1可靠性基本概念與參數(shù)體系xinconcept

1、2021-11-111可靠性基本概念與參數(shù)體系可靠性基本概念與參數(shù)體系introduction to reliability_conception & parameter2021-11-112可靠性、可靠度（可靠性、可靠度（reliabilityreliability） 定量（精確）定量（精確）可靠（可靠（reliablereliable）定性（模糊）定性（模糊） 可靠性的概念是人們在對一些付出慘痛代價的事可靠性的概念是人們在對一些付出慘痛代價的事故的研究中提出的。例如，二戰(zhàn)中美國故的研究中提出的。例如，二戰(zhàn)中美國 空軍因飛行故障損失飛機空軍因飛行故障損失飛機21000架，比實戰(zhàn)中被擊

2、落的多架，比實戰(zhàn)中被擊落的多1.5倍；倍； 運往遠(yuǎn)東的飛機電子設(shè)備，運往遠(yuǎn)東的飛機電子設(shè)備，60%在運輸中失效，在運輸中失效，50%在存儲期在存儲期間失效；間失效； 海軍艦艇的電子設(shè)備，海軍艦艇的電子設(shè)備，70%因意外事故失效。因意外事故失效。一、可靠性的提出1.1 1.1 可靠性技術(shù)的發(fā)展簡介可靠性技術(shù)的發(fā)展簡介2021-11-113上世紀(jì)以來的十大事故上世紀(jì)以來的十大事故o 1907年魁北克大橋墜垮使年魁北克大橋墜垮使19000t鋼材和鋼材和86名名工人墜入水中；工人墜入水中；o 1912英國泰坦尼克號客輪遇難導(dǎo)致英國泰坦尼克號客輪遇難導(dǎo)致1513人喪人喪生；生；o 1937年德國興登堡氣

3、球爆炸；年德國興登堡氣球爆炸；o 1963年美國年美國“長尾鯊長尾鯊”號核潛艇失事；號核潛艇失事；o 1963年意大利維昂特水壩沖毀，造成年意大利維昂特水壩沖毀，造成4000人人喪生；喪生；2021-11-114上世紀(jì)以來的十大事故上世紀(jì)以來的十大事故o 1974年土耳其的年土耳其的dc10飛機失事，造成飛機失事，造成355名乘客和名乘客和11機組成員喪生；機組成員喪生；o 1979年美國賓夕法尼亞反應(yīng)堆事故；年美國賓夕法尼亞反應(yīng)堆事故；o 1981年美國堪薩斯城飯店倒塌造成年美國堪薩斯城飯店倒塌造成113人喪生，人喪生，200人受重傷；人受重傷；o 1984年年12月印度博帕爾農(nóng)藥廠中毒事件

4、約有月印度博帕爾農(nóng)藥廠中毒事件約有3000人喪生，人喪生，10萬人不同程度中毒；萬人不同程度中毒；2021-11-115上世紀(jì)以來的十大事故上世紀(jì)以來的十大事故o 1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故，年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故，4號反號反應(yīng)堆發(fā)生猛烈爆炸，反應(yīng)堆內(nèi)放射性物質(zhì)大量外應(yīng)堆發(fā)生猛烈爆炸，反應(yīng)堆內(nèi)放射性物質(zhì)大量外泄，大伙經(jīng)過泄，大伙經(jīng)過7天才得以撲滅。天才得以撲滅。2021-11-116有關(guān)可靠性的早期工作有關(guān)可靠性的早期工作o 1939年，英國航空委員會出版年，英國航空委員會出版適航性統(tǒng)計學(xué)注釋適航性統(tǒng)計學(xué)注釋，首次提出飛機故障率不應(yīng)超過首次提出飛機故障率不應(yīng)超過0.00001次

5、次/h，這可以認(rèn)為，這可以認(rèn)為是最早的飛機安全性和可靠性定量指標(biāo)。是最早的飛機安全性和可靠性定量指標(biāo)。o 二戰(zhàn)末期，德國火箭專家二戰(zhàn)末期，德國火箭專家r盧瑟盧瑟(lusser)首先提出概率乘首先提出概率乘積法則（將系統(tǒng)的可靠度看成其各子系統(tǒng)可靠度的乘積法則（將系統(tǒng)的可靠度看成其各子系統(tǒng)可靠度的乘積），用于積），用于v-火箭誘導(dǎo)裝置的可靠度計算，得到其可火箭誘導(dǎo)裝置的可靠度計算，得到其可靠度為靠度為75，這是第一次定量地計算一個復(fù)雜系統(tǒng)的可，這是第一次定量地計算一個復(fù)雜系統(tǒng)的可靠度問題?？慷葐栴}。2021-11-117o 1952年，美國成立了年，美國成立了“電子設(shè)備可靠性顧問團電子設(shè)備可靠性顧

6、問團” ( advisory group on reliability of electronic equipment，即即 agree) 。agree對電子產(chǎn)品的設(shè)計、制造、試驗、對電子產(chǎn)品的設(shè)計、制造、試驗、儲存、運輸及使用等各個方面作了全面的可靠性調(diào)查研究，儲存、運輸及使用等各個方面作了全面的可靠性調(diào)查研究，于于1957年發(fā)表了著名的年發(fā)表了著名的軍用電子設(shè)備可靠性報告軍用電子設(shè)備可靠性報告。 該報告首次比較完整的闡述了可靠性的理論和研究方法，該該報告首次比較完整的闡述了可靠性的理論和研究方法，該報告被公認(rèn)為可靠性工程的奠基性文件。報告被公認(rèn)為可靠性工程的奠基性文件。o 從此，對可靠性問

