產(chǎn)品質(zhì)量可靠性分析

1、產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性分析1實用精品課件PPT前言前言 20世紀(jì)60年代從SQC時代進(jìn)入TQM新時期的質(zhì)量管理范疇質(zhì)量保証作為TQM的一環(huán)已占居重要的地位而可靠性作為QA活動的一種手段在很多方面得到應(yīng)用 在60年代後期,質(zhì)量管理面臨著一個消費(fèi)者主義及產(chǎn)品責(zé)任的新的時代動向,為順利地沿著這一方向向前發(fā)展,需將可靠性從設(shè)計階段全面導(dǎo)向無缺陷產(chǎn)品階段.2實用精品課件PPT一一. .可靠性的概念可靠性的概念 v可靠性有廣義與狹義兩種解釋。廣義的可靠性是產(chǎn)品在其整個壽命期內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。這是一種定性的說法它可以包括狹義的可靠性和維修性。而狹義的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)能完成規(guī)定功能的概率。

2、3實用精品課件PPTv國家標(biāo)準(zhǔn)可靠性名詞朮語及其定義（GB3187-82）對可靠性的定議是“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力”。v產(chǎn)品喪失規(guī)定功能的情況稱作失效對可修復(fù)產(chǎn)品通常也稱為故障。一一. .可靠性的概念可靠性的概念 4實用精品課件PPTv如果產(chǎn)品一旦失效由于產(chǎn)品不能修理或不值得修理從而導(dǎo)致此產(chǎn)品不能再修復(fù)使用則這種產(chǎn)品稱為不可修復(fù)產(chǎn)品。如照明燈管齒輪電容等v如果產(chǎn)品一旦失效經(jīng)過適當(dāng)修理此產(chǎn)品仍可繼續(xù)使用則這種產(chǎn)品稱為可修復(fù)產(chǎn)品如煤礦的采礦機(jī)支架等一一. .可靠性的概念可靠性的概念 5實用精品課件PPT二二. .可靠性的尺度可靠性的尺度v（一）可靠性,維修性和有效性v1

3、.可靠性v產(chǎn)品可靠性指標(biāo)與性能指標(biāo)相輔相成地保証了產(chǎn)品的使用要求其特征量一般有可靠度失效率（或故障率）平均壽命等。平均壽命通常有平均故障間隔時間和失效前平均工作時間前者適用于可修復(fù)產(chǎn)品后者適用于不可修復(fù)產(chǎn)品。6實用精品課件PPT二.可靠性的尺度 （一）可靠性（一）可靠性, ,維修性和有效性維修性和有效性v2.維修性v對可修復(fù)產(chǎn)品而言產(chǎn)品維修性表示產(chǎn)品可接受維修的能力包括維護(hù)和修理兩個方面。維護(hù)是日常進(jìn)行的工作目的是保護(hù)產(chǎn)品的可靠性修理是定期或故障后進(jìn)行的工作目的是恢復(fù)產(chǎn)品的性能及可靠性。7實用精品課件PPTv3.有效性v產(chǎn)品有效性指產(chǎn)品在任意時刻能保持有效工作的能力。它是產(chǎn)品可靠性與維修性的綜

4、合反映。產(chǎn)品的有效性指標(biāo)為有效度A(t),是指可修復(fù)產(chǎn)品在某特定時刻能維持其功能的概率。設(shè)定產(chǎn)品因發(fā)生故障而停工的時間為D產(chǎn)品能工作的時間為U則有效度A(t)為U+DUA(t)=二.可靠性的尺度 （一）可靠性（一）可靠性, ,維修性和有效性維修性和有效性8實用精品課件PPT二.可靠性的尺度 可靠性的特征量可靠性的特征量1.可靠度R(t)與不可靠度F(t)將一批產(chǎn)品同時投入試驗,則隨時間t的延續(xù),產(chǎn)品將逐一發(fā)生故障(或失效).如果發(fā)生故障就停止試驗,記錄每個產(chǎn)品發(fā)生故障的時間ti,將數(shù)據(jù)處理一下,可作出故障頻率直方圖.如圖8-1所示.當(dāng)試驗總數(shù)N ,時間間隔 t 0時以上故障頻率直方圖將給出一個

