可靠性概论
可靠性概论
可靠性概论（一）一，可靠性工程与管理的重要意义与发展历史实践教育我们，可靠性，是产品质量的重要指标，必须给予高度重视。
它的定义是：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
也就是说，它是用时间尺度来描述的质量，是一个产品到了用户手里，随着时间的推移，能否稳定保持原有功能的问题。
可靠性高，意味着寿命长。
故障少、维修费用低；可靠性低，意味着寿命短、故障多、维修费用高；可靠性差，轻则影响工作，重则造成起火爆炸、机毁人亡等灾难性事故。
对于许多产品，我们不能只关心它的技术性能，而且要关心它的可靠性。
在某些情况下，用户宁可适当降低性能方面的指标，而要求有较高的可靠性。
可靠性概念的产生，可以追溯到1939年。
当时美国航空委员会提出飞机事故率的概念和要求，这是最早的可靠性指标。
1944年，纳粹德国试制V-2火箭袭击伦敦，有80枚火箭还没有起飞就在起飞台上爆炸。
经过研究，人们提出了火箭可靠度是所有元器件可靠度的乘积的结论，这是最早的系统可靠性概念。
第二次世界大战中，美国由于飞行事故损失飞机21000架，比被击落的还要多1. 5倍。
1949年美国海军电子设备有70％失效，每一个使用中的电子管，要有9个新电子管作为备件。
1955年美国国防预算30％用于维修和使用，以后又增加到70％，成为不堪忍受的负担。
正是在这种背景下，美国在可靠性工程与管理的理论与应用方面投入了大量的人力物力，1950年，成立了国防部电子设备可靠性工作组，以后改组为国防部电子设备可靠性顾问团（AGREE）。
这个组织进行了深入的调查研究，提出了著名的AGREE报告棗美国可靠性工作的指导纲领。
以后又相继成立了元器件可靠性管理委员会。
失效数据中心（FARADA）、政府与工业界数据交换网(GIDEP ）等组织，研究元器件失效规律，定期发布可靠性数据，为研制与管理决策提供依据。
经过长期研究，制订了一系列通用军用标准，有力地指导了可靠性工程与管理实践。
飞机机体结构可靠性设计概论
高新技术2017年6期︱35︱ 飞机机体结构可靠性设计概论刘 斌 刘 毅 全 力中航飞机股份有限公司汉中飞机分公司，陕西 汉中 723213摘要：百年航空，飞机结构设计是航空产业发展的基础，没有载机任务系统便失去的依托，在新时期，飞机制造商和用户均对机体结构提出了以可靠性设计为代表的新准测。
可靠性设计涉及飞机全生命周期的概率和数理统计范畴，其力求将所有的不确定因素纳入前期的设计工作中，对飞机结构设计人员的素质及视野提出了更加苛刻的要求。
本文提出了飞机机体结构可靠性设计需注意的事项及今后的发展趋势。
关键词：飞机；结构设计；可靠性中图分类号：V22 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）06-0035-011 概述 可靠性（Reliability）的定义是产品、系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。
在航空领域，可靠性指标已经被认为是产品是否达到使用要求的重要参量。
可靠性设计以传统设计理念为基础上,将设计要求载荷、材料使用性能、零部件尺寸、结构强度要求等认定为尊从某些数理统计趋势的变量,依据相应的准则建立对应的数学概率取值模型并使用概率与数理统计原理及强度校核理论,求出在给定设计条件下零部件产生破坏的概率函数,再解出在给定输入前提下产品的某些特性，如零部件的大小、安全寿命等 ,使产品既满足安全运行需求又得出最优的设计值，设计方案更加经济并贴近生产实际。
[1]可靠性对飞机的安全使用有着重要影响，在飞机制造过程中，在设计阶段就将可靠性列入方案，并进行充分的分析论证，可以确保飞机投入使用后的安全适航要求。
2 发展情况 50年代，德国工程师首先提出：一个系统的可靠度可表示为其子系统可靠度的乘积。
80年代，美国研究人员建立了结构安全度的二阶矩模式，NASA 接受并发展了可靠性设计，利用应力强度干涉模型进行可靠性概率设计的研究[2]。
在此期间相应的理论与方法相继被提出[3]，如：Monte Carlo 模拟法、矩方法和以矩方法为基础的可靠性理论、随机有限元法和非概率分析方法等，内容涉及静强度设计，疲劳强度设计，有限寿命设计等[4]。
可靠性分析报告
