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1、第五章 可靠性基础知识,一、故障（失效）及其分类,1. 故障：丧失完成规定功能的状态,2. 故障分类, 按故障的规律,早期故障、偶然故障、耗损故障, 按故障引起的后果,致命性故障、非致命性故障, 按故障的统计特性,独立故障、从属故障,第一节 可靠性的基本概念及常用度量,1可靠性：产品在规定的条件下和规定的 时间内，完成规定功能的能力。, 可靠性的概率度量称为可靠度,定义中的“三个规定”是理解可靠性概念的 核心。,二、可靠性,产品是指硬件和流程性材料等有形产品及 软件等无形产品。可大到一个系统，小到 一个零件。,固有可靠性 可靠性 使用可靠性,基本可靠性 可靠性 任务可靠性,2产品可靠性分类：,
2、产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复执行规定状态的能力。,维修性是产品质量的一种特性；产品设 计时应赋予维修简便、迅速和经济。,三、维修性,规定条件是指维修机构、场所、人员、 技能、设备、工具、备件、技术资料等。,产品不可能无限期工作，迟早总会出故 障，若能迅速而又经济地修复，顾客亦 是满意的。,系统（装备）的设计特性和计划的保障资源满足平时和战时使用要求的能力。, 包括两个方面的含义：与装备保障有关的 设计特性；保障资源的充足和适用程度。,四、保障性,近代复杂系统的可靠性有两部分构成：硬件可 靠性及软件可靠性, 与软件可靠性有关的标准：,IEC 6030
3、0-3-6软件可信性应用指南 IEC 61713软件生存期的软件可信性应用指南,五、软件可靠性,1可用性, 可用性是产品可靠性、维修性和维修保 障的综合反映。可用性的概率度量称为 可用度。,2可信性,可信性是一个集合术语，用来表示可用性及其影响因素：可靠性、维修性、维修保障。, 可用性是顾客对产品质量的又一重要的 需求。,六、可用性和可信性的概念,1可靠度,可靠度：R(t),2累积故障分布函数：F(t),七、可靠度函数、累积故障（失效）分布函数, 理论上可证明：一个由若干组成部分构成的产品，不论组成部分故障是什么分布，只要出故障后即予维修，修后如新，则较长时间后，产品的故障分布渐近于指数分布。
4、,3故障密度函数：f(t),（一）可靠度,（二）故障（失效）率, 故障率的单位,1菲特（fit）=10-9/小时,例：教材例5.1-1, 当产品的故障服从指数分布，则故障率为常数，此时可靠度为：,例：教材例5.1-2,八、可靠性与维修性的常用度量,（三）平均失效（故障）前时间（MTTF）, 当产品的寿命分布服从指数分布,（四）平均故障间隔时间（MTBF）,1 （其中T为总试验时间）,2对修归如新的产品,例：教材例5.1-3,例：教材例5.1-4,（五）贮存寿命,产品在规定条件下贮存时，仍能满足规定质量要求的时间长度。,（六）平均修复时间（MTTR）,式中ti：第i次修复时间,n：修复次数,1早
5、期故障期 2偶然故障期 3耗损故障期,七、浴盆曲线,性能指标 产品质量 专门特性（包括可靠性、维 修性、保障性等）,八、可靠性与产品质量的关系,一、可靠性设计的基本内容, 规定定性定量的可靠性要求 建立可靠性模型 可靠性分配 可靠性预计 可靠性设计准则 耐环境设计 元器件选用与控制 电磁兼容设计 降额设计与热设计,第二节 基本可靠性设计与分析技术, 串联模型：组成产品的所有单元中任一单 元发生故障都会导致整个产品 故障 并联模型：组成产品所有单元同时工作时， 只要有一个单元不发生故障，产 品就不会故障，亦称贮备模型, 可靠性模型,式中Ri(t)与i(t)第i单元的可靠度与故障率； Rs(t)与
