質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)課件

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)第三節(jié)失效模式與影響分析（FMEA）第四節(jié)故障樹(shù)分析（FAT）第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(Q1

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

主要內(nèi)容：質(zhì)量功能展開(kāi)QFD（QualityFunctionDeployment）的基本原理；質(zhì)量屋（HOQ）的構(gòu)成。QFD實(shí)例第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)第七章2一、質(zhì)量功能展開(kāi)概述1、QFD的概念：質(zhì)量功能展開(kāi)(QualityFunctionDeployment,QFD)是一種立足于在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中最大限度地滿(mǎn)足顧客需求的系統(tǒng)化、用戶(hù)驅(qū)動(dòng)式的質(zhì)量保證方法。了解顧客要求策劃成產(chǎn)品產(chǎn)品滿(mǎn)足顧客要求QFD

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

一、質(zhì)量功能展開(kāi)概述了策劃成產(chǎn)品產(chǎn)滿(mǎn)QFD

第七章質(zhì)量功能32、產(chǎn)生：QFD于60年代初起源于日本，進(jìn)入80年代以后逐步得到歐美各發(fā)達(dá)國(guó)家的重視并得到廣泛應(yīng)用。實(shí)例：QFD起源于日本三菱重工，為了保證建造復(fù)雜貨輪的每一個(gè)步驟都適合客戶(hù)的具體要求。1966，赤尾洋二教授提出了QFD設(shè)計(jì)理論方法。豐田公司于70年代采用QFD后，其新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本下降了61%，開(kāi)發(fā)周期縮短了1/3，產(chǎn)品質(zhì)量也得到了相應(yīng)的改進(jìn)。3、應(yīng)用領(lǐng)域及公司：可適于各行業(yè)應(yīng)用。福特公司、通用汽車(chē)公司、克萊思勒公司、惠普公司、麥道公司、施樂(lè)公司、電報(bào)電話(huà)公司等都相繼采用了QFD。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

2、產(chǎn)生：QFD于60年代初起源于日本，進(jìn)入80年代以后逐步4二、QFD的原理1、QFD過(guò)程原理目前尚沒(méi)有統(tǒng)一的QFD定義。但對(duì)QFD的一些認(rèn)識(shí)是共同的。質(zhì)量功能展開(kāi)過(guò)程由產(chǎn)品規(guī)劃、零件展開(kāi)、過(guò)程方案和生產(chǎn)計(jì)劃四個(gè)階段組成。這四個(gè)階段是一個(gè)并行過(guò)程，通過(guò)這些過(guò)程，顧客需求被逐步展開(kāi)成為設(shè)計(jì)要求、零件特性、制造作業(yè)和生產(chǎn)要求。質(zhì)量功能展開(kāi)主要采用質(zhì)量屋（于HouseofQuality,HOQ）的基本結(jié)構(gòu)。利用質(zhì)量屋將顧客需求逐層展開(kāi)，確定提高顧客滿(mǎn)意度的關(guān)鍵質(zhì)量特性，確定影響關(guān)鍵質(zhì)量特性的關(guān)鍵零部件，確定影響關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵工藝過(guò)程，確定關(guān)鍵工藝的關(guān)鍵生產(chǎn)要求與保證手段第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

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二、QFD的原理第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)52、系統(tǒng)的質(zhì)量功能配置過(guò)程及其特點(diǎn)由前面的敘述可知，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段質(zhì)量屋的建立目的是進(jìn)行需求變換。產(chǎn)品規(guī)劃階段：來(lái)自市場(chǎng)顧客的原始需求,由產(chǎn)品規(guī)劃階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成為工程特征要求，即通常意義上的工程設(shè)計(jì)目標(biāo)要求；零件展開(kāi)階段：工程特征要求經(jīng)零部件設(shè)計(jì)階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成零部件特征要求；工藝計(jì)劃階段：零部件特征要求由過(guò)程方案階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成對(duì)制造工藝的要求；生產(chǎn)計(jì)劃階段：制造工藝要求最后由生產(chǎn)計(jì)劃階段的質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成具體的生產(chǎn)要求。市場(chǎng)顧客需求通過(guò)一系列的轉(zhuǎn)換最終由生產(chǎn)要求來(lái)滿(mǎn)足。這一系列的需求轉(zhuǎn)換過(guò)程就是系統(tǒng)的QFD技術(shù)過(guò)程第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