7、題的研究逐漸發(fā)展成為一門新興的獨立從此，對可靠性問題的研究逐漸發(fā)展成為一門新興的獨立學(xué)科。學(xué)科。有關(guān)可靠性的早期工作有關(guān)可靠性的早期工作2021-11-118o 可靠性理論在其發(fā)展過程中形成了三個主要領(lǐng)域或可靠性理論在其發(fā)展過程中形成了三個主要領(lǐng)域或三個獨立學(xué)科：三個獨立學(xué)科：o (1)可靠性數(shù)學(xué)可靠性數(shù)學(xué)o 可靠性數(shù)學(xué)是可靠性研究的最重要的基礎(chǔ)理論之可靠性數(shù)學(xué)是可靠性研究的最重要的基礎(chǔ)理論之一，它主要是研究與解決各種可靠性問題的數(shù)學(xué)方一，它主要是研究與解決各種可靠性問題的數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)模型研究可靠性的定量規(guī)律。它屬于應(yīng)用法和數(shù)學(xué)模型研究可靠性的定量規(guī)律。它屬于應(yīng)用數(shù)學(xué)范疇，涉及到概率論、數(shù)理

8、統(tǒng)計、隨機過程、數(shù)學(xué)范疇，涉及到概率論、數(shù)理統(tǒng)計、隨機過程、運籌學(xué)及拓樸學(xué)等數(shù)學(xué)分支。它應(yīng)用于可靠性的數(shù)運籌學(xué)及拓樸學(xué)等數(shù)學(xué)分支。它應(yīng)用于可靠性的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)設(shè)計及壽命試驗等方面。據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)設(shè)計及壽命試驗等方面。 2021-11-119o (2)可靠性物理可靠性物理o 可靠性物理又稱失效物理，是研究失效的物理可靠性物理又稱失效物理，是研究失效的物理原因與數(shù)學(xué)物理模型及檢測方法與糾正措施的一原因與數(shù)學(xué)物理模型及檢測方法與糾正措施的一門可靠性理論。它使可靠性工程從數(shù)理統(tǒng)計方法門可靠性理論。它使可靠性工程從數(shù)理統(tǒng)計方法發(fā)展到以理化分析為基礎(chǔ)的失效分析方法。它是發(fā)展到以理化分析

9、為基礎(chǔ)的失效分析方法。它是從本質(zhì)上、從機理方面探究產(chǎn)品的不可靠因素，從本質(zhì)上、從機理方面探究產(chǎn)品的不可靠因素，從而為研制、生產(chǎn)高可靠性產(chǎn)品提供科學(xué)的依據(jù)從而為研制、生產(chǎn)高可靠性產(chǎn)品提供科學(xué)的依據(jù)2021-11-1110o (3)可靠性工程可靠性工程o 可靠性工程是對產(chǎn)品可靠性工程是對產(chǎn)品(零、部件，元、器件，總零、部件，元、器件，總成，設(shè)備或系統(tǒng)成，設(shè)備或系統(tǒng))的失效及其發(fā)生的概率進行統(tǒng)的失效及其發(fā)生的概率進行統(tǒng)計、分析，對產(chǎn)品進行計、分析，對產(chǎn)品進行可靠性設(shè)計、可靠性預(yù)可靠性設(shè)計、可靠性預(yù)測、可靠性試驗、可靠性評估、可靠性檢驗、測、可靠性試驗、可靠性評估、可靠性檢驗、可靠性控制、可靠性維修及

10、失效分析可靠性控制、可靠性維修及失效分析的一門包的一門包含了許多工程技術(shù)的邊緣性工程學(xué)科。含了許多工程技術(shù)的邊緣性工程學(xué)科。2021-11-1111o 它是立足于系統(tǒng)工程方法，運用概率論與數(shù)它是立足于系統(tǒng)工程方法，運用概率論與數(shù)理統(tǒng)計等數(shù)學(xué)工具（屬可靠性數(shù)學(xué)），對產(chǎn)理統(tǒng)計等數(shù)學(xué)工具（屬可靠性數(shù)學(xué)），對產(chǎn)品故障進行研究，找出薄弱環(huán)節(jié)，確定提高品故障進行研究，找出薄弱環(huán)節(jié)，確定提高產(chǎn)品可靠性的途徑，并綜合地權(quán)衡經(jīng)濟、功產(chǎn)品可靠性的途徑，并綜合地權(quán)衡經(jīng)濟、功能等方面的得失，將產(chǎn)品的可靠性提高到滿能等方面的得失，將產(chǎn)品的可靠性提高到滿意的程度的一門學(xué)科。意的程度的一門學(xué)科。2021-11-1112二、

11、可靠性工程的發(fā)展與應(yīng)用二、可靠性工程的發(fā)展與應(yīng)用電子設(shè)備電子設(shè)備空間科學(xué)空間科學(xué)宇航技術(shù)宇航技術(shù)一般工業(yè)部門一般工業(yè)部門民用民用五十年代五十年代六十年代六十年代七十年代以后七十年代以后2021-11-1113美國于美國于1961開始計開始計劃研制劃研制apollo-11號號宇宙飛船，它有宇宙飛船，它有720萬個零件，其萬個零件，其重要零件可靠性為重要零件可靠性為99.9999999?？煽啃怨こ痰膽?yīng)用實例（可靠性工程的應(yīng)用實例（1） apollo計劃計劃 1969年年7月登月成功。盡管月登月成功。盡管apollo計劃的種種技計劃的種種技術(shù)，現(xiàn)在為世界上的各種產(chǎn)品所應(yīng)用，但是其中影術(shù)，現(xiàn)在為世界上

12、的各種產(chǎn)品所應(yīng)用，但是其中影響最為深遠(yuǎn)的是可靠性技術(shù)。響最為深遠(yuǎn)的是可靠性技術(shù)。2021-11-1114apollo-11的的控制艙控制艙可靠性工程的應(yīng)用實例（可靠性工程的應(yīng)用實例（1） apollo計劃計劃阿波羅宇宙飛船整個研制的各階段對可靠性和質(zhì)量保證的要求阿波羅宇宙飛船整個研制的各階段對可靠性和質(zhì)量保證的要求可靠性工程的應(yīng)用實例（可靠性工程的應(yīng)用實例（1） apollo計劃計劃2021-11-1116長征運載火箭長征運載火箭中國可靠性研究的代表中國可靠性研究的代表 長征運載火箭通過對故障原因分析、長征運載火箭通過對故障原因分析、可靠性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范應(yīng)用等一系列措施，可靠性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范應(yīng)用等一系

