可靠性工程基礎(chǔ)

1、可靠性工程基礎(chǔ)第1頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-28.1 產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性第2頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-3研究可靠性的必要性 設(shè)備和系統(tǒng)的復(fù)雜化設(shè)備和系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，導(dǎo)致“系統(tǒng)相關(guān)的任一部分失效而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效的機(jī)會(huì)增多”。 使用環(huán)境的日益惡劣產(chǎn)品所處的環(huán)境愈來(lái)愈惡劣，高低溫、沖擊、震動(dòng)和輻射等條件，使產(chǎn)品的可靠性受到影響。 產(chǎn)品生產(chǎn)周期的縮短傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)設(shè)計(jì)試制生產(chǎn)檢驗(yàn)交付用戶(hù)使用反饋提高質(zhì)量可靠性?？萍歼M(jìn)步，競(jìng)爭(zhēng)加劇，使一些設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)更加成熟，生產(chǎn)周期縮短，不允許有更多的階段試驗(yàn)，要求產(chǎn)品本身有高可靠性。第3頁(yè)，共7

2、4頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-48.2 可靠性基本概念 可靠性 維修性 保障性 測(cè)試性 可用性 可信性第4頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-5 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，簡(jiǎn)寫(xiě)為R。規(guī)定的條件：使用時(shí)的環(huán)境條件、應(yīng)力條件，維護(hù)方法，儲(chǔ)存時(shí)的儲(chǔ)存條件，以及使用時(shí)對(duì)操作人員技術(shù)等級(jí)的要求等。規(guī)定的時(shí)間：在應(yīng)用中，時(shí)間是一個(gè)廣義的概念，可以用周期、次數(shù)、里程或其它單位代替，也可建立這些單位與時(shí)間之間的隸屬函數(shù)加以描述。規(guī)定的能力：產(chǎn)品應(yīng)具備的技術(shù)性能指標(biāo)?？煽啃裕╮eliability）第5頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7

3、點(diǎn)19分，星期二8-6從應(yīng)用的角度出發(fā)分類(lèi)： 固有可靠性：描述產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的可靠性水平； 使用可靠性：描述產(chǎn)品在計(jì)劃的環(huán)境中使用的可靠性水平。從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)分類(lèi)： 基本可靠性：用于度量產(chǎn)品無(wú)須保障的工作能力，包括與維修和供應(yīng)有關(guān)的可靠性，通常用平均故障間隔時(shí)間MTBF來(lái)度量； 任務(wù)可靠性：描述產(chǎn)品完成任務(wù)的能力，通常用任務(wù)可靠度MR和致命性故障間隔任務(wù)時(shí)間MTBCF來(lái)度量。第6頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-7 產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(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)到規(guī)定狀態(tài)的能力，稱(chēng)為維修性，簡(jiǎn)寫(xiě)為M。維修性指的是產(chǎn)品維修的難易程度，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)

4、所賦予的一種維修簡(jiǎn)便、迅速和經(jīng)濟(jì)的固有屬性。規(guī)定的條件：維修的機(jī)構(gòu)和場(chǎng)所及相應(yīng)人員與設(shè)備、設(shè)施、工具、備件、技術(shù)資料等資源條件。規(guī)定的程序和方法：按技術(shù)文件規(guī)定采用的維修工作類(lèi)型、步驟和方法。維修性（maintainability）第7頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-8一個(gè)產(chǎn)品不工作的時(shí)間NT包括兩個(gè)部分： 在設(shè)備、備件、維修人員和維修規(guī)程等齊全的條件下，用于直接維修工作的時(shí)間，稱(chēng)為直接維修時(shí)間MT； 由于保障資源補(bǔ)給或管理原因等延誤而造成的時(shí)間，稱(chēng)為延誤時(shí)間DT。平均維修時(shí)間MTTR是直接維修時(shí)間MT的平均值。第8頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，