2、系統(tǒng)的質(zhì)量功能配置過(guò)程及其特點(diǎn)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠6產(chǎn)品規(guī)劃矩陣顧客需求產(chǎn)品技術(shù)需求產(chǎn)品規(guī)劃零件規(guī)劃矩陣產(chǎn)品技術(shù)需求關(guān)鍵零件特性零件展開(kāi)工藝規(guī)劃矩陣關(guān)鍵零件特性關(guān)鍵工序工藝計(jì)劃工藝/質(zhì)量控制矩陣關(guān)鍵工序關(guān)鍵工藝/質(zhì)量控制參數(shù)生產(chǎn)計(jì)劃第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

產(chǎn)品規(guī)劃矩陣顧客需求產(chǎn)品技術(shù)需求產(chǎn)品規(guī)劃零件規(guī)劃矩陣產(chǎn)品技術(shù)7

要求質(zhì)量和質(zhì)量特性之間的關(guān)系矩陣要求質(zhì)量市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)質(zhì)量特性質(zhì)量特性之間的相關(guān)程度計(jì)劃質(zhì)量

要求質(zhì)量重要度設(shè)計(jì)質(zhì)量質(zhì)量特性重要度3、質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

要求質(zhì)量市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)質(zhì)量特性質(zhì)8①顧客需求質(zhì)量；通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研得到的顧客直接的質(zhì)量要求，顧客質(zhì)量要求應(yīng)分層，并確定權(quán)重；②質(zhì)量特性：產(chǎn)品具體的工程質(zhì)量特性；③關(guān)系矩陣：用于表示顧客質(zhì)量要求與工程技術(shù)人員提出質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度；④相關(guān)矩陣：用于表示質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度；⑤質(zhì)量策劃/計(jì)劃質(zhì)量：對(duì)于顧客質(zhì)量要求，比較本企業(yè)與其他競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，從而調(diào)整顧客要求為計(jì)劃質(zhì)量。⑥設(shè)計(jì)質(zhì)量：對(duì)于質(zhì)量特性，比較本企業(yè)與其他競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，規(guī)定設(shè)計(jì)質(zhì)量目標(biāo)。關(guān)系矩陣質(zhì)量策劃質(zhì)量特性需求質(zhì)量設(shè)計(jì)質(zhì)量相關(guān)矩陣第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

①顧客需求質(zhì)量；通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研得到的顧客直接的質(zhì)量要求，顧客質(zhì)94、質(zhì)量屋舉例第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

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4、質(zhì)量屋舉例第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量10三、QFD在減速箱研制過(guò)程中的應(yīng)用減速箱是機(jī)械傳動(dòng)中很常用的一種裝置，它的質(zhì)量可以影響到整個(gè)設(shè)備的工作情況。下面以減速箱為例，說(shuō)明QFD在其設(shè)計(jì)質(zhì)量控制中的應(yīng)用。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

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三、QFD在減速箱研制過(guò)程中的應(yīng)用第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠11經(jīng)過(guò)調(diào)查、分析和整理后的減速箱顧客需求4功能要求經(jīng)濟(jì)性可靠性9結(jié)構(gòu)性能價(jià)格外形尺寸小承載能力大密封性好速度變化小振動(dòng)噪聲低價(jià)格適中傳動(dòng)效率高維修方便安全可靠使用壽命長(zhǎng)效率無(wú)故障性耐用性維修性55686987維修性第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

經(jīng)過(guò)調(diào)查、分析和整理后的減速箱顧客需求4功能要求經(jīng)濟(jì)性可靠性121、產(chǎn)品規(guī)劃矩陣1、產(chǎn)品規(guī)劃矩陣132、零件規(guī)劃零件規(guī)劃矩陣僅包括了矩陣的幾個(gè)基本組成部分，即技術(shù)需求、關(guān)鍵零件特性、關(guān)系矩陣和關(guān)鍵零件特性目標(biāo)值。零件規(guī)劃矩陣的開(kāi)發(fā)過(guò)程同產(chǎn)品規(guī)劃矩陣基本相同。值得注意的是：由于QFD的分解過(guò)程同產(chǎn)品設(shè)計(jì)的相關(guān)過(guò)程是并行交叉進(jìn)行的，關(guān)鍵零件特性只有在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案確定之后才能確定。因此，在進(jìn)行零件規(guī)劃之前先應(yīng)選擇能滿(mǎn)足顧客需求的產(chǎn)品最佳設(shè)計(jì)方案。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