13、列措施，大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性。是目前大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性。是目前最安全可靠的航天運載工具之一。最安全可靠的航天運載工具之一?？煽啃怨こ痰膽?yīng)用實例（可靠性工程的應(yīng)用實例（2）長征運載火箭）長征運載火箭早期的長征運載火箭各階段的故障原因分析早期的長征運載火箭各階段的故障原因分析設(shè)計設(shè)計 管理管理 生產(chǎn)生產(chǎn) 操作操作 設(shè)備設(shè)備 元器件元器件 其它其它 故障原因故障原因391212876161009080706050403020100百分比百分比 %2021-11-1117 我國機械產(chǎn)品的可靠性工作正在普及推廣中，相繼頒布我國機械產(chǎn)品的可靠性工作正在普及推廣中，相繼頒布了一批機電產(chǎn)品的可靠

14、性指標(biāo)，并限期考核。儀表、汽車的了一批機電產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)，并限期考核。儀表、汽車的可靠性技術(shù)研究與應(yīng)用，先行了一步，已獲得成效。機械可可靠性技術(shù)研究與應(yīng)用，先行了一步，已獲得成效。機械可靠性設(shè)計將得到更為廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。靠性設(shè)計將得到更為廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。l從從1986年起，機械部已經(jīng)發(fā)布了六批限期考核機電產(chǎn)品可靠性指標(biāo)年起，機械部已經(jīng)發(fā)布了六批限期考核機電產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的清單，前后共有的清單，前后共有879種產(chǎn)品已經(jīng)進行可靠性指標(biāo)的考核種產(chǎn)品已經(jīng)進行可靠性指標(biāo)的考核l1990年年11月和月和1995年年10月，機械工業(yè)部舉行了兩次新聞發(fā)布會，先月，機械工業(yè)部舉行了兩次新聞發(fā)布會，先后介紹

15、了后介紹了236和和159種帶有可靠性指標(biāo)的機電產(chǎn)品種帶有可靠性指標(biāo)的機電產(chǎn)品l1992年年3月國防部科工委委托軍用標(biāo)準(zhǔn)化中心在北京召開了月國防部科工委委托軍用標(biāo)準(zhǔn)化中心在北京召開了“非電非電產(chǎn)品可靠性工作交流研討會產(chǎn)品可靠性工作交流研討會”l2005年年gjb450改版，增加機械可靠性內(nèi)容改版，增加機械可靠性內(nèi)容三、機械可靠性設(shè)計發(fā)展三、機械可靠性設(shè)計發(fā)展2021-11-11181.2 研究可靠性技術(shù)的意義研究可靠性技術(shù)的意義 提高產(chǎn)品的可靠性是可以獲得很高經(jīng)濟效益的。提高產(chǎn)品的可靠性是可以獲得很高經(jīng)濟效益的。比如，美國西屋公司為提高某產(chǎn)品可靠性，曾對其比如，美國西屋公司為提高某產(chǎn)品可靠性，

16、曾對其作了一次全面設(shè)計審查，結(jié)果是：所得到經(jīng)濟效益作了一次全面設(shè)計審查，結(jié)果是：所得到經(jīng)濟效益是為提高可靠性所花費用的是為提高可靠性所花費用的100倍以上。倍以上。 二、提高經(jīng)濟效益二、提高經(jīng)濟效益三、提高市場競爭能力三、提高市場競爭能力 只有產(chǎn)品的可靠性水平提高了，才能通過產(chǎn)品只有產(chǎn)品的可靠性水平提高了，才能通過產(chǎn)品的信譽，增強市場競爭能力。的信譽，增強市場競爭能力。一、保證和提高產(chǎn)品的可靠性水平一、保證和提高產(chǎn)品的可靠性水平2021-11-11introduction to reliability_conception & parameter19主要內(nèi)容主要內(nèi)容o可靠性基本概念 o

17、可靠性參數(shù)體系 2021-11-11introduction to reliability engineering_conception20可靠性基本概念可靠性基本概念可靠性可靠性o 可靠性可靠性 產(chǎn)品在產(chǎn)品在規(guī)定條件規(guī)定條件下和下和規(guī)定時間規(guī)定時間內(nèi)，完成內(nèi)，完成規(guī)定功能規(guī)定功能的能力。的能力。 n產(chǎn)品可靠性定義的要素是三個產(chǎn)品可靠性定義的要素是三個“規(guī)定規(guī)定”: :“規(guī)定條件規(guī)定條件”、“規(guī)定時間規(guī)定時間”、“規(guī)定功能規(guī)定功能”2021-11-1121故障及其分類故障及其分類o 故障及其分類故障及其分類 產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定產(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

18、或狀態(tài)，稱之為功能的事件或狀態(tài)，稱之為故障故障。l故障的表現(xiàn)形式，叫做故障的表現(xiàn)形式，叫做故障模式故障模式。l引起故障的物理化學(xué)變化等內(nèi)在原因，叫做故障機理。引起故障的物理化學(xué)變化等內(nèi)在原因，叫做故障機理。o 不可修產(chǎn)品（如電子元器件）：失效不可修產(chǎn)品（如電子元器件）：失效o 產(chǎn)品的故障按其故障的規(guī)律可以分為兩大類：產(chǎn)品的故障按其故障的規(guī)律可以分為兩大類：n偶然故障偶然故障n漸變故障漸變故障2021-11-1122可靠性基本概念可靠性基本概念質(zhì)量與可靠性關(guān)系n 從廣義質(zhì)量觀看，質(zhì)量涵蓋可靠性從廣義質(zhì)量觀看，質(zhì)量涵蓋可靠性n 從狹義的質(zhì)量觀看，就是從狹義的質(zhì)量觀看，就是“符合性質(zhì)量符合性質(zhì)量”可

