障前时间；对于可修复产品，平均寿命就是平均故障间隔时间。 可用性是系统可靠性与维修性的综合表征。定义：可修复产品，在规定的条件下使用，在规定维修条件下修复，在规定的时间具有或维持其规定功能处于正常状态的概率。瞬时有效度使用有效度极限有效度 瞬时有效度是产品在某一时刻所具有或维持其规定功能的概率。平均有效度是在某规定时间内有效度的平均值。极限有效度是当时间趋于无限大时，瞬时有效度的极限值。 ?随机试验具有以下特点：重复性随机性明确性 第3章典型系统可靠性模型 系统由相互作用和相互依赖的若干单元结合成的具有特定功能 的有机整体。系统包含“单元”，其层次高于“单元” 系统按其可否修复分为不可修复系统和可修复系统两类 定义组成系统的所有单元中任一单元的故障都会导致整个系统 故障的称为串联系统。串联系统是最常用和最简单的模型之一。 组成系统的所有单元都发生故障时，系统才发生故障。并联系统 是最简单的冗余系统（有贮备模型）。系统由n个单元组成， 若系统中有r个或r个以上单元正常，则系统正常，这样的系统称 作n中取r表决系统。组成系统的各单元只有一个单元工作， 当工作单元故障时，通过转换装置接到另一个单元继续工作，直 到所有单元都故障时系统才故障，称为旁联系统，又称非工作贮 备系统。 非工作贮备的优点是能大大提高系统的可靠度。缺点是： （1）由于增加了故障监测与转换装置而提高了系统的复杂度； （2）要求故障监测与转换装置的可靠度非常高，否则贮备带来 的好处会被严重削弱。 贮备系统按贮备单元在贮备期间的失效情况可分为三类 ?冷贮备（无载贮备）贮备单元在贮备期间失效率为零； ?热贮备（满载贮备）贮备单元在贮备期间失效率与工作 单元失效率一样； ?温贮备（轻载贮备）贮备单元在贮备期间失效率大于零 而小于工作单元失效率。 维修度：对可能维修的产品在发生故障或失效后，在规定的条件 下和规定的时间内完成修复的概率。 修复率：维修时间已达到某一时刻但尚未修复的产品在该时刻后 的单位时间内完成修复的概率。 可用性：当需要时，可维修产品保持正常使用状态或功能的能力。 其度量指标是可用度。 第4章可靠性分配与预计 可靠性分配系统可靠性分配就是将使用方提出的，在系统设计 任务书(或合同)中规定的可靠性指标。，从上而下，由大到小， 从整体到局部，逐步分解，分配到各分系统，设备和元器件。 可靠性预计系统的可靠性预计是在系统的设计阶段根据组成 系统的元器件等在规定条件下的可靠性指标、系统的结构、系统 的功能以及工作方式等来推测系统的可靠性。是一个由局部到整 体、由小到大，由下到上的一种综合过程。可靠性分配的目的 是使各级设计人员明确其可靠性设计要求，根据要求估计所需的 人力、时间和资源，并研究实现这个要求的可能性及办法。可 靠性预计的目的：将预计结果与要求的可靠性指标相比较，审查 设计任务书中提出的可靠性指标是否能达到。在方案论证阶段， 通过可靠性预计，根据预计结果的相对性进行方案比较，选择最 优方案。在设计阶段，通过预计，发现设计中的薄弱环节，加以 改进。为可靠性增长试验、验证试验及费用核算等方面的研究提 供依据。通过预计给可靠性分配奠定基础。 可靠性分配与可靠性预计的关系：可靠性分配结果是可靠性预计 的依据和目标；可靠性预计相对结果是可靠性分配与指标调整的 基础。相互制约，相辅相成，使系统的设计满足要求。 可靠性分配与可靠性预计的作用: 提高产品的固有可靠性;降低 产品全寿命周期的费用;为可靠性增长计划提供科学依据. 在新产品从开发研制一直到定型生产之前，一艇要经设计——试 制——试验——修改设计——小批生产——检验——改进——定型 生产这一过程，在这一过程中，产品可靠性水平在不断提高，称 为可靠性增长。 可靠性分配的程序:明确系统可靠性参数指标要求;分析系统特 点;选取分配方法（同一系统可选多种方法）;准备输入数据;进 行可靠性分配;验算可靠性指标要求; 可靠性分配的无约束分配方法：等分配法;评分分配法；再分配 法；比例分配法；AGREE方法 等分配法又称为平均分配法。当系统中个单元具有近似的复杂程 度、重要性以及制造成本时，可用等分配法分配系统各单元的可 靠度。 