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2、零件規(guī)劃第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功14零件規(guī)劃矩陣零件規(guī)劃矩陣153、工藝規(guī)劃矩陣工藝規(guī)劃矩陣的開(kāi)發(fā)步驟同零件規(guī)劃矩陣也是基本類(lèi)似，從零件規(guī)劃矩陣是選擇的關(guān)鍵零件特性被配置到工藝規(guī)劃矩陣中，成為工藝規(guī)劃矩陣的輸入。

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

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3、工藝規(guī)劃矩陣第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)16工藝規(guī)劃矩陣包含以下兩個(gè)條件的工藝特性：(1)它們是關(guān)鍵工藝過(guò)程中的一些工藝特性；(2)它們是直接針對(duì)工藝規(guī)劃矩陣的關(guān)鍵零件特性而設(shè)置的。

但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，當(dāng)企業(yè)在進(jìn)行工藝規(guī)劃時(shí)，它們可能希望對(duì)整個(gè)工藝進(jìn)行研究，而不局限于上述范圍。

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

工藝規(guī)劃矩陣包含以下兩個(gè)條件的工藝特性：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)17工藝規(guī)劃矩陣工藝規(guī)劃矩陣184、質(zhì)量控制規(guī)劃從目前的國(guó)外應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，各個(gè)企業(yè)在質(zhì)量控制規(guī)劃階段所采用的QFD矩陣差別很大，幾乎沒(méi)有形成一個(gè)比較規(guī)范的格式。出現(xiàn)這種狀況其實(shí)也是正常的，由于企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品類(lèi)型、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)力量、設(shè)備狀況以及其它各種因素的影響，其質(zhì)量控制方法和體系也就大不一樣。質(zhì)量控制規(guī)劃矩陣樣表第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

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關(guān)鍵工藝步驟關(guān)鍵工藝參數(shù)控制點(diǎn)控制方法樣本容量檢驗(yàn)方法4、質(zhì)量控制規(guī)劃第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)19

實(shí)際上，QFD的矩陣構(gòu)造與分解方式可以是多種多樣的。因此，與其說(shuō)QFD是一種方法，倒不如說(shuō)它是一種思想，是一種在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，將用戶(hù)的呼聲轉(zhuǎn)換為質(zhì)量特性、產(chǎn)品構(gòu)型、設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)特性及制造過(guò)程參數(shù)等的一種思想。QFD涉及到多方面的理論與方法，如設(shè)計(jì)、測(cè)試、制造、成本、可靠性以及市場(chǎng)學(xué)等。同時(shí)QFD還涉及企業(yè)管理模式、企業(yè)文化甚至地域文化習(xí)慣等。在企業(yè)中要開(kāi)展QFD，除了技術(shù)、設(shè)備及人力資源的配備外，還需要進(jìn)行企業(yè)文化的變更以及對(duì)企業(yè)全體員工的宣傳教育。企業(yè)在使用QFD后，一定會(huì)收到良好的收益。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

實(shí)際上，QFD的矩陣構(gòu)造與分解方式可以是多種多樣的。20第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：可靠性基本概念；可靠性指標(biāo)；系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)。

