可靠性工程基本理论
《可靠性工程基础》课件
集成化：将多个 子系统集成为一 个整体，提高系 统可靠性
模块化：将系统 划分为多个模块， 提高系统可靠性 和可维护性
标准化：制定统 一的标准和规范， 提高系统可靠性 和可移植性
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可靠性工程基础 PPT课件大纲
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目录
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可靠性工 程概述
可靠性 工程基 础概念040506来自可靠性工 程的基本 原理
可靠性工 程中的关 键技术
可靠性工 程的应用 案例
风险矩阵分析
风险矩阵分析的 概念：一种评估 风险等级的方法
风险矩阵分析的 步骤：确定风险 等级、评估风险 概率、计算风险 值
风险矩阵分析的 应用：在可靠性 工程中用于评估 系统或设备的可 靠性
风险矩阵分析的 优点：直观、易 于理解、便于决 策
可靠性分配与优化技术
目的：提高系统可靠性
关键技术：可靠性建模、可靠性 分析、可靠性优化
目的：验证产品 的可靠性和性能
方法：通过模拟 实际使用环境和 条件进行试验
评估指标：包括 故障率、平均无 故障时间等
应用：在产品设 计、生产、使用 和维护等阶段进 行可靠性试验与 评估
PART 5
可靠性工程中的关键技术
故障模式与影响分析
影响分析：分析故障对系 统功能和性能的影响程度
预防措施：制定预防故障 发生的措施和方案
化工产品可靠性工程案例
化工产品生产过程中的可靠性问题 化工产品可靠性工程的应用 化工产品可靠性工程的实施步骤 化工产品可靠性工程的效果评估
第六章可靠性工程基础
可靠度R(t)与故障分布函数F(t)具有以下性质： 1、 R(t)＋F(t)≡ 1 2、R(0)=1, F(0)＝0，这表示产品在开始时处于良好的状态； 3、R(t)是非负的递减函数，F(t) 是非负的递增函数，说明随着时间 的增加产品发生故障或失效的可能性增大，可靠度变小； 4、R(∞)＝0，F(∞)＝1这表示只要时间充分长，产品终究都会失效； 5、0≤R(t)≤1，0≤F(t)≤1,即可靠度和故障分布函数之值介于0和1 之间。 可靠度R(t)、故障分布函数F(t)与时间t的关系
F (t t ) F (t ) 1 F ' (t ) f (t ) (t ) 0时有N 0 个产品投试，到时刻t已有r(t)个产品失效，尚有 N 0-r(t) 个产 品在工作。再过Δt时间，即到t +Δt时刻， 有Δr(t)=r(t+Δt)-r(t) 个 产品失效。产品在时刻t前未失效而在时间（t, t +Δt）内失效率为
t
i 1
N0
i
N0
平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure, MTBF)
一个可修复的产品在使 用过程中发生了 N 0次故障，每次故障修复 后又重新 投入使用，测得每次工 作持续的时间为 t1 , t 2 ...,t N 0，其平均故障间隔时间 为 MTBF
t
i 1
Δr (t ) ΔF (t ) ˆ f (t ) = = N0 Δt Δt
故障密度是表示故障概率分布的密集程度，或者说是故障概 率函数的变化率
（四）f(t)、R(t)及F(t)之间的关系
f(t) f(t) F(t) 0 R(t) t
f(t)与R(t)、F(t)的关系
可靠性工程基本理论
可靠性工程基本理论1可靠性（Reliability）可靠性理论是从电子技术领域发展起来，近年发展到机械技术及现代工程管理领域，成为一门新兴的边缘学科。
可靠性与安全性有密切的关系，是系统的两大主要特性，它的很多理论已应用于安全管理。
