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1、 戴慈庄 北京航空航天大学可靠性工程研究所1 培训教程前 言可靠性是产品重要的质量特性。提高产品 的可靠性，是提高产品完好性和工作成功性、 减少维修和寿命周期费用的重要途径。在产品 研制过程中深入开展可靠性工程，对提高产品 可靠性具有十分重要的意义。可靠性工程是指为了达到产品的可靠性要求 所进行的一系列技术与管理活动，贯穿了产品 的论证、方案、工程研制、生产和使用等寿命 周期过程。 2 培训教程发展简述国外可靠性发展概述国内可靠性发展概述3 培训教程可靠性发展与产品质量的特性关系产品质量的固有特性包含了产品的性能特性、专门特性、经济性 、时间性、适应性等方面，如图所示。4 培训教程可靠性是产品
2、在规定的条件下和规定的时间内完成规定 功能的能力。维修性是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，保持或恢复到其规定状态的能力 ，即反映产品是否易修的能力。测试性是产品能及时、准确地确定其工作状态（工作、 不可工作或工作性能下降）并隔离其内部故障的能力。保障性是产品设计特性和计划的保障资源满足平时使用 和利用率要求的能力，包括维修保障能力和使用保障能力（ 相当于家用电器售后服务能力）。安全性是产品所具有的不导致人员伤亡、产品毁坏，不 危及人员健康和环境的能力。产品的故障可能导致安全性事 故的发生。5 培训教程介绍的内容主要介绍有关可靠性方面的一些重要的专题1. 可靠性
3、和可靠性工程概述2. 可靠性设计3. 可靠性分析4. 可靠性试验5. 元器件选用与控制6 培训教程可靠性可靠性 (Reliability)(Reliability)产品在规定的产品在规定的条件条件下下 和规定的和规定的时间时间内完成内完成 规定规定功能功能的的能力能力。可。可 靠性的概率度量称为靠性的概率度量称为 可靠度。可靠度。为了为了达到达到产品的可靠性产品的可靠性要求要求所进行的一系列所进行的一系列技技术术和和管理活动管理活动。可靠性工程可靠性工程 (Reliability Engineering)(Reliability Engineering)1 可靠性和可靠性工程概述7 培训教程1
4、 可靠性和可靠性工程概述1.1 可靠性工作的基本原则a. 应确保可靠性要求合理、科学并可实现 ;b. 必须遵循预防为主、早期投入的方针;c. 在研制阶段可靠性工作必须纳入产品的研制工作, 统一规划, 协调进行;d. 必须遵循采用成熟设计原则;e. 应采用有效的方法和控制程序, 减少制造中对可靠性带来的不利影响，保持设计的可靠性水平;8 培训教程1 可靠性和可靠性工程概述 1.1 可靠性工作的基本原则f. 尽可能通过规范化的工程途径, 开展各项可靠性 工作;g. 必须加强对研制和生产过程中可靠性工作的监督 和控制;h. 应充分重视使用阶段的可靠性工作, 以尽快达到可靠性的目标值;i. 在选择可靠
5、性工作项目时, 应根据各种因素对工作项目的适用性和有效性进行分析, 以选择效费比高的工作项目。9 培训教程1.2 名词术语a.基本可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间 内，无故障工作的能力。确定基本可靠性值时, 应 统计产品的所有寿命单位和所有的关联故障。（寿命单位：产品使用持续期的度量单位。如工作小时、次数等。） (关联故障：在解释试验结果或计算可靠性值时必须计入的故障。）b.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。（任务剖面：产品在完成规定的任务这段时间内所经历的全部事件和 环境的时序描述。）10 培训教程表1 基本可靠性与任务可靠性基本可靠性任务务可靠性 在规规定条件下
