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1、可靠性数据的收集与分析说明说明v项目要求：系目要求：系统故障信息故障信息统计及分析；及分析；v也就是：故障数据的收集和分析，即可靠性数据也就是：故障数据的收集和分析，即可靠性数据的收集与分析的收集与分析目目 录录1.概述概述2.可靠性数据的收集可靠性数据的收集3.可靠性数据分析的基本概念和可靠性数据分析的基本概念和 方法方法 4.无故障数据的可靠性分析无故障数据的可靠性分析5.FRACAS简介介概述概述v什么是可靠性数据分析什么是可靠性数据分析v可靠性数据分析的可靠性数据分析的目的和任目的和任务v可靠性数据分析的可靠性数据分析的工程意工程意义v可靠性数据分析的可靠性数据分析的主要内容主要内容v
2、可靠性数据分析的可靠性数据分析的基本方法基本方法概述概述v可可靠靠性性：产品品在在规定定的的时间内内和和规定定的的条条件件下下，完成完成规定功能的能力。定功能的能力。v可可靠靠性性数数据据分分析析：可可靠靠性性数数据据分分析析是是通通过收收集集系系统或或单元元级产品品在在研研制制、试验、生生产和和维修修中中所所产生生的的可可靠靠性性数数据据，并并依依据据系系统的的功功能能或或可可靠靠性性结构构，利利用用概概率率统计方方法法，给出出系系统所所要要求求的的各各种种可靠性数量指可靠性数量指标的定量估的定量估计。可靠性数据分析的目的和任务可靠性数据分析的目的和任务v可可靠靠性性数数据据分分析析贯贯穿穿
3、于于产产品品研研制制、试验试验、生产生产、使用使用和和维修维修的全过程的全过程 在在研研制制阶阶段段，可可靠靠性性数数据据分分析析用用于于对对所所进进行行的的各各项项可可靠靠性性试试验验的的试试验验结结果果进进行行评评估估，以以验验证证试试验验的的有有效效性性。如如进进行行可可靠靠性性增增长长试试验验时时，应应根根据据试试验验结结果果对对参参数数进进行行评评估估，分分析析产产品品的的故故障障原原因因，找找出出薄薄弱弱环环节节，提提出出改改进进措措施施，以以求求产产品品可可靠靠性性得得到到逐逐步步增增长长。研研制制阶阶段段结结束束进进入入生生产产前前，应应根根据据可可靠靠性性鉴鉴定定试试验验的结
4、果，评估其可靠性水平是否达到设计的要求。的结果，评估其可靠性水平是否达到设计的要求。 在在投投入入批批生生产产后后应应根根据据验验收收试试验验的的数数据据评评估估可可靠靠性性，检检验验其其生生产产工工艺艺水水平平能能否否保保证证产产品品所所要要求的可靠性。求的可靠性。 在投入使用的早期在投入使用的早期，应特别注意使用现场可靠，应特别注意使用现场可靠性数据的收集，及时进行分析与评估，找出产品的性数据的收集，及时进行分析与评估，找出产品的早期故障及其主要原因，进行改进或加强质量管理，早期故障及其主要原因，进行改进或加强质量管理，加强可靠性筛选，可大大降低产品的早期故障率，加强可靠性筛选，可大大降低
5、产品的早期故障率，提高产品的可靠性。提高产品的可靠性。使用中使用中应定期对产品进行可靠应定期对产品进行可靠性分析和评估，对可靠性低下的产品进行改进，使性分析和评估，对可靠性低下的产品进行改进，使之达到设计所要求的指标。之达到设计所要求的指标。 可靠性数据分析的工程意义可靠性数据分析的工程意义v 在开在开发研制研制阶段段 收集分析同收集分析同类零部件的失效数据可以零部件的失效数据可以为产品的改品的改进和定型提供科学的依据；和定型提供科学的依据；v 在生在生产制造制造阶段段 定期抽取定期抽取样品品进行行试验，可以，可以动态反映反映产品的品的设计和制造水平，有利于和制造水平，有利于产品品质量的控制；
6、量的控制；v在在产品使用品使用阶段段 收集分析收集分析产品的品的实际使用和使用和维修数据，真修数据，真实反映反映产品的可靠性水平，可以品的可靠性水平，可以为老老产品的改品的改进和新和新产品的品的研研发提供最提供最为权威的信息。威的信息。可靠性数据分析的主要内容可靠性数据分析的主要内容1 12 23 3v单元可靠性的数据分析和可靠性评估单元可靠性的数据分析和可靠性评估 v系统可靠性评估与综合系统可靠性评估与综合 v机械可靠性分析和评估机械可靠性分析和评估 v可修系统的可靠性数据分析和评估可修系统的可靠性数据分析和评估 v单元及系统的可用性评估单元及系统的可用性评估根据单元的故障数据，运用各种统计
