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1、可靠性设计思路与实务（Reliability Design） t0作者 盛其安 George Sheng2008年5月可靠性设计思路与实务课程大纲：系统性思维系统可靠性 -可靠性与品质的差别 -可靠性研究重心可靠性规格与工程规格 -失效时间机率密度函数 -可靠性基本数学原理可靠性设计实例-定出可靠性目标-可靠性设计实务流程 -系统可靠性预测 -可靠性指派与财务效应计算 -执行设计方法 -失效模式与效应分析（FMEA），可靠性测试与预防电子产品可靠性设计案例以上课程订为3小时，为高层主管概念性课程，参与马丁工作者，还需参与下午实做技术培训。失效资料分析-资料搜集技术 经验方法（Empirical
2、 methods）不分组完整资料点绘位置f(t),（t）分组完整资料不分组删失资料Kaplan-meier form of product limit estimator分组删失资料静态寿命预测课堂习作（请带计算器）可靠性简史最早可靠性是应用在保险业，研究人类存活机率1939-1945 二战，德国V1，V2火箭1930-1940 Weibull研究材料疲劳，导出“韦氏分布”1930-1940 waiting theory(等待理论)指数分布之应用奠定可靠性理论基础1945 二战后，可靠性才成为研究主题，原因是复杂电子系统失效率太高之故1945 商用航空公司成立Aeronautical Radi
3、o ,INC(ARINC)去改善飞机电子设备1950 美国空军成立改善设备可靠性小组1952 美国国防部成立Advisory Group on Reliability of Eloctronic Equipment(AGREE)来改善电子设备可靠性1952 AGREE提出可靠性测试要求（对新系统）1950+ 重心集中在使用指数分布来展现失效时间，颁布大量军标（Mil-STD）1960+ 可靠性教科书问世, Baeovsky(1961),Barlow，Proschan(1967)，Smith(1976),Kapar and lanberson(1977)1960+ 美俄太空竞赛，1969登月计划
4、1970+ 重点转到fault tree analysis(失效树分析)FTA1980+ 可靠性和可维护性再度成为重心2000+ Air Forces Relisbility and maintainabity (R&M)program系统性思维（定性逻辑）前言：研发产品或流程，基本上是设法安排由许多元件组合成的一个能产生出某些特定功能的结构体，如何安排这些元件功能，使之井然有序，相辅相成完成任务，就成为研发产品首先面临到最根本性的挑战。没有好的系统性思维，不但容易产生出许多潜在问题，使得一旦系统复杂度提升，就会面临失控局面，而且当问题发生，也不容易找出病源，这对品质、成本、交期，以及售后服务
5、都是有害无益的，所以研究人员除了在学校学到的专业知识外，必须要学好系统思维才可以胜任研发和改善问题的工作。目的：a. 了解系统原理b. 提升产品设计Q、C、D的品质c. 便利除错、检修和维护d. 为整体研发订出逻辑架构，在第一次就把系统架构弄对，大幅减少以后研发出错的机率e. 为改善任何问题，或发展任何事业提供必要的逻辑思路系统的定义1.为产生某种功能（Function）或达到某种目的（Purpose）由二个以上彼此相互有影响（Interaction）与相互依赖（Interdependent）的单元（Elements，Parts，Things，Subsystem）协调配合所组成（arrange
6、ment，Connection）的复合整体（a complex whole）称为系统。系统1+1+1+1+1协调配合组成1+1+1+1+1相互影响，相互依赖2.系统成功因素系统品质（a）系统中每一个单元品质要好（b）系统中各单元结合方式即（+），也要出色，这种抽象的系统架构，甚至比看得见的单元更为重要。系统中的连结即的衡量前言：前面提到系统成功因素有二，各元件要好连结方式也要出色，但如何证明或衡量这种抽象的方式好坏呢？答案：用可靠性系统原理去衡量例： 下列二系统，所用的元件数量和可靠性完全一样，但设计理念不同，一为子系统并联，一为元件并联，试问二者之间，何者可靠性较好a.元件并联系统.9.8.
