質(zhì)量成本管理

1、第十七章 可靠性技術(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)是產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)和產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的綜合。僅僅用產(chǎn) 品技術(shù)性能指標(biāo)不能反映產(chǎn)品質(zhì)量的全貌。 只有具備優(yōu)良的技術(shù)性能指標(biāo)又具備 經(jīng)久耐用，充分可靠、易維護(hù)、易使用等特點(diǎn)的產(chǎn)品，才稱得上是一個高質(zhì)量的 產(chǎn)品?？煽啃灾笜?biāo)和技術(shù)性能指標(biāo)最大的區(qū)別點(diǎn)在于： 技術(shù)性能不涉及時間因素， 它可以用儀器來測量； 可靠性與時間緊密聯(lián)系， 它不能直接用儀器測量， 要衡量 產(chǎn)品的可靠性，必須進(jìn)行大量的試驗(yàn)分析和統(tǒng)計分析，調(diào)查研究以及數(shù)學(xué)計算。 本章要求1掌握產(chǎn)品可靠性的定義；2掌握產(chǎn)品可靠性函數(shù)及其計算； 3掌握產(chǎn)品失效率的計算方法4熟悉失效率曲線與類型； 5掌握常用的失效分布函數(shù)；

2、 6熟悉可靠性分配的概念與等分配方法；7了解故障樹分析方法。 本章重點(diǎn) 1產(chǎn)品可靠性與可靠度函數(shù)2產(chǎn)品的失效率函數(shù)3常用的失效分布4可靠性預(yù)測與分配 本章難點(diǎn) 1產(chǎn)品的可靠度函數(shù)及其計算 2產(chǎn)品的失效率計算3失效分布函數(shù)計算1 產(chǎn)品可靠性的概念一、產(chǎn)品可靠性定義所謂可靠性是指產(chǎn)品包括零件和元器件、整機(jī)設(shè)備、系統(tǒng)在規(guī)定的條件 下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定的能力。為了正確理解可靠性的定義，應(yīng)注意：首先，必須明確產(chǎn)品可靠性研究的對象。 其次， 必須明確產(chǎn)品可靠性所規(guī)定 的條件。再次，必須明確所規(guī)定的時間。最后，必須明確產(chǎn)品所需完成規(guī)定的功對于可修復(fù)產(chǎn)品來說，可靠性的含義應(yīng)指產(chǎn)品在其整個壽命周期內(nèi)完成規(guī)

3、定 功能的能力。其中故障是指產(chǎn)品或產(chǎn)品的一局部不能或?qū)⒉荒芡瓿梢?guī)定功能的事 件或狀態(tài)叫出故障，對某些產(chǎn)品如電子元器件等亦稱失效。分為：致命性故障， 產(chǎn)品不能完成規(guī)定任務(wù)或可能導(dǎo)致重大損失；系統(tǒng)性故障，由某一固有因素引起， 以特定形式出現(xiàn)的；偶然故障，由于偶然因素引起得故障?？煽啃孕枰獫M足：1)不發(fā)生故障。2)發(fā)生故障后能方便地、及時地修復(fù)， 以保持良好功能狀態(tài)能力，即要有良好的維修性。所謂維修性是指在規(guī)定條件下 使用的產(chǎn)品在規(guī)定的時間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時，保持和恢復(fù)到能 完成規(guī)定功能的能力。二、可靠度函數(shù)可靠度是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。它是時間的函數(shù)，

4、以R(t)表示。假設(shè)用T表示在規(guī)定條件下的壽命(產(chǎn)品首次發(fā)生失效 的時間)，那么“產(chǎn)品在時間t內(nèi)完成規(guī)定功能等價于“產(chǎn)品壽命 T大于t。所 以可靠度函數(shù)R(t)可以看作事件“ T>t概率，即qQR(t)二 P(T t)二 t f(t)dt其中f(t)為概率密度函數(shù)，我們還可以定義分布函數(shù)tF(t)二 P(T 乞 t)二 °f(t)dt那么F(t)稱為產(chǎn)品的失效分布函數(shù)。顯然有R(t) F(ti可靠度R(t)可以用統(tǒng)計方法來估計。設(shè)有N個產(chǎn)品在規(guī)定的條件下開始使用。 令開始工作的時刻t取為0,到指定時刻t時已發(fā)生失效數(shù)n(t),亦即在此時刻尚 能繼續(xù)工作的產(chǎn)品數(shù)為N-n(t)，那