5、星期二8-9 保障性系指產(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，稱(chēng)為保障性，簡(jiǎn)寫(xiě)為S。維修保障只是綜合保障工程中的一個(gè)方面。表征保障性的指標(biāo)是平均延誤時(shí)間MDT。顯然，MDT愈小愈好。它反映了產(chǎn)品使用者的管理水平，以及提供資源的能力。保障性（supportability）第9頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-10 產(chǎn)品能及時(shí)并準(zhǔn)確地確定其狀態(tài)（可工作、不可工作或性能下降），并隔離其內(nèi)部的一種設(shè)計(jì)特性，稱(chēng)為測(cè)試性，簡(jiǎn)寫(xiě)為T(mén)。測(cè)試性與維修性及可靠性密切相關(guān)，具有良好測(cè)試性的設(shè)備將減少故障檢測(cè)及隔離時(shí)間，進(jìn)而減少維修時(shí)間，改善維修性。通過(guò)采用測(cè)試性好的設(shè)備可及時(shí)檢

6、測(cè)出故障，排除故障，進(jìn)而提高產(chǎn)品的使用可靠性。測(cè)試性通常用故障檢測(cè)率FDR、故障隔離率FIR和虛警率FAR度量。測(cè)試性（testability）第10頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-11 可用性是產(chǎn)品可靠性、維修性和保障性三種固有屬性的綜合反映，指產(chǎn)品處于良好工作狀態(tài)的能力，也稱(chēng)為有效性。使用可用性A0固有可用性At。 At反映了生產(chǎn)方的設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)的綜合水平，越大越好?？捎眯裕╝vailability）第11頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-12可信性是一個(gè)非定量的集合性術(shù)語(yǔ)，表述可用性及其影響因素：可靠性（R）、維修性（M）、保障性

7、（S）、測(cè)試性（T），簡(jiǎn)寫(xiě)為RMST。對(duì)可信性的定量要求，就是具體的RMST的定量要求；定義：產(chǎn)品在任務(wù)開(kāi)始時(shí)可用的條件下，在規(guī)定的任務(wù)剖面中，能完成規(guī)定功能的能力稱(chēng)為產(chǎn)品的“（狹義）可信性”，簡(jiǎn)寫(xiě)為D。產(chǎn)品在執(zhí)行任務(wù)中的狀態(tài)及可信性取決于與任務(wù)有關(guān)的產(chǎn)品可靠性及維修性的綜合影響?？尚判裕╠ependability）第12頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-138.3 可靠性特征量 可靠度 失效分布 失效率壽命特性第13頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-14 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，記為R(t)。設(shè)T為產(chǎn)品壽命的隨機(jī)變量

8、，則即可靠度是產(chǎn)品壽命T超過(guò)規(guī)定時(shí)間t的概率。可靠度第14頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-15可靠性特征量理論上的值稱(chēng)為真值，由產(chǎn)品失效的數(shù)學(xué)模型確定。通過(guò)對(duì)n個(gè)樣本的觀測(cè)，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到真值的估計(jì)值。nn-nf(t)t=0tns(t)第15頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-16某電子器件110只的失效時(shí)間經(jīng)分組整理后如下表，試估計(jì)它的可靠度函數(shù)。例子第16頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-17 產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)失效的概率，稱(chēng)為不可靠度，記為F(t)。不可靠度也稱(chēng)為累積失效概率、失效分布函數(shù)、壽命分布函

9、數(shù) 。t0.51.00F(t)R(t)t 0.5失效分布第17頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-18就連續(xù)壽命分布而言，失效分布函數(shù)的導(dǎo)數(shù)稱(chēng)為失效密度函數(shù)，記為f(t)。f(t)表示產(chǎn)品連續(xù)工作時(shí)間t之后的一個(gè)單位時(shí)間t內(nèi)，產(chǎn)品失效數(shù)量與t=0時(shí)刻的產(chǎn)品總數(shù)之比。F(t)R(t)f(t)tf(t)第18頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-19產(chǎn)品連續(xù)工作時(shí)間t之后尚未失效的產(chǎn)品在tt+t的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的條件概率，也稱(chēng)瞬時(shí)失效率，記為(t)。條件概率失效率失效率定義第19頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-20或失效

10、率的估計(jì)值第20頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-21對(duì)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)失效1個(gè)，分別求t=100h和t=1000h時(shí)，產(chǎn)品的失效率估計(jì)值和失效密度函數(shù)估計(jì)值。01002105140110001005t失效密度函數(shù)f(t)不如失效率(t)靈敏度高例子第21頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-22失效率是標(biāo)志產(chǎn)品 可靠性常用的指標(biāo)之一， 在工程實(shí)踐中，往往取平均失效率表示產(chǎn)品的這一特性。其中，UT總累積工作時(shí)間；tfi