6、产产品无故 障工作能力的度量 考虑虑所有需要维维修保障的故障 采用冗余，降低基本可靠性 通常低于或等于任务务可靠性主要参数：主要参数：平均故障间间隔时间时间 （MTBF） 产产品完成规规定任务务能 力 的度量 只考虑虑引起任务务失败败 的 故障 通过过冗余提高任务务可靠 性 通常高于基本可靠性主要参数：主要参数：致命故障间间的任务时务时 （MTBCF）11 培训教程c.固有可靠性：设计和制造赋予产品的， 并在理想的使用和保障条件下所具有的可 靠性。d.使用可靠性：产品在实际的环境中使用 时所呈现的可靠性，它反映产品设计、制 造、使用、维修、环境等因素的综合影响 。12 培训教程e.其他名词术语
7、产品: 一个非限定性的术语,用来泛指元器件、 零部件、组件、设备、分系统或系统。可以指硬件、软件或两者的结合。故障: 产品不能执行规定功能的状态。失效: 产品丧失完成规定功能的能力的事件。可靠性特征量: 表示产品总体可靠性高低的各种可靠性参数指标。13 培训教程1.3 1.3 可靠性工程的含义可靠性工程（可靠性工程（Reliability EngineeringReliability Engineering）是研究产品是研究产品寿命周期全过程寿命周期全过程中同产品中同产品故障作斗争故障作斗争的一门的一门科学科学。从产品的整体及其同外界环境的辩证关系出发，从产品的整体及其同外界环境的辩证关系出发
8、，用用实验研究、现场调查、故障和故障分析实验研究、现场调查、故障和故障分析等等方法方法，研究研究 产品寿命和可靠性与外界环境的相互关系，产品寿命和可靠性与外界环境的相互关系，研究研究产品产品 故障的发生、发展及其预防和维修、保障直至消灭的故障的发生、发展及其预防和维修、保障直至消灭的 规律，以及规律，以及增进可靠性增进可靠性一系列一系列技术技术和和管理活动管理活动。（寿命周期：寿命周期：产品从论证、研制、生产、使用、退出使用所经历的整个时产品从论证、研制、生产、使用、退出使用所经历的整个时 间）间）14 培训教程1.4 可靠性工程的实质可靠性工程可靠性工程是与是与故障作斗争故障作斗争的一门科学
9、，其的一门科学，其实实质质是研究产品是研究产品故障故障的的发生发生、发展发展、在故障发生后、在故障发生后 的的诊断诊断、修理修理、保障保障, , 以及如何以及如何预防产品故障预防产品故障的的 发生发生，直至消灭故障直至消灭故障的的规律规律。可靠性设计是可靠。可靠性设计是可靠 性工程的基础。性工程的基础。用通俗的话来说，可靠性系统工程是在研究产用通俗的话来说，可靠性系统工程是在研究产 品品“ “防病防病、治病治病” ”的规律。这与研究人类的规律。这与研究人类生命过程生命过程以及以及同疾病作斗争同疾病作斗争的的医学系统工程医学系统工程颇有相似之处颇有相似之处 。15 培训教程2 可靠性设计2.1
10、2.1 可靠性要求可靠性要求设计、分析、试验和验收的依据。设计、分析、试验和验收的依据。可靠性设计要求可靠性设计要求可分为：可分为：定性要求定性要求; ; 定量要求定量要求。定性要求内容有: 遵守一般可靠性设计和准则等。定量要求定量要求内容有: 使用使用与与合同合同 参数和指标。参数和指标。使用参数和指标使用参数和指标：直接与：直接与产品完好性产品完好性、任务成功性任务成功性 、维修人力和保障资源费用、维修人力和保障资源费用有关的一种度量。其度量有关的一种度量。其度量 值称为值称为使用指标使用指标（目标值目标值与与门限值门限值）。）。合同参数和指标合同参数和指标：在合同中表达：在合同中表达订购