7、推断的根据单元的故障数据，运用各种统计推断的方法，给出单元的可靠性水平的定量估计，方法，给出单元的可靠性水平的定量估计，若单元的可靠性符合某种分布规律（如二项、若单元的可靠性符合某种分布规律（如二项、指数、正态、对数正态、威布尔等），应给指数、正态、对数正态、威布尔等），应给出分布参数的各种估计。出分布参数的各种估计。机械可靠性主要是研究在应力强度模型下，机械可靠性主要是研究在应力强度模型下，产品的可靠性分析及评估。因此，机械可靠产品的可靠性分析及评估。因此，机械可靠性数据分析与评估的主要问题是由应力强度性数据分析与评估的主要问题是由应力强度信息及试验信息确定机械结构可靠性估计值信息及试验信息
8、确定机械结构可靠性估计值或估计区间的方法。或估计区间的方法。 可靠性数据分析的基本方法可靠性数据分析的基本方法1 12 23 3v故障故障/寿命分布分析与统计推断寿命分布分析与统计推断 v主次分析主次分析vBayes分析分析 v随机过程分析随机过程分析目目 录录1.概述概述2.可靠性数据的收集可靠性数据的收集3.可靠性数据分析的基本概念和可靠性数据分析的基本概念和 方法方法 4.无故障数据的可靠性分析无故障数据的可靠性分析5.FRACAS简介介可靠性数据的收集可靠性数据的收集v可靠性数据的可靠性数据的来源及特点来源及特点 v试验数据和数据和现场数据数据 v可靠性数据的可靠性数据的收集要求和程序
9、收集要求和程序 v故障数据的故障数据的判定及判定及记录 v地地铁6号号线TCMS数据的收集数据的收集收集可靠性数据的目的收集可靠性数据的目的1 12 23 3v根根据据可可靠靠性性数数据据提提供供的的信信息息，改改进进产产品品的的设设计计，制制造造工工艺艺，提提高高产产品品的的固固有有可可靠靠度度，并并为新技术的研究，新产品的研制提供信息。为新技术的研究，新产品的研制提供信息。v根根据据现现场场使使用用提提供供的的数数据据，改改进进产产品品的的维维修修性性，使使产产品品结结构构合合理理，维维修修方方便便，提提高高产产品品的使用可用度。的使用可用度。v根根据据可可靠靠性性数数据据预预测测系系统统
10、的的可可靠靠性性与与维维修修性性，开展系统的可靠性设计和维修性设计。开展系统的可靠性设计和维修性设计。v根根据据可可靠靠性性数数据据进进行行产产品品的的可可靠靠性性分分析析及及可可靠性参数评估。靠性参数评估。v装备或产品的可靠性验证。装备或产品的可靠性验证。可靠性数据的来源可靠性数据的来源 可靠性数据来源可靠性数据来源贯穿与穿与产品品设计、制造、制造、试验、使用、使用、维护的整个的整个过程。程。 (1) (1)研制研制阶段段 可靠性可靠性试验、可靠性、可靠性评审报告；告； (2)(2)生生产制造制造阶段段 可靠性可靠性验收收试验，制造、装配、，制造、装配、检验记录，元器，元器件、原材料的件、原
11、材料的筛选与与验收收记录，返修，返修记录； (3)(3)在在产品使用品使用阶段段 故障数据、故障数据、维护、修理、修理记录及退役及退役报废记录。可靠性数据的来源可靠性数据的来源1 12 23 3 通通常常所所指指的的可可靠靠性性数数据据主主要要从从两两方方面面得得到到，其其一一是是从从实实验验室室进进行行的的可可靠靠性性试试验验中中得得到到；其其二二从从产产品品实实际际使使用用现现场场得得到到。从从实实验验室室得得到到的的数数据据叫叫试试验验数数据据，而而现现场场得得到到的的数数据则叫据则叫现场数据现场数据。 如产品的可靠性增长试如产品的可靠性增长试验、可靠性摸底试验、验、可靠性摸底试验、可靠
12、性鉴定试验、可靠可靠性鉴定试验、可靠性验收试验等性验收试验等如飞机的现场试飞、导弹如飞机的现场试飞、导弹的现场靶试、鱼雷的各种的现场靶试、鱼雷的各种海试、船舶的航行试验、海试、船舶的航行试验、列车的运行试验以及装备列车的运行试验以及装备的实际使用的实际使用可靠性数据的特点可靠性数据的特点1 12 23 3不同的寿命阶段产生不同的寿命阶段产生不同的可靠性数据，不同的可靠性数据，反映了产品不同阶段反映了产品不同阶段的可靠性水平。的可靠性水平。一、收集数据需要代价，一、收集数据需要代价，比如试验费用；二、可比如试验费用；二、可靠性数据分析结果对可靠性数据分析结果对可靠性工作的开展具有很靠性工作的开展