11、第i個(gè)產(chǎn)品失效前的工作時(shí)間；ns整個(gè)試驗(yàn)期間末出現(xiàn)失效的產(chǎn)品數(shù)；nf整個(gè)試驗(yàn)期間出現(xiàn)失效的產(chǎn)品數(shù)。平均失效率第22頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-23某產(chǎn)品100只，每天工作12小時(shí)，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？（注1年按360天計(jì)算）解：例子第23頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-24失效率的基本單位是1個(gè)菲特（Fit），定義為 1個(gè)菲特=10-9/h或表示每1000個(gè)產(chǎn)品工作100萬(wàn)小時(shí)后只有1個(gè)失效；或者每10000個(gè)產(chǎn)品工作10萬(wàn)小時(shí)后只有1個(gè)失效。所以

12、失效率常常表示高可靠產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)，它越小可靠性越高。失效率的單位及失效等級(jí)第24頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-25國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1772-79規(guī)定我國(guó)電子元器件的可靠性按失效率共分為七級(jí)。例如，我國(guó)的瓷片電容器經(jīng)過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)驗(yàn)證核實(shí)其失效率達(dá)到310-8h，故規(guī)定為七級(jí)電容器，其包裝上可用“Q”給予標(biāo)示。第25頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-26在長(zhǎng)期的可靠性實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)許多產(chǎn)品都服從一條典型的失效率曲線，這條曲線具有兩頭高、中間低的特點(diǎn)，呈現(xiàn)“U”形，習(xí)慣稱(chēng)為浴盆曲線。這條曲線明顯地分為三段，對(duì)應(yīng)著三個(gè)時(shí)期。早期失效期偶然失效期耗

13、損失效期(t)t交付使用更新點(diǎn)產(chǎn)品失效曲線第26頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-27在壽命特性中最重要的是平均壽命。它定義為產(chǎn)品壽命的平均值，以或E(t)表示。 可修復(fù)產(chǎn)品，平均壽命指相鄰兩次故障期的工作時(shí)間的平均值，即“平均故障間隔時(shí)間”MTBF（mean time between failure） 不可修復(fù)產(chǎn)品，平均壽命指產(chǎn)品失效前的工作時(shí)間平均值，即“失效前平均工作時(shí)間”MTTF（mean time to failure）壽命特性平均壽命第27頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-28平均壽命的估計(jì)值第28頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月2

14、0日，7點(diǎn)19分，星期二8-29可靠壽命：產(chǎn)品可靠度下降到某一可靠度r時(shí)對(duì)應(yīng)的工作時(shí)間，記為tr。中位壽命：產(chǎn)品可靠度下降到0.5時(shí)對(duì)應(yīng)的工作時(shí)間，記為t0.5?？煽繅勖c中位壽命第29頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-308.4 幾種常見(jiàn)的失效分布 指數(shù)分布 威布爾分布第30頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-31在產(chǎn)品失效中，指數(shù)分布是最基本、最常用的分布。許多電子產(chǎn)品經(jīng)過(guò)老化篩選之后在進(jìn)入耗損失效期之前，都可以用指數(shù)分布描述它的失效分布。指數(shù)分布第31頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-32常數(shù)這表明：當(dāng)失效分布為

15、指數(shù)分布時(shí)， 失效率是一個(gè)與時(shí)間無(wú)關(guān)的常數(shù)； 失效率與平均壽命互為倒數(shù)。第32頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-33當(dāng)t=1/時(shí)，稱(chēng)為特征壽命。說(shuō)明失效分布服從指數(shù)分布的產(chǎn)品能正常使用到平均壽命的概率為36.8%，即有63.2%的產(chǎn)品連續(xù)正常工作不到平均壽命就要發(fā)生失效。tf(t)tR(t)tF(t)0000.3681.00.6321.0第33頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-34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)MTBF15000h，經(jīng)可靠性測(cè)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)： 產(chǎn)品的失效率； 當(dāng)產(chǎn)品工作時(shí)