6、s(t)第i单元的可靠度与故障率；,例1：教材例5.2-1,例2：教材例5.2-2,在产品设计阶段，将产品的可靠性定量要求按规定的准则分配到规定的产品层次的过程。, 常用方法：评分分配法；比例分配法, 评分分配法,选择故障率入为分配参数，主要考虑四个影响因素：,复杂度：组成分系统的元器件数数量及组装 调试的难易程度,技术成熟度：分系统的技术水平和成熟程度,重要度：分系统的重要性,环境条件：分系统所处环境条件,二、可靠性分配, 每个因素的分值在1-10之间,分配公式：,（1）,（2）,（3）,（4）,例：教材例5.2-3, 根据产品各组成部分的可靠性预测产品在规 定的工作条件下的可靠性, 常用方
7、法：元器件计数法；应力分析法, 元器件计数法预计公式：, 应力分析法预计公式：,（1）,（2）,（3）,三、可靠性预计,1. FMECA,2. FMECA包括FMEA和CA, FMEA CA,3. 故障模式,4. 故障影响,四、故障模式、影响及危害分析,5严酷度及其分类,I类（灾难性故障） II类（致命性故障） III类（严重故障） IV类（轻度故障）,6故障概率等级,A级（经常发生，大于总故障概率的0.2） B级（很可能发生，为总故障概率的0.10.2） C级（偶然发生，为总故障概率的0.010.1）D级（很少发生，为总故障概率的0.0010.01） E级（极不可能发生，小于总故障概率的0.
8、001）,（1）掌握产品结构和功能的有关资料 （2）掌握产品启动、运行、操作、维修资料 （3）掌握产品所处环境条件的资料 （4）定义产品及其功能和最低工作要求 （5）按照产品功能方框图画出可靠性框图 （6）确定分析级别 （7）描述故障模式、分析原因及影响 （8）找出故障的检测方法 （9）找出预防措施 （10）确定严酷度 （11）确定故障概率等级 （12）填写FMEA表，绘制危害性矩阵,（一）FMECA的实施步骤,初始约定层次 任 务 审 核 第 页共 页 约定层次 分析人员 批 准 填表日期,故障模式及影响分析表, FTA, 故障树分析的一般要求,（1）故障树分析的准备工作 （2）故障树的建造
9、 （3）故障树的定性分析 （4）故障树的定量分析 （5）编写故障树分析报告,五、失效（故障）树分析,（1）简化设计 （2）可达性设计 （3）标准化、互换性与模块化设计 （4）防差错及识别标志设计 （5）维修安全性设计 （6）故障检测设计 （7）维修中的人的因素工程设计,六、维修性设计, 可靠性试验的概念, 可靠性试验：实验室试验，现场试验,第三节 可靠性试验,一、环境应力筛选试验 二、可靠性增长试验 三、加速寿命试验 四、可靠性测定试验 五、可靠性鉴定试验 六、可靠性验收试验,（一）可信性管理应遵循的原则,（1）可信性设计与性能设计同步进行 （2）将可信性管理纳入统一计划 （3）遵循预防为主、
10、早期投入的方针 （4）重视和加强信息工作与故障报告、分析、 纠正措施系统 （5）贯彻可信性有关法规和标准 （6）严格技术状态管理 （7）坚持一次成功的思想 （8）严格进行可信性评审,第五节 可信性管理,1职能, 计划 组织 监督 控制 指导,二、可靠管理的基本职能、对象和方法,2对象,产品开发、生产、使用过程中与可信性有关全部活动。,3管理的基本方法,管理的计划 管理的组织 管理的监督 管理的控制,1故障报告 2故障分析（调查；核实；工程分析；统 计分析） 3故障纠正,三、建立故障报告、分析和纠正措施系统 （FRACAS）,4故障报告、分析和纠正措施系统是一个闭 环系统, 监控的一种管理手段 组织由非直接参加设计的同行专家和有 关代表评审 可靠性设计评审是最重要的一种评审 可靠性评审的作用 一种正规审查程序 应分阶段进行,四、可信性评审,