可靠性的理论基础是概率论和数理统计，其任务是研究系统或产品的可靠程度，提高质量和经济效益，提高生产的安全性。
产品的可靠性是指产品在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力。
产品可以是一个零件也可以是一个系统。
规定的条件包括使用条件、应力条件、环境条件和贮存条件。
可靠性与时间也有密切联系，随时间的延续，产品的可靠程度就会下降。
可靠性技术及其概念与系统工程、安全工程、质量管理、价值工程学、工程心理学、环境工程等都有十分密切的关系。
所以，可靠性工程学是一门综合性较强的工作技术。
2可靠度（Reliablity）是指产品在规定条件下，在规定时间内，完成规定功能的概率。
可靠度用字母R表示，它的取值范围为0≤R≤1。
因此，常用百分数表示。
若将产品在规定的条件下，在规定时间内丧失规定功能的概率记为F，则R=1－F。
其中F称为失效概率，亦称不可靠度。
设有N个产品，在规定的条件下，在规定的时间内，有n个产品失效，则F=n/NR=(N-n)/N=1－F可靠度与时间有关，如100个日光灯管，使用一年和使用两年，其损坏的数量是不同的，失效率和可靠度也都不同。
所以可靠度是时间的函数，记成R（t），称为可靠度函数。
图5-1是可靠度函数R（t）和失效概率F（t）变化曲线。
图5-1可靠度3失效率（Failurerate）失效率是指工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时该后，单位时间内发生失效的概率。
在极值理论中，失效率称为“强度函数”；在经济学中，称它的倒数为“密尔（Mill）率”；在人寿保险事故中，称它为“死亡率强度”。
失效率是衡量产品在单位时间内失效次数的数量指标；它也是描述产品在单位时间内失效的可能性。
可靠性基础理论概要课件
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系统可靠性分析
系统可靠性与元件可靠性关系
01
系统可靠性是指在规定条件下，系统在规定时间内完成规定功能的能力。元件 可靠性是构成系统可靠性的基础，元件的可靠性水平直接影响整个系统的可靠 性。
02
元件故障会导致系统故障，因此需要选择高可靠性的元件，以提高整个系统的 可靠性。
03
系统的可靠性不仅取决于元件的可靠性，还受到系统结构、工作条件、维修保 养等因素的影响。
可靠性指标计算
01
02
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可靠度函数
可靠度函数描述了产品在 规定条件下和规定时间内 完成规定功能的概率，是 可靠性分析的重要指标。
故障概率密度函数
故障概率密度函数描述了 产品在单位时间内发生故 障的概率，是评估产品可 靠性的重要依据。
平均寿命
平均寿命是描述产品寿命 的统计量，常见的平均寿 命有平均故障间隔时间、 平均修复时间等。
03
可靠性工程的发展历程
20世纪50年代
可靠性工程开始萌芽，主要应用于军事领域 。
20世纪60年代
可靠性工程在民用领域得到广泛应用，如电 子产品、汽车等。
20世纪70年代
可靠性工程逐渐成熟，形成了完整的理论体 系和实践方法。
21世纪
随着科技的不断发展，可靠性工程的应用领 域不断扩大，涉及到众多行业和领域。
总结词
航空航天领域可靠性工程实践案例介绍了如何通过工程实践提高航空航天产品的可靠性 。
详细描述
航空航天领域可靠性工程实践案例主要介绍了在航空航天领域中，如何通过一系列的工 程实践，如严格的质量控制、环境适应性设计、冗余设计等，提高航空航天产品的可靠 性。该案例还涉及到了对航空航天产品可靠性的测试和评估，以及对故障的预防和应对
(安全管理理论)可靠性工程基本理论
可靠性工程基本理论1可靠性（Reliability）可靠性理论是从电子技术领域发展起来，近年发展到机械技术及现代工程管理领域，成为一门新兴的边缘学科。