11、方要求订购方要求的，并的，并 且是且是承制方在研制和生产过程承制方在研制和生产过程中可以中可以控制的参数控制的参数。其。其 度量值称为度量值称为合同指标合同指标（规定值规定值和和最低可接受值最低可接受值）。）。16 培训教程2.1.1 可靠性定量要求使用指标和合同指标表表2 2 使用指标和合同使用指标和合同 指标指标* *下面列出可靠性常用的设计指标参数下面列出可靠性常用的设计指标参数17 培训教程2.1.2 可靠性定量要求主要主要参数特征量参数特征量a. 可靠度可靠性的概率度量，其符号为R(t) 例如: R(t)=0.95，0.99等 。b. 平均故障间隔时间 mean time betwe
12、en failures (MTBF) 可修复产品的一种基本可靠性参数。其度量方法为：在规 定的条件下和规定的期间内，产品寿命单位总数与故障总次数 比。c. 平均故障前时间 mean time to failures (MTTF)不可修复产品的一种基本可靠性参数。其度量方法为：在 规定的条件和规定的期间内，产品寿命单位总数与故障产品总 数之比。18 培训教程2.1.2 可靠性定量要求主要指标主要指标参数参数d.平均首次故障前时间 mean time to first failure (MTTFF)可修复产品的一种基本可靠性参数。其度量方法为：在 规定的条件下，产品从开始使用到出现首次故障时产品寿
13、命 单位总数与产品首次故障总数之比。e. 故障率产品可靠性的一种基本参数。其度量方法为：在规定的 条件下和规定的期间内，产品的故障总数与寿命单位总数之 比。19 培训教程产产品层层次产产品使用特征量连续连续 或间间歇工 作(可修复)连续连续 或间间歇工 作(不可修复)一次性使用装备备R(t)或MTBFR(t) 或MTTFP(S)或P(F)分系统统 设备设备R(t)或MTBFR(t)或P(S)或P(F)组组件 元器件P(F)注： R(t)：可靠度 MTBF：平均故障间间隔时间时间 P(S)：成功概率 MTTF：平均故障前时间时间P(F)：故障概率 ：故障率表表3 3 可靠性常用的设计指标参数的应
14、用可靠性常用的设计指标参数的应用 20 培训教程式中：Ri、 i单元的可靠度、故障率（1/h）； Rs、s系统的可靠度、故障率（1/h）。此时，系统的故障率s为单元的故障率i 之和:系统的平均故障间隔时间为：=1 +2 +n平均故障间隔时间 MTBF =可靠性设计指标参数的关系可靠性设计指标参数的关系( (串联模型) )R1R2Rn21 培训教程2.2 可靠性设计工作内容按可靠性要求开展设计工作 。 表4 可靠性设计（定性）工作内容1成熟设计 2简化设计 3余度设计 4环境防护设计 5按可靠性设计准则设计 6软件可靠性设计 7包装、贮存、运输设计 等22 培训教程可靠性设计准则的制定与贯彻(按
15、可靠性设计准则设计)a.目的通过制定并贯彻产品可靠性设计准则，把有助于保证、提高 产品可靠性的一系列设计要求设计到产品中去。b. 可靠性设计准则文件的基本内容产品可靠性设计准则是在产品设计中能够直接贯彻实施的可 靠性设计要求细则与保证措施，可靠性设计准则文件基本内容 包括：概述、目的、适用范围、依据、可靠性设计准则。这是属可靠性设计（定性）的工作内容,很重要。23 培训教程c.可靠性设计准则的作用与特点（1）可靠性设计准则是进行可靠性定性设计的重要依据为了满足规定的可靠性设计要求，必须采取可靠性设计技术，贯彻 可靠性设计准则是其中一项重要内容, 在设计中必须逐条予以实施。（2）贯彻可靠性设计准则可以提高产品的固有可靠性产品的固有可靠性是设计和制造所赋予，设计人员在设计中遵循可靠 性设计准则，可避免一些不该发生的故障，从而提高产品的固有可靠性。（3）贯彻可靠性设计准则是实现可靠性与产品性能设计同步的有效方法设计人员只要在设计中贯彻可靠性设计准则,就可以把可靠性设计到 产品中去，使产品的性能设计和可靠性设计相互有机地结合。（4）可靠性
