可靠性的主要数量(设备可靠性教程)
电子设备可靠性预计
信息产业部电子五所
主要内容
1. 可靠性预计的目的和作用及工程应用 2. 基本可靠性预计和任务可靠性预计 3. 可靠性预计类型及其不同使用阶段 4. 相似预计法的程序 5. 元器件计数法的可靠性预计 6. 元器件应力分析法的可靠性预计 7. 使用《电子设备可靠性预计手册》应注意的事项
元器件的应力分析法－预计程序
(1) 建立产品可靠性模型。 (2)明确各元器件的应用方式，工作环境温度及其它环境 应力，以及电应力比等工作应力数据； (3)汇编设备的元器件详细清单，清单内容包括：元器件名称，
型号规格，数量，产品标准或技术文件，性能额定值及有关的设计、工艺、 结构参数和工作应力数据等；
可靠性预计的目的和作用及工程应用
1.2 可靠性预计的作用
(1) 在设备、系统的设计阶段, 定量地预测其可靠性水平, 以判断设计方案能否满足可靠性指标的要求。 (2) 对几种相似的设计方案进行比较, 以便选择在可靠性、 性能、重量、费用等方面最佳的综合设计方案。 (3) 为实施可靠性分配提供依据。 (4) 为优选元器件及合理使用元器件提供指南。 (5) 通过应力分析法预计, 可鉴别设计上潜在的问题, 以便 于及时地采取措施来改进设计，以便制定设备、系统 的预防性维护方案。 。 (6) 中立机构进行可靠性预计，预测产品的寿命，增强产 品的竞争力。
8. 特殊可靠性预计的修正
可靠性预计的目的和作用及工程应用
1.1 可靠性预计的目的
• 可靠性预计是电子设备可靠性从定性考虑转入定量分析的关键, 是“设计未来”的先导, 是决策设计、改进设计, 确保产品满足 可靠性指标要求的不可缺少的技术手段。 • 可靠性预计不去追求绝对准确。采用统一尺度预计，为可靠性 的定量分析提供可比的相对度量。 • 预计的主要目的在于检查产品研制方案和电路设计的合理性， 比较不同设计方案的可靠性水平，发现薄弱环节，对高故障率 和承受过高应力部分引起注意。 • 与可靠性分配技术相结合，把规定的可靠性指标合理地分配给 各个组成部分，并为制定研制计划、验证试验方案以及维修、 后勤保障方案提供依据。
人因工程 第13章 人机系统
系统分析和 系统规划
选择最佳设想和必 要设计条件
人机系统的试验评价设想 与其他专家组进行权衡
设计时应考虑与人有关的因 预备设计（大纲的设计） 素
准备适用的人因工程数据 提出人因工程设计标准 关于信息与控制必要性的研究与实现方法 的选择和开发 作业性能的研究 居住性的研究 参与系统设计最终方案的确定 最后决定人机之间的功能分配 使人在作业过程中，信息、联络、行动能 够迅速、准确地进行 对安全性的考虑 防止作业者工作热情下降的措施 控制面板的配置 空间设计、人员和机器的配置 决定照明、温度、噪声等环境条件和保护 措施 决定使用说明书的内容和式样 决定系统的运行和保养所需的人员的数 量和质量、训练计划和器材的开展 设计图纸阶段的评价 模型或操纵训练用模拟装置的人机关系评 价 确定评价标准（试验法、数据种类、分析 法等） 对安全性、舒适性、工作热情的影响评价 机械设计的变动、使用程序的变动、人的 作业内容的变动、人员素质的提高、训练 方法的改善、对系统规划的反馈
（三）功能分配
3.人机功能分配的原则
（1）通常由“人”承担的工作 １）程序设计； ２）意外事件处理； ３）变化频繁的作业； ４）“机”的维修； ５）长时期大量贮存信息； ６）研究、决策、设计等。
（三）功能分配
