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可靠性理论基础知识
可靠性理论基础知识可靠性理论基础知识1.可靠性定义我国军用标准GIB 451A-2005《可靠性维修性保障性术语》中，可靠性定义为：产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。
“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。
“规定时间”是指产品规定了的任务时间。
“规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。
可靠性的评价可以使用概率指标或时间指标，这些指标有：可靠度、失效率、平均无故障工作时间、平均失效前时间、有效度等。
典型的失效率曲线是浴盆曲线，其分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。
早期失效期的失效率为递减形式，即新产品失效率很高，但经过磨合期，失效率会迅速下降。
偶然失效期的失效率为一个平稳值，意味着产品进入了一个稳定的使用期。
耗损失效期的失效率为递增形式，即产品进入老年期，失效率呈递增状态，产品需要更新。
1.1可靠性参数1、失效概率密度和失效分布函数失效分布函数就是寿命的分布函数，也称为不可靠度，记为)(t F 。
它是产品或系统在规定的条件下和规定的时间内失效的概率，通常表示为)()(t T P t F ≤=失效概率密度是累积失效概率对时间t 的倒数，记为f(t)。
它是产品在包含t 的单位时间内发生失效的概率，可表示为)()()('t F dtt dF t f ==。
2、可靠度可靠度是指产品或系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的概率。
可靠度是时间的函数，可靠度是可靠性的定量指标。
可靠度是时间的函数，记为)(t R 。
通常表示为?∞=-=>=t dt t f t F t T P t R )()(1)()(式中t 为规定的时间，T 表示产品寿命。
3、失效率已工作到时刻t 的产品，在时刻t 后单位时间内发生失效的概率成为该产品时刻t 的失效率函数，简称失效率，记为)(t λ。
)(1)()()()()()(''t F t F t R t F t R t f t -===λ。
第五章 可靠性基础知识
第一节 可靠性的基本概念及其常用度量
第一节 可靠性的基本概念及其常用度量
可靠性和维修性都是为了使顾客手中的产品 随时可用。可靠性是从延长其正常工作时间 来提高产品可用性，而维修性则是从缩短因 维修的停机时间来提高可用性。可用性是顾 客对产品质量的又一重要的需求。
（可靠性Reliability、可用性Availability、维修 性Maintainability简称为RAM技术）*
第一节 可靠性的基本概念及其常用度量
一、故障（失效）及其分类 故障——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。 对于不可修复的产品如电子元器件和弹药等也称失效。
故障的正式定义为终止即丧失完成规定的功能。在多 数场合，故障一词也可用失效代替。 故障与失效除了使用产品的对象有所区别外，还有一 个小的区别：故障是指产品不能执行规定功能的状态， 故障通常是产品本身失效后的状态，但也可能在失效 前就存在。
第一节 可靠性的基本概念及其常用度量
六、可用性和可信性 1.可用性（Availability）——在要求的外部资源
得到保证的前提下，产品在规定的条件下和规定 的时刻或时间区间内处于可执行规定功能状态的 能力。 可用性是产品可靠性、维修性和维修保障的综合 反映，这里的可用性定义是固有可用性的定义， 外部资源(不包括维修资源)不影响产品的可用性。 反之，使用可用性则受外部资源的影响。
第一节 可靠性的基本概念及其常用度量
可靠性基础知识讲解
元器件计数法预计公式：
n
s N iGi Qi i 1
应力分析法预计公式：
（1） p b E K
n
（2） s N i pi i 1
（3） MTBFS
1
S
四、故障模式、影响及危害分析
1. FMECA 2. FMECA包括FMEA和CA
FMEA CA
（一）FMECA的实施步骤
（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
六、维修性设计
（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
第三节 可靠性试验
可靠性试验的概念 —— 可靠性试验：实验室试验，现场试验
可靠性试验
工程试验 统计试验
环境应力筛选试验
可靠性增长试验 可靠性测定试验 可靠性鉴定试验 可靠性验收试验
一、环境应力筛选 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
