第一章可靠性的基本概念概要

《第一章可靠性的基本概念概要》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章可靠性的基本概念概要（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1,第一章 可靠性的基本概念,2,1.1 可靠性研究与应用的目的和意义,什么是产品可靠性？ 产品的属性：故障 人总是要生病。从生理学上讲，人也可以看成是产品或机器 持久保持其功能/性能的能力，不出现问题、不发生故障，为用户所用。 电冰箱用710年不出故障，捷达轿车“皮实” 可靠性高 定义：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。 产品可靠性定义的要素是三个“规定”(“规定条件”、“规定时间”、“规定功能”）,3,1.1可靠性研究与应用的目的和意义,为什么要研究可靠性？ 世界上没有永恒的事物 产品故障会造成巨大的损失 经济损失 人员安全 武器装备丧失战斗力 政治、社会问题,4,1.

2、1可靠性研究与应用的目的和意义,为什么要研究可靠性？ 技术的进步、信息时代 产品，特别是飞机、武器装备等日益复杂化、高科技 载人航天、绕月探测工程 美国人的火星探测 人类的生活在20、21世纪发生了巨大的变化 人们对可靠性的要求日益提高 现代高科技产品对可靠性高要求,5,1.1可靠性研究与应用的目的和意义,为什么要研究可靠性？ 高可靠是设备工作力的保障 提高设备的效能 减少装备维修 减少装备全寿命周期费用 综合效能 功能/性能，款式、构型等 可靠性(寿命)、维修性、产品支援 质量 价格/使用费用,6,1.1可靠性研究与应用的目的和意义,可靠性的重要性 例如，美国的宇宙飞船阿波罗工程有700多万

3、只元器件 和零件，参加人数达42万人，参与制造的厂家达1万5千多家，生产周期达数年之久。象这样庞大的复杂系统，一旦某一个元件或某一个部件出现故障，就有可能造成整个工程失败，造成巨大损失。 所以可靠性问题特别突出，不专门进行可靠性研究是 难于保证系统可靠性的。,7,1.1可靠性研究与应用的目的和意义,可靠性工程的重要性主要表现在三个方面： 1. 高科技的需要 2. 经济效益的需要 3. 政治声誉的需要 总之，无论是人民群众的生活，国民经济建设的需要出发，还是从国防、科研的需要出发，研究可靠性问题是具有深远的现实意义。,8,1.1可靠性研究与应用的目的和意义,可靠性与经济性 1.可用率提高5%（美

4、国电站）：相当于节省84亿美元开支，等于装机3400万KW，节省耗油90万桶。有专家认为即使成本提高10%，能获得可靠性提高10%也是合算的。 2.全寿命成本下降总费用下降，以国内电视机为例：早期维修费 19.6亿元。如果平均寿命从500小时提高到1000小时，维修费只需2.3亿元。 因此需要可靠性、性能、经济之间达到某种平衡。 从政治方面考虑 无论哪个国家，产品的先进性和可靠性对提高这个国家的国际地位、国际声誉及促进国际贸易发展都起很大的作用。,9,1.1可靠性研究与应用的目的和意义,可靠性工程发展的必然性 1. 1963年美国航空兵飞机每飞行一万小时就有1.46次事故，年重大事故514次事

5、故毁机275架，死亡驾驶员222人，损失2.8亿美元。 2. 1984年墨西哥天然气大爆炸死500人，120万撤离。 3. 1984年印度联合碳化物农药厂450吨甲基氰酸池泄漏，死亡2347人，伤4万人。 4. 1986年前苏联切尔诺贝利核事故，300人死亡后患30年。 5. 1986年美国挑战者号爆炸性，7宇航员遇难。,10,可靠性工程发展的必然性 随着工业设备容量、参数的日益身高，因事故或故障引起的损失也随之增大；反之，提高设备可靠性的效益也显著增大。 一台600MW的发电机组强迫停运一天，少发电14400 MW.h，使电厂收入减少432万元。 2001年2月22日，由于大雾天气造成辽沈地