16、間t13024=1440h的可靠度和累積失效概率函數(shù)； 已知該產(chǎn)品的平均修復(fù)時(shí)間MTTR8h，求產(chǎn)品的固有可用度At。例子第34頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-35 瑞典人威布爾在研究鏈的強(qiáng)度進(jìn)行材料的疲勞壽命試驗(yàn)時(shí)，構(gòu)造了Weibull分布。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，由于局部失效而導(dǎo)致整體機(jī)能失效的模型均能采用這種分布函數(shù)進(jìn)行描述。因此，它是適用范圍廣泛的一種分布，它能全面描述浴盆失效率曲線的三個(gè)階段。威布爾（Weibull）分布第35頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-36為位置參數(shù)：表征分布曲線的起始位置，不影響曲線的形狀。（假設(shè)=0）m為形狀參數(shù)

17、：Weibull分布的失效率(t)曲線，當(dāng)m=1時(shí)， (t) 呈現(xiàn)常數(shù)，似“浴盆曲線”的偶然失效期；當(dāng)m1時(shí)， (t)呈現(xiàn)上升型，似“浴盆曲線”的耗損失效期。當(dāng)m=3時(shí)，Weibull分布密度函數(shù)f (t)曲線接近正態(tài)分布。為峰度參數(shù)：當(dāng)m、值固定不變，值不同， f (t)曲線的高度及寬度均會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)t=, m=1時(shí) ，F(xiàn) ()=1e-1=0.632，表明是Weibull分布的0.632分位數(shù)，因此稱(chēng)為特征壽命，表示有63.2%的產(chǎn)品會(huì)在之前失效。第36頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-37 固定，m變化的f(t) 固定，m變化的(t)230f(t)tm=4m=2

18、m=1m=0.5(t)1/m=1m1第37頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-38()為伽瑪函數(shù)第38頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-39已知某種飛機(jī)部件的疲勞壽命分布為Weibull分布，并從歷次試驗(yàn)中已知m=2，=200小時(shí)，=0小時(shí)。試計(jì)算該部件的平均壽命，可靠度r=0.95的可靠壽命以及100小時(shí)內(nèi)的最大失效率。解：查函數(shù)表，得(1/2+1)=0.886例子第39頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-408.5 系統(tǒng)可靠性計(jì)算 可靠性框圖 串聯(lián)模型 并聯(lián)模型 串并聯(lián)混合模型 旁聯(lián)模型 網(wǎng)絡(luò)模型第40頁(yè)，共74頁(yè)，

19、2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-41 從可靠性角度用框圖來(lái)描述分系統(tǒng)失效或它們的組合如何導(dǎo)致系統(tǒng)失效的邏輯關(guān)系，通常又稱(chēng)為可靠性結(jié)構(gòu)模式。系統(tǒng)可靠性框圖：表示系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)（元件）之間的邏輯關(guān)系（功能關(guān)系），系統(tǒng)的原理圖：表示系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)的物理關(guān)系。系統(tǒng)可靠性在很大程度上取決于：組成單元的可靠度、可靠性結(jié)構(gòu)模式、組成單元的數(shù)量?？煽啃钥驁D第41頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-42 可靠性數(shù)學(xué)模型概率模型設(shè)系統(tǒng)的可靠度為Rs，不可靠度為Fs=1Rs。系統(tǒng)由n個(gè)組成單元構(gòu)成，第i個(gè)組成單元的可靠度為Ri，i=1,2,n，不可靠度為Fi=1Ri。采用下

20、列假設(shè)： 各單元只可能有兩種狀態(tài)：正常與失效（故障），而沒(méi)有中間狀態(tài)； 各單元工作與否是相互獨(dú)立的，即任一單元的正常工作與否不會(huì)影響其他是單元的正常與否。Rs=f(R1,R2, ,Rn)第42頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-43串聯(lián)系統(tǒng)的n個(gè)單元必須全部工作，系統(tǒng)才會(huì)正常工作，任一單元故障都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障。系統(tǒng)的壽命T是第一個(gè)出現(xiàn)故障的單元的壽命。系統(tǒng)可靠性函數(shù)為所有單元可靠性函數(shù)之乘積。組成單元1組成單元2組成單元n串聯(lián)模型第43頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-44串聯(lián)系統(tǒng)組成單元數(shù)量越多，系統(tǒng)可靠度越低。當(dāng)串聯(lián)模型中各單元壽命為指數(shù)分

