第五章 可靠性基礎(chǔ)知識(shí)

1、第五章 可靠性基礎(chǔ)知識(shí),知金教育北京數(shù)字化學(xué)習(xí)中心Beijing Cyber Learning Center,,,中級(jí)〈質(zhì)量專業(yè)理論與實(shí)務(wù)〉各章所占分值比重統(tǒng)計(jì),,,,,,,50,,,,40,第一章,第二章,第三章,第四章,第五章,,30,20,10,第一章：16分第二章：36分第三章：30分第四章：32分第五章：24分第六章：32分,,第六章,,《可靠性基礎(chǔ)知識(shí)》題量及所占分值比重統(tǒng)計(jì),,一、可靠性認(rèn)知二、可靠性發(fā)展的

2、標(biāo)志 1952年美國(guó)國(guó)防部成立電子設(shè)備可靠性咨詢組。 1957年發(fā)表了《軍用電子設(shè)備可靠性》報(bào)告。三、可靠性運(yùn)動(dòng)四、可靠性發(fā)展的動(dòng)力五、可信性工程——發(fā)展為包括維修性工程、測(cè)試性工程、保障性工程 在內(nèi)的可信性工程。,第五章 可靠性基礎(chǔ)知識(shí),,大綱要求 1、掌握故障（失效）、可靠性、維修性的概念 2、熟悉保障性、可用性與可信性的概念 3、掌握可靠性的主要度量參

3、數(shù)***（7個(gè)術(shù)語(yǔ) 2個(gè)函數(shù) 6個(gè)度量指標(biāo)）*** 4、熟悉浴盆曲線 5、了解產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性的關(guān)系,第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量,,第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量——故障,a.故障（失效）的定義,故障：產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀態(tài)。,失效：產(chǎn)品終止規(guī)定功能。,,對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品而言,,對(duì)不可修復(fù)產(chǎn)品而言,,,例：投影儀與燈泡,故障的表現(xiàn)形式稱為故障（失效）模式。例：投影儀不

4、出影象。 引起故障的原因稱為故障（失效）機(jī)理。 例：1、燈泡故障；2、電源變壓器故障；3、主電路板故障等,故障通常是產(chǎn)品失效后的狀態(tài)，但也可能失效前就存在。,b.故障模式、故障機(jī)理的定義,1、按出現(xiàn)故障的規(guī)律分：偶然故障和耗損故障 2、按故障的結(jié)果分：致命性故障和非致命性故障 3、按故障的統(tǒng)計(jì)特性分：獨(dú)立故障和從屬故障,偶然故障：由于偶然因素引起的故障。偶然故障是隨機(jī)的，無(wú)法控制，只能通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)方法來(lái)預(yù)測(cè)。

5、 耗損故障：是由于產(chǎn)品的規(guī)定性能隨時(shí)間增加而逐漸衰退引起的。耗損故障可以統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)，可以通過(guò)預(yù)防維修，延長(zhǎng)使用壽命。,c.故障的分類依據(jù)：,d.不同故障的基本概念,注意：浴盆曲線揭示了產(chǎn)品的早期、偶然以及耗損故障期。其中早期故障指由于設(shè)計(jì)和制造過(guò)程（人為）的缺陷引起的故障，可以通過(guò)設(shè)計(jì)與過(guò)程質(zhì)量改進(jìn)加以消除，通常不作為出現(xiàn)故障的規(guī)律來(lái)劃分。,致命性故障：完全喪失完成規(guī)定功能的能力，并可能造成人或物的重大損失。 非致命性故障：不

6、影響任務(wù)的完成，但會(huì)導(dǎo)致非計(jì)劃的維修。,獨(dú)立故障：由產(chǎn)品本身原因引起而又不能成為引起其它器件故障原因的故障。 從屬故障：其它產(chǎn)品故障引起的故障。,在評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性時(shí)只統(tǒng)計(jì)獨(dú)立故障。,d.評(píng)價(jià)可靠性的故障統(tǒng)計(jì)原則,習(xí)題：產(chǎn)品的故障分類有多種，按故障的規(guī)律可分為（ ） A.偶然故障 B.耗損故障 C.獨(dú)立故障 D.從屬故障,A.B,習(xí)題：關(guān)于不同類型的故障，以下說(shuō)法正確的是（

7、 ） A.偶然故障由偶然因素引起，只能通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行預(yù)測(cè) B.耗損故障可通過(guò)適當(dāng)?shù)男蘩硌娱L(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命 C.致命性故障是造成人或物的重大損失，導(dǎo)致任務(wù)失敗的故障 D.非致命性故障不影響任務(wù)完成，一般也不需要進(jìn)行維修,A.C,習(xí)題：在評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性時(shí)，只統(tǒng)計(jì)（ ）。 A.致命性故障 B.非致命性故障 C.獨(dú)立故障 D.從屬故障,C,習(xí)題:關(guān)于故障（失

8、效），以下理解錯(cuò)誤的是（ ） A.故障指產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能完成規(guī)定功能的事件或狀態(tài) B.失效是指產(chǎn)品終止或喪失完成規(guī)定功能的能力 C.故障在產(chǎn)品失效后才表現(xiàn)出來(lái) D.故障也可能在失效前就存在,A.C,,第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量——可靠性,a.可靠性定義,b.“三個(gè)規(guī)定”的含義,可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。,規(guī)定條件是指使