13、具有很高的指导价值。高的指导价值。寿命、故障发生时间、寿命、故障发生时间、故障发生次数均为随故障发生次数均为随机变量机变量飞机的飞行小时，火飞机的飞行小时，火车、汽车的行驶里程，车、汽车的行驶里程，发动机的循环次数发动机的循环次数不同的阶段，产品的不同的阶段，产品的工作条件和环境不同，工作条件和环境不同，产品的状态也不同。产品的状态也不同。v时间性时间性 v随机性随机性 v有价性有价性 v 时效性和可追溯性时效性和可追溯性 试验数据试验数据1 12 23 3v数据质量好，一般较完整、准确数据质量好，一般较完整、准确v 范围可以来自可靠性试验、寿命试验或加速范围可以来自可靠性试验、寿命试验或加速
14、寿命试验，也可来自功能试验、环境试验、寿命试验，也可来自功能试验、环境试验、定期试验或综合试验定期试验或综合试验 v 一般是截尾数据一般是截尾数据试验数据试验数据1 12 23 3v定数截尾试验定数截尾试验 试验数据试验数据1 12 23 3v定时截尾试验定时截尾试验 现场数据现场数据1 12 23 3v反映了产品真实的使用条件及环境剖面反映了产品真实的使用条件及环境剖面v波动较大波动较大v随机删失随机删失现场数据现场数据1 12 23 3 1 2 n t1 s1 t2 s2 s3 tr t0 t - 样品故障 - 样品撤离 t0 - 试验截止时间 t1,t2, ,tr - 故障样品的故障时间
15、 s1,s2, , - 删除样品的撤离时间 可靠性数据收集的基本要求可靠性数据收集的基本要求1 12 23 3v数据的需求数据的需求 v数据的质和量数据的质和量 收集的收集的目的目的是什么是什么? ? 干干什么用？如何用？评估什么用？如何用？评估寿命、基本可靠性、任寿命、基本可靠性、任务可靠性？务可靠性？要根据产品寿命周期内要根据产品寿命周期内不同阶段对可靠性分析不同阶段对可靠性分析的需要的需要决定。决定。1.1.真实性真实性。所记录数据必须如实代表产品状况，特。所记录数据必须如实代表产品状况，特别是产品故障的描述。别是产品故障的描述。真实性是准确性的前提真实性是准确性的前提。2.2.连续性连
16、续性。为了。为了保证数据具有可追溯性保证数据具有可追溯性，反映产品，反映产品可靠性的趋势。其中最主要的是产品在工作过程中可靠性的趋势。其中最主要的是产品在工作过程中所有时间发生时的时间记录和对所经历过程的描述。所有时间发生时的时间记录和对所经历过程的描述。如：产品开始工作、发生故障、中止工作的时间及如：产品开始工作、发生故障、中止工作的时间及故障时的状况、返厂修理、经过纠正或报废等情况故障时的状况、返厂修理、经过纠正或报废等情况的描述。它也的描述。它也是实行是实行FRACASFRACAS闭环管理的基本要求闭环管理的基本要求。3.3.完整性完整性。为了。为了充分充分利用数据对产品进行利用数据对产
17、品进行可靠性评可靠性评估估。即对某次故障或维修事件，要尽可能的记录清。即对某次故障或维修事件，要尽可能的记录清楚故障产品的使用情况及该产品的历史及送修、报楚故障产品的使用情况及该产品的历史及送修、报废等废等数据收集时应数据收集时应区分不同条件和地区区分不同条件和地区。如腐蚀条件南北差异很大，同。如腐蚀条件南北差异很大，同一仪表在同一产品中安装部位不同，所处条件差异也很大。一仪表在同一产品中安装部位不同，所处条件差异也很大。投入使用初期，评估当前的可靠性，投入使用初期，评估当前的可靠性，不能将改进前、后的数据混同不能将改进前、后的数据混同处理处理。各种因素影响，导致各种因素影响，导致数据不完整和
18、不连续数据不完整和不连续。数据收集时应了解这些。数据收集时应了解这些情况，以便后续对分析结果进行修正。情况，以便后续对分析结果进行修正。数据收集中的数据收集中的人为差错人为差错。进行培训加强责任心教育。进行培训加强责任心教育。1.1.进行需求分析进行需求分析2.2.确定数据收集点确定数据收集点3.3.制定数据收集表格制定数据收集表格4.4.确定数据收集的方法确定数据收集的方法5.5.数据收集中应注意的问题数据收集中应注意的问题可靠性数据收集的程序和方法可靠性数据收集的程序和方法1 12 23 3收集的收集的目的目的是什么是什么? ?干干什么用？如何用？评估什么用？如何用？评估寿命、基本可靠性、
19、任寿命、基本可靠性、任务可靠性？务可靠性？不同寿命阶段有不同的数据收不同寿命阶段有不同的数据收集点集点。如：内厂。如：内厂试验数据试验数据就应就应选实验室、产品生产检验点、选实验室、产品生产检验点、元器件及材料筛选试验点等；元器件及材料筛选试验点等；现场数据现场数据主要是使用部门的质主要是使用部门的质控室或维修部门等。控室或维修部门等。选择重点地区部门时，以有一选择重点地区部门时，以有一定定代表性代表性为好，产品群体大，为好，产品群体大，具有典型环境和使用条件。具有典型环境和使用条件。制定制定统一、规范统一、规范的的数据表格，有利于数据表格，有利于减少重复工作量，减少重复工作量，提高效率。提高