5、么可靠度的估計值(又稱經(jīng)驗(yàn)可靠度)為l?(t)二N n(t)N§ 2失效率和失效率曲線一、產(chǎn)品的失效率失效率是工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生失效 的概率。一般記為入它也是時間t的函數(shù)，故也記為入(t)稱為失效率函數(shù)，有時 也稱為故障率函數(shù)或風(fēng)險函數(shù)。為了理解失效率函數(shù)的概念，現(xiàn)對它作一個更直觀的剖析。設(shè)在t=0時有N 個產(chǎn)品投試，到時刻t已有n(t)個產(chǎn)品失效，尚有N-n(t)個產(chǎn)品在工作。再過 t時間，即到t+ t時刻，有厶n(t)=n(t+ t)-n(t)個產(chǎn)品失效。那么，產(chǎn)品在 時刻t前未失效而在時間(t, t + t)內(nèi)失效率為 "。而在時刻t

6、前未失效、N - n(t)在時刻t后的單位時間內(nèi)發(fā)生失效的頻率亦即失效率的估計值?(t)4。AtN n (t)現(xiàn)在來倒出失效率的數(shù)學(xué)表達(dá)式。按定義，失效率是在時刻t尚未失效產(chǎn)品在t+ t的單位時間內(nèi)發(fā)生失效的條件概率，即P(t : T : t Lt /T t) (t) = lim44At由條件概率公式的性質(zhì)和時間的包含關(guān)系，可知P(t cT 蘭t +At/Tt) = P(t wT 蘭t +t)P("t)F(t ：t) _ F(t)= R(t)于是(t)|m F(t ：t) -F(t) 1F'(t)f(t)(t) = limAtR(t)R(t)R(t)這就是失效-(t)的數(shù)學(xué)表

7、達(dá)式。從失效率公式的估計公式，可以定出失效率的單位匚/n/(N-n(t)=*%/h國際上還采用“菲特“(FIT)作為高可靠性產(chǎn)品的失效率單位，為109/h,還 可以把1菲特改寫為：1菲特二(1 個個)4個個)51000(個)漢 10 h 10 (個)漢 10 h失效率常用來表示咼可靠性產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)品，它越小可靠性就越咼。二、失效率曲線與失效類型產(chǎn)品的失效率入(t)隨時間t而變化的規(guī)律可用失效率曲線表示， 有時形象 地稱為浴盆曲線。失效率隨時間變化可分為三段時期：(1) 早期失效期為遞減型。產(chǎn)品使用的早期，失效率較高而下降很快。主 要由于設(shè)計、制造、貯存、運(yùn)輸?shù)刃纬傻娜毕?，以及調(diào)試、跑合、起動

8、不當(dāng)?shù)热?為因素所造成的。使產(chǎn)品失效率到達(dá)偶然失效期的時間to稱為交付使用點(diǎn)。(2) 偶然失效期為恒定型，主要由非預(yù)期的過載、誤操作、意外的天災(zāi)以及一些尚不清楚的偶然因素所造成。由于失效原因多屬偶然，故稱為偶然失效期。 偶然失效期是能有效工作的時期，這段時間稱為有效壽命。為降低偶然失效期的 失效率而增長有效壽命，應(yīng)注意提高產(chǎn)品的質(zhì)量，精心使用維護(hù)。(3) 耗損失效期，失效率是遞增型。失效率上升較快，這是由于產(chǎn)品已經(jīng) 老化、疲勞、磨損、蠕變、腐蝕等所謂有耗損的原因所引起的，故稱為耗損失效 期。針對耗損失效的原因，應(yīng)該注意檢查、監(jiān)控、預(yù)測耗損開始的時間，提前維 修，使失效率仍不上升。當(dāng)然，修復(fù)假設(shè)

9、需花很大費(fèi)用而延長壽命不多，那么不如報 廢更為經(jīng)濟(jì)。三、常用的失效分布我們知道F(t)=1-R(t)，微分后可得 F'(t)=R'(t)。可得:解此微分方程，可得可靠度函數(shù)： t R(t)二 exp - j (x)dx再利用關(guān)系式 tj.f (t) = (t). exp - " (x)dxp可見只要給出失效函數(shù)入(t)，即可寫出相應(yīng)的失效分布。(1)指數(shù)分布從產(chǎn)品失效率函數(shù)曲線看出，當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入交付使用點(diǎn)后，產(chǎn)品的失效率可以看作常數(shù)，(t ，產(chǎn)品壽命的密度函數(shù)導(dǎo)出：f二.e，t>0其分布函數(shù)F(t)與可靠度R(t)分布為：F(t) = 1 - e，R(t)二e，這