5、光滑的理論外形曲線,稱為故障密度曲線,如圖8-2所示.9實用精品課件PPT故障密度曲線有指數(shù)型,威布爾型,正態(tài)型,對數(shù)正態(tài)型等.圖8-2所示為最常見的威布爾型曲線.由圖可見 f(t)dt=1,代表所有產(chǎn)品都發(fā)生故障的概率,即全概率為1.由可靠度R(t)與不可靠度F(t)的定義知R(t)= f(t)dtF(t)= 1 f(t)dt顯然R(t)+F(t)=1,如圖8-3所示將上述兩積分式還原成微分式,則f(t)與F(t),R(t)的關(guān)系為:R(t)與F(t)的變化曲如圖8-4所示.f(t)=dF(t)dt=dR(t)dt二.可靠性的尺度 可靠性的特征量可靠性的特征量10010實用精品課件PPT可靠

6、性的特征量包括可靠度,故障率,平均壽命等.故障率(也稱瞬時故障率)是指產(chǎn)品工作t時刻後的一個單位時間發(fā)生故障的概率,等于產(chǎn)品在t時刻後的一個單位時間(t,t+1)內(nèi)故障數(shù)與在時刻t尚在工作的產(chǎn)品數(shù)的比.故障率是標(biāo)志產(chǎn)品可靠性的常用數(shù)量特征之一.故障率越低,則可靠性越高,常用的單位是10-5/小時,即0/00/千小時.對高可靠性的產(chǎn)品有時也用10-9/小時作單位,稱為1個非特(FIT)(即FIT=1/MTBF* 103)這里要強(qiáng)調(diào)一點因為故障率所表示的是每一時刻這里要強(qiáng)調(diào)一點因為故障率所表示的是每一時刻t殘殘存的產(chǎn)品在其后緊接的一個單位時間內(nèi)的故障數(shù)對存的產(chǎn)品在其后緊接的一個單位時間內(nèi)的故障數(shù)對

7、t時刻的殘存產(chǎn)品數(shù)的比因此更直觀地反映了每一時刻的殘存產(chǎn)品數(shù)的比因此更直觀地反映了每一時刻的故障情況正因為這樣有人把故障率稱為時刻的故障情況正因為這樣有人把故障率稱為故障強(qiáng)度或失效強(qiáng)度故障強(qiáng)度或失效強(qiáng)度二.可靠性的尺度 可靠性的特征量可靠性的特征量11實用精品課件PPT1對于簡單的零件元件器件和材料的故障發(fā)生形式其故障對于簡單的零件元件器件和材料的故障發(fā)生形式其故障率的形態(tài)一般為以下圖中之一率的形態(tài)一般為以下圖中之一故障類型12實用精品課件PPT1第一種形式（圖第一種形式（圖8-5a）故障發(fā)生是隨機(jī)的故障）故障發(fā)生是隨機(jī)的故障率入率入(t)為一常數(shù)此種故障率呈指數(shù)分布在任何為一常數(shù)此種故障率呈

8、指數(shù)分布在任何時間的故障發(fā)生率都一樣不能預(yù)測那么即使更時間的故障發(fā)生率都一樣不能預(yù)測那么即使更換零件故障仍是按同樣的概率發(fā)生事前更換是換零件故障仍是按同樣的概率發(fā)生事前更換是無效的無效的2第二種形式（圖第二種形式（圖8-5b）故障率入）故障率入(t)隨時間的增加隨時間的增加而減少特點是開始使用時容易發(fā)生故障越到后而減少特點是開始使用時容易發(fā)生故障越到后來故障就越不容易發(fā)生這可以用于經(jīng)老化選出來故障就越不容易發(fā)生這可以用于經(jīng)老化選出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的類型優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的類型3第三種形式（圖第三種形式（圖8-5c）其）其f(t)的分布接近于正態(tài)分的分布接近于正態(tài)分布如果能用數(shù)字方法的正態(tài)分布表現(xiàn)其壽命形態(tài)布如果

9、能用數(shù)字方法的正態(tài)分布表現(xiàn)其壽命形態(tài)則故障集中在平均值則故障集中在平均值+/-3 的時間內(nèi)發(fā)生故障類型解讀13實用精品課件PPT2復(fù)雜系統(tǒng)是由多個零件（元件器件）構(gòu)成的設(shè)備其故障率復(fù)雜系統(tǒng)是由多個零件（元件器件）構(gòu)成的設(shè)備其故障率的曲線如下圖所示它的形狀近似浴盆稱為的曲線如下圖所示它的形狀近似浴盆稱為“浴盆曲線浴盆曲線“故障類型類型14實用精品課件PPT(1)平均壽命 產(chǎn)品的平均壽命需對可修復(fù)產(chǎn)品與不可修復(fù)產(chǎn)品分開討論.1.對于可修復(fù)產(chǎn)品,平均壽命是指相鄰兩次故障期的工作時間的平均值,即平均故障間隔時間,記為MTBF.2.對于不可修復(fù)產(chǎn)品,發(fā)生故障即為失效,平均壽命就是指產(chǎn)品失效前的工作時間的