第五节 可信性管理
（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、早期投入的方针 （4）重视和加强信息工作与故障报告、分析、
可靠性基本知识简介
可靠性基本知识简介可靠性设计主要符号表可靠性的概念可靠性的经典定义：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
产品：指作为单独研究和分别试验对象的任何元件、设备或系统，可以是零件、部件，也可以是由它们装配而成的机器，或由许多机器组成的机组和成套设备，甚至还把人的作用也包括在内。
在具体使用“产品”这一词时，其确切含义应加以说明。
例如汽车板簧、汽车发动机、汽车整车等。
规定条件：一般指的是使用条件,环境条件。
包括应力温度、湿度、尘砂、腐蚀等，也包括操作技术、维修方法等条件。
规定时间：是可靠性区别于产品其他质量属性的重要特征，一般也可认为可靠性是产品功能在时间上的稳定程度。
因此以数学形式表示的可靠性各特征量都是时间的函数。
这里的时间概念不限于一般的年、月、日、分、秒，也可以是与时间成比例的次数、距离。
例如应力循环次数、汽车行驶里程。
规定功能：道德要明确具体产品的功能是什么，怎样才算是完成规定功能。
产品丧失规定功能称为失效，对可修复产品通常也称为故障。
怎样才算是失效或故障，有时很容易判定，但更多情况则很难判定。
当产品指的是某个螺丛，显然螺栓断裂就是失效；当产品指的是某个设备，对某个零件损坏而该设备仍能完成规定功能就不能算失效或故障，有时虽有某些零件损坏或松脱，但在规定的短时间内可容易地修复也可不算是失效或故障。
若产品指的是某个具有性能指标要求的机器，当性能下降到规定的指标后，虽然仍能继续运转，但已应算是失效或故障。
究竟怎样算是失效或故障，有时要涉及厂商与用户不同看法的协商，有时要涉及当时的技术水平和经济政策等而作出合理的规定。
能力：只是定性的理解是比较抽象的，为了衡量检验，后面将加以定量描述。
产品的失效或故障均具有偶然性，一个产品在某段时间内的工作情况并不很好地反映该产品可靠性的高低，而应该观察大量该种产品的工作情况并进行合理的处理后才能正确的反映该产品的可靠性，因此对能力的定量需用概率和数理统计的方法。
可靠性基础知识
1. 可靠性的基本概念1.1 可靠性（Reliability）：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力称为产品的可靠性。
1.2 广义可靠性（Dependability）:广义可靠性是可靠性性能、可维护性性能和维护支持性能的综合描述。
1.3 可维护性（Maintainability）:当在给定条件下和使用规定程序及资源进行维护时，产品保持或恢复到执行规定功能的能力。
1.4 维护支持性（Maintenance support performance）:维护机构在规定条件下，按照给定的维护方针为产品提供维护所需资源的能力。
1.5 评定产品可靠性时的注意事项：(a) 产品的可靠性与规定条件分不开，在评价产品的可靠性时，尤其应注意其工作条件与所规定的条件是否一致。
(b) 产品的可靠性与规定时间密切相关。
(c) 产品的可靠性与规定功能有关，它要对产品的所有技术性能指标作出综合性评价。
2. 可靠性常用指标2.1 平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failure)指相邻两故障间正常工作时间，也叫平均无故障工作时间，它是衡量产品可靠性的主要指标。
华为公司的质量方针提出“实现产品无故障工作2000天”，这是个高标准要求，要靠我们大家共同努力来实现。
2.2 平均故障前时间MTTF(Mean Time To Failure)指系统从开始工作到失效这一段时间的平均值。
所谓失效是指产品执行规定功能能力的终止。
2.3 平均修复时间MTTR(Mean Time To repair)对产品实施修复所需时间的平均值，它反映了产品的可维护性。
2.4 可用度A(Availability)产品工作时间与总时间之比。
若不考虑产品的储存时间和闲置时间，可用度A可用如下公式表示：A＝MTBF/（MTBF＋MTTR）可用度取决于一个产品的可靠性性能、可维护性性能和维护支持性能的综合状况，所以要提高产品的可用度，应尽可能同时改善产品的可靠性和维修性。
可靠性基础知识讲解
目的
发掘出新开发产品的设计弱点，能 够针对这项被暴漏出的弱点，进行 评估，在必要的状况下，能够准确 地进一步改善在设计及制程上这项 弱点，进而提升产品的可靠度。
对象 组件或设备
加速寿命测试 (ALT:Accelerated Life Test) 比正常使用条件加严的应力水准下 进行试验, 促进产品的故障, 从尽快 时间内收集的故障信息中。
Te●靠美x性t国标h建准e立体r了e系完，备如的可可