6、区发生大面积停电事故，直接经济损失大1000万元，间接经济损失1亿多元。,1.1可靠性研究与应用的目的和意义,11,萌芽期 20世纪40年代是可靠性萌芽时期， 1943年美国成立了电子管研究委员会（VTD）专门研究电子管的可靠性问题。 与此同时，德国通过对导弹系统的研究，也发现了可靠性的重要作用。 形成期 1951年ARINC开始了最早的一个可靠性改进计划；1952年美国国防部成立了电子设备可靠性咨询组(AGREE)；1955年AGREE开始实施从设计、试验、生产到交付、储存和使用的全面的可靠性发展计划，并于1957年发表了军用电子设备可靠性的研究报告，从9个方面阐述了可靠性设计、试验及管理的

7、程序及方法，确定了美国可靠性工程的发展方向，成为可靠性发展的奠基性文件，标志着可靠性已经成为一门独立的学科，是可靠性工程发展的重要里程碑。,1.2 可靠性的发展概况,12,成熟与综合发展 20世纪60年代70年代,是可靠性工程全面发展和步入成熟的阶段。美国在许多武器装备中推行可靠性工程，美军形成了一系列较完善的标准。 日本1956年引进可靠性技术，并成立了电子管寿命研究小组；1958年成立了可靠性研究会；1971年召开第一届可靠性学术讨论会。 英国1962年出版可靠性与微电子学，法国成立可靠性中心。 前苏联1964年及东欧召开可靠性学术会议。 1965年国际电子技术委员会设立可靠性技术委员会，

8、1977年改名为可靠性与维修性技术委员会。,1.2 可靠性的发展概况,13,1.2 可靠性的发展概况,20世纪80年代以来，可靠性向更广泛和更深入的方向发展，并以武器装备的效能为目标，将可靠性、维修性和保障性有机的综合在一起，形成可靠性系统工程 我国从20世纪80年代，才真正在武器装备中开展可靠性工程； 21世纪初，可靠性工程在我国全面深入的研究与应用。,14,1.2 可靠性的发展概况,可靠性工程在未来会得到更大的重视 1. 产品复杂程度不断增加 2. 产品的工作环境日益严酷 3. 提高产品经济性的需要 4. 国内外竞争形式的需要,15,1.2 可靠性的发展概况,航空运输的可靠性 航空运输的优

9、势：速度快、运量大、安全性高 飞机旅行造成多人伤亡的事故率约为三百万分之一。现在飞机的事故率已经降至汽车的1/20,火车的1/10。 航空运输的风险：客机在有效使用期内的风险小于百万分之一,16,1.3 可靠性的概念,工业产品的质量通常包括三个方面的指标： 1、性能指标：代表了产品的使用价值。 2、可靠性指标：固有可靠性、使用可靠性等。 3、维修性指标：可修复产品的维修难易程度。,17,1.3 可靠性的概念,产品特性,18,1.3 可靠性的概念,可靠性系统工程 可靠性工程 可靠性、安全性(系统安全性工程) 维修性工程与维修工程 维修性产品固有的特性：反映产品是否好修 维修：为保持/恢复产品可用

10、状态所开展的活动 维修的方式与级别，RCM：以可靠性为中心的维修 测试与测试性：故障诊断 综合保障/产品支援 保障性：好保障、保障好 维修设备与人员 备件与维修网点(维修级别) 用户资料与培训等,19,1.3 可靠性的概念,可靠性工程范畴 系统/产品的可靠性要求或目标 可靠性的设计分析 建模、预计、FMEA、FTA 风险分析等 可靠性试验与评价 环境应力筛选(ESS) 可靠性增长试验等 可靠性验证试验等 可靠性信息 可靠性管理,20,1.3 可靠性的概念,可靠性工程理论基础 交叉型学科 可靠性的理论基础 宏观：系统学、概率论、统计学 微观：其他学科：材料学、力学等等 应用理论 系统工程 可靠性