7、8.9求R（system）=？b.子系统并联系统.8.9.9求R（system）=？.8结论：不仅系统会有影响，整个系统金字塔架构是否合理，是否精减，都会导致最终结果的差异，这种定性设计或解决问题的逻辑，绝对适用在任何硬体、软体有形的产品，或无形的服务之设计、改善方面。金字塔结构法的原理：分类及概括金字塔结构法的原理是以方向做判别，当方向是垂直往下时，就要用“分类”概念，垂直往上时，就要用到“概括”概念，而同一水平层次的分类之间，必须运用MECE原则，来检视你的分类是否恰当。MECE：(Mutually Exclusive，Collectively Exhaustive)即周衍与互斥原则精华结
8、论（目的）形成上一层的主题水平关联周衍与互斥（MECE）水平关联概括（垂直往下）（垂直往上）水平关联分类Grouping一堆未经分类的元素、元件、输入功能等等“概括”、“分类”和分类中的“周衍”与“互斥”就成为结构的品质核心特性系统架构使用概括重点的技巧达到金字塔的顶端（由下往上的逻辑）检视各论点间是否符合MECE原则，并以归纳法或演绎法（Why）做推论，学会运用“概括重点”的技巧，就可获得最后的具体结论。金字塔顶点 What演绎和归纳持续上推一层概括重点Summary point刺激大脑做进一步的思考由下而上可用找出其他类似的事物归纳法将想法做进一步的推论演绎法从分组论点中发展概括论述的技巧
9、同组功能彼此独立，互无遗漏（MECE）情境论述What，内容细节的相似性意含a.归纳法 MECE（周衍，互斥）原则（概括重点）逻辑推演What的品质b.演绎法（Why）（因果关系）结论 系统架构之分级、范围及其应用（How与Why的应用）一辆汽车由动力、油路、控制、悬吊等子系统所组成，若再往下视各子系统为一系统，则下所属之模组为次子系统，如视模组为一系统，则下层的元件为其最终单元。结果目的系统原因结果原因结果原因WhyHow手段目的子系统HowWhy手段目的模组HowWhy零件手段当已有目的，而寻求达成目的之具体方法时，则就用功能之展开，由上层系统发展下层系统当改进一现存系统时，则由下层系统来
10、鉴定上层系统，亦即追查手段之目的如目的已不需要，则下层系统即可消除，而使系统改进由上层系统发展下层系统问“How”,答案即为下层系统由下层系统鉴定上层系统时问“Why”，答案为上层系统系统的设计与改进，须善用How？与Why？系统的范围依研究之目标的范围而定系统中切记手段目的是不能在相同层次的，手段永远是在目的的下层How与Why的上下运用，检查系统，架构品质结论 概念展开（Concept Fan）抓紧How与Why的逻辑，邀请一小组人参与脑力激荡，依下列步骤进行：1. 写下问题，或希望的产出，以简单片语或单字，写在大板子上2. 询问“为什么”是一个问题，将答案用简单片语写在原叙述的右边3.
11、询问我们“如何”能解决此问题，使用简单片语，把答案写在原叙述的左边4. 如此重复此做法（针对每一个写出来的叙述），直到点子想尽为止5. 整理最终图形，并印发给所有参与者，右边部分为问题，左边部分为答案Why do it?特定解答一般性解答特定解答基本论点一般性解答Goal目的特定解答基本论点 How do it?一般性解答特定解答系统可靠性原理1. 定义：某系统可靠性是该系统在某种特定环境条件未来特定时段成功表现某些预期的功能而不失效的机率，它有四个重点：a.环境条件 b.功能的成功 c.未来时段 d.机率因此可靠性是时间的函数f（t），必须和成功定义，与运行的环境连在一起讲，衡量未来成功事件
12、，只能用机率。 2. 如何知道未来呢借由事前就“走进未来”获得有关未来的因果知识，才可理性预测未来情况并加以预防。3. 可靠性与品质的差别：研究项目品质（Quality)可靠性（Reliability）研究对策研究目前或过去事件重点是已发事件研究未来才发生的事件重点是未发事件衡 量用不良率缺点百分比衡量已发事件用失效率、可靠性衡量未来的变化规 格零件系统功能的公差只能反应目前品质的事实，单位是和功能单位相同，如长度、大小、电流、电压等性能规格在特定的环境条件和成功定义下，未来时段成功的机率用R(t）、MTBF等展示它们与传统性能规格有关，但重点绝非传统的规格，而是和时间、机率、成功定义有关的规
13、格知识主体传统电子、机械、化工、材料等工学院知识机率、统计、系统工程等理学院知识应用重心矫正问题（Corrective）预防问题（Preventive）财务效应财务产效应只反应在已发生失效成本，如不良率、重工等，只是冰山一角未来市场的外部失效是造成企业大量失血和败亡潜在的财务损失，其威力远大于品质的不良率对高阶的冲击对高阶领导如企业主的威胁相对较小对企业主威胁非常巨大4. 研究的重心l 物理的状况与数学机率互为里表l 用机率衡量物理状况的好坏l 用机率数据大小，指导工程研发的设计或改善的走向l 千万不要只偏工程研发，而忽略机率和数学的证明或只重数学抽象理论的探讨而不结合实际。l 唯有工程专业和数理统计双强者，才是好的可靠性专家（但此种人数极少）l 因此培训工程人员数理知识以及数理人员工程知识，并使二类人员并肩工作，方可突破困境。5. 加速可靠性测试，就是使用比正常环境条件要强