10、平均值,即平均失效前工作時間或耐用時間,記為MTTF. 這兩種平均壽命通常用來描述設(shè)備或自動化裝置的可靠性.例如:國外工業(yè)控制用的小型計算機(jī)的MTBF 約為 10000小時,大中型計算機(jī)的MTBF大于或等于1000小時可靠性壽命特性可靠性壽命特性15實用精品課件PPT由圖由圖8-4可知可靠度可知可靠度R(t)是時間的非增值函數(shù)是時間的非增值函數(shù),在在t=0時時,R=1,隨著隨著t的增加的增加,R(t)逐漸下降逐漸下降.已知可靠度函數(shù)就可以求得任意時間的可靠度已知可靠度函數(shù)就可以求得任意時間的可靠度;反之反之,給定一個給定一個R(0=R=1),也可求得產(chǎn)品可靠度降到也可求得產(chǎn)品可靠度降到R時的工

11、作時間時的工作時間.使可靠度等于給使可靠度等于給定值定值R的時間的時間t稱為可靠壽命稱為可靠壽命,記為記為tR,其中其中R稱為可靠水平稱為可靠水平.根據(jù)其定義得根據(jù)其定義得:R(tR)=R 或者用不可靠度或者用不可靠度F(t)表示則表示則 :F(tR)=1-R 對于類似產(chǎn)品系統(tǒng)偶發(fā)故障期的情況對于類似產(chǎn)品系統(tǒng)偶發(fā)故障期的情況,其故障率為常數(shù)其故障率為常數(shù)(t)= .則則 R(tR)=exp(-0tR)=R 所以所以 tR=-1nR=-2.302lgR (2)(2)可靠壽命可靠壽命0 0 利用對數(shù)表,即可求得指數(shù)分布在任意可靠水平下的可靠壽命表8-1是幾種可靠水平以下以平均壽命= 為單位的指數(shù)分

12、布的可靠壽命10 16實用精品課件PPT可可 靠壽命靠壽命表表RtRRtR0.99990.9990.990.90.80.70.60.00010.00100.01000.1050.2230.3570.5110.50.40.30.20.10.050.010.6930.9161.2041.6092.3023.0004.605R=0.5時的可靠壽命t0.5 =-In0.5=0.693=0.693 0 0 17實用精品課件PPT產(chǎn)品的可產(chǎn)品的可靠度的計算度的計算: :產(chǎn)品的可產(chǎn)品的可靠度度(R )(R )可用下面的公式計算可用下面的公式計算R=產(chǎn)品可靠度t=在使用和運(yùn)用期內(nèi)的故障時間U=平均故障間隔時間

13、(MTBF) =U的倒數(shù)18實用精品課件PPT例例: :某產(chǎn)品平均故障間隔時間是一年某產(chǎn)品平均故障間隔時間是一年(8760(8760小小時時), ),可能發(fā)生使用故障的時間是可能發(fā)生使用故障的時間是2424小時小時, ,那麼這個那麼這個產(chǎn)品的可靠度是多少產(chǎn)品的可靠度是多少? ?說明該產(chǎn)品有說明該產(chǎn)品有99.726%99.726%的可靠度的可靠度19實用精品課件PPT二二. .產(chǎn)品的平均故障間隔時間產(chǎn)品的平均故障間隔時間(MTBF)(MTBF)與可靠度關(guān)系表與可靠度關(guān)系表MTBF與可靠度關(guān)系表與可靠度關(guān)系表平均故障間隔時間需要的可靠度Sigma100.90483742.81000.9900498

14、3.810000.99900054.6100000.99990005.21000000.99999005.810000000.99999906.320實用精品課件PPTv二.系統(tǒng)可靠度的計算v(一)串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度v所為串聯(lián)系統(tǒng),是指組成系統(tǒng)的任一要素(元器件)發(fā)生故障,整個系統(tǒng)就會發(fā)生故障的系統(tǒng).v(二) 並聯(lián)系統(tǒng)的可靠度v構(gòu)成系統(tǒng)的元器件,除非全部發(fā)生故障,整個系統(tǒng)才會出現(xiàn)故障,這種系統(tǒng)為並聯(lián)系統(tǒng).v如果產(chǎn)品的模型是串聯(lián)的,或者取近似值後可以假設(shè)變串聯(lián)的,則可以把元器件故障率相加,直接求出的故障率產(chǎn)品v產(chǎn)品. = Ni(Gi. Qi) 式中 Ni-第i類零件的數(shù)量; Gi. -第i類零件的