20、效率。建立建立完善的数据收完善的数据收集系统集系统，派专人现，派专人现场收集或聘请兼职场收集或聘请兼职信息员。信息员。故障数据的判定及记录故障数据的判定及记录1 12 23 3故障及关联故障：故障及关联故障： v故障故障是指产品或产品的一部分不能或将不能是指产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态。（完成预定功能的事件或状态。（GJB451）v非关联故障非关联故障为已经证实是未按规定的条件使为已经证实是未按规定的条件使用而引起的故障，或是已经证实仅属某项将用而引起的故障，或是已经证实仅属某项将不采用的设计所引起的故障。否则为不采用的设计所引起的故障。否则为关联故关联故障障。关联故
21、障与非关联故障的确定关联故障与非关联故障的确定对可靠性评估是非常重要的。对可靠性评估是非常重要的。根据要评估的目的不同，关联根据要评估的目的不同，关联与非关联故障的划分是不一样与非关联故障的划分是不一样的。的。如评估基本可靠性指标和如评估基本可靠性指标和评估任务可靠性指标时，评估任务可靠性指标时，对关联故障的定义是不同对关联故障的定义是不同的的故障数据的判定及记录故障数据的判定及记录1 12 23 3故障模式及故障机理故障模式及故障机理 v 故障模式故障模式是故障的表现形式，是进行故障是故障的表现形式，是进行故障数据收集时应同时记录的重要内容。数据收集时应同时记录的重要内容。v 故障机理故障机
22、理是引起故障的物理的、化学的、是引起故障的物理的、化学的、生物的或其它的过程。是进行可靠性评估的生物的或其它的过程。是进行可靠性评估的重要参考。重要参考。故障数据的判定及记录故障数据的判定及记录2 23 3v 故障影响及等级划分故障影响及等级划分 (1)故障影响故障影响自身影响自身影响3级；对上一级的影响级；对上一级的影响3级；最终影响级；最终影响-等级事故。等级事故。(2) 故障等级故障等级灾难性灾难性严重严重一般性一般性轻度轻度(3) 产品重要度产品重要度关键产品关键产品A类（影响安全）；重要产品类（影响安全）；重要产品B类（影响任务）；类（影响任务）；一般产品一般产品C类（不影响安全和任
23、务）。类（不影响安全和任务）。地铁地铁6号线号线TCMS数据的收集数据的收集1 12 23 3v数据收集内容数据收集内容 产品的技术状态与生产质量状态；产品的技术状态与生产质量状态；产品所处的研制（或使用）阶段；产品所处的研制（或使用）阶段；试验（或使用）条件；试验（或使用）条件；结构强度试验结果；结构强度试验结果；性能参数测试结果；性能参数测试结果；研制试验信息：包括产品名称型号、试验名称、试研制试验信息：包括产品名称型号、试验名称、试验总时间、故障次数、每次故障的累积试验时间验总时间、故障次数、每次故障的累积试验时间(即产品自开始试验或自上次故障的累积工作时间即产品自开始试验或自上次故障的
24、累积工作时间)、试验次数、成功次数、故障情况、纠正措施，试验试验次数、成功次数、故障情况、纠正措施，试验的日历时间；的日历时间；试验环境信息；试验环境信息；产品技术状态变动信息产品技术状态变动信息 理论上理论上地铁地铁6号线号线TCMS数据的收集数据的收集1 12 23 3v数据收集范围数据收集范围 研制、使用阶段所有试验数据，现场信息，根研制、使用阶段所有试验数据，现场信息，根据需要，还需收集相似产品的相关信息。据需要，还需收集相似产品的相关信息。 理论上理论上地铁地铁6号线号线TCMS数据的收集数据的收集1 12 23 3v故障判据故障判据 试验中发生以下故障应记为试验中发生以下故障应记为
25、关联故障关联故障：设计缺陷或制造工艺缺陷造成的故障设计缺陷或制造工艺缺陷造成的故障 零部件及元器件缺陷造成的故障；零部件及元器件缺陷造成的故障；耗损件在寿命期内发生的故障；耗损件在寿命期内发生的故障；故障原因不明的故障。故障原因不明的故障。 理论上理论上地铁地铁6号线号线TCMS数据的收集数据的收集1 12 23 3v故障判据故障判据 试验中发生以下故障应记为试验中发生以下故障应记为非关联故障非关联故障：产品试验或使用过程中，由于安装不当造成的故障；产品试验或使用过程中，由于安装不当造成的故障；试验设备、监测设备发生的故障，以及由此引起的试验设备、监测设备发生的故障，以及由此引起的受试产品的故
