可靠性工程与管理

1. 可靠性工程与管理

2. 思考：衡量质量的指标有哪些？

3. 衡量质量的指标 • 1.性能指标 • 2.安全性（如：化妆品） • 3.美感 • 4.可靠性

4. 美国“挑战者”号航天飞机失事 发射升空到第72秒时，由于外挂燃料箱凌空爆炸，航天飞机被炸的粉碎，价值12亿美元的航天飞机顷刻化为乌有，七名机组人员全部遇难。根据调查导致航天飞机失事的直接技术原因是位于固体火箭推进器的的两个底层部件之间的O型封环失效，导致炽热的气体点燃了外部燃料罐，直接导致了航天飞机的爆炸。O型封环测试只针对高温承受度，而当时"挑战者"发射的时间却正好是在寒冷的冬天。

5. 切尔诺贝利核电站事故 1986年4月26日，核电站的第4号核反应堆在进行半烘烤实验中突然发生失火，引起爆炸，据估算，核泄漏事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染的100倍。 到目前为止，切尔诺贝利核事故受害者总计达900多万人，随时可能死亡。死亡人数：9.3万人；致癌人数：27万人；经济损失：数千亿美元。据专家估计，完全消除这场浩劫对自然环境的影响至少需要800年，而持续的核辐射危险将持续10万年。 事故原因：严重设计缺陷，试验人员执行的试验程序不周，操作违反规程。

6. 1.可靠性三大指标、主要特征量、常用失效分布1.可靠性三大指标、主要特征量、常用失效分布 2.系统可靠性模型 3.可靠性预计和分配 4. 失效模式、后果与严重度分析（FMECA） 5.故障树分析（FTA） 6.电子系统可靠性设计 7.可靠性试验 8.单元产品的可靠性评估 9.复杂产品（系统）的可靠性评估 10.可靠性管理 可靠性工程与管理

7. 了解可靠性的产生与发展 理解、掌握常用的失效分布 重点掌握可靠性特征量的计算方法 掌握可靠性基本概念、常用的三大指标 理解、掌握可靠性特征量的概念 第一章 学习要点

8. 第一章 可靠性概论 • 可靠性工程的产生和发展 • 可靠性工程与管理是20世纪40年代以来迅速发展起来的综合科学。 • 最早来源于“飞行事故率”的概念。 • 第二次世界大战，德国V-Ⅰ型导弹 • 结论：火箭系统的可靠度=所有元器件可靠度的乘积，建立串联失效模型。

9. 可靠性工程的产生和发展 • 朝鲜战争时期，开始用统计分析的方法进行系统的定量研究。 • 20世纪 80 年代，美国提出新目标“可靠性加倍维修时间减半”。

10. 我国可靠性工程的产生和发展 • 从20世纪50年代开始从事电子和电工产品环境试验和热带防护措施研究。 • 60年代，在雷达、通信及电子计算机等方面提出可靠性问题。 • 70年代提出“电子产品可靠性七专质量控制与反馈科学实验”计划，有效提高了军用元器件的可靠性。

11. 可靠性工程 • 提高系统（或产品或元器件）在整个寿命周期内可靠性的一门有关设计、分析、试验的工程技术。 • 为了保证产品在设计、生产及使用过程中达到预定的可靠性指标，应该采取的技术及组织管理措施。 • 这是介于技术和管理科学之间的一门边缘学科,可靠性作为一门工程学科，它有自己的体系、方法和技术。

12. 开设可靠性工程专业的院校 上海大学 　　 郑州航空工业管理学院 　　 山东 泰山医学院 　　 湖南 中南大学 　　 北京航空航天大学 （工程系统工程系 2006年新设） 　　 哈尔滨工程大学

13. 第一章 可靠性概论 • 一、可靠性的概念 • 最早的可靠性定义由美国AGREE在1957年的报告中提出； • 1966年美国的MIL－STD－721B又较正规地给出了传统的或经典的可靠性定义：“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”。

14. 第一章 可靠性概论 • GB3187－1994 可靠性、维修性术语 • 可靠性的概念： • 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之产品的可靠性，也称可靠度。 • 产品——指零件、元器件、设备或系统等。

15. 何谓规定的条件？ 指使用条件和环境条件等。 常在产品说明书中说明。

16. 规定的时间——也称任务时间。 • 可以用时、分、秒计算，也可以用其他量纲表示， • 如继电器等用触点开关的次数表示。

17. 完成规定的功能 • 制造设备或系统的目的。 • 当不能完成功能时就称为故障，有时也称为失效。 • 思考：故障有哪些表现形式？

18. 故障表现形式： • （1） 完全不能工作； • （2） 工作不稳定； • （3） 功能退化等等。

19. 故障分类 • 必然故障 • 偶然性故障 • 致命故障 • 非致命故障

20. 3 1 2 衡量故障发生难易程度的尺度。 可靠性是一种概率。 可靠性反应寿命裕度。

21. 狭义可靠性 广义可靠性 可靠性有狭义和广义两种意义。 仅指产品在规定条件下和 规定时间内完成规定功能的能力。 通常包含狭义可靠性和维 修性等方面的内容。 指产品在执行任务期间某一时刻处于良好状态的能力。