（2）通常由“机”承担的工作 １）枯燥、单调的作业和笨重的作业； ２）危险性较大的作业。如救火、空间技术、放射环境 及有毒作业等； ３）粉尘作业； ４）喷漆、涂料、电镀、焊接、铆接等作业； ５）自动校正、自动检测、高精度装配等； ６）特殊目的作业。如病房服务、为盲人引路、壁行机 (用于船壳焊接)、象鼻机(仿象鼻运动搬运重物)等； ７）高阶运算； ８）快速操作； ９）可靠性的、高精度的和程序固定的作业。
性能要求
开关可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性分析实施报告
WORD文档可编辑编号：XXXX式开关可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性分析报告拟制：审核：批准：XXXXXXXX有限公司二零一一年三月1 概述为确保产品质量符合要求，达到顾客满意，根据《XXXX式开关产品质量保证大纲》的规定，对该产品的可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性进行分析。
2 可靠性分析2.1 元器件清单本器件选用元器件如下：2.2 可靠性预计本器件所采用的元器件有7类13种共57个。
其中任一元器件失效，都将造成整个器件失效，即器件正常工作的条件是各元器件都能正常工作。
因此，本器件的可靠性模型是一个串联模型。
该器件是可修复产品，寿命服从指数分布，根据可靠性理论，其平均故障间隔时间与失效率成反比，即：MTBF= 1/∑pi λ （1） 所用元器件均是通用或固化产品，其质量水平、工作应力及环境条件都相对固定，其失效率因子等有关可靠性参数可参考《GJB/Z299C-2006电子设备可靠性预计手册》，从而采用应力分析法来预计本器件的可靠性指标。
本器件一般内置于系统机箱内，使用大环境是舰船甲板或舰船舱内，其环境代号Ns2，工作温度-40℃～+70℃，现计算其可靠性指标。
2.2.1 PIN 二极管的工作失效率1p λ本器件使用PIN 二极管，其工作失效率模型为K Q E b p πππλλ=1 （2） 式中：b λ —— 基本失效率，10-6/h ；E π —— 环境系数；Q π —— 质量系数；K π —— 种类系数。
由表5.3.11-1查得基本失效率b λ =0.212×10-6/h ； 由表5.3.11-2查得环境系数E π=14； 由表5.3.11-3查得质量系数Q π=0.05； 由表5.3.11-4查得种类系数K π=0.5；本器件中使用了18只PIN 二极管，故其工作失效率为：h p /103356.1185.005.01410212.0661--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=λ2.2.2 片状电容器的工作失效率2p λ本器件选用的片状电容器，其工作失效率模型为：ch K CV Q E b p πππππλλ=2 （3）b λ —— 基本失效率，10-6/h ；E π —— 环境系数；Q π —— 质量系数；CV π —— 电容量系数；K π —— 种类系数； ch π —— 表面贴装系数。
可靠性基本概念
可靠性理论是以产品寿命特征为主要研究对象的一门综合性和边缘性科学，它涉及到基础科学、技术科学和管理科学的许多领域。
对于结构可靠性这一学科，从其诞生到现在已经有了长足的发展：从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性以及近年来提出的非概率可靠性，使得这一理论日臻丰富和完善，并深入渗透到各个学科和领域。