26、障；受试产品的故障；试验或使用中由于意外事故或误操作引起的故障；试验或使用中由于意外事故或误操作引起的故障；由其它产品引起的从属故障；由其它产品引起的从属故障；由试验程序、规程等方面的错误引起的故障；由试验程序、规程等方面的错误引起的故障；在同一部件第二次或相继出现的间歇故障；在同一部件第二次或相继出现的间歇故障；在筛选、寻找故障、修复验证或正常维护调整中发在筛选、寻找故障、修复验证或正常维护调整中发生的故障；生的故障；由于超过设计要求的过应力所造成的故障；由于超过设计要求的过应力所造成的故障；超寿命期工作时出现的故障；超寿命期工作时出现的故障；批准的试验程序中明确的其他非关联故障；批准的试验
27、程序中明确的其他非关联故障；其它任何非系统的独立故障引起的失败或故障其它任何非系统的独立故障引起的失败或故障 理论上理论上地铁地铁6号线号线TCMS数据的收集数据的收集1 12 23 3v故障判据故障判据 关联故障和非关联故障的变更关联故障和非关联故障的变更 当满足下列条件时，已判定为关联故障的，可以重新判定当满足下列条件时，已判定为关联故障的，可以重新判定为非关联故障：为非关联故障：经过故障分析、采取了相应有效的纠正措施，并有经过故障分析、采取了相应有效的纠正措施，并有足够的证据证明纠正措施对消除故障完全有效；足够的证据证明纠正措施对消除故障完全有效；已得到订购方对故障进行重新分类的批准已得
28、到订购方对故障进行重新分类的批准 理论上理论上地铁地铁6号线号线TCMS数据的需求数据的需求1 12 23 3v设计说明书、原理图、运行规程、维修规程和设计说明书、原理图、运行规程、维修规程和有关资料，资料内容要详细到各单元下面的板有关资料，资料内容要详细到各单元下面的板卡模块、功能模块，这些模块的功能、原理，卡模块、功能模块，这些模块的功能、原理，用于故障树分析。用于故障树分析。v地铁六号线同型号和相似产品列车网络控制系地铁六号线同型号和相似产品列车网络控制系统（统（TCMS）已经发生的故障数据信息（包括）已经发生的故障数据信息（包括设计、试验、现场）设计、试验、现场）n目目前前我我们们只只
29、有有2010.7.16到到2011.6.17的的CRH5型型列列车车上上的的部部分分故故障障数数据据，需需要要更更多故障数据（包括在研制、试验阶段的故障数据）；多故障数据（包括在研制、试验阶段的故障数据）；n同同型型号号或或类类似似型型号号TCMS系系统统在在列列车车上上的的实实际际工工作作记记录录（包包括括实实际际运运行行里里程程、故障件信息、更换件信息等）；故障件信息、更换件信息等）；n同同型型号号或或类类似似型型号号TCMS系系统统的的故故障障信信息息，包包括括故故障障件件名名称称，故故障障时时已已运运行行时时间间/里程、故障原因、发现时机等；里程、故障原因、发现时机等；n同型号或类似型
30、号同型号或类似型号TCMS系统的列车数量及其运行时间系统的列车数量及其运行时间/里程里程。目目 录录1.概述概述2.可靠性数据的收集可靠性数据的收集3.可靠性数据分析的基本概念和可靠性数据分析的基本概念和 方法方法 4.无故障数据的可靠性分析无故障数据的可靠性分析5.FRACAS简介介可靠性数据分析的基本概念和方法可靠性数据分析的基本概念和方法v数据分析的数据分析的直方直方图法法 v样本的本的经验分布函数分布函数 v随机截尾寿命随机截尾寿命试验的可靠度的可靠度计算算 数据分析的直方图法数据分析的直方图法v直直方方图图是是用用来来整整理理故故障障数数据据，找找出出其其规规律律性性的一种常用方法。
31、的一种常用方法。v通通过过作作直直方方图图，可可以以求求出出一一批批数数据据（一一个个样样本本）的的样样本本平平均均值值及及样样本本的的标标准准差差，并并由由其其图图形形的的形形状状近近似似判判断断该该批批数数据据（样样本本）的的总总体体属于哪种分布属于哪种分布。数据分析的直方图法数据分析的直方图法1 12 23 3v直方图法的具体步骤如下：直方图法的具体步骤如下： (a) 在收集到的一批数据中，找出其最大值在收集到的一批数据中，找出其最大值(La)和最和最小值小值(Sm)。 (b) 将数据分组。一般用经验公式确定所分组数将数据分组。一般用经验公式确定所分组数k k13.3lgn (c) (c