19、靠性畢竟與狹義的質(zhì)量管理還是有很大區(qū)別的，質(zhì)量出可靠性畢竟與狹義的質(zhì)量管理還是有很大區(qū)別的，質(zhì)量出了問題，往往批次性很強了問題，往往批次性很強n 可靠性是更深層次的與設(shè)計、工藝相關(guān)的根本性問題?？煽啃允歉顚哟蔚呐c設(shè)計、工藝相關(guān)的根本性問題。有些企業(yè)對于可靠性工程有一種錯誤觀念，認(rèn)為可靠性工有些企業(yè)對于可靠性工程有一種錯誤觀念，認(rèn)為可靠性工程是質(zhì)量部門的事情，而設(shè)計部門卻很少人員參與。程是質(zhì)量部門的事情，而設(shè)計部門卻很少人員參與。n 產(chǎn)品的可靠性是在設(shè)計階段就已經(jīng)決定了產(chǎn)品的可靠性是在設(shè)計階段就已經(jīng)決定了n 在用戶使用過程中，均是在用戶使用過程中，均是“可靠性可靠性”問題問題2021-11-1

20、123壽命周期與壽命剖面壽命周期與壽命剖面壽命剖面壽命剖面產(chǎn)品從制造到壽命終結(jié)或退出使用這段時間內(nèi)所經(jīng)歷的全部事件和產(chǎn)品從制造到壽命終結(jié)或退出使用這段時間內(nèi)所經(jīng)歷的全部事件和環(huán)境的時序描述。它包含一個或多個任務(wù)剖面。環(huán)境的時序描述。它包含一個或多個任務(wù)剖面。通常把產(chǎn)品的壽命剖面分為后勤和使用兩個階段。通常把產(chǎn)品的壽命剖面分為后勤和使用兩個階段。2021-11-1124壽命剖面示例壽命剖面示例事件（使用方法）生 產(chǎn)驗 收裝卸和公路運輸裝卸和鐵路運輸裝卸和空運裝卸和船運裝卸和后勤支援運輸（最壞路線）有遮蔽存貯，帳篷，圓屋頂無遮蔽存儲工作準(zhǔn)備階段發(fā)射階段調(diào)整狀態(tài)導(dǎo)彈處于戰(zhàn)斗位置發(fā)射后第一個動作飛行階

21、段命中目標(biāo)生產(chǎn)階段后 勤 階 段運 輸儲存/后勤階段使用階段準(zhǔn)備階段任務(wù)階段發(fā)射段慣性飛行段下降段主動段某導(dǎo)彈的壽命剖面2021-11-1125任務(wù)剖面任務(wù)剖面o 產(chǎn)品在完成規(guī)定任務(wù)這段時間內(nèi)所經(jīng)歷的事件和環(huán)境的時產(chǎn)品在完成規(guī)定任務(wù)這段時間內(nèi)所經(jīng)歷的事件和環(huán)境的時序描述。任務(wù)剖面一般應(yīng)包括：序描述。任務(wù)剖面一般應(yīng)包括：n 產(chǎn)品的工作狀態(tài)；產(chǎn)品的工作狀態(tài)；n 維修方案；維修方案；n 產(chǎn)品工作的時間與順序；產(chǎn)品工作的時間與順序；n 產(chǎn)品所處的環(huán)境產(chǎn)品所處的環(huán)境(外加的與誘發(fā)的外加的與誘發(fā)的)的時間與順序；的時間與順序；n 任務(wù)成功或致命故障的定義。任務(wù)成功或致命故障的定義。2021-11-1126

22、任務(wù)剖面示例任務(wù)剖面示例2021-11-1127可靠性基本概念可靠性基本概念o 基本可靠性基本可靠性n 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，無故障無故障的持續(xù)時間或概率。的持續(xù)時間或概率。o 在沒有后勤保障情況下系統(tǒng)工作能力的度量在沒有后勤保障情況下系統(tǒng)工作能力的度量o 考慮所有需要維修保障的故障考慮所有需要維修保障的故障采用冗余，降低基本可靠性采用冗余，降低基本可靠性通常等于或低于任務(wù)可靠性通常等于或低于任務(wù)可靠性 2021-11-1128可靠性基本概念可靠性基本概念o 任務(wù)可靠性任務(wù)可靠性n 產(chǎn)品在規(guī)定的產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)定功能的能力內(nèi)完成規(guī)定功能的能力o 系統(tǒng)完成任

23、務(wù)能力的度量系統(tǒng)完成任務(wù)能力的度量 o 只考慮引起任務(wù)失敗的故障只考慮引起任務(wù)失敗的故障o 通過冗余提高任務(wù)可靠性通過冗余提高任務(wù)可靠性o 通常高于基本可靠性通常高于基本可靠性 2021-11-1129可靠性基本概念可靠性基本概念o 固有可靠性固有可靠性n產(chǎn)品在產(chǎn)品在設(shè)計、制造設(shè)計、制造過程中賦予的過程中賦予的固有固有屬性。屬性。n產(chǎn)品的開發(fā)者可以控制。產(chǎn)品的開發(fā)者可以控制。o 使用可靠性使用可靠性n產(chǎn)品在實際產(chǎn)品在實際使用使用過程中表現(xiàn)出的可靠性。過程中表現(xiàn)出的可靠性。n除固有可靠性的影響因素外，還要考慮安裝、操作使用、維修除固有可靠性的影響因素外，還要考慮安裝、操作使用、維修保障等方面因素

24、的影響。保障等方面因素的影響。2021-11-1130可靠度及可靠度函數(shù)可靠度及可靠度函數(shù)o 可靠度及可靠度函數(shù)可靠度及可靠度函數(shù) 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)定功能的概率稱為的概率稱為可靠度可靠度。依定義可知，可靠度函數(shù)。依定義可知，可靠度函數(shù)r(t)為：為： 00)()(ntrntr式中式中 n0 t = 0時，在規(guī)定條件下進行工作的產(chǎn)品數(shù)；時，在規(guī)定條件下進行工作的產(chǎn)品數(shù)； r(t) 在在0到到t時刻的工作時間內(nèi)，產(chǎn)品的累計故障數(shù)。時刻的工作時間內(nèi)，產(chǎn)品的累計故障數(shù)。 2021-11-1131累積故障分布函數(shù)累積故障分布函數(shù)o 累