9、用時(shí)的環(huán)境條件和工作條件。環(huán)境條件越惡劣，工作條件越不正常，可靠性越低。,規(guī)定時(shí)間內(nèi)是指產(chǎn)品可以完成規(guī)定動(dòng)能的工作時(shí)間內(nèi)所預(yù)定的壽命。這里的“時(shí)間”是廣義的概念，除時(shí)間外，還包括：里程、次數(shù)等。 可靠性是隨時(shí)間的遞減函數(shù)（不能理解為成反比）。,規(guī)定功能是指產(chǎn)品規(guī)格書(shū)中給出了正常工作的性能指標(biāo)。,c.固有可靠性與使用可靠性,可靠性可分為固有可靠性和使用可靠性 固有可靠性：是產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中賦予的，是產(chǎn)品的一種固有特性

10、，是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者可以控制的。 使用可靠性：是產(chǎn)品在使用過(guò)程中表現(xiàn)出的一種性能保持能力的特性，它與產(chǎn)品的固有可靠性，及安裝、操作和維修保障有關(guān)。,固有可靠性可以理解為產(chǎn)品設(shè)計(jì)者根據(jù)已知的產(chǎn)品的基本特性，設(shè)定其在正常工作條件下應(yīng)具備的保持完成規(guī)定功能的能力，在制造過(guò)程中這種能力被完整賦予到產(chǎn)品身上，因此是產(chǎn)品的一種固有特性。 使用可靠性強(qiáng)調(diào)的是產(chǎn)品在使用過(guò)程中使用者使用和維護(hù)產(chǎn)品以及使用環(huán)境對(duì)固有可靠性的影響。產(chǎn)品固有可靠性的

11、優(yōu)劣通常決定著使用可靠性的高低，同時(shí)，使用可靠性還與操作使用、維修保障以及使用環(huán)境有關(guān)。,d.基本可靠性與任務(wù)可靠性,可靠性還可分為基本可靠性和任務(wù)可靠性 基本可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定條件下無(wú)故障的持繼時(shí)間或概率，它反映產(chǎn)品對(duì)維修人力的要求。要統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的所有故障。 任務(wù)可靠性：是產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)完成功能的能力。只考慮任務(wù)期間影響任務(wù)完成的故障。,基本可靠性需分析統(tǒng)計(jì)（系統(tǒng)所有器件）的故障模式，任一故障模式都有可能發(fā)生，都

12、直接影響著產(chǎn)品的基本可靠性，其中所有可維修的故障決定著對(duì)維修人力的合理安排。 任務(wù)剖面是指產(chǎn)品在完成特定任務(wù)這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的事件和環(huán)境的時(shí)序描述。任務(wù)剖面內(nèi)并非所有故障都會(huì)發(fā)生，也并非都是致命故障，所有影響任務(wù)完成的故障都決定著產(chǎn)品的任務(wù)可靠性。,e.提高任務(wù)可靠性的原則,提高任務(wù)可靠性可采用冗余或代替工作模式，但這將增加產(chǎn)品的復(fù)雜性，降低基本可靠性。設(shè)計(jì)時(shí)要在基本可靠性和任務(wù)可靠性之間進(jìn)行權(quán)衡。,習(xí)題：產(chǎn)品可靠性定義中,規(guī)

13、定的時(shí)間可用（ ）度量——03考題 A.小時(shí) B.里程 C.次數(shù) D.概率,A.B.C,習(xí)題：產(chǎn)品的可靠性與（ ）有關(guān). A.規(guī)定的條件 B.規(guī)定的時(shí)間 C.規(guī)定的功能 D.規(guī)定的地點(diǎn),A.B.C,,習(xí)題：產(chǎn)品的可靠性隨工作時(shí)間的增加而（ ）——03年考題 A.逐漸增

14、加 B.保持不變 C.逐漸降低 D.先降后增,C,習(xí)題：產(chǎn)品的使用可靠性與（ ）因素有關(guān)。 A.固有可靠性 B.產(chǎn)品功能 C.操作使用 D.維修保障,A.C.D,習(xí)題：以下說(shuō)法不正確的是（ ） A.固有可靠性是產(chǎn)品的固有特性，是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者可以控制的 B.使用可靠性是產(chǎn)品使用過(guò)程表現(xiàn)出來(lái)的

15、特性，不是固有特性 C.基本可靠性需要統(tǒng)計(jì)所有故障，反映產(chǎn)品對(duì)維修人力的要求 D.任務(wù)可靠性只考慮任務(wù)期間影響任務(wù)完成的故障 E.采用冗余技術(shù)，可以全面提高產(chǎn)品的基本可靠性,B.E,,第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量——維修性,a.維修性定義,維修性的定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法，保持和恢復(fù)執(zhí)行規(guī)定狀態(tài)的能力。,維修含義包括維護(hù)和修理兩個(gè)方面：1）維護(hù)：也稱預(yù)防性維修，是根據(jù)

