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1、 产品可靠性分析ISAS项目文档项目：产品可靠性分析系部：软件工程系专业：NIIT班级：软件1010姓名学号王小燕2010180646杨英2010180656指导老师：廖玉霞装订日期：2012/6/17目录目录2产品可靠性分析4摘要41、产品可靠性分析的背景及意义51.1、可靠性分析的背景51.2、可靠性分析的意义71.2.1、满足现代技术和生产的需要71.2.2、获得高的经济效益71.2.3、提高竞争能力82、可靠性建模82.1、可靠性建模的概述82.2、典型的可靠性模型92.2.1、串联模型92.2.2、并联模型102.2.3、r/n表决模型112.2.4、旁联模型122.2.5、小结13
2、3、可靠性分配133.1、可靠性分配概述133.2、 可靠性分配的定义143.3、可靠性分配理论与现状153.4、可靠性分配方法分类173.4.1、快速分配法173.4.2、 等分法173.4.3、基于故障率的分配方法173.4.4、基于危险因子和复杂性因子的分配方法183.4.5 、AHP (Analytic Hierarchy Process)183.4.6 、基于故障树的分配方法184、FMECA194.1、故障模式影响分析194.2、危害性分析204.3、实施FMECA应注意的问题214.3.1、明确分析对象214.3.2、时间性214.3.3、层次性215、FTA225.1、FTA概
3、述225.2、故障树分析法的产生与特点245.2.1、故障树分析法的产生245.2.2、故障树分析法的特点245.3、故障树的构成和顶端事件的选取265.4、故障树分析的基本程序266、总结27参考文献28产品可靠性分析摘要随着时代的发展，可靠性分析已形成一个专门的学科。为了设计、分析和评价一个系统的可靠性，就必须明确系统和它所有的子系统、组件和部件的关系，定量分配、估算和评价产品可靠性。而触发了可靠性建模和可靠性分配的产生。故障模式影响及危害性分析（FMECA）运用归纳的方法系统地分析产品设计可能存在的每一种故障模式及其产生的后果和危害的程度，按每一故障模式的严重程度及该故障模式发生的概率所
4、发生的综合影响对系统中的产品划等分类，从而全面评价系统中各种可能出现的产品故障的影响。故障树分析法（FTA），是提高系统可靠性的一种设计分析方法。可靠性建模、可靠性分配、故障模式影响及危害性分析、故障树分析法等共同构成了可靠性分析。关键字：可靠性，建模，分配，分析。1、产品可靠性分析的背景及意义1.1、可靠性分析的背景可靠性的提出至今已经60多年了，它的发展可以分为三个阶段：上个世纪30-40年代为初期发展阶段，这一时期经历了两次世界大战，战争中运输工具和武器装备的大比例因“意外事故”而失效，使得人们注意到并开始研究这些“意外事故”发生规律，这就是可靠性问题的提出。到第二次世界大战末期，德国火
5、箭专家R.Lussen首次把V-II火箭诱导装置作为串联系统，利用概率乘法，求出其可靠度为75%,标志着对系统可靠性研究的开始。第二阶段：50-60年代可靠性技术发展形成阶段。这一时期世界上不少发达国家都注意到产品可靠性问题，并对可靠性问题进行了深入的研究，大体上确定了可靠性研究的理论基础以及研究方向。1952年，美国军事部门、工业部门和有关学术部门联合成立了“电子设备可靠性咨询组”AGREE(Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment)。并于1975年提出了军用电子设备可靠性报告。该报告首次比较完整的阐述了可靠性的理论及研究方向
6、，从此可靠性研究的方向大体被确定下来。1954年，美国召开了第一次可靠性和管理学术会议。1962年，又召开了第一届可靠性与可维修性学术会议及第一届设备故障物理学术会议。将对可靠性的研究发展到对可维修性的研究，进而深入到研究产品故障的机理方面。60年代以后美国大约40%的大学开设了可靠性工程课程。日本是在1956年从美国引进可靠性技术的。1958年日本科技联盟（JUSE）成立了可靠性研究委员会，1971年日本召开了第一届可靠性学术会议。日本虽然开展可靠性工作较晚，但其注意将可靠性技术推广运用到民用工业部门，取得了很大的成功，大大提高了其产品的可靠度，使其高可靠性产品，如汽车、彩电、冰箱、收录机、