可靠性分析报告品质是设计出来而不是制造出来,广义的品质除了外观、不良率外、还需兼长期使用下的可靠性,因此,在开发新产品前之可靠性预估及开发的实验推断相互印证是很重要的,本篇即针对可靠性分析的一般术语,如何事前预估,事后实验推断以及如何做加速试验及寿命试验做个说明.1. 概论:(1) 何谓可靠性(Reliability)?可靠性系指某种零件或成品在规定条件下,且于指定时间内,能依要求发挥功能的概率,即时间t 时的可靠性R(t)=(例) 假设开始时有100件物品参与试验,500小时后剩80件,则500小时后的可靠性R(t=500)为80/100=0.8简单地说,可靠性可看为残存率.(2) 何谓瞬间故障率(Hazard Rate ，Failure Rate),时间t 时每小时之故障数瞬间故障率h （t ）=时间t 时之残存数上例中，若500小时后剩80件，若当时每小时故障数为两件，则第500小时之瞬间故障为2/80=2.5%换句话说,瞬间故障率系指时间t 时,尚未发生故障的物件,其单位时间内发生故障之概率.时间t 时残存数 开始时试验总数(3)浴缸曲线(Bath Tub Curve)瞬间故障率h(t)h(t)=常数=恒定故障率时期耗竭期Period periodA．早期故障期：a.设计上的失误（线路稳定度Marginal design）b.零件上的失误（Component selection & reliability）c.制造上的失误（Burn-in testing）d.使用上失误。
一般产品之Burn-in 即要消除早期故障（Infant Mortality）使客户接到手时已经是恒定故障率h（t）=B、恒定故障率期：此时故障为random,为真正有效使用此段时期越长越好。
C、耗竭故障期；零件已开始耗竭，故障率急剧增加，此时维护重置成本为高。
（4）平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure，MTBF）当故障率几乎为恒定时（若0.002/小时）,此时进行10000小时约有0.002/小时*10000小时=20个故障,即平均500小时会发生一次故障,故MTBF 为500小时,为0.002/小时的倒数,即MTBF=1/λ.λ可看成频率(Frequency),MTBF即代表周期(Period)(5)、可靠性R（t）之数学表示根据实验及统计推行，要恒定故障期，R（t=）随着时间的增加而呈指数递减(Exponentially decreasing)当t=0时，因尚无任何故障，故R（t=0）=1t=∞以数学表示，R（t）即R（t）=e-λt其中λ即为恒定故障期之瞬间故障率t （6）、恒定故障期时MTBF与R（t）的关系，由前，R（t）=e-λt λ=1/MTBF故R（t）=e-t/MFBF当t=MTBF时，R（t）=e-MTBF/MFBF=e-1 ≒0.37即在恒定故障期时,试验至t=MTBF时,其可靠性(即残存比率)为37%,即约有63%故障.2新产品(MTBF Time Between Failure)之事前预估(1) 系统可靠性与组件可靠性之关系一般系统可靠性之计算时有下列假设:A 、 每个组件有独立之λi ，即甲组件故障不影响乙组件。
物联网和大数据技术在提高配网供电可靠性中的应用
物联网和大数据技术在提高配网供电可靠性中的应用摘要：在新时代背景下，为了提升配电网络供电可靠性，要善于利用物联网与大数据技术减少影响配网供电的不利因素，善于使用信息化的技术手段来提升配网供电的可靠性能。
基于此，本文通过分析物联网和大数据技术在提升配网供电可靠性的应用措施，以供借鉴。
关键词：物联网；大数据技术；配网；供电可靠性；措施1配网可靠性的基本知识1.1可靠性概论配电系统主要是针对客户环节使用的电力系统，其供电可靠性直接影响了用户体验。
通过相关数据的分析得出，在电力系统中大约有80%的停电事故来源于配电系统，在此情况下提升配电系统的可靠性就显得十分重要。
当前随着信息化技术的应用与发展，大数据技术以及物联网技术的应用发展，成为快速高效解决配电系统供电可靠性的热点，是当前配电网应用的重点方向。
1.2 配电系统可靠性的研究现状电力系统可靠性研究始于上个世纪60年代，在过去发电设备与配电设备相对集中，且设备一次性投资大、建设周期长，在使用过程中其供电稳定性所造成的停电事故，不足以对社会以及经济建设带来巨大的破坏，在建设过程中人们过多的重视了发电系统可靠性而忽略了配电系统可靠性。