可靠性与安全性有密切的关系，是系统的两大主要特性，它的很多理论已应用于安全管理。
可靠性的理论基础是概率论和数理统计，其任务是研究系统或产品的可靠程度，提高质量和经济效益，提高生产的安全性。
产品的可靠性是指产品在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力。
产品可以是一个零件也可以是一个系统。
规定的条件包括使用条件、应力条件、环境条件和贮存条件。
可靠性与时间也有密切联系，随时间的延续，产品的可靠程度就会下降。
可靠性技术及其概念与系统工程、安全工程、质量管理、价值工程学、工程心理学、环境工程等都有十分密切的关系。
所以，可靠性工程学是一门综合性较强的工作技术。
2可靠度（Reliablity）是指产品在规定条件下，在规定时间内，完成规定功能的概率。
可靠度用字母R表示，它的取值范围为0≤R≤1。
因此，常用百分数表示。
若将产品在规定的条件下，在规定时间内丧失规定功能的概率记为F，则R=1－F。
其中F称为失效概率，亦称不可靠度。
设有N个产品，在规定的条件下，在规定的时间内，有n个产品失效，则F=n/NR=(N-n)/N=1－F可靠度与时间有关，如100个日光灯管，使用一年和使用两年，其损坏的数量是不同的，失效率和可靠度也都不同。
所以可靠度是时间的函数，记成R（t），称为可靠度函数。
图5-1是可靠度函数R（t）和失效概率F（t）变化曲线。
图5-1可靠度3失效率（Failurerate）失效率是指工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时该后，单位时间内发生失效的概率。
在极值理论中，失效率称为“强度函数”；在经济学中，称它的倒数为“密尔（Mill）率”；在人寿保险事故中，称它为“死亡率强度”。
失效率是衡量产品在单位时间内失效次数的数量指标；它也是描述产品在单位时间内失效的可能性。
可靠性工程的理论与实践
可靠性工程的理论与实践可靠性工程是一门致力于提高产品可靠性的技术学科，它通过对产品失效率、寿命、维修保养等因素的分析和研究，帮助企业提高产品质量和有效降低成本。
这门学科在工程领域拥有广泛的应用，从航空航天、汽车制造到电子电器等各个领域都有其身影。
那么，可靠性工程的理论与实践是什么样的呢？一、可靠性工程的理论可靠性工程的核心理论是可靠性分析，其目的是为了识别和评估系统或设备存在的风险和失效的可能性。
可靠性分析主要有三种方法：故障模式与效应分析（FMEA）、故障树分析（FTA）和可靠性块图法（RBD）。
FMEA是一种逐级分析系统或设备因故障可能性和影响的方法，主要分析可能性较高但影响程度较小的故障，并采取纠正和预防措施。
FTA用树形图表示系统或设备失效的逻辑关系，可以评估故障因素对系统或设备性能影响的程度。
RBD则是用块图来表示系统或设备的可靠性，通过块图分析来找出故障源头的位置和故障因素，并采取相应的纠正措施。
除了可靠性分析，可靠性工程的理论还包括可靠性设计、可靠性维修和可靠性测试。
可靠性设计是指在产品设计或工程设计中，通过考虑各种故障可能性，采取相应的设计措施来保证产品或设备的可靠性。
可靠性测试则是通过模拟实际使用环境下的情况来评估产品或设备的可靠性。
可靠性维修则是指在产品或设备使用过程中，采取相应维修措施，以保持其可靠性。
二、可靠性工程的实践可靠性工程理论中虽然有很多的方法和技术，但是在实践中我们也需要结合实际情况进行适当的调整和实施。
下面笔者将分别从可靠性设计、可靠性分析和可靠性测试三个方面来介绍一下可靠性工程的实践。
1. 可靠性设计在可靠性设计方面，我们可以采用模块化设计来提高产品或设备的可靠性。