它的应用完善了传统的设计理论，极大地提升了结构和产品的质量，因此一直受到国内外学者的关注。
可靠性理论在其发展过程中主要经历了五个时期：（1）萌芽期可靠性理论早在十九世纪30～40年代已发展起来了。
十七世纪初期由伽利略、高斯、泊淞、拉普拉斯等人逐步建立了概率论，奠定了可靠性工程的主要理论基础。
十九世纪初布尔尼可夫斯基主编出版了一本概率论教程，同时他的学生马尔可夫建立了随机过程理论和大数定律，成为了维修性的理论基础。
1939年瑞典专家威布尔提出了描述材料疲劳强度的威布尔分布。
可靠性研究萌芽于飞机失事事件，1939年美国航空委员会出版的《适航性统计学注释》中，提出飞机事故率不应超过105 ／h。
这里讲的事故率只是未能沿用可靠度的定义而已。
（2）摇篮期50年代的电子管事件揭开了可靠性研究的序幕。
50年代电子真空管的故障率增长迅速。
使电子技术进步与失效间的矛盾十分突出。
例如1941～1945年第二次世界大战期间，美国空军运往远东的机载电子设备在到达时就有60%已经失效，轰炸机的MTBF（无故障时间）不超过20小时。
另外，1945年12月美国制成的第一台电子管计算机，整个计算机共有18000只电子管。
但是，平均每33分钟就有一只失效。
与此同时，1943年德国火箭专家R.Lusser第一次用概率乘法法则定量算出了V-2火箭诱导装置的可靠度R的值为0.75。
第二次世界大战结束以后，美国国防部总结战争教训，提出了一个全新的问题——可靠性，并下令军队有关部门在今后的采购中只选择有可靠性指标的军需品。
（3）奠基期60年代，美国成为可靠性发展最早的国家。
如何进行可靠性测试保证系统的稳定性
如何进行可靠性测试保证系统的稳定性在现代社会中，计算机系统已经贯穿了各行各业的方方面面。
为了确保系统的稳定性和可靠性，可靠性测试成为了必不可少的一环。
本文将介绍如何进行可靠性测试，以确保系统的正常运行。
一、什么是可靠性测试可靠性测试是通过一系列的测试和分析来评估系统在特定环境中连续工作的能力。
它旨在发现系统在长时间运行过程中可能出现的缺陷和故障，并提供可靠性指标，用于评估系统的稳定性。
二、可靠性测试的步骤1. 需求分析：在进行可靠性测试之前，首先需要明确系统的需求和目标，包括系统的工作环境、用户需求等。
这有助于测试团队明确测试的方向和重点。
2. 测试计划：编制一份详细的测试计划，包括测试的范围、测试的方法和技术、测试的时间和资源等。
测试计划应该综合考虑系统的功能、性能、可用性等方面。
3. 测试设计：根据测试计划，设计一系列的测试用例，覆盖系统的各个功能和模块。
测试用例应该具有充分的代表性，能够模拟真实的使用场景。
4. 测试执行：执行测试用例，并记录测试过程中的关键信息，包括测试结果、错误日志等。
测试过程中需要保证环境的稳定，并及时处理测试中发现的问题。
5. 缺陷修复：根据测试结果，对系统中发现的问题进行修复。
修复后需要重新进行测试，确保问题彻底解决。
6. 统计分析：根据测试结果，进行统计分析，得出系统的可靠性指标。
常见的可靠性指标包括故障率、平均无故障时间（MTTF）等。
7. 报告撰写：编制一份详细的测试报告，包括测试的目的、范围、方法、结果和分析等。
测试报告可以为系统开发人员提供改进和优化的依据。
三、可靠性测试的方法和技术1. 功能测试：验证系统的各项功能是否满足需求，检查系统在各种条件下是否能正常工作。
2. 性能测试：测试系统在正常工作情况下的性能表现，包括响应时间、吞吐量、并发用户数等。
3. 负载测试：通过模拟实际使用情况下的工作负载，测试系统在高负载条件下的可靠性和性能。