评分分配法含义：在可靠性数据非常缺乏的情况下，通过有经验 的设计人员或专家对影响可靠性的几种因素评分，对评分进行综 合分析而获得各单元产品之间的可靠性相对比值，根据评分情况 给每个分系统或设备分配可靠性指标。评分因素与原则：（1） 复杂度最复杂的评10分，最简单的评1分。（2）技术发展水 平: 水平最低的评10分，水平最高的评1分。 (3)工作时间:单元 工作时间最长的评10分，最短的评1分。(4)环境条件 :单元工作 过程中会经受极其恶劣而严酷的环境条件的评10分，环境条件最 好的评1分。 可靠性指标分配的模糊数学模型:(1)建立评价因素集;(2)建立 评价因素权重集;(3)建立因素评价集（等级）及相应分值集;(4) 构建模糊综合评判矩阵;(5)计算各单元综合评价分值;(6)可靠 性指标分配 3.再分配法如果系统可靠性预计结果小于规定的系统可靠 度，则须重新进行可靠度分配。 4.比例分配法使系统中各单元的容许失效率与该单元预计失 效率成正比。 5. AGREE法考虑了组成系统各单元的复杂度、重要度、工作 时间以及它们与系统之间的失效关系，又称为按照单元的复杂度 及重要度的分配法。适用于各单元工作期间的失效率为常 数的串联系统。 可靠性预计目的、用途:评估系统可靠性，审查是否能达到要求 的可靠性指标。在方案论证阶段，通过可靠性预计，比较不同方 案的可靠性水平，为最优方案的选择及方案优化提供依据。在设 计中，通过可靠性预计，发现影响系统可靠性的主要因素，找出 薄弱环节，采取设计措施，提高系统可靠性。为可靠性分配奠定 基础。 分类根据战术技术中可靠性的定量要求 :基本可靠性预计 由于产品不可靠导致对维修和保障的要求。 任务可靠性预计估计产品在完成任务的过程中完成其规定 功能的概率。 从产品构成角度分析：单元可靠性预计（元件、部件或设备等） 系统可靠性预计 可靠性预计基本方法及用途：系统可靠性预计：数学模型法；边 值法；故障树分析法 设备可靠性预计：数学模型法；相似分析法；元器件计数法；应 力分析法元器件可靠性预计：应力分析法 数学模型法：根据组成系统的各单元间的可靠性数学模型，按概 率运算法则，预计系统的可靠度的方法，是一种经典的方法。相 似设备法：将新设计的产品和已知可靠性数据的相似设备进行比 较，从而简单估计出新产品可能达到的可靠性水平。相似产品 法考虑的相似因素一般包括：产品结构、性能的相似性；设计的 相似性；材料和制造工艺的相似性；使用剖面(保障、使用和环 境条件) 的相似性 相似复杂性法：将新设计产品的与相似产品相比较，考虑新产品 的相对复杂性，建立新、老产品可靠性之间的函数关系。功能预 计法：建立设备的功能特性和观测的工作可靠性之间的统计相关 关系；根据系统的功能，统计大量相似系统的功能参数和相关可 靠性数据，运用回归分析的方法，得出一些经验公式及系数；根 据初步确定的系统功能及结构参数预计系统的可靠性。元器件计 数法：按不同种类元器件的数量来预计单元和系统可靠度的方 法。采用这个方法进行预计，首先确定设计方案中各种元器件的 类型。 应力分析法：用于产品详细设计阶段的电子元器件失效率预计。 预计电子元器件工作失效率时对基本失效率进行修正。边值法： 基本思想：对于一些很复杂的系统，采用数学模型很难得到可靠 性的函数表达式。不采用直接推导的办法而是忽略一些次要因 素，用近似的数值来逼近系统可靠度真值，从而使繁琐的过程变 得简单。 边值法又称为上下限法，将一个复杂的系统先简化成某些单元组 成的串联系统，求该串联系统的可靠度预测值的上限及下限。 然后逐步考虑系统的其他部分，逐次求出越来越精确的可靠度上 限值和下限值，当达到一定的精度要求后，再将上限值和下限值 合成一个可靠度单一预测值。 机械产品可靠性预计方法：相似分析法；统计分析法故障物理法 相似分析法根据相似产品或相似环境下的可靠性数据，对产品或 环境条件进行对比修正，得出可靠性预计结果。 第五章故障模式影响与危害度分析 故障模式影响分析（Failure Mode and Effects Analysis，简 记为FMEA）是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其 对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、 检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。