21、布時(shí)，系統(tǒng)的壽命也為指數(shù)分布。第44頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-45當(dāng)構(gòu)成系統(tǒng)的所有單元都發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)才發(fā)生故障的系統(tǒng)稱(chēng)為并聯(lián)系統(tǒng)。只要有任何一個(gè)單元工作，系統(tǒng)就處于工作狀態(tài)。組成單元1組成單元2組成單元n設(shè)初始時(shí)刻t=0，所有單元同時(shí)開(kāi)始工作，則并聯(lián)系統(tǒng)的壽命T為最后發(fā)生故障的單元的壽命。并聯(lián)模型第45頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-46系統(tǒng)累積故障函數(shù)為所有單元累積故障函數(shù)之乘積。系統(tǒng)可靠性函數(shù)為并聯(lián)系統(tǒng)組成單元數(shù)量越多，系統(tǒng)可靠度越大。設(shè)有一個(gè)由n個(gè)相同且相互獨(dú)立的元件構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)。每個(gè)元件的失效分布均為參數(shù)為的指數(shù)分布，

22、試比較系統(tǒng)與單一元件的可靠性指標(biāo)。例子第46頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-47解 元件的可靠性指標(biāo)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)第47頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-48 系統(tǒng)平均壽命與并聯(lián)元件數(shù)之間的關(guān)系圖第48頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-49系統(tǒng)故障率與并聯(lián)元件數(shù)之間的關(guān)系圖第49頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-50 系統(tǒng)平均壽命與并聯(lián)元件數(shù)之間的關(guān)系圖第50頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-51當(dāng)組成單元失效率為常數(shù)，并聯(lián)系統(tǒng)（n=2）的失效率隨時(shí)間增加而增加，

23、不是常數(shù)。系統(tǒng)壽命能提高/2s(t)t第51頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-52R1R2R3R1=0.90R2=0.80R3=0.60串并聯(lián)模型第52頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-53并聯(lián)模型利用工作儲(chǔ)備來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性，但卻未必能有效地提高系統(tǒng)的工作壽命，原因是在這種模型中系統(tǒng)的壽命等于n個(gè)并聯(lián)元件中最好的元件的壽命。旁聯(lián)模型（stand-by system model）：在一個(gè)由n個(gè)元件組成的旁聯(lián)系統(tǒng)中，只有一個(gè)元件在工作，而其他元件則處于非工作狀態(tài)。當(dāng)工作元件故障，通過(guò)一個(gè)故障監(jiān)測(cè)和轉(zhuǎn)換裝置而使得另一個(gè)元件工作。旁聯(lián)模型第53頁(yè)

24、，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-54S1S2SiSnS故障監(jiān)測(cè)和轉(zhuǎn)換裝置旁聯(lián)模型假設(shè)故障監(jiān)測(cè)與轉(zhuǎn)換裝置的可靠性為1，單元Si的壽命為T(mén)i，則該系統(tǒng)的壽命Ts為第54頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-55當(dāng)n個(gè)單元的故障分布均為指數(shù)分布，故障率均為時(shí)，可以證明，旁聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為以一個(gè)備用元件（n=2）的系統(tǒng)進(jìn)行比較。假定各工作元件均相同，故障率為。試比較單個(gè)元件、旁聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度？例子第55頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-56解：元件可靠性函數(shù)為并聯(lián)系統(tǒng)可靠性函數(shù)為旁聯(lián)系統(tǒng)可靠性函數(shù)為第56頁(yè)，共74頁(yè)，

25、2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-57因此RsRDR0，這是因?yàn)椴⒙?lián)系統(tǒng)的備用單元與工作單元都同時(shí)處于工作狀態(tài)，而旁聯(lián)系統(tǒng)則是當(dāng)工作單元失效后，才使用備用單元進(jìn)行工作。第57頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-58有些復(fù)雜的系統(tǒng)需要利用網(wǎng)絡(luò)理論去描述及計(jì)算系統(tǒng)的可靠性。利用全概率公式計(jì)算：在網(wǎng)絡(luò)型系統(tǒng)中選取一個(gè)關(guān)鍵單元，如選取A，分兩種情況討論：RA=0.30RB1= RB2 =0.10RC1= RC2 =0.20網(wǎng)絡(luò)模型第58頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-59 若單元A正常工作，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為S1； 若單元A失效，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為S