4. 强度测试：测试系统在超过正常工作负荷的情况下的可靠性和性能。
电子产品 可靠性 标准
电子产品可靠性标准电子产品可靠性标准。
电子产品在现代社会中扮演着越来越重要的角色，如手机、电脑、平板等已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
然而，随着电子产品的普及和应用，消费者对于电子产品的可靠性要求也越来越高。
因此，制定和遵守电子产品可靠性标准显得尤为重要。
首先，电子产品的可靠性标准应包括产品的设计、制造、测试和运行等方方面面。
在产品设计阶段，应该充分考虑产品的使用环境、寿命预期、功能要求等因素，以确保产品在各种条件下都能正常工作。
在制造过程中，应严格执行标准化的生产流程和质量控制措施，确保产品的质量稳定性。
在产品测试阶段，应该进行全面的可靠性测试，包括环境适应性测试、可靠性寿命测试、可靠性维修性测试等，以保证产品在各种情况下都能可靠运行。
在产品运行阶段，应该建立健全的售后服务体系，及时处理产品出现的问题，提高产品的可靠性和用户满意度。
其次，电子产品的可靠性标准还应考虑产品的安全性和环保性。
安全性是产品可靠性的重要组成部分，包括电气安全、防火防爆、辐射防护等方面。
产品应符合国家和行业的相关安全标准，确保用户在使用过程中不会受到安全威胁。
同时，产品的环保性也是电子产品可靠性标准的重要内容，包括材料的环保性、能源的节约性、产品的可回收性等方面。
制定和遵守环保标准，可以减少产品对环境的污染，保护地球资源，为可持续发展做出贡献。
最后，电子产品的可靠性标准还应考虑产品的性能稳定性和持久性。
产品在使用过程中应该保持稳定的性能，不受外界条件的影响。
同时，产品的寿命应该足够长，能够满足用户的长期使用需求。
制定和遵守性能稳定性和持久性标准，可以提高产品的品质和可靠性，增强用户对产品的信任和满意度。
综上所述，电子产品的可靠性标准是保证产品质量和用户体验的重要保障。
制定和遵守电子产品可靠性标准，不仅有利于企业树立良好的品牌形象，还可以提高产品的市场竞争力，为用户提供更加可靠、安全、环保的产品，推动整个行业的健康发展。
可靠性分配(设备可靠性教程05)
1
1
2020/7/18
2 S34 S234
R2
RS34
1
（1
R ）1/2 S234
R1
RS234
R1/ 2 S
再分配法
如果已知串联系统（或串并联系统的等效串联系统）各
单元的可靠度预测值为 Rˆ1，Rˆ2，，Rˆn ，则系统的可靠
度预测值为
n
RˆS Rˆi i 1
将各单元的可靠度预测值按由小到大的次序排列，则有
0.0645
0.0258
F2
F2' F1' F2'
FI
0.06 0.0645 0.0387 0.04 0.06
（7）按列出最后的分配结果
F1 0.0258，R1 1 F1 1 0.0258 0.9742 F2 0.0387，R2 1 F2 1 0.0387 0.9613 2020/7/18 F3 0.0775，R3 1 F3 1 0.0775 0.9225
（1）预计失效率的确定
系统失效率的预计值为：
3
S i 0.005 0.003 0.002 0.01h1 i 1 2020/7/18
相对失效率法与相对失效概率法
（2）校核s能否满足系统的设计要求
由预计失效率s所决定的工作20h的系统可靠度为
Rs eSt e0.0120 e0.2 0.8187 Rsd 0.980 因Rs<Rsd，故需提高单元的可靠度并重新进行可靠度分配
失效概率 FB 0.005 ，试计算并联子系统中各单元所容
许的失效概率值。
1
2
S12