16、產(chǎn)品功能隨時(shí)間的衰減特性以及對(duì)已掌握的故障規(guī)律采取的預(yù)防性措施，以延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命的過(guò)程。2）修理是產(chǎn)品發(fā)生故障后，使其盡可能恢復(fù)故障前的狀態(tài)。 維修性概念不能等同于維修活動(dòng)，前者是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中賦予產(chǎn)品可接受維修并便于維修的能力，是產(chǎn)品本身所具備的固有屬性。后者是針對(duì)可維修產(chǎn)品具備的維修特性必要時(shí)所采取的活動(dòng)。,b.維修性的性質(zhì),維修性是產(chǎn)品質(zhì)量的一種特性,即由產(chǎn)品設(shè)計(jì)賦予其維修簡(jiǎn)便、迅速和經(jīng)濟(jì)的固有特性。,產(chǎn)品可靠性與維修

17、性密切相關(guān)，都是產(chǎn)品的重要設(shè)計(jì)特性。在產(chǎn)品的論證階段就應(yīng)對(duì)可靠性和維修性提出要求，并通過(guò)設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)、評(píng)定等活動(dòng)將要求落實(shí)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，使要求在產(chǎn)品生產(chǎn)、使用和維護(hù)階段的全壽命過(guò)程得到充分體現(xiàn)。,習(xí)題：可靠性和維修性都是產(chǎn)品的重要設(shè)計(jì)特性，可靠性和維修性工 作從（ ）階段就應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行 A.產(chǎn)品論證 B.產(chǎn)品設(shè)計(jì) C.產(chǎn)品試制 D.產(chǎn)品

18、生產(chǎn),A,習(xí)題：以下說(shuō)法錯(cuò)誤是（ ） A.維修性是產(chǎn)品的固有特性 B.維修性是可以使產(chǎn)品達(dá)到使用前狀態(tài)的特性 C.產(chǎn)品的維修性就是指產(chǎn)品出現(xiàn)故障后進(jìn)行維修 D.產(chǎn)品的維修性與可靠性密切相關(guān)，都是產(chǎn)品重要的設(shè)計(jì)特性,B.C,習(xí)題：與產(chǎn)品維修性定義有關(guān)的是（ ）——01年考題 A.規(guī)定的條件 B.規(guī)定

19、的時(shí)間 C.規(guī)定的程序與方法 D.規(guī)定的地點(diǎn) E.規(guī)定的費(fèi)用,A.B.C,四.保障性 五.軟件可靠性 六.可用性 七.可信性,,保障性：系統(tǒng)（裝備）的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源滿足平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)使用要求的能力。,保障性是裝備系統(tǒng)的固有屬性。裝備具備可保障和能保障的特性才是完整保障性的裝備。保障性與可靠性和維修性、保障的設(shè)計(jì)特性、計(jì)劃的保障資源緊密相關(guān)。,軍事裝備要保證今后15年的應(yīng)戰(zhàn)需要。因此，裝備的設(shè)

20、計(jì)要保證裝備便于貯存、裝卸、操作、檢測(cè)、維修、運(yùn)輸以及消耗品的補(bǔ)給等。,保障性同樣適用于民用產(chǎn)品，表現(xiàn)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)使產(chǎn)品裝卸和操作簡(jiǎn)便、維修及時(shí)、備件充足、消耗品有供應(yīng)等。,第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量——保障性,,系統(tǒng)（或產(chǎn)品）可靠性通常包括：硬件可靠性和軟件可靠性。 國(guó)際電工委員會(huì)發(fā)布的軟件可靠性標(biāo)準(zhǔn) IEC60300-3-6《軟件可靠性應(yīng)用指南》 IEC61713《軟件生存

21、期的軟件可信性應(yīng)用指南》,第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量——軟件可靠性,,可用性的定義：可用性是在要求的外部資源得到保證的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)刻或時(shí)間區(qū)間內(nèi)處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力。,可用性分為固有可用性和使用可用性。固有可用性不受外部資源的影響；使用可用性受外部資源的影響。,可用性即“要用時(shí)就可用”?？捎眯允强煽啃浴⒕S修性和維修保障的綜合反映。可靠性通過(guò)延長(zhǎng)產(chǎn)品的工作時(shí)間提高產(chǎn)品可用性。 維修性通過(guò)縮

22、短產(chǎn)品的停機(jī)時(shí)間提高產(chǎn)品可用性。,在任意時(shí)刻使用產(chǎn)品時(shí)，該產(chǎn)品在此時(shí)刻所表現(xiàn)的可用的能力，既是可用性，它反映了可靠性、維修性和維修保障的綜合成績(jī)或效果。,第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量——可用性,,可信性一般只用于非定量的總體描述，其定性和定量要求是通過(guò)可用性、可靠性、維修性及維修保障的定性和定量要求來(lái)表達(dá)的。 可信性是一個(gè)集體合術(shù)語(yǔ)，用來(lái)表示可用性及其影響因素：可靠性、維修性及維修保障。,可信性在于向顧客提供信任，是

23、質(zhì)量保證的重要內(nèi)涵。,第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量——可信性,,習(xí)題：系統(tǒng)的保障性與（ ）有關(guān) A.可靠性和維修性 B.保障的設(shè)計(jì)特性 C.計(jì)劃的保障資源 D.性能的設(shè)計(jì)特性,A.B.C,習(xí)題：可用性定義中的規(guī)定時(shí)間指的是（ ） A.產(chǎn)品的工作時(shí)間 B.產(chǎn)品的使