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)21表1-1復(fù)雜性對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響組成系統(tǒng)部件個(gè)數(shù)單個(gè)部件可靠性99.999%99.99%99.9%99.0%系統(tǒng)可靠性10100250500100010000100000100000099.99%99.90%99.75%99.50%99.01%90.48%36.79%＜0.1%99.90%99.01%97.53%95.12%90.48%36.79%＜0.1%＜0.1%99.80%90.48%77.87%60.64%36.77%＜0.1%＜0.1%＜0.1%90.44%36.60%8.11%0.66%＜0.1%＜0.1%＜0.1%＜0.1%第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)一、可靠性概念表1-1復(fù)雜性對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響單個(gè)部件可靠性99.99922可靠性定義：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(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃陨婕爱a(chǎn)品、規(guī)定條件、規(guī)定時(shí)間、規(guī)定功能和能力五種因素，但核心是規(guī)定的時(shí)間。必須明確產(chǎn)品可靠性所規(guī)定的條件必須明確所規(guī)定的時(shí)間必須明確產(chǎn)品所需完成規(guī)定的功能必須明確產(chǎn)品可靠性研究的對(duì)象第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)可靠性定義：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23二、可靠性指標(biāo)衡量產(chǎn)品可靠性的指標(biāo)很多，各指標(biāo)之間有著密切聯(lián)系，其中最主要的有四個(gè)，即：可靠度R(t)、不可靠度(或稱(chēng)故障概率)F(t)、故障密度函數(shù)f(t)平均壽命MTTF(可修復(fù)產(chǎn)品MTBF)故障率λ(t)。

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)二、可靠性指標(biāo)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠241）可靠度可靠度：產(chǎn)品在一定條件下和一定時(shí)間t內(nèi)不發(fā)生故障而完成規(guī)定功能的概率稱(chēng)為產(chǎn)品的可靠度，記為R(t)。如果用隨機(jī)變量T表示產(chǎn)品從開(kāi)始工作到發(fā)生失效或故障的時(shí)間，若用t表示某一指定時(shí)刻。顯然：可靠度函數(shù)R(t)可以看作事件“T>t”的概率，R(t)＝P(T＞t)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)1）可靠度第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠25可靠度R(t)可以用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)估計(jì)。設(shè)有N個(gè)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下開(kāi)始使用。令開(kāi)始工作的時(shí)刻t取為0，到指定時(shí)刻t時(shí)已發(fā)生失效數(shù)n(t),亦即在此時(shí)刻尚能繼續(xù)工作的產(chǎn)品數(shù)為N-n(t)，則可靠度的估計(jì)值（又稱(chēng)經(jīng)驗(yàn)可靠度）為：當(dāng)N足夠大時(shí)，就可以把頻率作為概率的近似值，同時(shí)可見(jiàn)可靠度是時(shí)間t的函數(shù)。２）不可靠度不可靠度：在規(guī)定工作時(shí)間t內(nèi)，在規(guī)定的條件下，產(chǎn)品喪失規(guī)定功能的概率。稱(chēng)為不可靠度，用F(t)表示：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)可靠度R(t)可以用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)估計(jì)。設(shè)有N個(gè)產(chǎn)品在規(guī)定的條件26F(t)可以看作事件“T<t”的概率，即產(chǎn)品的失效分布函數(shù)：故障密度函數(shù)f(t)：假設(shè)壽命T是連續(xù)型隨機(jī)變量，則產(chǎn)品在（0∞）內(nèi)任一時(shí)刻附近的單位時(shí)間發(fā)生故障的概率f(t)稱(chēng)為故障密度函數(shù)，因此：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)F(t)可以看作事件“T<t”的概率，即產(chǎn)品的失效分布函數(shù)273)概率方法計(jì)算可靠度R(t)、F(t)式中，t：規(guī)定的時(shí)間T：產(chǎn)品的壽命f(t)：故障密度函數(shù)F(t):表示產(chǎn)品實(shí)際壽命T小于規(guī)定時(shí)間t的概率可靠度：R(t):表示產(chǎn)品實(shí)際壽命T大于規(guī)定時(shí)間t的概率不可靠度：3)概率方法計(jì)算可靠度R(t)、F(t)式中，t：規(guī)定的時(shí)28R(t)與F(t)的關(guān)系10tR(t)F(t)t=0R(t)=1絕對(duì)可靠t=R(t)=0絕對(duì)不可靠R(t)是一個(gè)非增函數(shù)R(t)+F(t)=1R(t)值的特點(diǎn)：

t=0F(t)=0絕對(duì)可靠t=F(t)=1絕對(duì)不可靠F(t)是一個(gè)非減函數(shù)

F(t)值的特點(diǎn)：R(t)與F(t)的關(guān)系10tR(t)F(t)t=0R294）平均壽命對(duì)于不可修復(fù)產(chǎn)品而言：