32、) 计算组距计算组距t t，即组与组之间的间隔，即组与组之间的间隔数据分析的直方图法数据分析的直方图法1 12 23 3(d) 确定各组分点值。确定各组分点值。(e) 计算各组的中心值计算各组的中心值 (f) 统计落入各组的频数统计落入各组的频数r ri i和频率和频率i i 数据分析的直方图法数据分析的直方图法1 12 23 3(g) (g) 计算样本平均值计算样本平均值(h) (h) 计算样本标准差计算样本标准差S S数据分析的直方图法数据分析的直方图法1 12 23 3(i)(i) 作直方图作直方图 频数直方图频数直方图：将各组的频数作纵坐标，失效时：将各组的频数作纵坐标，失效时间为横坐
33、标，作成失效频数直方图。间为横坐标，作成失效频数直方图。 频率分布图频率分布图：将各组频率除以组距：将各组频率除以组距t，取，取i/t为纵坐标，横坐标为失效时间，作成频率分布图。为纵坐标，横坐标为失效时间，作成频率分布图。 累积频率分布图累积频率分布图：第：第i 组的累积频率计算为组的累积频率计算为数据分析的直方图法数据分析的直方图法1 12 23 3(j) (j) 作产品平均失效率曲线作产品平均失效率曲线r ri it ti i时间区间内失效频数，也可表示为时间区间内失效频数，也可表示为r r( (t ti i) )n nsi-1si-1进入第进入第i i个时间区间（第个时间区间（第i i
34、组）时的受试样品数，也可表示组）时的受试样品数，也可表示为为n ns(ti-1)s(ti-1)，即至，即至t ti-1i-1时刻为止继续受试的样品数时刻为止继续受试的样品数 n nsi-1si-1n nr ri-1i-1r ri-1i-1进入第进入第i i个时间区间时的累积失效数，也可表示为个时间区间时的累积失效数，也可表示为r r( (t ti-1i-1) ) 数据分析的直方图法数据分析的直方图法1 12 23 3v 例例 经抽查经抽查120120个电子管，其寿命如表，试求平个电子管，其寿命如表，试求平均寿命及寿命的均方差，并作产品直方图及平均失均寿命及寿命的均方差，并作产品直方图及平均失效
35、率曲线。初步判断其寿命为何种分布。效率曲线。初步判断其寿命为何种分布。868377818180798282817579857574718882768582788081878177787778817977788187836564787771957881798077768280807781758390808581847990827982798676788284858482858482858482787383818183898186818777778082837582827884848481817478788074787378758277787878数据分析的直方图法数据分析的直方图法1 12 23
36、 3作直方图作直方图失效频数直方图：失效频数直方图：数据分析的直方图法数据分析的直方图法1 12 23 3失效频率直方图失效频率直方图数据分析的直方图法数据分析的直方图法1 12 23 3累积失效频率直方图累积失效频率直方图数据分析的直方图法数据分析的直方图法1 12 23 3平均失效率直方图平均失效率直方图样本的经验分布函数样本的经验分布函数1 12 23 3 定义：定义： 设总体设总体的一组样本观测值的一组样本观测值t(1) ，t(2)，t(n)按其大按其大小顺序排列为：小顺序排列为： t(1)t(2)t(i)t(n) 下标下标 i 表示其排列的顺序号，定义经验分布函数为表示其排列的顺序号
37、，定义经验分布函数为样本的经验分布函数样本的经验分布函数1 12 23 3v当样本观测值固定时，当样本观测值固定时，F Fn n( (t t) )是一个分布函数，取是一个分布函数，取值值0 01 1，且是一个非减函数，它只在，且是一个非减函数，它只在t t( (i i) )处有跳跃处有跳跃点，图形表示为一增台阶点，图形表示为一增台阶用残存比率法计算产品的可靠度用残存比率法计算产品的可靠度1 12 23 3v定定义义产产品品在在时时间间区区间间 内内的的残残存存概概率率 ，它它是是一一个个条条件件概概率率。表表示示在在 时时刻刻能能完完好好工工作作的的产产品品继续工作至继续工作至 时刻尚能完好工
38、作的概率，有：时刻尚能完好工作的概率，有： 产品在某时刻产品在某时刻 的可靠度的可靠度 用残存比率法计算产品的可靠度用残存比率法计算产品的可靠度1 12 23 3v 可以由样本观测值按下式进行估计可以由样本观测值按下式进行估计 产品在产品在 时刻继时刻继续受试的样品数续受试的样品数 ，即残存产品数即残存产品数产品在产品在 时间区间内的失效数时间区间内的失效数 参加试验的样品总数参加试验的样品总数 在时间区间在时间区间 内删除的样品数内删除的样品数 用残存比率法计算产品的可靠度用残存比率法计算产品的可靠度1 12 23 3v例例 在有监视测试设备的某仪器寿命试验中，测得故在有监视测试设备的某仪器