24、用壽命 C.產(chǎn)品即用的時(shí)刻 D.產(chǎn)品無(wú)故障時(shí)間,C,習(xí)題：維修性通過(guò)（ ）來(lái)提高產(chǎn)品的可用性 A.延長(zhǎng)產(chǎn)品工作時(shí)間 B.縮短因維修的停機(jī)時(shí)間 C.提高故障修理質(zhì)量 D.降低產(chǎn)品維修成本,B,習(xí)題：影響產(chǎn)品可信性的因素有（ ）——03、04年考題 A.適用性 B.可靠性

25、 C.維修性 D.維修保障 E.性能,B.C.D,八.可靠度函數(shù) 九.累計(jì)故障(失效)分布函數(shù),,可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。,可靠度是可靠性的度量指標(biāo)，是隨時(shí)間變化的函數(shù)，用R(t)來(lái)表示?？煽慷群瘮?shù)的表達(dá)式： R（t）= P（T＞t） T 是產(chǎn)品發(fā)生故障（失效）時(shí)間，當(dāng)產(chǎn)品失效時(shí)，T 也稱壽命。 t 為規(guī)定的時(shí)間。,,,,R(t),t

26、,可靠度函數(shù),隨時(shí)間遞減的函數(shù),,累計(jì)故障（失效）分布函數(shù)是故障的度量指標(biāo)，也是隨時(shí)間變化的函數(shù)，通常用F（t）表示。 累計(jì)故障（失效）分布函數(shù)數(shù)學(xué)表示為： F（t）= P（T≤t）,,,累計(jì)故障（失效）分布函數(shù),t,,隨時(shí)間遞增的函數(shù),,F(t) 不可靠度,假定產(chǎn)品要么處于正常工作狀態(tài)，要么處于故障狀態(tài)，可靠性與故障可以表述為兩個(gè)對(duì)立的事件。 可靠度函數(shù)與累計(jì)故障分布函數(shù)的

27、關(guān)系為： R（t）+ F（t）=1 由于F(t)=1-R(t),因此，累積故障分布函數(shù)通常也成為不可靠度。,故障概率密度函數(shù)f（t）是累積故障分布函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，它表示在t時(shí)刻后一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品發(fā)生故障的概率。,,根據(jù)教材所給故障實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（對(duì)數(shù)正態(tài)分布）,一個(gè)由若干組成部分構(gòu)成的復(fù)雜產(chǎn)品，不論組成部分的故障是什么分布，只要在故障后即予維修，且修后如新，則產(chǎn)品的故障分布就近似指數(shù)分布。

28、 指數(shù)分布因其簡(jiǎn)單得到廣泛而有時(shí)不恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用，常見(jiàn)的分布形式還有威爾布分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布等。,服從指數(shù)分布的密度函數(shù)f(x)為：,f(t)服從指數(shù)分布下的分布函數(shù)（本書(shū)第一章P43頁(yè)）,當(dāng)故障率f(t)服從指數(shù)分布時(shí)：,t,指數(shù)分布的概率密度函數(shù),,,,f(t),0,λ,可靠性與維修性的常用度量,,可靠度：,N0為產(chǎn)品總數(shù)，r(t)為工作到t時(shí)刻產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)。,可靠度計(jì)算示例： 例：設(shè)t=0時(shí)，投入工作的100

29、00只燈泡，當(dāng)t=365天時(shí)，發(fā)現(xiàn)有300只燈泡壞了，求一年時(shí)的工作可靠度。 參考答案：R（年）=0.97 F(t)=1-0.97=0.03,第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量——可靠度,,（二）故障（失效）率 產(chǎn)品工作到某時(shí)刻尚未發(fā)生故障，在該時(shí)刻后一個(gè)單位時(shí)間發(fā)生故障的概率，稱為產(chǎn)品故障（失效）率（或瞬時(shí)故障率） 。

30、 產(chǎn)品故障率一般用λ(t)表示。,Δr(t)— t 時(shí)刻后，Δt 時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù) Δt—所取時(shí)間間隔 NS(t)—在t 時(shí)刻沒(méi)有發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù),第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量——故障（失效）率,,之間的相互關(guān)系,設(shè)在規(guī)定的 t 時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)為 ，未發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)為 ，產(chǎn)品總數(shù)為 ，則有：,當(dāng)Δt 趨近于 0 時(shí)：,,

31、低故障的元器件常以 10-9/h 為故障率的單位，稱之為菲特（Fit） 如果產(chǎn)品服從指數(shù)分布，故障率為常數(shù)λ，此時(shí)可靠度為R(t)=e-λt 。,故障率計(jì)算示例： 例1：上題若一年后第一天又有一只燈泡壞了，求此時(shí)的故障率。 Δt=1(天)， Δr(t)=1(只)，Ns(t)=10000-300=9700 (只) 參考答案：λ（t）=0.000103/天,指數(shù)分布： 注意：