11、设计分析技术 可靠性试验技术 可靠性评估技术 可靠性信息管理 可靠性管理,21,1.3 可靠性的概念,质量与可靠性关系 从广义质量观看，质量涵盖可靠性 从狭义的质量观看，就是“符合性质量” 可靠性毕竟与狭义的质量管理还是有很大区别的，质量出了问题，往往批次性很强 可靠性是更深层次的与设计、工艺相关的根本性问题。有些企业对于可靠性工程有一种错误观念，认为可靠性工程是质量部门的事情，而设计部门却很少人员参与。 产品的可靠性是在设计阶段就已经决定了 在用户使用过程中，均是“可靠性”问题,22,1.3 可靠性的概念,可靠性的几个概念 时间域的概率度量 按用户/生产方分类 固有可靠性 使用可靠性 按分析

12、角度分类 基本可靠性：产品在规定的条件下，无故障的持续时间或概率 在没有后勤保障情况下系统工作能力的度量 考虑所有需要维修保障的故障 任务可靠性：产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力 系统完成任务能力的度量 只考虑引起任务失败的故障,23,1.3 可靠性的概念,可靠性定义 产品在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力。 1. 产品：可以是一个小零件，也可以指一个大系统。 2. 规定条件：主要是指使用条件和环境条件。 3. 规定时间：包括产品的运行时间、飞机起落架的起飞着陆次数、 循环次数或旋转次数等。 产品可靠性是非确定性的，并且具有概率性质和随机性质。 维修性定义 在规定条件下和规定

13、时间内，按规定的程序和方法进行维修，保持或恢复到规定状态的能力,24,1.3 可靠性的概念,广义可靠性 指可修复产品在使用中或者不发生故障（通过预防性维修），或者发生故障也易于维修，因而经常处于可用状态的能力。 广义可靠性 = 狭义可靠性 + 可维修性 广义可靠性典型事例：赛车,25,1.3 可靠性的概念,可靠性的分类：固有可靠性和使用可靠性 固有可靠性：通过设计、制造、管理等所形成的可靠性 (通常体现在产品的固有寿命上 使用可靠性：产品在使用条件影响下，保证固有可靠性的发挥与实现的功能。 （通常体现在产品的实际使用寿命上） 使用条件：包括运输、保管、维修、操作和环境条件等。,26,1.3 可

14、靠性的概念,可靠性的特征 1、可靠性与专业技术密切相关 2、可靠性与故障相关 3、可靠性水平与使用条件相关 4、可靠性与预防手段相关 5、可靠性与人机工程因素相关,27,1.3 可靠性的概念,航空发动机可靠性工程 产品的可靠性是一项系统工程，需要有多项工程的实施和保障，才能确保产品的可靠性。 主要类别有： 1、可靠性标准体系和规范（航空发动机） （1）航空技术装备寿命和可靠性工作暂行规定，国防科委，1985年10月正式执行 （2）航空发动机寿命和可靠性工作暂行规定，1987年5月正式执行,28,1.3 可靠性的概念,（3）国军标 GJB 450-88 装备研制与生产的可靠性通用大纲 GJB 2

15、41-87 航空涡喷、涡扇发动机通用规范 GJB 241-87 航空涡浆、涡轴发动机通用规范 （4）国外参考文献 MIL-STD-1783 美国空军标准，发动机结构完整性大纲 MIL-E-87231 美国航空涡喷、涡扇发动机军用规范 （5）中国民航适航性条例和标准 CCAR-33部 中国民用航空规范，航空发动机适航标准 CCAR-35部 中国民用航空规范，螺桨适航标准,29,1.3 可靠性的概念,2、可靠性设计工程 定寿：对发动机固有可靠性的实现，固有寿命的确定。 延寿：通过对发动机的改进改型再设计，排故挖潜和可靠 性增长等工作，发动机的固有寿命的再确定。 3、使用可靠性工程 4、系统可靠性工程 5、可靠性分析工程 6、可靠性试验工程 7、状态监视与故障诊断技术 8、信息管理工程 9、可靠性管理工程 10、可靠性理论研究发展和教育工作,30,1.3 可靠性的概念,航空发动机可靠性特征 高速旋转机械 多零组件构成 载荷与受力复杂 可修复与不可修复 寿命长短不一 故障模式繁多、故障率较高 可进行发动机状态监视与故障诊断 发动机本身工作状况与使用环境都比较复杂,