39、寿命试验中，测得故障发生时间和删除样品数如表所示，试计算其可靠度障发生时间和删除样品数如表所示，试计算其可靠度和失效分布函数。和失效分布函数。 序号1234567891011故障时间13001692224322782832286229313212325634103651故障数11111111111删除数43433344443用残存比率法计算产品的可靠度用残存比率法计算产品的可靠度1 12 23 3序号tir(ti)k(ti)ns(ti)S(ti)R(ti)Fn(ti)已知已知已知ii-11-i0050101130014450.980.980.022169213410.9780.95840.04
40、163224314360.9760.93540.06464227813320.97220.90940.09065283213280.96870.8810.1196286213240.96430.84950.15057293114190.95830.81410.18598321214140.94740.77130.2287932561490.92860.71620.28381034101440.88890.63670.36331136511300.750.47750.5225用平均秩次法计算经验分布函数用平均秩次法计算经验分布函数1 12 23 3v 随机截尾样本，由于其随机截尾样本，由于其秩秩
41、不好确定，因此在计算经验不好确定，因此在计算经验分布函数时，可以求平均秩。分布函数时，可以求平均秩。序号运行里程寿终情况失效顺序1112000公里F112213000公里S13250000公里F224484000公里S25500600公里S36572000公里F33用平均秩次法计算经验分布函数用平均秩次法计算经验分布函数1 12 23 3v计算平均秩的增量公式计算平均秩的增量公式 其中其中, i , i 指所有时间的顺序号指所有时间的顺序号, , 而而 k k 指失效时间的秩。指失效时间的秩。用平均秩次法计算经验分布函数用平均秩次法计算经验分布函数1 12 23 3ikTkAkFn(tk)11
42、130010.0139256216922.0870.03547910322433.2520.0586111415422784.5420.0842161819528325.950.1121202223628627.5030.1429例例 利用上例的数据利用上例的数据用平均秩次法计算经验分布函数用平均秩次法计算经验分布函数1 12 23 3ikTkAkFn(tk)242627729319.2430.17742831328321211.3310.21893336379325613.9760.271338414210341017.6780.344843464711365124.3430.4774850
43、例例 利用上例的数据利用上例的数据平均秩次法和残存比率法的区别平均秩次法和残存比率法的区别1 12 23 3v 残残存存比比率率法法是是由由概概率率乘乘法法公公式式得得来来的的，因因此此它它适适用用于于样样本本量量较较大大的的情情况况，而而平平均均秩秩次次法法可可用于样本量较小的情况，它采用了中位秩公式。用于样本量较小的情况，它采用了中位秩公式。 目目 录录1.概述概述2.可靠性数据的收集可靠性数据的收集3.可靠性数据分析的基本概念和可靠性数据分析的基本概念和 方法方法 4.无故障数据的可靠性分析无故障数据的可靠性分析5.FRACAS简介介无故障数据的可靠性分析无故障数据的可靠性分析v随随着着
44、产产品品可可靠靠性性的的提提高高，高高可可靠靠性性产产品品在在试试验及使用中经常出现无故障情况。验及使用中经常出现无故障情况。v求求解解产产品品寿寿命命分分布布已已知知时时的的定定时时截截尾尾情情况况下下，无故障数据可靠度（或可靠寿命）置信下限。无故障数据可靠度（或可靠寿命）置信下限。指数分布指数分布下无故障数据分析下无故障数据分析威布尔分布威布尔分布下无故障数据分析下无故障数据分析正态分布和对数正态分布正态分布和对数正态分布下下 无故障数据的分析无故障数据的分析 目目 录录1.概述概述2.可靠性数据的收集可靠性数据的收集3.可靠性数据分析的基本概念和可靠性数据分析的基本概念和 方法方法 4.
