質(zhì)量管理可靠性

1、第七章 可靠性工程的基本概念第一節(jié) 可靠性工程概述一、可靠性的發(fā)展20世紀(jì)40年代產(chǎn)生飛行事故率V-串聯(lián)失效模型電子設(shè)備可靠性顧問小組FMECAFTA60年代70年代 二、可靠性基本概念可靠性維修性保障性測試性可用性可信性 產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃裕≧）故障固有可靠性使用可靠性可靠性基本可靠性任務(wù)可靠性可靠性故障 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)。 引起故障的物理、化學(xué)變化等內(nèi)在原因。故障機(jī)理偶然故障耗損故障故障規(guī)律是由偶然因素引起的故障只能通過概率統(tǒng)計(jì)來預(yù)測是由于產(chǎn)品的規(guī)定性能隨時(shí)間增加到而逐漸衰退引起的故障通過事前檢測或監(jiān)測可預(yù)測致命

2、性故障非致命性故障故障 后果使產(chǎn)品不能完成規(guī)定任務(wù)或可能導(dǎo)致人或物的重大損失、最終使任務(wù)失敗不影響任務(wù)完成，但會(huì)導(dǎo)致非計(jì)劃的維修獨(dú)立故障從屬故障故障統(tǒng)計(jì)特性不是由于另一個(gè)產(chǎn)品故障引起的故障由于另一個(gè)產(chǎn)品故障引起的故障獨(dú)立故障維修性（M） 產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持或恢復(fù)其規(guī)定狀態(tài)的能力。常用指標(biāo)：維修度M（t）維修性的概率度量平均修復(fù)時(shí)間MTTRnMTMTTR故障次數(shù)直接維修時(shí)間是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源能滿足使用要求的能力。保障性（S）常用指標(biāo)：平均延誤時(shí)間MDTnDTMDT故障次數(shù)維修延誤的總時(shí)間 是指產(chǎn)品能及時(shí)并準(zhǔn)確地確定其狀態(tài)，并隔離其內(nèi)部

3、的一種設(shè)計(jì)特性。測試性（T）常用指標(biāo)：故障檢測率FDR故障隔離率FIR虛警率FAR可用性 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)定時(shí)間內(nèi)處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力?？捎眯裕菏钱a(chǎn)品可靠性、維修性和保障性三種固有屬性的綜合反映。也稱為有效性可用度可用性的概率表征累計(jì)延誤時(shí)間累計(jì)直接維修時(shí)間能工作時(shí)間產(chǎn)品能工作時(shí)間總時(shí)間產(chǎn)品能工作時(shí)間使用可用性DTMTUTUTNTUTUTA0理想狀態(tài)：MDT=0，固有可用性：平均修復(fù)時(shí)間平均故障間隔時(shí)間平均故障間隔時(shí)間固有可用性MTTRMTBFMTBFAi可信性RMST 可用性及其影響因素：可靠性、維修性、保障性、測試性。三、可靠性的三大指標(biāo)狹義

4、可靠性有效性儲(chǔ)存壽命第二節(jié) 可靠性特征量 是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。1、可靠度R(t)0)(1)0(1)(0)()()(RRtRdttftTPtR：t概率表示法例1：某電子元件的壽命X服從指數(shù)分布，其分布密度如下。其中=1/1000，求該元件在50、100、1000小時(shí)的工作時(shí)間的可靠度。0, 00,)(ttetft解：1000/01)()(ttttteedtedttftR368. 0)1000(905. 0)100(951. 0)50(11000/10001 . 01000/10005. 01000/50eeReeReeRntnnntnt：fsR)()()(頻率表

5、示法ns(t)在規(guī)定時(shí)間t內(nèi)完成規(guī)定功能的產(chǎn)品數(shù)量nf(t)在規(guī)定時(shí)間t內(nèi)失效的產(chǎn)品數(shù)量例2：某電子器件110只的失效時(shí)間經(jīng)分組整理后如表，試估計(jì)它的可靠度函數(shù)。組序失效時(shí)間范圍（h）失效數(shù)量（個(gè)）累計(jì)失效數(shù)量（個(gè)）未失效數(shù)量（個(gè)）104006610424008002834763800120037713941200160023941651600200091027620002400510827240028001109182800320011100010002000300040001.00.80.60.40.2%1 .6911076)()()800(ntnnntnRfs%5 .3511039)()