风 险来源归类：设计上的缺陷；过程中的不足；“不正确”的使用； 服务相关 如何控制风险？核心在于－－切断风险的传递链 FMEA 分析的是潜在故障（Potential Failure），是可能发生但 是现在还没有发生的故障。它是一种“事前预防”的行为。“及时性” 是FMEA的关键因素 FMEA的效益：改进质量、生产率、可靠性和安全性；改善企业形 象，提高竞争力；提高顾客的满意度；减少招回的风险；降低产 品开发的时间和费用；对减少风险的活动或措施进行存档和追踪 第三部分 FMEA的分析流程：第一步：确定FMEA的分析计划；第 二步：成立FMEA的分析小组；第三步：确定分析的必 要输入；第四步：实施FMEA；第五步：纠正措施的落 实 FMEA 小组的原则:每个人都参与其中。聚焦于某一问题，不要过 于分散。仅仅讨论的是FMEA问题，避免激烈争执。问题发现了， 解决它！是谁的责任并不重要。说话不要超过30秒。倾听！让别 人把话讲完。 故障影响是指产品的每一个故障模式对产品自身或其他产品的 使用、功能和状态的影响。 三级影响;(1)局部影响:本地影响;(2)对上层影响:对上层产品 的影响,对下一道工序的影响(3)最终影响:对顾客的影响 四类故障原因：设计相关;制造过程相关;使用相关;服务相关 控制措施的分类:第一等：消除故障原因的措施;第二等：降低严 重度的措施; 第三等：提前发现的措施;第四等：说明书/手 册 风险顺序数 (RPN):FMEA用风险顺序数进行相对定量描述. RPN 是在你提供的信息基础上计算出来的数，要考虑(1)潜在的失败 模式,(2)相关影响, 和(3)当前在达到顾客之前工程探测失败能 力 它是三个定量的数率的乘积，分别相对于影响，要因和控制：RPN = 严重度 X 发生率 X 探测力 （RPN）作为更改判据，例如：当RPN>125时，必须更改;当RPN>64 时，建议更改;当RPN<64时，不用更改

可靠性设计

课程设计 题目：计算机故障课程设计学院： 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 完成日期：

目录 一、概述 (2) 1 什么是可靠性 (2) 2 计算机可靠性 (3) 二、计算机简介及装置 (3) 三、故障图分析方法及步骤 (4) 1 故障树分析法 (4) 2 常用故障树分析符号 (4) 3 故障树分析 (7) 4 定性分析 (8) 5 定量分析 (8) 四、计算机故障分析 (8) 五、措施及建议 (9) 六、结论 (11)

一：概述 1什么是可靠性 一般所说的“可靠性”指的是“可信赖的”或“可信任的”。我们说一个人是可靠的，就是说这个人是说得到做得到的人，而一个不可靠的人是一个不一定能说得到做得到的人，是否能做到要取决于这个人的意志、才能和机会。同样，一台仪器设备，当人们要求它工作时，它就能工作，则说它是可靠的；而当人们要求它工作时，它有时工作，有时不工作，则称它是不可靠的。 对产品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的产品，可以长时间正常工作；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间就越长。简单的说，狭义的“可靠性”是产品在使用期间没有发生故障的性质。例如一次性注射器，在使用的时间内没有发生故障，就认为是可靠的；再如某些一旦发生故障就不能再次使用的产品，日光灯管就是这类型的产品，一般损坏了只能更换新的。从广义上讲，“可靠性”是指使用者对产品的满意程度或对企业的信赖程度。而这种满意程度或信赖程度是从主观上来判定的。为了对产品可靠性做出具体和定量的判断，可将产品可靠性可以定义为在规定的条件下和规定的时间内，元器件、设备或者系统稳定完成功能的程度或性质。例如，汽车在使用过程中，当某个零件发生了故障，经过修理后仍然能够继续驾驶。