32、若給出指數(shù)分布概率密度函數(shù)的圖形，λ是當(dāng) t=0時(shí)，f(t)的取值,三、平均失效（故障）前時(shí)間MTTF,,設(shè)N0個(gè)不可修復(fù)的產(chǎn)品在同樣條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得其全部失效時(shí)間為 t1，t2……tNO，其平均失效前時(shí)間為：,對(duì)于不可修復(fù)的產(chǎn)品，失效時(shí)間即產(chǎn)品的壽命，因此，MTTF即為平均壽命。當(dāng)產(chǎn)品服從指數(shù)分布時(shí)：,平均失效前時(shí)間計(jì)算示例 例：設(shè)有5個(gè)不可修復(fù)產(chǎn)品進(jìn)行壽命試驗(yàn)，它們發(fā)生失效的時(shí)間分別是1000h、1500h、

33、2000h、2200h、2300h，問(wèn)該產(chǎn)品的MTTF的觀測(cè)值？若已知該產(chǎn)品服從指數(shù)分布，則其故障率是多少？在平均壽命內(nèi)的可靠度是多少？ 參考答案：MTTF=1800h;λ(t)=0.00056/h; R(t)=e-1,四、平均故障間隔時(shí)間MTBF,,一個(gè)可修復(fù)產(chǎn)品在使用中發(fā)生了N0次故障，每次故障修復(fù)后，又重新投入使用，測(cè)得其每次故障前工作持續(xù)時(shí)間為t1，t2……tNo，其平均故障間隔時(shí)間MTBF為：,T 為產(chǎn)

34、品總工作時(shí)間。,對(duì)于完全修復(fù)產(chǎn)品，因修復(fù)后產(chǎn)品如新，一批產(chǎn)品發(fā)生了N0次故障，相當(dāng)于N0個(gè)新產(chǎn)品工作到首次故障，因此：,當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)：MTBF = MTTF = 1/λ,平均故障間隔時(shí)間MTBF計(jì)算示例： 例：設(shè)有一個(gè)電子產(chǎn)品累計(jì)共工作10萬(wàn)小時(shí)，共發(fā)生故障50次，問(wèn)該產(chǎn)品的 MTBF的觀測(cè)值？如果該批產(chǎn)品服從指數(shù)分布，問(wèn)其故障率是多少？ MTBF內(nèi)的可靠度是多少？ 參考答案：MTBF=

35、2000h；λ(t)=0.0005/h; R(t)=e-1,五、貯存壽命,,貯存壽命的概念： 產(chǎn)品在規(guī)定條件下貯存時(shí)，仍能滿足規(guī)定質(zhì)量要求的時(shí)間長(zhǎng)度，稱為貯存壽命。 貯存壽命是產(chǎn)品貯存可靠性的一種度量。 產(chǎn)品在規(guī)定條件下貯存，仍存在偶然故障，但其故障率比在工作條件下的故障率要小得多。,六、平均修復(fù)時(shí)間MTTR,,平均修復(fù)時(shí)間MTTR的概念： 平均修復(fù)時(shí)間是在規(guī)定的條

36、件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品在任一規(guī)定的維修級(jí)別上，修復(fù)性維修總時(shí)間與在該級(jí)別上被修復(fù)產(chǎn)品的故障總數(shù)之比。 平均修復(fù)時(shí)間MTTR是維修性的度量指標(biāo)。,T是修復(fù)總時(shí)間，n是修復(fù)次數(shù)。,第一節(jié) 可靠性的基本概念及常用度量——浴盆曲線,,產(chǎn)品典型的故障率曲線,,,,,,,,,,,,,λ(t),,,,使用壽命,規(guī)定的故障率,維護(hù)后故障率下降,偶然故障期,t,耗損故障期,早 期故障期,A,B,1、早期故障降至最低，產(chǎn)品

37、耗損期到來(lái)之前，是產(chǎn)品的主要使用期。2、故障率基本平穩(wěn)，可近似看作一個(gè)常數(shù)。3、由偶然因素引起的。4、可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法來(lái)預(yù)測(cè)。,,1、產(chǎn)品使用很長(zhǎng)時(shí)間以后。2、故障迅速上升，直至極度。3、主要由老化，廢勞、磨損、腐蝕引起。4、可通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析確定耗損起始點(diǎn)，并通過(guò)預(yù)防維修延長(zhǎng)產(chǎn)品的壽命。,,產(chǎn)品的使用壽命與產(chǎn)品規(guī)定條件和規(guī)定的可接受故障有關(guān)。 規(guī)定的允許故障率越高，產(chǎn)品使用壽命越長(zhǎng)，反之壽命越短。,,,1、產(chǎn)品使用

38、初期，故障容易暴露出來(lái)。2、故障率較高，且呈迅速下降趨勢(shì)。3、由設(shè)計(jì)和制造缺陷引起。如設(shè)計(jì)不當(dāng)、材料缺陷、加工缺陷、安裝調(diào)整不當(dāng)?shù)取?4、可以通過(guò)加強(qiáng)質(zhì)量管理及采取環(huán)境應(yīng)力篩選加以減少。,高質(zhì)量電子產(chǎn)品其故障率曲線在其壽命內(nèi)基本是一條平穩(wěn)的直線。 質(zhì)量低劣產(chǎn)品要么存在大量早期故障要么很快進(jìn)入耗損故障階段。,可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系,,可靠性 ——是隨時(shí)間變化的產(chǎn)品重要的質(zhì)量特性 ——是顧客最為關(guān)注而又無(wú)法