26、2。C1C2B1B2C1C2單元A正常工作時(shí)的系統(tǒng)S1單元A失效時(shí)的系統(tǒng)S2第59頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-60第60頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-618.6 可靠性分析 故障模式與影響分析（FMEA）故障樹(shù)分析（FTA）第61頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-62failure mode and effect analysis，F(xiàn)MEA 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品各組成單元潛在的各種故障模式及其對(duì)產(chǎn)品功能的影響進(jìn)行分析，提出可能采取的預(yù)防改進(jìn)措施，以提高產(chǎn)品可靠性的一種設(shè)計(jì)方法。用途： 發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中的

27、薄弱環(huán)節(jié)，有助于設(shè)計(jì)人員有針對(duì)性地采取改進(jìn)措施； 協(xié)助確定可靠性關(guān)鍵件和重要件，它們是改進(jìn)設(shè)計(jì)、可靠性增長(zhǎng)、生產(chǎn)質(zhì)量控制的主要對(duì)象； 為產(chǎn)品的檢驗(yàn)程序、故障測(cè)試點(diǎn)的設(shè)置、維修分析、保障分析提供信息。故障模式及影響分析（FMEA）第62頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-63產(chǎn)品故障的一種表現(xiàn)形式。如斷裂、接觸不良、泄漏、腐蝕等。故障模式每種故障模式對(duì)產(chǎn)品使用、功能或狀態(tài)所導(dǎo)致的后果。 局部影響是指該故障模式對(duì)當(dāng)前所分析層次產(chǎn)品的影響； 高一層次影響是指對(duì)當(dāng)前所分析層次高一層的產(chǎn)品的影響； 最終影響是指對(duì)最高層次產(chǎn)品的影響。故障影響嚴(yán)重度某故障模式所產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度。類(lèi)

28、災(zāi)難的；類(lèi)致命的；類(lèi)臨界的；類(lèi)輕度的第63頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-64FMEA分析表第64頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-65 列出產(chǎn)品（系統(tǒng)）中各部件的名稱(chēng)編號(hào)； 假設(shè)并列出可能發(fā)生的所有失效模式； 說(shuō)明各失效模式對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響； 指出失效的危害程度； 提出防止失效的糾正方法和補(bǔ)救措施。FMEA的工作程序第65頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-66假如高壓鍋是由鍋體、鍋蓋、手柄、密封圈、排氣管及降壓發(fā)閥等部件組成，這些部件的故障模式及其后果影響和危害程度如下表。第66頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20

29、日，7點(diǎn)19分，星期二8-67fault tree analysis，F(xiàn)TA 以系統(tǒng)不希望發(fā)生的一個(gè)事件（頂事件）作為分析的目標(biāo)，通過(guò)逐層向下推溯所有可能的故障原因，以尋找系統(tǒng)內(nèi)可能出現(xiàn)的元件失效、環(huán)境影響、軟件缺陷、人為失誤等各種因素與頂事件之間的故障邏輯關(guān)系，并用邏輯門(mén)連成一個(gè)樹(shù)狀圖。FTA定性分析類(lèi)似于因果分析圖，因果圖一般用于故障原因和故障結(jié)果相對(duì)簡(jiǎn)單、直觀的情況，當(dāng)故障原因相對(duì)簡(jiǎn)單或原因之間或因果之間存在某種關(guān)聯(lián)性時(shí)，因果圖的作用遠(yuǎn)不如故障樹(shù)。FTA定量分析是依據(jù)低層事件（無(wú)需繼續(xù)查明原因的基本事件）的發(fā)生概率按故障樹(shù)的邏輯關(guān)系（采用布爾代數(shù)式）計(jì)算出頂層事件（結(jié)果事件）的發(fā)生概率。故障（失效）樹(shù)分析（FTA）第67頁(yè)，共74頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)19分，星期二8-68 從安全性的角度出發(fā)，比較各種設(shè)計(jì)方案；或評(píng)估某種設(shè)計(jì)方案是否滿足了安全性要求； 對(duì)大型復(fù)雜系統(tǒng)