平均壽命是指產(chǎn)品失效前的平均工作時(shí)間，記為MTTF(MeatTimetoFailure)對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品而言：

平均壽命是指產(chǎn)品的平均無(wú)故障工作時(shí)間，記為MTBF(MeatTimeBetweenFailure)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)4）平均壽命第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性30對(duì)于產(chǎn)品壽命為離散型隨機(jī)變量ti，即有限個(gè)產(chǎn)品的平均壽命為壽命的數(shù)學(xué)期望（均值）：

ni為第i組產(chǎn)品的個(gè)數(shù)，ti為第i組產(chǎn)品的壽命。ni為第i組產(chǎn)品的個(gè)數(shù)，ti為第i組產(chǎn)品兩次故障之間的工作時(shí)間。當(dāng)每組產(chǎn)品個(gè)數(shù)都為1個(gè)（即ni=1），產(chǎn)品總數(shù)為N時(shí)，則有：對(duì)于壽命為連續(xù)型隨機(jī)變量t時(shí)，MTTF和MTBF均為壽命t的數(shù)學(xué)期望（均值），所以有：

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)對(duì)于產(chǎn)品壽命為離散型隨機(jī)變量ti，即有限個(gè)產(chǎn)品的平均壽命315）服從指數(shù)分布的平均壽命在可靠性理論中，指數(shù)分布是最基本、最常用的分布，適合于失效率為常數(shù)的情況。它不但在電子元器件偶然失效期普遍使用，而且在復(fù)雜系統(tǒng)和整機(jī)方面以及機(jī)械技術(shù)的可靠性領(lǐng)域也得到使用。指數(shù)分布常用于描述由于偶然因素沖擊，引起系統(tǒng)失效的失效規(guī)律.第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)5）服從指數(shù)分布的平均壽命第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

32若產(chǎn)品的壽命或某一特征值t的故障密度為:,則稱(chēng)t服從參數(shù)為的指數(shù)分布可靠度平均壽命MTBF所以有：MTBFMTTF與MTBF表達(dá)式一樣則不可靠度：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)若產(chǎn)品的壽命或某一特征值t的故障密度為:,則稱(chēng)t服從參數(shù)為336)失效率（故障率）定義：工作到t時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率稱(chēng)之為產(chǎn)品的失效率。失效率一般用

表示。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)6)失效率（故障率）定義：工作到t時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該34重點(diǎn)時(shí)間內(nèi)失效的產(chǎn)品Ttt=0N件可靠的產(chǎn)品可靠的產(chǎn)品：故障密度函數(shù)重點(diǎn)時(shí)間內(nèi)失效的產(chǎn)品Ttt=0N件可靠的產(chǎn)品可靠的產(chǎn)品：故障35討論指數(shù)分布函數(shù)的可靠性指標(biāo)例：設(shè)某電子產(chǎn)品的壽命服從的指數(shù)分布，求該產(chǎn)品的可靠度和失效率。解：重點(diǎn)不可靠度：可靠度：失效率：討論指數(shù)分布函數(shù)的可靠性指標(biāo)例：設(shè)某電子產(chǎn)品的壽命服從36當(dāng)產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)失效率常用單位是“”和“”.而對(duì)于可靠性高的產(chǎn)品常用“”為單位，計(jì)一個(gè)“菲特”Fit。1Fit=，其意義：1000個(gè)產(chǎn)品工作十萬(wàn)小時(shí)，只有一個(gè)可能發(fā)生失效。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)當(dāng)產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第37對(duì)于指數(shù)分布的可靠性的衡量指標(biāo)則有：故障密度函數(shù)：(t≥0)不可靠度：(t≥0)

可靠度：(t≥0)失效率：平均壽命：重點(diǎn)