39、直接感知的特性 ——貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、儲(chǔ)運(yùn)、使用、維修的整個(gè)過(guò)程 ——是質(zhì)量的重要內(nèi)涵，是每時(shí)沒(méi)刻的質(zhì)量,習(xí)題：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi),完成規(guī)定功能的概率稱之為 （ ）——05年考題 A.可用度 B.可靠度 C.可信度 D.耐久度,B,習(xí)題：低故障率元器件通常用菲特（Fit）作為故障率單位，其符號(hào)為 （

40、 ） A.10-3/h B.10-6/h C.10-9/h D.10-12/h,C,習(xí)題：當(dāng)產(chǎn)品的故障服從指數(shù)分布時(shí)，其故障率為一常數(shù)λ，此時(shí)的可 靠度為（ ） A. B. C.

41、 D.,B,習(xí)題：貯存壽命是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下貯存,仍能滿足（ ）的時(shí) 間長(zhǎng)度 A.規(guī)定可靠性要求 B.規(guī)定質(zhì)量要求 C.執(zhí)行規(guī)定功能 D.維修性要求,B,習(xí)題：維修性常用的度量參數(shù)是（ ） A.MTTF B.MTBF C.λ D.

42、MTTR,D,習(xí)題：度量電視機(jī)可靠性最通用的指標(biāo)是（ ）——04年考題 A.故障率λ B.可靠度R C. MTTF D. MTBF,D,習(xí)題：以下不屬于可靠性度量指標(biāo)是（ ）——05年考題 A.平均故障間隔時(shí)間 B.故障率 C. 風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù) D.貯存壽命,C,習(xí)題：已知產(chǎn)品故障服從指數(shù)

43、分布如圖： 則產(chǎn)品在2000h時(shí)的可靠度 （ ） A. e-1 B. e-10 C. e-2 D. e-20,t,,,,f(t),0.005/h,2000h,,B,0,習(xí)題：產(chǎn)品的故障浴盆曲線包括（ ）階段——03、05年考題 A.早期故障期 B.使用故障期

44、 C.偶然故障期 D.貯存故障期 E.耗損故障期,A.C.E,習(xí)題：根據(jù)故障浴盆曲線，（ ）理解是錯(cuò)誤的 A.早期故障主要是設(shè)計(jì)和制造中的缺陷 B.產(chǎn)品使用初期，故障率較高，并呈明顯上升趨勢(shì) C.偶然故障期是產(chǎn)品的主要工作期，故障率低且基本平穩(wěn) D.耗損期故障迅速上升，通過(guò)預(yù)

45、防維修可以延緩故障增加,B,習(xí)題：規(guī)定允許的故障率高，產(chǎn)品的使用壽命則（ ） A.短 B.增加越快 C. 降低越快 D.長(zhǎng),D,習(xí)題：高質(zhì)量等級(jí)的電子產(chǎn)品，其故障率在其壽命期內(nèi)基本是一條 （ ） A.呈下降趨勢(shì)的直線 B.平穩(wěn)的直線 C.呈上升趨勢(shì)的直線

46、 D.先降后升的曲線,B,習(xí)題：某產(chǎn)品使用了1810h，其間發(fā)生三次故障，第一次維修時(shí)間 為3h，第二次為8h，第三次為2h，則：——04年考題 1、產(chǎn)品平均修復(fù)時(shí)間為（ ） A.4.33h B.4.75h C.4.00h D.5.50h 2、產(chǎn)

47、品平均故障間隔時(shí)間（ ） A.600h B.603.3h C.595h D.599h 3、假定產(chǎn)品故障服從指數(shù)分布，則故障率（ ） A.1/600h B.1/603.3h C.1/595h D.1/599h

48、 4、若已知使用壽命是平均壽命的2倍，則可靠度（ ） A. e B. e-1 C. e-2 D. e2,A,D,D,C,第二節(jié) 基本可靠性設(shè)計(jì)與分析技術(shù),,大綱要求 1、了解可靠性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要方法 2、熟悉可靠性模型及串并聯(lián)模型

49、的計(jì)算 3、熟悉可靠性預(yù)計(jì)和可靠性分配 4、熟悉故障模式影響及危害性分析FMECA 5、了解故障樹(shù)分析FTA 6、熟悉維修性設(shè)計(jì)與分析的基本方法,一、可靠性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容,,產(chǎn)品可靠性是設(shè)計(jì)出來(lái)、生產(chǎn)出來(lái)和管理出來(lái)的。 設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品可靠性的首要環(huán)節(jié)，是保證產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者的可靠性設(shè)計(jì)水平對(duì)產(chǎn)品可靠性影響重大。,a.了解可靠性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容,可

50、靠性設(shè)計(jì)的主要技術(shù) 1、規(guī)定定性定量的可靠性要求 2、建立可靠性模型 3、可靠性分配 4、可靠性預(yù)計(jì) 5、可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 6、耐環(huán)境設(shè)計(jì) 7、元器件選用與控制 8、電磁兼容性設(shè)計(jì) 9、降額設(shè)計(jì)與熱設(shè)計(jì),b.最