3
3
2020/7/18
S123
相对失效率法与相对失效概率法
电力系统可靠性知识点总结
电⼒系统可靠性知识点总结Ppt41发输电系统可靠性主要内容：包括充裕性 (adequacy) 和安全性 (security)两⽅⾯。
（发电输电变电）充裕性:是考虑元件的计划和⾮计划停运以及运⾏约束条件下，⼜称静态可靠性。
安全性:是突然扰动是指突然短路或失去⾮计划停运的系统元件。
⼜称动态可靠性2充裕性和安全性评估的不同点不同点：研究的特性不同。
研究的故障不同。
可靠性指标不同共同点：计算量巨⼤，相互完善互相补充。
3充裕性评估的基本原理充裕性评估的四⼤步骤：元件可靠性建模，系统状态选择：系统状态分析：可靠性指标计算充裕性评估的（系统状态选择）两⼤⽅法：状态枚举法（解析法）；蒙特卡洛法（模拟法）计算环节不同，分析环节相同。
充裕性评估只统计不满⾜运⾏约束的系统状态；4元件停运按是否独⽴分为：独⽴重叠停运和⾮独⽴的重叠停运。
元件停运按停运原因分为强迫停运和计划停运。
强迫停运分为单元件停运事件、共同模式停运事件（不独⽴重叠停运）、相关的变电站停运事件（不独⽴重叠停运）5元件强迫停运模型：单元件停运事件：只有⼀个元件停运，只影响⾃⾝。
共同模式停运事件：不独⽴的重叠停运。
是指由于单⼀原因引起多个元件停运，⽽且不按继电保护依次动作。
相关的变电站停运事件：不独⽴的重叠停运。
是指变电站内的元件停运，与继电保护对元件故障的反应有关联6系统状态选择基本原理：由元件的状态组合构成系统的状态。
蒙特卡洛法：包括时序蒙特卡洛法和⾮时序蒙特卡洛法。
7系统状态分析包括潮流计算和切负荷计算。
潮流计算：交流潮流、直流潮流、快速开断潮流计算。
切负荷计算：基于交流潮流的最优切负荷模型、基于直流潮流的最优切负荷模型、基于直流潮流灵敏度分析的最优切负荷模型。
8交流潮流⽅程进⾏简化：⾼压输电线路的电阻⼀般远⼩于其电抗。
输电线路两端电压相⾓差⼀般不⼤(θij＜10%)，。
假定系统中各节点电压的标么值都等于1。
不考虑接地⽀路及变压器⾮标准变⽐的影响9P = Bθ和Pl=BlΦ均为线性⽅程式，它们是直流潮流⽅程的基本形式。
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R (t)
dt
R(t)exp0t(t)dt
则失效概率密度函数：f(t)(t)R (t)(t)ex p 0 t(t)d t
失效率与失效率曲线
失效率曲线:典型的失效率曲线 失效率（或故障率）曲线反映产品总体 个寿命期失效率的情况。图示为失效率曲线的典型情况，有时形象地称 为浴盆曲线。失效率随时间变化可分为三段时期：
按上述定义,失效率是在时刻t尚未失效产品在t+△t的单位时间内发生失 效的条件概率.即
(t)l t i0 m 1 tP (tTt tTt)
它反映t时刻失效的速率,也称为瞬时失效率.
失效率与失效率曲线
失效率的观测值是在某时刻后单位时间内失效的产品数与工作到该时刻 尚未失效的产品数之比,即
(t)n (t t) n (t) N (t) 1
f(t) N (t) 或f(t)1dN
N t
Ndt
而产品的可靠度与不可靠度则为
t
F ( t) 0f( t) dt R ( t) 1 F ( t) t f( t) dt
失效率与失效率曲线
失效率：失效率是工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间 内发生失效的概率。一般记为λ,它也是时间t的函数,故也记为λ(t),称为失 效率函数,有时也称为故障率函数或风险函数.