模块化设计是将产品或设备的不同部分分为独立的模块，通过模块之间的结构和接口进行连接，提高产品或设备的可靠性和维修性，同时还可以提高产品或设备的灵活性和可扩展性。
同时，在可靠性设计方面，我们还需要考虑到可靠性增长。
可靠性工程基础PPT课件
测试性通常用故障检测率FDR、故障隔离率FIR 和虚警率FAR度量。
可用性（availability）
可用性是产品可靠性、维修性和保障性三种 固有属性的综合反映，指产品处于可工作状态或 可使用状态的能力，也称为有效性。
使用可用性A0
工作时间
工作时间
A 工作时间 不能工作时间 工作时间 维修时间 延误时间
规定的程序和方法：按技术文件规定采用的维修 工作类型、步骤和方法。
维修性是产品的重要性能，对系统效能和使用维 修费用由直接的影响。
保障性（supportability）
保障性指产品设计特性和计划的保障资源满 足平时和战时使用要求的能力，称为保障性。
维修保障只是综合保障工程中的一个方面。 表征保障性的指标是平均延误时间MDT。
定义：产品在任务开始时可用的条件下，在规定 的任务剖面中，能完成规定功能的能力称为产品 的“（狭义）可信性”，简写为D。
产品在执行任务中的状态及可信性取决于与任务 有关的产品可靠性及维修性的综合影响。
可信性（dependability）
产品在规定的条件下，满足给定定量特 性要求的自身能力，称为产品的固有能 力C，一般就是产品的性能。
维修性（maintainability）
产品在规定条件下和维修时间内，按规定的 程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态 的能力，称为维修性。
维修性指的是产品维修的难易程度，是产品设计 所赋予的一种维修简便、迅速和经济的固有属性。 包括修复性维修、预防性维修等内容。
规定的条件：维修的机构和场所及相应人员与设 备、设施、工具、备件、技术资料等资源条件。
2010.1.1
二、研究内1容2.、4创可新靠点性分析与设计
v三、产品可靠性工作流程与特性
可靠性工程2
[例]有100个产品投入使用，在t=100h前 100个产品投入使用，在t=100h前
有2个发生故障，在100~105h之间有1个 个发生故障，在100~105h之间有1 发生故障： （1）试计算这批产品工作满100h时的失 ）试计算这批产品工作满100h时的失 效率λ 100）和概率密度函数 效率λ（100）和概率密度函数 f（100）； 100）； （2）若t=1000h前有51个产品发生故障， ）若t=1000h前有51个产品发生故障， 而在1000~1005 h内有1 而在1000~1005 h内有1个故障，试计算 这批产品工作满1000 h时的失效率λ 这批产品工作满1000 h时的失效率λ （1000）和概率密度函数f（1000）。 1000）和概率密度函数f 1000）。 比较（1）、（2 比较（1）、（2）式可得出什么结论？
f (t ) = n∆t
本式的意义为：（1）对不修理产品，指直到规定的时间 区间（0，t］终了时刻t开始的单位时间内失效数∆r(t)/∆t与 该时间区间开始投入工作产品数n之比。∆r(t)是（t，t+∆t］ 内的失效产品数。（2）对于修理产品，是指一个或多个产品 的失效间隔工作时间达到规定工作时间t后，单位时间的失效 次数∆r(t)/∆t与观测时间内失效间隔工作总次数n之比，其中 ∆r(t)是在（t，t+∆t］时间内的故障次数。
可靠性工程
第二讲 可靠性基础知识（ 可靠性基础知识（二） 可靠性工程中的特征量