7、照相机等畅销全世界，也正是日本人率先预见到今后产品竞争在与可靠性。英国1962年出版了可靠性与微电子学杂志 。同时法国国立通讯研究所也成立了“可靠性中心：，进行可靠性数据的收据与分析，并于1963年出版了可靠性杂志。前苏联从1950年起开始注意到可靠性问题并开始对可靠性理论及运用进行研究。60年代初开始从技术上、组织上采取措施，提高产品可靠性，促进了可靠性技术的发展。第三阶段为70年代以后。这一阶段是可靠性进一步发展的国际化时代。可靠性引起国际的高度重视。1977年国际电子技术委员会（IEC）设立了可靠性与可维修性技术委员会，负责协调各国的可靠性用语及定义、可靠性管理、数据的收集等。可靠性研究
8、已经由电子、航空、宇航、核能等尖端工业部门扩展到电机与电力系统、机械、动力、土木等一般产业部门，扩展到工业产品的各个领域。当今，提高产品的可靠性已经成为提高产品质量的关键。在全球化的趋势下，只是那些高可靠性的产品和企业才能在日趋激烈的市场竞争中幸存下来。不仅如此，现在国外还把对可靠性的研究工作提高到节约资源和能源的高度来认识，力求通过可靠性研究来延长使用期，通过有效的可靠性分析、设计达到有效利用材料、减少工时和产品轻便化。1.2、可靠性分析的意义1.2.1、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
9、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。 1.2.2、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
10、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。 1.2.3、提高竞争能力 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
11、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。 2、可靠性建模2.1、可靠性建模的概述用于定量分配、估算和评价产品可靠性的一种数学模型叫“可靠性模型”。可靠性模型包括可靠性方框图和可靠性数学模型二项内容。可靠性方框图与产品的工作原理图相协调。产品的工作原理图表示产品各单元之间的物理关系，而可靠性方框图表示产品各单元之间的功能逻辑关系，两者不能混淆。产品的可靠性数学模型是定量描述产品可靠性的各种参数，如：失效率、可靠度R(t) 、平均故障间隔时间MT
12、BF等。是指产品的故障总数与工作时间和寿命单位总数之比。R(t)表示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。 MTBF表示产品的总工作时间与发生的故障次数之比。对于寿命服从指数分布的电子产品，MTBF=1/。2.2、典型的可靠性模型典型的可靠性模型有四种：串联模型，并联模型，r/n表决模型和旁联模型。设产品由n个单元组成，各单元寿命服从指数分布，产品和各单元失效率分别为s和i ，平均故障间隔时间分别为MTBFS=1/s和MTBF i=1/i，可靠度分别为Rs(t) e-lS t和Ri (t)e-li t， i=1，2，.n，t为产品的工作时间。2.2.1、串联模型串联模型是指组成产
13、品的所有单元中任一单元失效都会导致整个产品失效的模型。可靠性方框图1n2 数学模型 Rs(t)=R1(t) R2(t)Rn(t)=e-( l1+l2+ln ) t=e-st ； s= l1+l2+ln MTBFS=1/s=1/（1/MTBF1+1/MTBF2+1/MTBFn ）若 l1=l2=ln=l （MTBF1=MTBF2=MTBFn=MTBF）则 s= n l MTBFS= MTBF /n2.2.2、并联模型并联模型是指组成产品的所有单元都失效时产品才失效的模型, 为工作储备模型。可靠性方框图1 2 n 数学模型 n Rs(t)=1-1- e-li t i=1 若 l1=l2=ln=l （MTBF1=MTBF2=MTBFn=MTBF） 则 S /（1+1/2+1/n） MTBFs = MTBF（1+1/2+1/n）当n2时，就是通讯系统广泛采用的双备份 2 = /1.5 MTBF21.5MTBF即双备份系统的MTBF是无备份的1.5倍，失效率是无冗余的0.667。换句话说，如果可靠性分配给某一个环节的失效率为，则