25、積故障概率累積故障概率產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，喪失規(guī)定功能的概率稱為產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，喪失規(guī)定功能的概率稱為累積故障概率累積故障概率（又叫（又叫不可靠度不可靠度）。）。依定義可知，產(chǎn)品的累積故障概率是時間的函數(shù)，即依定義可知，產(chǎn)品的累積故障概率是時間的函數(shù)，即 0)()(ntrtf顯然，以下關(guān)系成立：顯然，以下關(guān)系成立：1)()(tftr2021-11-1132o 可靠度函數(shù)與累積故障分布函數(shù)的性質(zhì)可靠度函數(shù)與累積故障分布函數(shù)的性質(zhì) 與 的性質(zhì)如下表 所示： )(tr)(tf對偶性 非減函數(shù) 非增函數(shù) 單調(diào)性 0，1 0，1 取值范圍 )(tr)(tf)(1tf)(1

26、tr2021-11-1133時間（小時）時間（小時）失效數(shù)（只）失效數(shù)（只）累計失效數(shù)累計失效數(shù)n nf f（只）（只）仍正常工作數(shù)仍正常工作數(shù)n ns s （只）（只）0 00 00 0505010104 44 4464625252 26 6444450503 39 941411001007 7161634341501505 5212129292502503 3242426263503502 2262624244004002 2282822225005000 0282822226006000 0282822227007000 028282222100010000 02828222212001

27、2001 129292121200020001 130302020300030001 131311919例例11 檢驗一批軸承的可靠性：檢驗一批軸承的可靠性：抽取抽取50個軸承為樣本，考察其在穩(wěn)定載荷條件下的運行情況：個軸承為樣本，考察其在穩(wěn)定載荷條件下的運行情況：2021-11-1134記樣本零件總數(shù)記樣本零件總數(shù)n0，到某時刻，到某時刻 t, 累計失效數(shù)累計失效數(shù)nf(t)，仍，仍正常工作數(shù)正常工作數(shù)ns (t ) ，0( )( )sn tr tn0(100)34(100)0.6850snrn0(400)22(400)0.4450snrn例例11檢驗一批軸承的可靠性：檢驗一批軸承的可靠性：

28、定義定義存活頻率存活頻率為：為：2021-11-11350( )( )fntf tnn0時時定義定義累積失效頻率累積失效頻率為：為：0lim( )( )nr tr t0lim( )( )nf tf t0(100)16(100)0.3250fnfn0(400)28(400)0.5650fnfn例例11檢驗一批軸承的可靠性：檢驗一批軸承的可靠性：000( )( )11( )ssnn tn tr tnn 2021-11-11361011021031040.40.50.60.70.80.91t(h)r(t)0.680.4410110210310400.10.20.30.40.50.60.7t(h)f(

29、t)0.320.56例例11檢驗一批軸承的可靠性：檢驗一批軸承的可靠性：一般情況一般情況可靠度可靠度r(t)累積失效率累積失效率f(t)1.000.750.500.250.00時間時間 t可靠度可靠度/累積失效率累積失效率2021-11-1137 失效概率密度是累積失效概率對時間的導(dǎo)數(shù)，記失效概率密度是累積失效概率對時間的導(dǎo)數(shù)，記作作f(t)。它表示產(chǎn)品壽命落在包含的單位時間內(nèi)的概。它表示產(chǎn)品壽命落在包含的單位時間內(nèi)的概率，即產(chǎn)品在單位時間內(nèi)失效的概率。可表示為：率，即產(chǎn)品在單位時間內(nèi)失效的概率?？杀硎緸椋? )( )df tf tdt2失效概率密度失效概率密度失效密度函數(shù)失效密度函數(shù)f(t)

30、ot,/h1( )dr tdt( )dr tdt 2021-11-1138失效概率密度的估計值失效概率密度的估計值()( )( )f ttf tf tt()( )ffnttnttnn( )1fntnt2021-11-1139由定義可得：由定義可得：0( )( )tf tf t dt失效概率密度、累積失效概率和可靠度的關(guān)系失效概率密度、累積失效概率和可靠度的關(guān)系f(t)r(t)f(t)r(t)or(t)f(t)ttf(t)or(t)、f(t)與與f(t)的關(guān)系的關(guān)系( )1( )r tf t01( )tf t dt ( )tf t dt2021-11-1140累積故障分布函數(shù)累積故障分布函數(shù)o

31、可靠度函數(shù)與累積故障分布函數(shù)的性質(zhì)可靠度函數(shù)與累積故障分布函數(shù)的性質(zhì) 由密度函數(shù)的性質(zhì)1)(0dttf可知： ttdttfdttftftr)()(1)(1)(0 因此，)(tr、)(tf與)(tf之間的關(guān)系如圖所示。 圖 r(t)、f(t)與f(t)關(guān)系tf(t)f(t)f(to)r(to)to2021-11-1141故障率函數(shù)故障率函數(shù)o 故障率故障率 工作到某時刻工作到某時刻尚未故障尚未故障的產(chǎn)品，在該時刻后單位時的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱之為產(chǎn)品的間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱之為產(chǎn)品的故障率故障率。用數(shù)學(xué)符號表示為：用數(shù)學(xué)符號表示為： dttntdrts)()()(式中式中

32、 故障率；故障率； )(t)(tdr t 時刻后，時刻后， 時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)； dt)(tns 殘存產(chǎn)品數(shù)，即到殘存產(chǎn)品數(shù)，即到 t 時刻尚未故障的產(chǎn)品數(shù)時刻尚未故障的產(chǎn)品數(shù)。 2021-11-1142故障率函數(shù)故障率函數(shù)可按下式進行工程計算可按下式進行工程計算： ttntrts)()()(式中式中 時刻后時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)時刻后時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)； )(trtt所取時間間隔所取時間間隔； t殘存產(chǎn)品數(shù)殘存產(chǎn)品數(shù)。 )(tns對于低故障率的元部件常以對于低故障率的元部件常以 為故障率的單位，稱之為菲特為故障率的單位，稱之為菲特（fit）。）。h/1092021-11-114