51、常用的可靠性定量指標(biāo),可靠性指標(biāo)是可靠性設(shè)計(jì)的目標(biāo)，也是檢驗(yàn)產(chǎn)品可靠性的依據(jù)。常用的可靠性指標(biāo)為： ① MTBF； ② 使用壽命。,主要的可靠性指標(biāo),c.了解可靠性設(shè)計(jì)方法中的一些要求,可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：根據(jù)產(chǎn)品類型，重要程度、可靠性要求，使用特點(diǎn)和相似可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范制定。,耐環(huán)境設(shè)計(jì)：包括產(chǎn)品的抗振動(dòng)、抗沖擊、抗噪音、防潮、防霉、防腐設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)。,元器件的選用和控制：制定并實(shí)施元器件大綱是控制元器件選擇和使用的有

52、效途徑。,電磁兼容性設(shè)計(jì)：增強(qiáng)產(chǎn)品抗電磁干擾的能力。 降額設(shè)計(jì)與熱設(shè)計(jì)：環(huán)境溫度過(guò)高，故障率會(huì)增大。對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)或電子產(chǎn)品采取通風(fēng)、水冷等措施是可靠性熱設(shè)計(jì)的要求。,d.掌握可靠性串聯(lián)模型和并聯(lián)模型的概念,可靠性模型是用以預(yù)計(jì)或估計(jì)產(chǎn)品可靠性的一種模型。建立產(chǎn)品系統(tǒng)級(jí)、分系統(tǒng)級(jí)或設(shè)備級(jí)的可靠性模型，便于定量分配、估計(jì)和評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性。,可靠性模型包括：可靠性方框圖和可靠性數(shù)學(xué)模型。 典型的可靠性模型有

53、：串聯(lián)模型和并聯(lián)模型,串聯(lián)模型：組成產(chǎn)品的所有單元中任一單元發(fā)生故障都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品故障的模型。 并聯(lián)模型：組成產(chǎn)品所有單元同時(shí)工作時(shí)，只要還有一個(gè)單元不發(fā)生故障，產(chǎn)品就不會(huì)發(fā)生故障，也稱工作貯備模型（冗余模式）。,串聯(lián)模型,并聯(lián)模型,C(電容）,L(電感）,產(chǎn)品原理圖,可靠性框圖,,,可靠性框圖,產(chǎn)品原理圖：表示產(chǎn)品中各單元之間的物理關(guān)系。,,可靠性框圖：表示產(chǎn)品中各單元之間邏輯功能關(guān)系。,,e.掌握可靠性串聯(lián)模型和

54、并聯(lián)模型的計(jì)算,串聯(lián)模型的數(shù)學(xué)模型（1）可靠度是產(chǎn)品各單元可靠度的積（2）故障率是產(chǎn)品各單元故障率的和,串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度是指所有單元都正常工作的概率。因此，系統(tǒng)總的可靠度等于各單元可靠度的積。應(yīng)注意的是上述數(shù)學(xué)模型是基于各工作單元彼此相互獨(dú)立（都是獨(dú)立故障），若不獨(dú)立，相關(guān)聯(lián)單元的概率用條件概率表述。,產(chǎn)品服從指數(shù)分布情況下，若設(shè)計(jì)賦予各單元的故障率為λi求：1）可靠度Rs(t) 2）當(dāng)工作時(shí)間 t= MTBF（

55、平均壽命），Rs(t)值計(jì)算： 可靠度： t= MTBF時(shí)： 可靠度：,串聯(lián)模型計(jì)算示列： 例1：已知振蕩器的電感和電容故障率λL = λC= 10-6/h,振蕩器壽命 服從指數(shù)分布，求振蕩器的故障率λS；MTBF S及可靠度R S（t）。參考答案：λS =2×10-6/h；MTBFS =5×10 5 h；RS（t） =e -2

56、×10-6 t,串聯(lián)模型計(jì)算示列： 例2：假設(shè)一個(gè)產(chǎn)品是10個(gè)部件串聯(lián)組成，壽命服從指數(shù)分布，若每個(gè)部件工作10000小時(shí)的可靠度為0.9，求產(chǎn)品工作到10000小時(shí)的可靠度。參考答案： R S（10000) =0.910 =0.349,并聯(lián)模型的數(shù)學(xué)模型,并聯(lián)模型計(jì)算示列： 例2：假設(shè)一個(gè)產(chǎn)品是10個(gè)部件并聯(lián)組成，壽命服從指數(shù)分布，若每個(gè)部件工作10000小時(shí)的可靠度為0.9，求產(chǎn)品工作

57、到10000小時(shí)的可靠度。 參考答案： R S（10000) =1-0.110 =0.9999999999,并聯(lián)模型 考察的是所有單元都發(fā)生故障的概率，即總的不可靠度。 即： 因此： （要求各單元相互獨(dú)立）,如圖，假定各單元的可靠度均為 R，求系統(tǒng)總的可靠

58、度 Rs,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,n列,n列,k行,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,并串聯(lián)模型,串并聯(lián)模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,k行,n列,f.掌握可靠性串聯(lián)模型和并聯(lián)模型的特點(diǎn),1、串聯(lián)模型的特點(diǎn)：組成串聯(lián)系統(tǒng)的單元越多，產(chǎn)品的可靠性越低。 2、并聯(lián)模型的特點(diǎn)：產(chǎn)品的可靠性高于各組成單元的可靠性。 （要考慮冗余提高任務(wù)可靠性、降低基本可靠性的特點(diǎn)）,提高產(chǎn)品可靠性