10、個分 布函數(shù)為指數(shù)分布，它的數(shù)學(xué)期望(即均值)為：oCioQ-1E(T)二 o tf(t)dt = o teft(2)威布爾分布當(dāng)“失效函數(shù)為常數(shù)這個假設(shè)不適宜時，可選用時間t的減函數(shù)或增函數(shù) 作為失效函數(shù)。，可算得密度函數(shù)為：f(t) m代 J八門t>0f(t)r G .響-口 |，t>0類似可得其分布函數(shù)F(t)與可靠度函數(shù)R(t):F(t) =1 -exp- I >, t>0 "Jft mlR(t)=exp斤學(xué)，t>0這個分布稱為威布爾分布，其中 m稱為形狀參數(shù)，n稱為特征壽命。我國 的軸承和一些電子元件的壽命就是服從威布爾分布。§ 3系

11、統(tǒng)可靠性研究可靠性可根據(jù)不同對象分成單元可靠性與系統(tǒng)可靠性兩個方面。前者 把產(chǎn)品作為整體考慮，后者那么注重于產(chǎn)品內(nèi)部的功能關(guān)系。 系統(tǒng)的可靠性在很大 程度上取決于零部件的可靠性一、可靠性預(yù)測所謂可靠性預(yù)測是一種根據(jù)所得的有效率數(shù)據(jù)計算器件或系統(tǒng)可能到達(dá)的 可靠性指標(biāo)或?qū)τ趯?shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品計算出它在特定條件下完成規(guī)定功能的概率 的預(yù)報方法。通過預(yù)測可以到達(dá)如下目的：1)協(xié)調(diào)設(shè)計參數(shù)及指標(biāo)，提高產(chǎn)品的可靠性； 2)進(jìn)行方案比擬，選擇最正確方案；3)發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，提出改良措施?？煽啃灶A(yù)測方法有多種：1)古典的方法是數(shù)學(xué)模型法。2)布爾真值表法， 又稱狀態(tài)枚舉法。又稱狀態(tài)枚舉法。系統(tǒng)中每個單元都有“成功

12、和“失敗兩 個狀態(tài)，將系統(tǒng)中所有的組合列出，然后列出系統(tǒng)“成功和“失敗的狀態(tài)， 最后進(jìn)行系統(tǒng)可靠度的計算。假設(shè)系統(tǒng)有n個單元，而每個單元又有兩個狀態(tài)，那么 n個單元所構(gòu)成的系統(tǒng)共有2n個狀態(tài)。二、可靠性分配1概念所謂可靠性分配，就是把系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)對系統(tǒng)中的子系統(tǒng)或部件進(jìn)行 合理分配的過程。通常分配應(yīng)考慮以下原那么：技術(shù)水平；復(fù)雜程度；重要 程度；任務(wù)情況。此外，一般還要受費(fèi)用、重量、尺寸等條件的約束?？傊?， 最終都是力求以最小的代價來到達(dá)系統(tǒng)可靠性的要求。2分配方法方法有多種, 性資料掌握很少，在此只介紹等分配方法: 故假定各單元條件相同。本方法用于設(shè)計初期，對各單元可靠串聯(lián)系統(tǒng):1Ri

13、=Rni =1,2,., n并聯(lián)系統(tǒng):1FFn1= (1Rs)n i-1,2，.,n混聯(lián)系統(tǒng):一般可化為等效的單元，同級等效單元分配給相同的可靠度。三、故障樹分析故障樹分析是在系統(tǒng)設(shè)計過程中通過對可能造成系統(tǒng)失效的各種因素包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素進(jìn)行分析，畫出邏輯框圖，從而確定系統(tǒng)失效原 因的各種可能組合方式或其發(fā)生概率， 以計算系統(tǒng)失效概率，采取相應(yīng)的糾正措 施，以提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計分析方法。 英文全名為Fault Tree Analysis,簡 稱 FTA。故障樹分析把系統(tǒng)最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為邏輯分析的目標(biāo)，在故障樹中稱為頂事件，繼而找出導(dǎo)致這一故障狀態(tài)發(fā)生的所有可能直接原因，在故障樹中稱為中間事件。再跟蹤找出導(dǎo)致這些中間故障事件發(fā)生的所有可能直接原 因。直追尋到引起中間事件發(fā)生的全部部件狀態(tài)，在故障樹中稱為底事件。用相應(yīng)的代表符號及邏輯們把頂事件、中間事件、底事件連接成樹形邏輯圖，那么稱此樹形邏輯圖為故障樹。故