33、3失效率的估計值：失效率的估計值：()( )( )( )( )( )fffssnttntnttn ttn tt( )fnt為在（為在（t，t+t）時間間隔內(nèi)失效的產(chǎn)品數(shù)）時間間隔內(nèi)失效的產(chǎn)品數(shù)設(shè)有設(shè)有n0個產(chǎn)品，從個產(chǎn)品，從t=0開始工作，到某時刻開始工作，到某時刻 t 的失效的失效數(shù)數(shù) ，正常工作數(shù)，正常工作數(shù) ，到時刻，到時刻 的失效的失效數(shù)為數(shù)為( )fnt( )sn t()tt()fntt則有則有2021-11-1144 對對100個某種產(chǎn)品進行壽命試驗，在個某種產(chǎn)品進行壽命試驗，在t100h以前以前沒有失效，而在沒有失效，而在100105h之間有之間有1個失效，到個失效，到1000h

34、前前共有共有51個失效，個失效，10001005h失效失效1個，分別求出個，分別求出100h 和和1000h時，產(chǎn)品失效率和失效概率密度時，產(chǎn)品失效率和失效概率密度 解解：t=100h時，時，據(jù)題意有據(jù)題意有100, (100)100, snn(100)1(100)0.2%/h(100)100 5fsnnt(100)111(100)0.2%/h1005fnfnt例例12(100)1, 105 1005hfnt 2021-11-1145例例12(1000)1(1000)0.4%/h(1000)49 5fsnnt(1000)111(1000)0.2%/h1005fnfntt=1000h時，時， 據(jù)

35、題意有據(jù)題意有100, (1000)1005149, snn(1000)1, 1005 10005hfnt 2021-11-1146失效規(guī)律與類型：失效規(guī)律與類型：(t)t0(t)t0(t)t0（a a）早期失效型）早期失效型（b b）偶然失效型）偶然失效型（c c）耗損失效型）耗損失效型2021-11-1147問題問題o 故障率是概率值么？故障率是概率值么？o 故障率有量綱么？故障率有量綱么？o 故障率和累計故障密度之間有什么關(guān)系？故障率和累計故障密度之間有什么關(guān)系？2021-11-1148人類健康的曲線人類健康的曲線圖人類典型的健康曲線t)(t為革命健康工作五十年年幼體弱年富力強年老體衰a

36、b2021-11-1149產(chǎn)品故障浴盆曲線產(chǎn)品故障浴盆曲線o 浴盆曲線浴盆曲線 大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時間的變化曲線形似浴盆，稱之大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時間的變化曲線形似浴盆，稱之為為浴盆曲線浴盆曲線。由于產(chǎn)品故障機理的不同，產(chǎn)品的故障率。由于產(chǎn)品故障機理的不同，產(chǎn)品的故障率隨時間的變化大致可以分為三個階段隨時間的變化大致可以分為三個階段：2021-11-1150對故障發(fā)生規(guī)律認(rèn)識的變化對故障發(fā)生規(guī)律認(rèn)識的變化2021-11-1151故障發(fā)生規(guī)律的六種模式故障發(fā)生規(guī)律的六種模式六種模式所占的比率（美國聯(lián)合航空公司統(tǒng)計）六種模式所占的比率（美國聯(lián)合航空公司統(tǒng)計）2021-11-1152航天產(chǎn)品的統(tǒng)計

37、數(shù)據(jù)六種模式所占的比率（航天產(chǎn)品的統(tǒng)計數(shù)據(jù)）六種模式所占的比率（航天產(chǎn)品的統(tǒng)計數(shù)據(jù)）2021-11-1153我國的情況我國的情況 我國海軍、裝甲兵、通訊裝備的一些統(tǒng)計資料都證明了許多產(chǎn)品都的結(jié)論?2021-11-1154失效密度函數(shù)失效密度函數(shù)f(t)o正常正常95%故障故障5%r(t)，可靠度，可靠度t,/hot,/h失效率失效率(t)規(guī)定時間規(guī)定時間可靠度函數(shù)、失效密度函數(shù)與失效率可靠度函數(shù)、失效密度函數(shù)與失效率 可靠度函數(shù)可靠度函數(shù)r(t)不可靠度函數(shù)不可靠度函數(shù)f(t)ot,/h95%100%5%r(t)，可靠度，可靠度f(t)，不可靠度，不可靠度100%失效密度函數(shù)失效密度函數(shù)f(t

38、)o正常正常95%故障故障5%r(t)，可靠度，可靠度t,/h故障率與可靠度、故障密度函數(shù)的關(guān)系故障率與可靠度、故障密度函數(shù)的關(guān)系 2021-11-1155故障率與可靠度、故障密度函數(shù)的關(guān)系故障率與可靠度、故障密度函數(shù)的關(guān)系 由于 ，所以)()()()()()()()()(00trtftntndttntdrdttntdrtssdttdrtf)()(tttrdtttrtdrdtt00| )(ln)()()()(todttetr)()(tetr)(2021-11-1156故障率、可靠度與密度函數(shù)關(guān)系故障率、可靠度與密度函數(shù)關(guān)系2021-11-1157平均故障前時間平均故障前時間(mttf)2021

39、-11-1158平均故障間隔時間平均故障間隔時間2021-11-1159問題問題o某微型計算機的某微型計算機的mtbf=10000小小時，是否意味著該計算機每工作時，是否意味著該計算機每工作10000小時才出一次故障？小時才出一次故障？2021-11-1160壽命特征壽命特征2021-11-1161壽命特征壽命特征2021-11-1162首翻期、翻修間隔期和使用壽命首翻期、翻修間隔期和使用壽命(t)t首次翻修期規(guī)定的故障率ab(=1/mtbf)翻修間隔期使用壽命2021-11-1163維修度等有關(guān)尺度維修度等有關(guān)尺度產(chǎn)品的維修性可用其維修度產(chǎn)品的維修性可用其維修度(maintainabilit