59、的重要途徑 1、在滿足性能要求的前提下盡量簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，使“部件數(shù)要少”， 此點(diǎn)不僅對(duì)提高可靠性有重要意義，同時(shí)可以降低零部件的采購(gòu)和處理費(fèi)用，降低成本。 2、提高產(chǎn)品各組成單元的可靠性。 包括發(fā)展新材料、新技術(shù)，推行標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)用冗余技術(shù)以及進(jìn)行可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)等。,習(xí)題：產(chǎn)品的可靠性是（ ）出來(lái)的——03年考題 A.設(shè)計(jì) B.計(jì)算

60、 C.試驗(yàn) D.制造 E.管理,A.D.E,習(xí)題：主要的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)包括（ ） A.建立可靠性模型 B.可靠性設(shè)計(jì)評(píng)審 C.可靠性分配 D.可靠性預(yù)計(jì),A.C.D,習(xí)題：最常用的可靠性模型有（ ） A.串聯(lián) B.并聯(lián) C.旁聯(lián) D.互聯(lián)

61、E.混聯(lián),A.B,習(xí)題：以下說(shuō)法正確的是（ ） A.可靠性串聯(lián)模型，組件越多，可靠性越低 B.可靠性并聯(lián)模型，組件越多，可靠性越高 C.提高產(chǎn)品可靠性，采用簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)技術(shù)是有效的途徑 D.適當(dāng)采用冗余技術(shù)，可以提高產(chǎn)品的可靠性,A.C.D,習(xí)題：有三個(gè)相同的元件，其可靠度均為0.8，則——01年考題 1、串聯(lián)后，系統(tǒng)的可靠度為（

62、 ） A. 0.512 B. 0.76 C. 0.764 D. 0.8 2、并聯(lián)后，系統(tǒng)的可靠度為（ ） A. 0.512 B. 0.76 C. 0.992 D. 1 3、如圖系

63、統(tǒng)，可靠度為（ ） A. 0.760 B. 0.764 C. 0.768 D. 1,A,C,C,,,,,,,,習(xí)題：由4個(gè)單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)，每個(gè)單元壽命都服從指數(shù)分布， 故障率為λA=0.002/h λB=0.001/h λC=0.004/h λD=0.003/h 1、系統(tǒng)的故障

64、率（ ） ——05年考題 A. 0.01/h B. 0.001/h C. 0.0001/h D. 0.1/h 2、系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間為（ ） A. 1000h B. 100h C. 10h

65、 D. 500h 3、為提高系統(tǒng)可靠性，應(yīng)優(yōu)先降低（ ）的故障率 A.單元A B. 單元B C. 單元C D. 單元D,A,B,C,二、可靠性分配 三、可靠性預(yù)計(jì),,a.熟悉可靠性分配常用方法及分配參數(shù),可靠性分配：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，將產(chǎn)品的可靠性定量要求按規(guī)定的準(zhǔn)

66、則分配到規(guī)定的產(chǎn)品層次的過(guò)程。 可靠性分配的方法：評(píng)分分配法、比例分配法等。 評(píng)分分配法是最常用的分配方法，分配參數(shù)選擇的是故障率λ。,b.了解可靠性分配需考慮的主要影響因素,主要考慮的影響因素有： 1）產(chǎn)品復(fù)雜程度 2）技術(shù)成熟度 3）重要度 4）環(huán)境條件 注意每項(xiàng)影響因素評(píng)分高低原則。,c.熟悉簡(jiǎn)單的可靠性評(píng)分分配方法,可靠性評(píng)分分配方法：

67、 分配給第i個(gè)分系統(tǒng)的故障率λi為:λi= Ciλs λs是系統(tǒng)規(guī)定的故障率指標(biāo)。Ci是分系統(tǒng)的評(píng)分系數(shù)，Ci=ωi /ω  ω=Σωi,例：假設(shè)由四個(gè)部件A、B、C、D組成的串聯(lián)電子系統(tǒng)，壽命分布服從指數(shù)分布，其可靠性指標(biāo)為MTBF=500h，試用評(píng)分分配法將可靠性分配到個(gè)部件。 1、計(jì)算系統(tǒng)規(guī)定的故障率λs =1/500=0.002/h；

68、2、請(qǐng)專家對(duì)四種影響因素進(jìn)行評(píng)分，見(jiàn)下表。,d.了解常用的可靠性預(yù)計(jì)的方法,e.了解元器件計(jì)數(shù)法和應(yīng)力分析法的特點(diǎn),可靠性預(yù)計(jì)：產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，根據(jù)產(chǎn)品各組成部分的可靠性預(yù)測(cè)產(chǎn)品在規(guī)定的工作條件下的可靠性所進(jìn)行的工作。 可靠性預(yù)計(jì)的方法：元器件計(jì)數(shù)法，應(yīng)力分析法等。,元器件計(jì)數(shù)法的特點(diǎn)：1、適用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)早期，2、不需要了解各元器件詳細(xì)信息及邏輯關(guān)系，3、預(yù)計(jì)結(jié)果比較粗糙。 應(yīng)力分析法的特點(diǎn)：1、適