当前随着经济社会的发展，城市建设与经济发展已承受不起停电事故造成的经济损失，通过相关数据调研发现配电系统故障造成的危害远大于发电系统。
根据国外相关经验来看，以美国、日本、英国等发达国家在配电系统可靠性研究方面投入了大量资金，将其可靠性作为配电系统规划决策中的一项常规性内容，使经济性与可靠性相统一，推动配电系统的可靠性技术研究走向了新的高度。
而国内受政府有关部门的重视，通过一系列的可靠性管理实施细则和规章制度，以及成立电力企业联合会设立电力行业可靠性管理委员会等方式展开配电系统可靠性研究，并取得了重大的成果。
2物联网和大数据技术下影响配网供电可靠性的因素分析2.1 配网网架结构配电网网架结构由于其结构较为简单，在使用过程中，配电网线路以直线分布，由于其分布范围相对广泛，在使用过程中管理力量相对薄弱，容易产生跳闸等问题；而以网状分布呈放射型结构的配电网络，存在供电范围大、导线截面小的问题，使用过程中通常容易造成设备故障或线路故障。
可靠性概论
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图1-3
解：（1）不可修复产品试 验由图1-3（a）统计可得 nf（t）=7，因已知 n = 12，由式（1-2） 和（1-3）有：
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n s (t ) n n f (t ) R(t ) n n 12 7 12 0.4167
(2) 3台ห้องสมุดไป่ตู้修产品的试验由图1—3(b)统计可得 n = 12， ns(t) = 5，由式(1-3)得：
F (t ) 1 R(t ) n f (t ) / n
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（1-5）
例1-2 有110只电子管，工作500h时有10只失 效，工作到1000h时总共有53只电子管失效，求 该产品分别在500h与1000h时的累积失效概率。
解： ∵ n 110, n f (500) 10, n f (1000) 53
由上例计算结果可见，从失效概率观点看， 在 t = 100 和 t = 1000h处，单位时间内失效频 率是相同（0.2%）的，而从失效率观点看， 1000h处的失效率比100h处的失效率加大一倍 （0.4%），后者更灵敏地反映出产品失效的变 化速度。
3、平均失效率
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在工程实践中，常常要用到平均失效率， 其定义为 ： （1）对不可修复的产品是指在一个规定时间 内总失效产品数 n f (t ) 与全体产品的累积工作时 间T之比。 （2）对可修复的产品是指它们在使用寿命 期内的某个观测期间，所有产品的故障发生总 数 n f (t )与总累积工作时间T之比。 所以不论产品是否可修复，平均失效率 估计值的公式为 ：
∴
= 10 /110 = 9.09％ = 53 /110 = 48.18％
三、失效概率密度
f （ t）
可靠性工程师考试主要科目概览
可靠性工程师考试主要科目概览可靠性工程师考试涉及的考试科目通常涵盖了可靠性工程领域的多个方面，以确保考生具备全面的可靠性工程知识和技能。
根据中国质量协会（简称中质协）举办的CRE考试认证的相关资料，考试科目可以大致归纳为以下几个主要方面：一、可靠性基础理论●可靠性概论：包括可靠性工程的重要性、发展概况、基本概念、故障及失效的基本概念、产品可靠性度量参数、可靠性要求确定、产品故障率浴盆曲线等。
●可靠性数学基础：涉及概率论基础知识、可靠性常用的离散型分布（如二项分布、泊松分布）和连续型分布（如正态分布、指数分布、对数正态分布、威布尔分布）、可靠性参数的点估计和区间估计等。
二、可靠性设计与分析●可靠性建模：熟悉可靠性建模方法，包括各种可靠性模型的构建和应用。
●可靠性预计与分配：掌握常用可靠性预计和分配方法，确保产品在设计阶段就具备预期的可靠性水平。
●失效模式与影响分析：包括潜在失效模式影响及危害性分析（FMEA）、失效树分析（FTA）等，用于识别产品设计和制造过程中的潜在失效模式及其影响。
●可靠性设计准则：熟悉各种可靠性设计准则，如降额设计、热设计、耐环境设计等，以提高产品的可靠性。