40、y)來衡量。來衡量。維修度的定義：對可能維修的產(chǎn)品在發(fā)生故障或失效后在規(guī)定的條維修度的定義：對可能維修的產(chǎn)品在發(fā)生故障或失效后在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成修復(fù)的概率。記為件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成修復(fù)的概率。記為m()。平均修理時間平均修理時間mttr:指可修復(fù)產(chǎn)品的平均修理時間（總維修指可修復(fù)產(chǎn)品的平均修理時間（總維修活動時間（活動時間（h）/維修次數(shù)）。維修次數(shù)）。修復(fù)率：指維修時間已達(dá)到某一時刻但尚未修復(fù)的產(chǎn)品在該時刻后修復(fù)率：指維修時間已達(dá)到某一時刻但尚未修復(fù)的產(chǎn)品在該時刻后的單位時間內(nèi)完成修理的概率。的單位時間內(nèi)完成修理的概率。2021-11-1164可靠性參數(shù)體系可靠性參數(shù)體系o

41、可靠性參數(shù)可靠性參數(shù)是描述系統(tǒng)可靠性的度量。它直接與裝備完好、是描述系統(tǒng)可靠性的度量。它直接與裝備完好、任務(wù)成功、維修人力和保障資源有關(guān)。任務(wù)成功、維修人力和保障資源有關(guān)。o 可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo)是可靠性參數(shù)要求的量值。是可靠性參數(shù)要求的量值。2021-11-1165反映目標(biāo)反映目標(biāo)說明說明戰(zhàn)備完好性戰(zhàn)備完好性軍事單位接到命令時，實施其作戰(zhàn)計劃的能力。軍事單位接到命令時，實施其作戰(zhàn)計劃的能力。任務(wù)成功性任務(wù)成功性任務(wù)開始時給定的可用性下，系統(tǒng)在規(guī)定的任務(wù)任務(wù)開始時給定的可用性下，系統(tǒng)在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)任意時刻能夠工作和完成規(guī)定功能的能力剖面內(nèi)任意時刻能夠工作和完成規(guī)定功能的能力維修人力費用維修

42、人力費用系統(tǒng)需要維修人力的頻度與多寡。系統(tǒng)需要維修人力的頻度與多寡。保障資源費用保障資源費用系統(tǒng)對備件、維修工具、維修設(shè)備等的要求系統(tǒng)對備件、維修工具、維修設(shè)備等的要求可靠性參數(shù)反映目標(biāo)可靠性參數(shù)反映目標(biāo)2021-11-1166o 可靠性參數(shù)分為基本可靠性參數(shù)和任務(wù)可靠性參數(shù)可靠性參數(shù)分為基本可靠性參數(shù)和任務(wù)可靠性參數(shù)n 基本可靠性反映了產(chǎn)品對維修人力費用和后勤保障資源基本可靠性反映了產(chǎn)品對維修人力費用和后勤保障資源的需求。的需求。o 確定基本可靠性指標(biāo)時應(yīng)統(tǒng)計產(chǎn)品的所有壽命單位和確定基本可靠性指標(biāo)時應(yīng)統(tǒng)計產(chǎn)品的所有壽命單位和所有的故障所有的故障。n 任務(wù)可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面中完成規(guī)定

43、功能的任務(wù)可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面中完成規(guī)定功能的能力。能力。o 確定任務(wù)可靠性指標(biāo)時僅考慮在任務(wù)期間那些影響任確定任務(wù)可靠性指標(biāo)時僅考慮在任務(wù)期間那些影響任務(wù)完成的故障務(wù)完成的故障( (即即致命性故障致命性故障) )。可靠性參數(shù)分類可靠性參數(shù)分類2021-11-1167可靠性參數(shù)的相關(guān)性可靠性參數(shù)的相關(guān)性o 平均故障間隔時間平均故障間隔時間(mtbf)與平均故障間隔與平均故障間隔飛行小時飛行小時(mfhbf)o 任務(wù)成功概率與致命故任務(wù)成功概率與致命故障間的任務(wù)時間障間的任務(wù)時間o mtbf與故障率與故障率o 平均維修間隔時間與平均維修間隔時間與mtbfo 平均拆卸間隔時間與平均拆卸間隔

44、時間與mtbffsttmfhbfbf/飛行時間產(chǎn)品工作時間mcbcfmcpttepbcfttln或/1bft)(bfbmtktkttbrbf/2021-11-1168可靠性參數(shù)指標(biāo)特性可靠性參數(shù)指標(biāo)特性o 綜合性（有效度）綜合性（有效度）o 可靠性參數(shù)的相關(guān)性可靠性參數(shù)的相關(guān)性使用參數(shù)與合同參數(shù)之間存在轉(zhuǎn)換關(guān)系使用參數(shù)與合同參數(shù)之間存在轉(zhuǎn)換關(guān)系o 階段性階段性產(chǎn)品可靠性，在研制階段具有增長性產(chǎn)品可靠性，在研制階段具有增長性mttrmtbfmtbfa2021-11-1169o 階段性階段性可靠性參數(shù)指標(biāo)特性可靠性參數(shù)指標(biāo)特性2021-11-1170p 使用參數(shù)、合同參數(shù)使用參數(shù)、合同參數(shù)使用可靠

45、性參數(shù)使用可靠性參數(shù)及指標(biāo)反映了系統(tǒng)及其保障因素在及指標(biāo)反映了系統(tǒng)及其保障因素在計劃的使用和保障環(huán)境中的可靠性要求，它是從最計劃的使用和保障環(huán)境中的可靠性要求，它是從最終用戶的角度來評價產(chǎn)品的可靠性水平。終用戶的角度來評價產(chǎn)品的可靠性水平。mfhbfmfhbf、mcspmcsp、mtbmmtbm等。等。合同可靠性參數(shù)合同可靠性參數(shù)及指標(biāo)反映了合同中使用的易于考及指標(biāo)反映了合同中使用的易于考核度量的可靠性要求，它更多地是從承制方的角度核度量的可靠性要求，它更多地是從承制方的角度來評價產(chǎn)品的可靠性水平。來評價產(chǎn)品的可靠性水平。如如mtbfmtbf、mtbcfmtbcf等等?？煽啃詤?shù)分類可靠性參數(shù)