15、失效率; Qi-第i類零件的質(zhì)量系數(shù); n-零件類別數(shù).ni=1故障率計算故障率計算21實用精品課件PPTP/N : RJS-1A08T089AISSUE DATE :7/2,2002 i=Nequip = Ni(GQ)i i=1SECTIONSECTIONGGQQNNi iNNi i (GGQQ) ) i i10.110.10.00740.007410101 10.074000.074009.29.20.00270.002710104 40.108000.1080011.111.10.02300.023010105 51.150001.1500015.215.20.02100.02102 2

16、1 10.042000.04200 i=Nequip = Ni ( GQ )iFAILURE /106 HRS i=1 =1.37400FAILURE / 106 HRSMTBF = 727802.04PART CATEGORYPCBPulse XFMR RESISTANCECAPACITOR1equipequipGF=MTBF PREDICTION REPORT( With MIL-HDBK-217F Part Count Method)Gf表示在地面環(huán)境下Section表示章節(jié)22實用精品課件PPT確定最佳包修期確定最佳包修期包修期不僅直接影響用戶的收益,而且影響著企業(yè)的信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益.因

17、此研究合理的經(jīng)濟(jì)包修期是很重要的.包修期的長短由產(chǎn)品的可靠性及故障率來決定一般電子產(chǎn)品都有平均故障間隔值(MTBF)為其可靠性主要評價指標(biāo)之一23實用精品課件PPT例例:某種型號的彩色電視機(jī)的MTBF10000小時,即平均10000小時發(fā)生一次故障.假定電視機(jī)平均每天工作4小時,那麼首次出現(xiàn)故障的時間平均為:10000365*4=MTBF365*4=6.8(年)即這種彩電的最短包修期可訂為6年,因為在6年之內(nèi)發(fā)生故障 的可能性是很小的24實用精品課件PPT 實際訂為6.8年也可,但6年更有保障,從浴浴盆曲線來看,最佳包修期通常應(yīng)確定在產(chǎn)品進(jìn)入故障衰耗期稍前一段的時間上. 為什麼最短包修期訂為為

18、什麼最短包修期訂為6年而不訂為年而不訂為6.8年年?25實用精品課件PPT可靠性試驗可靠性試驗 可靠性試驗是一個總的概念,它統(tǒng)指在系統(tǒng)的設(shè)計,製造,運(yùn)行,維護(hù)保養(yǎng)全過程中為確認(rèn)可靠性而進(jìn)行的各種試驗.根據(jù)試驗?zāi)康牡牟煌?可分為壽命試驗,故障率試驗,環(huán)境適應(yīng)試驗,全數(shù)檢查試驗,限界試驗,過嚴(yán)試驗等.試驗的對象可以是整機(jī),部件及元器件等.可靠性試驗是可靠性工程的最基本環(huán)節(jié)之一.1.可靠性壽命試驗可靠性壽命試驗 通常采用的是破壞性壽命試驗.其任務(wù)是在規(guī)定的條件下,抽取一定數(shù)量的樣品做壽命試驗,記錄每個元器件失效時間,進(jìn)行全部數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,求出元器件的可靠性指標(biāo),用以評價產(chǎn)品的可靠水平,並進(jìn)一步分析

19、產(chǎn)品失效的原因,提出提高可靠性的措施.26實用精品課件PPT可靠性試驗2.環(huán)境試驗環(huán)境試驗 定義:將產(chǎn)品暴露在自然環(huán)境(含現(xiàn)場和天然暴露試驗)或人工模擬環(huán)境中,從而對他們實際上遇到的儲存,運(yùn)輸和使用中條件下的性能作出評價. 環(huán)境試驗的目的:研究各種環(huán)境條件對元器件的影響,如溫度, 濕度,振動,沖擊,失重,鹽霧,宇宙線幅射,核幅射,霉菌等等,因此就有相應(yīng)的環(huán)境試驗項目.27實用精品課件PPT環(huán)境試驗環(huán)境試驗1.1環(huán)境試驗意義環(huán)境試驗意義:提供產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和產(chǎn)品使用質(zhì)量信息;驗證產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性是否滿足合同要求;是產(chǎn)品質(zhì)量保證的重要試驗手段1.2使用範(fàn)圍:工業(yè),農(nóng)業(yè)和國防等各行各業(yè),一般用于: 產(chǎn)