三、可靠性试验与评价●可靠性试验基本概念：了解不同类型的可靠性试验，包括环境应力筛选试验（ESS）、可靠性增长试验（TAAF）、寿命试验和加速寿命试验（ALT）等。
●可靠性鉴定与验收试验：掌握可靠性鉴定试验和验收试验的方法和流程，确保产品满足规定的可靠性要求。
四、软件可靠性与人-机可靠性●软件可靠性：包括软件可靠性的基本概念、失效原因、设计方法及验证等。
●人-机可靠性：涉及人-机可靠性基本概念、人为差错概念及人-机可靠性设计基本方法等。
五、数据收集、处理与应用●数据类型与收集：熟悉数据类型、来源及收集方法。
●数据处理与评估：掌握数据的处理与评估技术，以支持可靠性分析和决策。
●数据管理及应用：了解数据管理的基本原则和应用场景。
可靠性与维修性工程概论课程设计
可靠性与维修性工程概论课程设计一. 课程设计背景介绍可靠性与维修性工程是现代工程领域的一个重要分支，旨在确保工程系统或设备能够保持其预期的可靠运行状态和最小的可能故障时间。
因此，这门课程旨在培养学生对于工程系统可靠性和维修性的认识，以及对于如何实施相关技术和方法的掌握，使他们能够在未来的工作岗位上做好预防性维护和故障排除工作。
二. 课程设计目标•让学生了解现代工程系统可靠性和维修性的概念和背景•让学生掌握工程可靠性分析和维修性设计的基础知识和技能•让学生能够应用可靠性和维修性理论和技术来分析和解决工程问题•让学生了解现代维修保养技术的发展和应用，以及与其相关的职业道德和法规三. 课程设计主要任务在本次课程设计中，我们将主要探讨以下问题：1.工程可靠性的基本概念及其相关理论和方法2.工程维修性设计的基本原则及其相关方法3.工程可靠性分析和维修性设计的实际操作技能4.现代维修保养技术的发展、应用及其与职业道德和法规的关系四. 课程设计流程1. 确定课程设计题目首先，我们需要根据课程设计目标和任务，确定本次课程设计的题目为：“应用可靠性和维修性理论与技术解决xxx设备的故障问题”。
2. 收集相关资料然后，我们需要收集关于xxx设备的相关资料，包括其设计参数、使用情况、维修保养记录等。
同时，我们还需要收集关于可靠性和维修性理论的相关资料，包括文献、教材和课堂笔记等。
3. 分析设备故障问题我们需要根据收集到的资料对xxx设备的故障情况进行分析，找出故障原因，并确定故障的严重程度和影响范围。
4. 进行可靠性分析和维修性设计基于可靠性和维修性理论和方法，我们需要针对xxx设备的故障问题进行可靠性分析和维修性设计，确定预防性维修计划和故障排除方案。
5. 撰写课程设计报告最后，我们需要根据分析和设计结果撰写课程设计报告，并进行口头展示和答辩。
五. 结语通过本门课程的学习和设计，我们可以对工程可靠性和维修性理论和技术有更深入的了解和掌握，能够在实际工作中更好地进行预防性维护和故障排除，提高工作效率和经济效益。
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一、可靠性概论1.1 可靠性工程的发展及其重要性1、可靠性工程起源与第二次世界大战（日本，齐藤善三郎）。
20世纪60年代是可靠性全面发展的阶段，20世纪70年代是可靠性发展步入成熟的阶段，20世界80年代是可靠性工程向更深更广的方向发展。
2、1950年12月，美国成立了“电子设备可靠性专门委员会”，1952年8月，组成“电子设备可靠性咨询组（AGREE），1957年6月发表《军用电子设备可靠性》，标志着可靠性已经成为一门独立的学科，是可靠性发展的重要里程碑。
3、可靠性工作的重要性和紧迫性：①武器装备的可靠性是发挥作战效能的关键，民用产品的可靠性是用户满意的关键②成为参与国际竞争的关键因素③是影响企业盈利的关键④是影响企业创建品牌的关键⑤是实现由制造大国向制造强国转变的必由之路。
4、可靠性关键产品是指一旦发生故障会严重影响安全性、可用性、任务成功及寿命周期费用的产品、价格昂贵的产品。
1.2 可靠性定义及分类1、产品可靠性指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。
概率度量成为可靠度。
2、寿命剖面是指产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述，包含一个或几个任务剖面。
任务剖面是指产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。