示产品在规定条件下的寿命（产品首次发生失效的
时间），则“产品在时间t内完成规定功能”等价于
“产品寿命T大于t”。所以可靠度函数R(t)可以看作
事件“T>t”的概率，即
R(t)P(Tt)
可靠度与不可靠度
例
例如，R(5000)=0.95就意味着，在5000小时内，平 均100件产品中大约有95件能完成规定功能，大约 有5件产品在5000小时内会发生故障。可靠度是一 种常用的可靠性指标。
1菲 特 11 0 9h1
其含义是109元件小时内只有1个失效，或1000h内失效数为10-6。
102 108 109 110
仍在工作个数 104 76 39 16 7 2 1 0
可靠度与不可靠度
根据估计公式有：
Rˆ(0) 1101 110
Rˆ(40)01040.945 110
Rˆ(80)0 760.691 Rˆ(120)0390.355
110
110
Rˆ(160)0160.145Rˆ(200)0 7 0.064
可靠性的主要数量(设备可靠性教程 04)
主要内容
可靠性定义 可靠性特征量——可靠度、可靠寿命、累积失
效概念、平均寿命和失效率等 可靠性MIL-STD-721《可靠性维修性术语定义》： “产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力称为 产品的可靠性”。—只反映成功完成任务的能力 1980年美国按《国防重要武器系统采办指令》又颁布了MIL-STD785B《系统与设备研制的可靠性大纲》，将可靠性分为： 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 基本可靠性：产品在规定条件下，无故障的持续时间或概率。
失效率与失效率曲线
例1:有5000只晶体管，工作到1000h累积失效50只，工作到1200h时测得晶 体管累积失效为61只，试求该产品在t=1000h时的失效率 解:由于Nf(1200)=61, Nf(1000)=50
( 1) 0 （ 5 0 0 5 0 6 ） （ 0 1 0 5 1 0 2 0 1） 0 0 h 1 0 0 1 .1 1 0 1 5 h 0 1
可靠性特征量
可靠度与不可靠度 失效概率密度函数 失效率 平均寿命 寿命方差与寿命均方差（标准差） 可靠寿命、中位寿命和特征寿命
可靠度与不可靠度
二、可靠度及可靠度函数
产品在规定时间t内和规定的条件下，完成规定功 能的概率称为产品的可靠度函数，简称可靠度，记 为R(t) 。
与可靠性定义的差别：在于能力和概率。若用T表
例2:工作51h，还有100个产品仍在正常工作，但到51h时，失效了1个，在 第52h内失效了3个，试求该产品在t=50h及t=51h时的失效率。
解: (50)10（ 051150） h11%h1 (51)（1001） （ 3 525） 1h13.03%h1
失效率与失效率曲线
菲特（Failure Unit）（表示符号为FIT）
某电子器件110只的失效时间（小时）经分组整理 后如表所示，试估计它的可靠度函数。
i 失效时间范围 失效个数
1
0-400
6
2 400-800
28
3 800-1200
37
4 1200-1600
23
5 1600-2000
9
6 2000-2400
5
7 2400-2800
1
8 2800-3200
1
累计失效个数 6 34 71 94
[N n (t)] t t N n (t)
进一步变化得到
(t) N (t) 1 f(t) 1 f(t) t N [ 1 n (t)/N ] 1 F ( t) R (t)
失效率与失效率曲线
由于
R'(t)f(t)
即
f(t)R'(t)
则有 积分得：
(t)R '(t) [lR n (t) ] ' dl n R (t)
可靠度与不可靠度
可靠度函数的估计法
可靠度函数R(t)可以用频率去估计。设在t=0时，有
N件产品开始工作，而到t时刻有nf(t)件产品失效， 仍有N-nf(t)件产品在继续工作，则频率
R ˆ(t)Nnf(t)1nf(t)
N
N
可用来作为时刻t的可靠度函数R(t)的估计值。
可靠度与不可靠度
例—可靠度函数的估计法
F(t) Nf (t) N
可靠度与不可靠度
可靠度与不可靠度
失效概率密度函数
失效概率密度函数f(t)是累积失效概率F(t)的导数，可用下式表示，
f(t)dF(t)dR (t) dt dt
设N为受试产品总数，N是时刻t+t时间间隔内产生的失效产品数，即 当N足够大，t足够小时，f(t)可用下式表示：
110
110
Rˆ(240)0 2 0.018Rˆ(280)0 1 0.009
110
110
可靠度与不可靠度
该电子器件的可靠度函数
可靠度与不可靠度
不可靠度
因为完成规定功能与未完成规定功能是对立事件，按概率互补定理可得
R(t)F(t)1 F(t)1R(t)P{Tt}
对于不可修复产品，累积失效概率F(t)为