45、无故障数据的可靠性分析无故障数据的可靠性分析5.FRACAS简介介FRACAS简介简介vFRACAS是什么是什么vFRACAS的的产生生v为什么要开展什么要开展FRACASvFRACAS的工程的工程应用用FRACAS 是什么是什么vFRACAS 是是 “Failure Report Analysis and Corrective Action System” 的的缩写，是写，是“故障故障报告、告、分析及分析及纠正措施系正措施系统”vFRACAS 通常也称通常也称为“故障信息故障信息闭环管理系管理系统”。有有时也称也称为 “归零管理零管理”,“FRACAS”,“8D”。v它它负责对各种可靠性数据
46、的各种可靠性数据的收集收集，并，并进行定期或行定期或适适时的的分析分析，以，以满足各足各项可靠性工作和可靠性工作和领导部部门决策需要。它决策需要。它对数据的收集与分析起到数据的收集与分析起到组织、计划与控制划与控制的作用，充分的作用，充分发挥可靠性数据的可靠性数据的应用价用价值。vFRACAS 是问题和故障信息的闭环管理系统是问题和故障信息的闭环管理系统FRACAS 是什么是什么FRACAS的产生的产生v1980 美美军标MIL-STD-785B系系统和和设备研制生研制生产的可靠性大的可靠性大纲，要求建立，要求建立FRACAS和故障和故障审查委委员会（会（FRB）；）；v1985年美国国防部年
47、美国国防部 军用用标准准MIL-STD-2155(AS)故障故障报告、分析和告、分析和纠正措施系正措施系统；v我国我国军用用标准准GJB-450和和GJB-841，要求，要求军品承制品承制单位在位在产品研制、生品研制、生产和使用和使用过程中建立程中建立FRACAS，并，并规定了程序和方法。定了程序和方法。FRACAS 的工程作用的工程作用v有没有以下困惑：有没有以下困惑：没有关于没有关于产品一个系品一个系统的可靠性数据的可靠性数据库；对重大故障重大故障/频发故障故障/突突发故障反故障反应迟钝；故障信息反故障信息反馈机制不机制不规范；范；故障信息的再利用能力差；故障信息的再利用能力差；难以以对产
48、品品进行可靠性行可靠性评估和可靠性目估和可靠性目标的管理；的管理；难以开展可靠性以开展可靠性设计准准则、FMEA等依等依赖性的可靠性分析工性的可靠性分析工作；作；难以制定以制定产品的可靠性增品的可靠性增长计划；划；难以确定可靠性关以确定可靠性关键件和重要件、大修期、件和重要件、大修期、备件供件供应等策略。等策略。FRACAS 的工程作用的工程作用v通通过 FRACAS，可以：，可以：建立建立质量与可靠性信息平台量与可靠性信息平台完善完善问题和故障的和故障的闭环控制控制辅助制定可靠性增助制定可靠性增长计划划为可靠性工作的开展提供数据基可靠性工作的开展提供数据基础辅助助进行行产品决策品决策FRACAS 的工程作用的工程作用vFRACAS 是企是企业过程的程的质量与可靠性的信息平台量与可靠性的信息平台设计设计服务服务软件软件管理管理试验试验设备设备维修保养维修保养生产生产FRACAS