20、品研究性試驗 產(chǎn)品驗收試驗 產(chǎn)品定型試驗 產(chǎn)品安全性試驗 產(chǎn)品檢查試驗 產(chǎn)品可靠性試驗1.3產(chǎn)品質(zhì)量不好,會發(fā)生總是嚴(yán)重問題舉例: 1992.07.31 南京機(jī)場飛機(jī)失事; 1996.05 包頭地震,測震儀損壞 1990年 “挑戰(zhàn)者號”失事; 2000.2.12 日本“MS”火箭發(fā)射失敗28實用精品課件PPT1.2 環(huán)境試驗方法分類環(huán)境試驗方法分類1.2.1 按環(huán)境試驗形式分類現(xiàn)場試驗:在使用現(xiàn)場進(jìn)行的試驗天然暴露試驗:將樣品長期暴露在天然環(huán)境中進(jìn)行的試驗;人工模擬試驗:將樣品放在人工模擬環(huán)境中進(jìn)行的試驗1.2.2 按環(huán)境試驗各類分類氣候環(huán)境因素:溫度,濕度,氣壓,沙塵,雨,太陽輻射生物及化學(xué)

21、環(huán)境因素:長霉,鹽霧,二氧化硫,硫化氫力學(xué)環(huán)境試驗“振動,沖擊,踫撞,跌落,搖擺綜合環(huán)境試驗:溫度/濕度/氣壓,溫度/振動,溫度/濕度/振動組合環(huán)境試驗;在一臺試驗箱里能連續(xù)進(jìn)行不同試驗條件的各類環(huán)境試驗環(huán)境試驗方法環(huán)境試驗方法29實用精品課件PPT可靠性試驗3.可靠性篩選試驗可靠性篩選試驗 可靠性篩選試驗的目的是從一批元器件中選出高可靠性元器件.它並不是提高單人元器件的可靠性,而是提高整批元器件的可靠性.這是對合格產(chǎn)品進(jìn)行全數(shù)檢查,淘汰潛在的早期失效元器件,選出高可靠性元器件以及一般要求的中等可靠性的元器件.可靠性篩選試驗是提高產(chǎn)品可靠性的行之有效的基礎(chǔ)工作.30實用精品課件PPT可靠性試驗

22、:4.整機(jī)的可靠性試驗整機(jī)的可靠性試驗(1)整機(jī)可靠性鑒定試驗.安排于新產(chǎn)品試制成功以後,目的是為了驗證設(shè)備設(shè)計能否在規(guī)定的環(huán)境條件下滿足規(guī)定性能及可靠性要求.這種試驗是以壽命試驗的方式進(jìn)行的,最後要求對設(shè)備的平均壽命作出定量的鑒定.(2)整機(jī)可靠性驗收試驗.當(dāng)產(chǎn)品投入連續(xù)生產(chǎn)後,應(yīng)對整機(jī)安排一系列定期試驗,用以確定設(shè)備能否滿足相應(yīng)的性和可靠性要求,用來確定各批產(chǎn)品是否可以出廠交付使用.可靠性驗收試驗雖然也是以壽命試驗的方式進(jìn)行的,但它只要求制定一個簡單的驗收方案和驗收標(biāo)準(zhǔn),供試驗工作人員掌握並作出判斷.可靠性驗收方案及其驗收標(biāo)準(zhǔn)常被稱為可靠性抽樣檢驗方.31實用精品課件PPT可靠性試驗: 由

23、于整機(jī)可靠性試驗是壽命試驗由于整機(jī)可靠性試驗是壽命試驗,因此試驗方因此試驗方案的制定和試驗結(jié)果的分析必須依據(jù)設(shè)備的壽命分案的制定和試驗結(jié)果的分析必須依據(jù)設(shè)備的壽命分布布.由于整機(jī)產(chǎn)品壽命分布一般接近于指數(shù)分布規(guī)由于整機(jī)產(chǎn)品壽命分布一般接近于指數(shù)分布規(guī)律律,而且用它分析比較容易而且用它分析比較容易,因此國際上也都廣泛采因此國際上也都廣泛采用指數(shù)分布來解決整機(jī)可靠性試驗結(jié)果的處理問題用指數(shù)分布來解決整機(jī)可靠性試驗結(jié)果的處理問題.32實用精品課件PPT考試題考試題 1.某零件的故障率為2%/千小時,試計算該零件連續(xù)工作1000小時的可靠度.若要使可靠度達(dá)到0.9,該零件連續(xù)工作時間為多少? 2.試計算上題零件的平均壽命?3.請問通過測試可否提高產(chǎn)品的可靠度33實用精品課件PPTMTBF PREDICTION REPORT( With MIL-HDBK-217F Part Count Method)P/N : RJS-1E08T089AISSUE DATE :8/5,2002 i=Nequip = Ni(GQ)i i=1SECTIONSECTIONGGQQNNi iNNi i (GGQQ) ) i i10.11