6、()1200(ntnnntnRfs%4 . 61107)()()2000(ntnnntnRfs已正常工作一定時(shí)間后再正常工作一定時(shí)間的可靠度)()()()()(),()|(tRttRtPttTPtTPtTttTPtttR)()(/ )(/ )()|(tnttnntnnttntttRssss例3：在某批產(chǎn)品N0個(gè)中，已有88個(gè)正常工作了2400小時(shí)，再繼續(xù)800小時(shí)，還有66個(gè)能正常工作，問在這800小時(shí)中的可靠度是多少？%758866)2400()8002400()2400|8002400(ssnnR2、故障分布函數(shù)F(t)失效函數(shù)/不可靠度是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)失效的概率。（也稱

7、為累計(jì)失效概率、失效分布函數(shù)、壽命分布函數(shù)）1)(0) 0 (1)(0)(1)(1)()(FFtFtRtTPtTPtFntntfF)()()800(1%9 .3011034)()800(RntnFf%1 .99110109)()2800(ntnFf010002000300040001.00.80.60.40.2F(t)R(t)3、故障分布密度函數(shù)f(t)tntnttntffft)()()(lim0)()()(tRtFdttdFdtdttdnnntdnntntFtftff00)(1)()()(dttdFdttdnntff)()(1)(dttftFt0)()(tntntntnttntffff)()

8、()()(F(t)、f(t)、R(t)之間關(guān)系：tdttftF0)()()(1)(1)()(0tFdttfdttftRtt1)()(tFtRF(t)、f(t)、R(t)之間關(guān)系F(t)t0F(t)R(t)f(t)例4：某型號(hào)電子器件70只，在規(guī)定的條件下工作，并記錄其發(fā)生故障時(shí)間，見下表。對該產(chǎn)品的可靠度進(jìn)行估計(jì)。1234567891012102722320320351362364365376380384389390341242042042043244345445646646647047048049649949945105125245245335405405405405505525525645

9、64578588589589590594561962062563864265265565665866066566867069267127367367507607867840iti第i區(qū)間故障數(shù)累計(jì)故障數(shù)工作樣品數(shù)R(t)F(t)f(t)(t)00- 7010-110000 701000220000 701000330022 68 0.9710.0290.029 0.0294400 11 13 57 0.8140.1860.157 0.1625500 16 29 41 0.5860.4140.229 0.2816600 20 49 21 0.3000.7000.286 0.4887700 14

10、63 70.1000.9000.200 0.66788006 69 10.0140.9860.086 0.85799001 70 0010.014 1.0004、失效率（t）1）失效率也稱瞬時(shí)失效率，是指產(chǎn)品連續(xù)工作時(shí)間t之后尚未發(fā)生失效的產(chǎn)品在tt+t的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的條件概率。ttTPtFttFttTPttTtPtTttTtPttttt)()()(lim)()(lim)/(1lim)(000)()()(1)()(tRtftRdttdFtdttRdtRdttdRtRtft)(ln)(1)()()()(ttntnttnntnttntsffff)()()()()()()()()()()()(

11、tRtfntnntntnttntfff例：對100個(gè)某種型號(hào)產(chǎn)品進(jìn)行壽命試驗(yàn)，在t=100h前有2個(gè)失效，在100105h內(nèi)有1個(gè)失效在t=1000h前有40個(gè)失效，在10001005h內(nèi)有1個(gè)失效，分別求t=100h和t=1000h時(shí)，產(chǎn)品的失效率和失效密度估計(jì)值。0100 1051000 100521401002.051001)()1000(002.051001)()100(tntnftntnfff00333.05601)()()1000(00204.05981)()()100(ttntnttntnsfsf2）平均失效率TdttT/)(0fnisfifftntnUTn1例：某產(chǎn)品100只，