46、分類2021-11-1171使用指標(biāo)與合同指標(biāo)使用指標(biāo)與合同指標(biāo)使使 用用 指指 標(biāo)標(biāo) 合合 同同 指指 標(biāo)標(biāo) 目標(biāo)值目標(biāo)值 門限值門限值 規(guī)定值規(guī)定值 最低可接受值最低可接受值 期望期望裝備達(dá)到裝備達(dá)到的使用指標(biāo)，的使用指標(biāo)，它既能它既能滿足滿足裝裝備使用需求，備使用需求，又可使裝備達(dá)又可使裝備達(dá)到最佳的效費到最佳的效費比，是比，是確定規(guī)確定規(guī)定值的依據(jù)定值的依據(jù) 裝備裝備必須達(dá)到必須達(dá)到的使用指標(biāo)，的使用指標(biāo)，它能它能滿足滿足裝備裝備的使用需求，的使用需求，是是確定最低可確定最低可接受值的依據(jù)接受值的依據(jù) 合同和研制任合同和研制任務(wù)書中規(guī)定的務(wù)書中規(guī)定的期望期望裝備達(dá)到裝備達(dá)到的合同指標(biāo)，

47、的合同指標(biāo)，它是承制方進它是承制方進行行可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計的依據(jù)的依據(jù) 合同和研制任合同和研制任務(wù)書中規(guī)定的、務(wù)書中規(guī)定的、裝備裝備必須達(dá)到必須達(dá)到的合同指標(biāo)，的合同指標(biāo)，它是進行它是進行考核考核或驗證的依據(jù)或驗證的依據(jù) 2021-11-1172目標(biāo)值目標(biāo)值 -1o gjb1909.1-94將目標(biāo)值定義為：期望裝將目標(biāo)值定義為：期望裝備達(dá)到的使用指標(biāo)，它既能滿足裝備的備達(dá)到的使用指標(biāo)，它既能滿足裝備的使用需求，又可使裝備達(dá)到最佳的效費使用需求，又可使裝備達(dá)到最佳的效費比，是確定規(guī)定值依據(jù)。比，是確定規(guī)定值依據(jù)。o 美軍防務(wù)采辦術(shù)語美軍防務(wù)采辦術(shù)語-98將目標(biāo)值定義為：將目標(biāo)值定義為：用戶所期

48、望的和項目經(jīng)理企圖獲得的性用戶所期望的和項目經(jīng)理企圖獲得的性能值，目標(biāo)值表示比每個項目參數(shù)的性能值，目標(biāo)值表示比每個項目參數(shù)的性能門限值大一個量值。該量值在使用上能門限值大一個量值。該量值在使用上是有意義的，時間上是關(guān)鍵的而且費用是有意義的，時間上是關(guān)鍵的而且費用上是有效的。上是有效的。 2021-11-1173目標(biāo)值目標(biāo)值-2o 美空軍美空軍afr80-5-78將目標(biāo)值定義為：既滿足使將目標(biāo)值定義為：既滿足使用要求又具有增長能力或保障費用最佳的用要求又具有增長能力或保障費用最佳的r&m值。值。從上述定義可以發(fā)現(xiàn)，從上述定義可以發(fā)現(xiàn)，r&m目標(biāo)值首先表示系統(tǒng)目標(biāo)值首先表示系統(tǒng)投

49、入外場使用，經(jīng)過一段期間的使用，發(fā)現(xiàn)問投入外場使用，經(jīng)過一段期間的使用，發(fā)現(xiàn)問題并進行改進后達(dá)到成熟狀態(tài)的題并進行改進后達(dá)到成熟狀態(tài)的r&m水平，這水平，這種種r&m水平必須滿足預(yù)定的未來環(huán)境下的使用水平必須滿足預(yù)定的未來環(huán)境下的使用要求，同時，要求，同時，r&m的目標(biāo)值應(yīng)使系統(tǒng)在外場的的目標(biāo)值應(yīng)使系統(tǒng)在外場的使用和保障費用最低，而且應(yīng)是通過增長可以使用和保障費用最低，而且應(yīng)是通過增長可以達(dá)到的達(dá)到的r&m值。值。2021-11-1174門限值門限值-1 o gjb1909.1-94將門限值定義為：裝備必須達(dá)到將門限值定義為：裝備必須達(dá)到的使用指標(biāo)，它能滿足裝備

50、的使用要求，是確的使用指標(biāo)，它能滿足裝備的使用要求，是確定最低可接受值的依據(jù)。定最低可接受值的依據(jù)。o 美軍防務(wù)采辦術(shù)語美軍防務(wù)采辦術(shù)語-98將門限值定義為：為將門限值定義為：為滿足用戶需求、所必須達(dá)到的最低可接受值。滿足用戶需求、所必須達(dá)到的最低可接受值。如果沒有達(dá)到門限值，那么項目性能就會嚴(yán)重如果沒有達(dá)到門限值，那么項目性能就會嚴(yán)重下降，項目費用可能太高，項目進度可能拖延。下降，項目費用可能太高，項目進度可能拖延。o 美空軍美空軍afr80-5-78將門限值定義為：完成任將門限值定義為：完成任務(wù)（即滿足使用要求）所必需的最低的務(wù)（即滿足使用要求）所必需的最低的r&m水水平。平。r&m門限值是制定合同最低要求的基礎(chǔ)。門限值是制定合同最低要求的基礎(chǔ)。2021-11-1175門限值門限值-2o r&m門限值是滿足系統(tǒng)使用要求所必須的最低門限值是滿足系統(tǒng)使用要求所必須的最低