• 在产品可靠性研究中，必须要有一个特征量，这个数量指标 为可靠性特征量。 • 可靠性特征量是用来表示产品可靠性高低的各种可靠性数量 指标的总称。其实际数值称为真值，是一个很难求得的理论 值。可靠性工作中通常是通过若干个样本试验所得的观测数 据，经过一定的数理统计得到的数值，这个值仅是对真值的 估计，称为特征量估计值。这种估计值可以是多种方法估计 得到的，如点估计、单边区间估计和双边区间估计等。如果 这个估计值是按国家规定标准所给出的要求值（即理论希望 的真值）的估计值，那么这个估计值又称为特征量的观测值， 这种观测值是比较容易计算的，也是可靠性工作者用各种方 法，使之接近真值而努力的方向。还有一种是借助前人经验、 手册等而得到的，常称为预计值。 • GB3187《可靠性名词术语及定义》中对可靠性的特征量及 有关可靠性的其他名词术语都作了明确的定义和规定。
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可靠性工程基本理论
可靠性工程是一种工程学科，主要涉及如何对产品和系统的可靠性进行评估、设计和管理等。
可靠性工程的基本理论包括可靠性的定义、可靠性的特征、可靠性的评估方法、可靠性的设计原则和可靠性预测方法等。
1. 可靠性的定义
可靠性是指产品或系统在规定条件下保持正常运行的能力。
从概率学的角度来看，可靠性是指产品或系统在规定时间内不出现故障的概率。
具体来说，可靠性可以用以下公式来表示：
可靠性= (正常运行时间)/(正常运行时间+故障时间)
2. 可靠性的特征
可靠性具有以下几个特征：
（1）可度量性：可靠性可以通过概率和统计方法进行量化和评估。
（2）时效性：产品或系统的可靠性是随着时间变化的，需要及时进行检测和更新。
（3）风险性：可靠性与风险直接相关，风险越高，可靠性要求越高。
（4）系统性：可靠性需要从整个系统的角度考虑，而非单个组成部分的可靠性。
3. 可靠性的评估方法
可靠性评估方法主要包括故障模式和效应分析（FMEA）、故障
树分析（FTA）、可靠性增长法（RAM）和可靠性试验等。
（1）故障模式和效应分析（FMEA）是一种从设计阶段就开始进
行的预防性可靠性评估方法。
其主要思想是通过对每个零部件的故
障模式和故障后果进行识别、分类和评估，推断出产品或系统的可
靠性并采取相应的预防措施。
（2）故障树分析（FTA）是一种基于逻辑的可靠性评估方法。
它将故障模式和事件之间的因果关系表示为一棵树状结构，通过逐
层分析和推断出故障的原因，进而评估产品或系统的可靠性。
（3）可靠性增长法（RAM）是一种逐步提高产品或系统可靠性
的方法。
通过在产品或系统的使用过程中收集和分析故障数据，以
修正设计和制造过程中不足之处，最终提高产品或系统的可靠性。
（4）可靠性试验是通过对样品进行一系列可靠性测试，从而评
估产品或系统的可靠性。
常见的可靠性试验方法包括加速寿命试验、高温试验、低温试验、振动试验、冲击试验等。
4.可靠性的设计原则
可靠性的设计原则包括下列几个方面：
（1）原则上应对可能引起故障的所有因素（如环境因素）进行
评估和控制。
（2）应该选用可靠的材料和制造工艺。
（3）设计时应充分考虑容错、检错、修正错和报警等功能。
（4）应该采用模块化的设计，方便故障的定位和维修。
5. 可靠性预测方法
可靠性的预测是指通过采用概率统计方法来预测产品或系统在
一定时间内的可靠性。
可靠性预测方法主要包括模型法、统计方法、模拟方法和专家系统等。
（1）模型法是指利用适当的数学模型来分析产品或系统的可靠性。
常见的模型包括故障率模型、故障时间分布模型、可靠性增长
模型等。
（2）统计方法是通过对历史故障数据进行统计分析，来预测未
来可靠性。
统计方法主要包括拟合方法、模型比较法、生存分析等。
（3）模拟方法是通过建立产品或系统的物理模型，利用计算机
数值模拟技术来进行可靠性预测。
（4）专家系统是指利用专家经验和知识来进行可靠性预测，主
要包括知识库系统、神经网络系统、遗传算法系统等。
综上可知，可靠性工程的基本理论包括可靠性的定义、可靠性
的特征、可靠性的评估方法、可靠性的设计原则和可靠性预测方法等。
它们为产品或系统的可靠性评估、设计和管理提供了理论依据
和实践指导。