靠性通用大纲、可靠 性预计、FMEA等 ●可靠性工作项目不断 丰富，例如电路容差 设计、潜在电路分析、 随机有限元分析等 ●波音公司建立了完备 的故障信息闭环管理
拓展
●ISO9000将可靠性列 入研制过程的必要工 作项目。 ●民用产品全面建立可 靠性要求体系。 ●机械、结构、机构的 可靠性分析方法成熟。 ●诞生了大量可靠性软 件工具
产品标准
六、可靠性常用度量
可靠性是衡量产品保持其功能的能力。丧失了功能就是发生了故障。研究可靠性实际上是从研究故障着 手的。一切可靠性活动都是围绕故障展开的，都是为了防止、消除和控制故障的发生。
名称
定义
1 可靠度R(t)
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
2 不可靠度F(t)
产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定功能的概率
8 平均等待时间MWT 当考虑后勤保障、服务质量时，就会在时间序列上出现平均等待时间MWT,
固有有效度A(t) 9
对可修复系统，当考虑到可靠性和维修性时，综合评价的尺度就是有效度A(t)，它表示产 品在规定条件下保持规定功能的能力。
使用有效度A0 10
当考虑后勤保障、服务质量时，从实际出发，使用有效度A0应表示为：
可靠性基础知识介绍
高温、低温、恒温恒湿、交变湿热
温度变化测试主要应用于哪些方面？
a. 规定转换时间的温度变化，主要应用于确定元件、设 备和其他产品经受环境温度迅速变化的能力；
b. 规定温度变化速率的温度变化，主要应用于确定元件、 设备和其他产品在环境温度变化的工作能力；
c. 双液槽法温度变化，主要应用于确定元件、设备或其 他产品经受温度快速变化的能力，主要适用于玻璃金属组成的密封件及类似的试验样品。
主要应用于考核电工，电子产品在高温或低温条件下贮存和使 用的适应性。
恒温恒湿测试主要应用于哪些方面？
主要应用于考核电工电子产品、元件、材料等在恒定湿热条件 下使用和贮存的适应性。
交变湿热测试主要应用于哪些方面？
主要应用于考核电工电子产品或材料在温度循环变化、产品表 面产生凝露的湿热条件下使用和贮存的适应性。
温度范围：-40℃~+150℃ 湿度范围：20%~98%RH
HY-1000 JW-1000F-40
高温、低温、恒温恒湿、交变湿热
目前可靠性实验室能达到 300℃的试验箱有几台？ GW-0250高温试验箱
内箱尺寸为 52 cm（长）
63 cm（宽）
78 cm（高）
高温、低温、恒温恒湿、交变湿热
高温、低温、恒温恒湿、交变湿热
温湿度测试过程中，不允许打开试验箱门，对样品进行测 试，这样的试验可靠性实验室能做吗？
可以。因此实验室设备都有端口可将连接线导出，在测试 中不打开箱门的情况下对样品进行性能检测。 一般温湿度相关测试中，普通试验箱内能承受的热功率有 多少？ 高温200W，低温100W，低湿0W
交变湿热试验 Alternating temperature and humidity test 湿热 Damp heat 潮湿/湿气 Moisture 循环 Cycle 次数 Times 驻留时间 Dwell time 存贮 Storage
可靠性基础知识
量
质量实绩
• • • • • • • • • • •
PDCA的周期 方针的制定和展开 一致性管理的活动 依据事实的管理 过程管理 顾客的质量经营 标准化 统计技术运用 问题解决得顺序 源流管理 个人尊重的经营
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Ⅱ. 质量的要素 / 顾客满意的质量要素
顾客满意
可靠性
质 量 管 理
I E
2年
3年
4年
5年
6年
使用时间(年) →
民用产品的可靠性曲线 例
5
Ⅰ. 可靠性的意义
质 量 可靠性
看到的 没看到的
Key Point
力求将没看到的变为看到的，并改善其中的问题。
质 量 → 初期特性
检查产品并 决定出厂时 通过计测交货时可以直接了解零部件，Unit的特性值。
可Байду номын сангаас性 → 经时特性
交货时不能了解零部件、Unit的特性值。 理由 : 需要时间，环境条件和使用方法也应许可。
比质量水平持续更长时间按的活动
T (目标寿命)
(可靠性的保证）
7
Ⅰ. 可靠性的意义
一般概念
什么叫做可靠性
初期特性
外
观
外
观
经时特性 初期特性
构
造
构
造 经时特性
性 能 a 质 量 性 能 b 质 量 性 能 a
初期特性 经时特性 初期特性
…
性
能 b
经时特性
可靠性
…
初期特性
稳定性 稳定性 经时特性
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Ⅰ. 可靠性的意义
√ 仅仅在保证设计质量要求才能确保可靠性，生产过程追究责任绝对不能提高可靠性,准确
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