22. 狭义可靠性 广义可靠性 或有效性 综合全面评定可靠性 维修性 维修性 贮存寿命 可靠性的三大指标

23. 第一章 可靠性概论 • 维修性 • 在规定条件下使用的产品在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能的能力。

24. 第一章 可靠性概论 • 有效性 • 可维修产品在某时刻具有或维持规定功能的能力。 • 由狭义可靠性和维修性两方面构成。

25. 第一章 可靠性概论 • 贮存寿命 • 在规定的贮存条件下，产品从开始贮存到丧失其规定的功能的时间称为贮存寿命。

26. 可维修的产品和不可维修的产品 • 产品在工作中是不能绝对杜绝故障的，而且很多产品是允许进行维修再使用的。

27. 三、可靠性特征量 • 可靠度 • 失效概率 • 失效概率密度 • 失效率 • 寿命

28. 第一章 可靠性概论 • 1.可靠度定义 • 指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。 • 它是时间的函数，记作 R（t）。

29. 第一章 可靠性概论 • 设T为产品寿命的随机变量， 则可靠度函数为： • R（t）=P（T>t）

30. 第一章 可靠性概论 • 根据可靠度的定义，可以得出： • （1） R（0）= 1 • （2） R（∞）=0

31. 第一章 可靠性概论

32. 可靠度估计值 第一章 可靠性概论 • n • ns（t） • nf（t） 三者之间的关系

33. < = ns（t）/ n R t ( ) 第一章 可靠性概论 可靠度估值的计算公式： ns（t）= n - nf（t）

34. 第一章 可靠性概论 • （1）对于不可修复的产品，可靠度估计值是指在规定的时间区间（0，t）内，能完成规定功能的产品数ns（t）与在该时间区间开始投入工作的产品数n之比。

35. 第一章 可靠性概论 • （2）对于可修复的产品，可靠度估计值是指一个或多个产品的无故障工作时间达到或超过规定时间t的次数ns（t）与观测时间内无故障工作总次数 n 之比。

36. 第一章 可靠性概论 • 例 1-1在规定条件下对12个不可修复产品进行无替换试验。在某观测时间内对3个可修复产品进行试验，试验结果如图1-3所示。两图中“×”均为产品出现故障时的时间，t为规定时间，求以上两种情况的产品可靠度估计值

37. 图1-3

38. 第一章 可靠性概论 • 2.累积失效概率 • 累积失效概率——是产品在规定条件和规定时间内失效的概率，也称为不可靠度。 • 它同样是时间的函数，记作F（t）

39. 第一章 可靠性概论 • F（0）=0， • F（∞）=1。

40. 第一章 可靠性概论 • R（t）和F（t）互为对立事件。 • 失效分布函数F（t）与时间关系曲线如图:

41. 累积失效概率的估计值 第一章 可靠性概论

42. 第一章 可靠性概论 • 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。

43. < = 10 /110 = 9.09％ = 53 /110 = 48.18％ < ∴ ∵ 2、累积失效概率的估计值 ( 1000 ( F ( ( 500 F 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：

44. 第一章 可靠性概论 第一章 可靠性概论 家电产品的使用寿命 空调使用寿命：10年 冰箱使用寿命：15年 洗衣机使用寿命：15年 电视使用寿命：10年 噪音大、耗电量增加、功能退化， 影响我们的正常使用。

45. 第一章 可靠性概论 • 3. 失效概率密度 f（t） • 失效概率密度——是累积失效概率对时间的变化率，记作f（t）。它表示产品寿命落在包含t的单位时间内的概率，即产品在单位时间内失效的概率。

46. 当自变量的增量趋于零时，因变量的增量与自变量的增量之商的极限。在一个函数存在导数时，称这个函数可导或者可微分。导数实质上就是一个求极限的过程。 　 设函数y=f(x)在点x0的某个邻域N(x0,δ)内有定义， 当自变量x在x0处有增量△x (设x0+△x∈N(x0,δ))， 函数y=f(x)相应的增量为△y = f(x0+△x)-f(x0) 。 如果当△x→0时， 函数的增量△y与自变量的增量△x之比的极限 lim △y/△x=lim [f(x0+△x)-f(x0)]/△x存在， 则称这个极限值为f(x)在x0处的导数或变化率，通常可以记为f‘(x0)或f’(x)|x=x0 已知导函数，求原函数，即对函数作积分 。

47. 第一章 可靠性概论

48. 式中—— 在 时间间隔内失效的产品数。 失效概率密度的估计值 第一章 可靠性概论

49. 当产品的失效概率密度f（t）已确定时， 可知f（t）、F（t）、R（t）之间的关系可用上图表示。

50. 四、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。记作 ，称为失效率函数，有时也称为故障率函数。