3、产品可靠性可分为固有和使用可靠性，固有可靠性水平肯定比使用可靠性水平高。
产品可靠性也可分为基本可靠性和任务可靠性。
基本可靠性是产品在规定条件下和规定时间内无故障工作的能力，它反映产品对维修资源的要求。
任务可靠性是产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。
同一产品的基本可靠性水平肯定比任务可靠性水平要低。
1.3 故障及其分类1、故障模式是指故障的表现形式，如短路、开路、断裂等。
故障机理是指引起故障的物理、化学或生物的过程。
故障原因是指引起故障的设计、制造、使用和维修等有关的原因。
2、非关联故障是指已经证实未按规定的条件使用而引起的故障，或已经证实仅属某项将不采用的设计所引起的故障，关联故障才能作为评价产品可靠性的故障数。
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可靠性概论（一）
1. 可靠性概述
1 .1可靠性基本概念
1 . 1. 1可靠性工程学的诞生
产品可靠性是什么？简单地说产品可靠性就是产品不易丧失工作能力的性质。
研究产品可靠性的工程学科称为可靠性工程学。
产品的可靠性本应随产品复杂性的增加而早受重视，但事实上直到第二次世界大战后，它对现代科学技术发起来势凶猛的挑战，才迫使人们耗费大量的财力和物力来研究它，解决它，从而对科学技术的发展起到了巨大的促进作用。
与此同时，一门独立的边缘科学可靠性工程学诞生了。
形成可靠性工程学这一学科的原因归纳起来有如下四个方面：
1. 产品的性能优异化和结构复杂化之间的矛盾导致可靠性问题日益突出；
2. 产品使用场所的广泛性与严酷性从而对产品的可靠性提出了更高的要求；
3. 产品可靠程度与国家及社会安全之间的关系日益密切；
4. 可靠性工程学的内部因素有力的推动了可靠性工程学的发展。
1 . 1 . 2可靠性基本概念
产品可靠性的定义：产品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”，在过程控制系统行业中，可以是一台整机，如差压变送器，可以是
一个装置甚至一个系统，如控制柜、DCS系统，也可以
是一台部件以至一个元器件，如放大器，电阻。
总之，可大可小，视所研究问题的范围而定。
随着可靠性工程学的发展，人、语言、方法、程序的软件也可作为产品。
“规定的条件”有着广泛的内容，一般分为：
1. 环境条件
环境条件是指能影响产品性能的环境特性。
单一环境参数可分为四
类：
气候环境：主要包括温度、湿度、大气压力、气压变化、周围介质的相对移动、降水、辐射等；
生物和化学环境：包括生物作用物质、化学作用物质、机械作用微
粒；
机械环境：包括冲击在内的非稳态振动、稳态振动、自由跌落、碰
撞、摇摆和倾斜、稳态力；
电和电磁环境：包括电场、磁场、传输导线的干扰。
2. 动力条件
动力条件是指能影响产品性能的动力特性。
一般分为：
电源，主要参数为电源电压和频率、电流等；
流体源（包括气源和液体源），主要参数为压力、流量等。
3. 负载条件负载条件是指能影响性能的负载特性，也包括输入信号的特性。
产品的可靠性只有在使用中得以实现，在维护中得到提高。
对于使用与维护条件要注意的是完善产品的使用和维护说明书。
4. 使用和维护条件
“规定的条件”是产品可靠性定义中最重要又最容易忽略的部分。
必须牢牢记住，不同条件下产品的可靠性是截然不同的，离开了具体条件谈论可靠性是毫无意义的。
“规定的时间”是可靠性区别产品其他特性，如功能性、工艺性等等的重要特征。
离开了时间就无可靠性而言。
“规定的功能”是指表征产品能完成的各项性能指标。
产品的可靠性分为固有可靠性和使用可靠性。
固有可靠性是产品早在规划阶段就确定了的可靠性指标。
如对仪器仪表，常指输出范围、
精度、线性度、失真度、分辨率、回差、重要性、灵敏度、漂移等。
是产品本身具有的，并在生产的各阶段得到确定。
产品生产出来以后，要经过包装、运输、储存、安装、使用、维护保养及修理诸环节。
在这些过程中，产品的可靠性会受到种种条件如环境、技术条件、维修方式的影响，使用中的误操作等都将造成产品失效。
这些环节中存在的可靠性称为使用可靠性。
一般认为，产品可靠性可近似看作固有可靠性和使用可靠性之积。
国外资料表明，产品不可靠的原因及比例见表1__1
表
产品不可靠的原因及比例。