12、每天工作 12h，第一年末有1只失效，第二年末有1只失效，第三年六月末有2只失效，其余96只工作了3年，求此產(chǎn)品的平均失效率。（1年按360天計(jì)算）htntUTfnisfi127872)96325.21211(123601hUTnf/10313.012787245hhhFit56910)(10000)(110)(1000)(1/101個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)我國電子元器件的可靠性等級標(biāo)準(zhǔn)名稱符號(hào)最大失效率亞五級Y3 10-5/h五級W1 10-5/h六級L1 10-6/h七級Q1 10-7/h八級B1 10-8/h九級J1 10-9/h十級S1 10-10/h瓷片電容器：3 10-8/hQ3）產(chǎn)品失效率曲線早

13、期失效期偶然失效期耗損失效期（t）t5、壽命特性1）平均壽命、E（t）0)()(dtttftE平均故障間隔時(shí)間MTBF失效前平均時(shí)間MTTF 、f(t)、R(t)之間關(guān)系：000000)()(| )()()()(dttRdttRttRttdRdtdttdRtdtttffnUT總失效數(shù)所有產(chǎn)品的總工作時(shí)間2）可靠壽命tr可靠壽命tr當(dāng)產(chǎn)品可靠度下降到某一可靠度r時(shí)對應(yīng)的工作時(shí)間。R(tr) =rF(tr) =1-r例：測得18臺(tái)某電子設(shè)備從工作開始到初次失效的時(shí)間數(shù)據(jù)（h）如下：16，29，50，68，100，130，140，190，210，270，280，340，410，450，520，620

14、，800，1100。試求這18臺(tái)電子設(shè)備的平均壽命。h318181100.2916例：已知某產(chǎn)品總體的故障密度為均勻分布，試求其平均壽命。其他, 00 ,1)(atatf22)()(0200aatdtatdtttftEaa例：產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布，R(t)= e- t 。求平均壽命；求產(chǎn)品工作時(shí)間等于平均壽命的1/10、1/2、平均壽命時(shí)的可靠度。11)(000ttedtedttRtetR)(9048.0)(,101101101etRt6065.0)(,212121etRt3678.0)(,11etRt例：已知某產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布，其故障率=510-4/小時(shí)，試求可靠度為90%、95%、

15、99%時(shí)的可靠壽命。retRtr)(rtrlnhrtr7.2101059.0lnln4hrtr6.10210595.0lnln4hrtr1.2010599.0lnln4第二節(jié) 常用壽命分布1、指數(shù)分布失效概率密度函數(shù)：f(t)=e- t (t0)可靠度函數(shù)：R(t)= e- t 故障分布函數(shù)：F(t)=1- e- t 失效率函數(shù)： (t)= f(x)x指數(shù)分布失效形式平均壽命：=1/ 可靠壽命：tr=-1/ lnr中位壽命：R=0.5,t0.5= -1/ ln0.5=0.693 特征壽命：t= = 1/ 壽命方差：2=1/ 2例：已知某公司生產(chǎn)的X型號(hào)彩色電視機(jī)的可靠性指標(biāo)MTBF=15000

16、h，經(jīng)可靠性測試試驗(yàn)，證實(shí)該產(chǎn)品失效分布服從指數(shù)分布，求下列可靠性指標(biāo)：1、產(chǎn)品的失效率(t)2、當(dāng)產(chǎn)品工作時(shí)間t=（230 24）h=1440h的可靠度R(t)和累計(jì)失效概率函數(shù)F(t)3、已知該產(chǎn)品的平均修復(fù)時(shí)間MTTR=8h，求產(chǎn)品的固有可用度At。hMTBFt/107 . 61500011)(5908. 0)1440(1440107 . 65eetRt092. 0)1440(1)1440(tRtF999. 081500015000MTTRMTBFMTBFAt2、正態(tài)分布2)(exp21)(22xxfdxxxFx2)(exp21)(22失效概率密度函數(shù)：累積失效分布函數(shù)：可靠度函數(shù)：)(1)(1)(txFtR失效率函數(shù)：)()()()()(tRttRtft平均壽命：壽命方差：)(xE2)(xD2、對數(shù)正態(tài)分布失效概率密度函數(shù)：2)(lnexp21)(22x