指數(shù)分布失效率為常數(shù)平均壽命與失效率互為倒數(shù)指數(shù)分布的“無(wú)記憶性”結(jié)論對(duì)于指數(shù)分布的可靠性的衡量指標(biāo)則有：故障密度函數(shù)：38tR(t)tt指數(shù)分布的f(t)、R(t)與曲線(xiàn)λ(t)對(duì)于由指數(shù)分布的零部件組成的產(chǎn)品，能否用以新零件換舊零件的方法來(lái)提高產(chǎn)品的可靠度？故障密度函數(shù)可靠度失效率tR(t)tt指數(shù)分布的f(t)、R(t)與曲線(xiàn)λ39失效率曲線(xiàn)特點(diǎn)失效率曲線(xiàn)也稱(chēng)“浴盆曲線(xiàn)”，由此曲線(xiàn)可知產(chǎn)品從投入工作可經(jīng)過(guò)三個(gè)階段：早期失效期、偶然失效期、耗損失效期。t時(shí)間早期失效期耗損失效期λ(t)失效率規(guī)定的失效率使用壽命AB偶然失效期失效率曲線(xiàn)特點(diǎn)失效率曲線(xiàn)也稱(chēng)“浴盆曲線(xiàn)”，由此曲線(xiàn)可知40產(chǎn)品失效率曲線(xiàn)特點(diǎn)早期失效期：磨合階段，原因是產(chǎn)品本身不合格或工藝質(zhì)量低，應(yīng)在設(shè)計(jì)制造方面找原因，使失效率穩(wěn)定下來(lái)。偶然失效期：是產(chǎn)品正常工作時(shí)期，此時(shí)產(chǎn)品的失效率是隨機(jī)的，失效率基本正常，接近于常數(shù).在這期間內(nèi)產(chǎn)品發(fā)生故障大多出于偶然因素，如突然過(guò)載、碰撞等。損耗失效期：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的工作，產(chǎn)品已進(jìn)入劇烈磨損或疲勞狀態(tài)，表現(xiàn)為失效率迅速上升，直到報(bào)廢。改善磨損失效的方法在于不斷提高零部件、元器件的使用壽命。產(chǎn)品失效率曲線(xiàn)特點(diǎn)早期失效期：磨合階段，原因是產(chǎn)品本身不合格41指數(shù)分布例題例：一元件壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命(θ)為2000小時(shí)，求故障率λ及求可靠度R

(100)=?R(1000)=?解：

此元件在100小時(shí)時(shí)的可靠度為0.95，而在1000小時(shí)時(shí)的可靠度為0.50。

指數(shù)分布例題例：一元件壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命(θ)為242例：設(shè)某元件的壽命服從指數(shù)分布，他的平均壽命（MTBF）為5000h，試求其失效率和使用125小時(shí)后的可靠度。解：（1）求失效率：當(dāng)壽命服從指數(shù)分布時(shí)MTBF=失效率（2）求使用125h后的可靠度當(dāng)較小時(shí)有近似式：R(t)==1-而=125所以有R(125h)=1-=1-0.025=0.975例：設(shè)某元件的壽命服從指數(shù)分布，他的平均壽命（MTBF）為543三、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)1、串聯(lián)系統(tǒng)可靠性

組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元正常工作事件記為Ai整個(gè)系統(tǒng)正常工作事件記為A，組成系統(tǒng)的任何單元出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)就不能正常工作的系統(tǒng)叫串聯(lián)系統(tǒng)，其邏輯框圖如圖所示：123n……系統(tǒng)A正常工作事件發(fā)生等于系統(tǒng)各單元正常工作事件Ai同時(shí)發(fā)生:當(dāng)各單元之間相互獨(dú)立時(shí)，則系統(tǒng)正常工作的概率為：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)所以，系統(tǒng)可靠度為：三、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)123n……系統(tǒng)A正常工作事件發(fā)生等于系統(tǒng)44系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的定義及邏輯框圖，其數(shù)學(xué)模型為：

R

(t)——系統(tǒng)的可靠度；Ri(t)——第i個(gè)單元的可靠度。

系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的定義及邏輯框圖，其數(shù)45系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)若各單元的壽命分布均為指數(shù)分布，即

式中λs——系統(tǒng)的故障率；

λi——各單元的故障率。

系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)若各單元的壽命分布均為指數(shù)分布，即46系統(tǒng)可靠性模型2、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元正常工作事件記為，則單個(gè)單元出現(xiàn)故障事件記為，整個(gè)系統(tǒng)正常工作事件記為A，整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障事件記為，組成系統(tǒng)的所有單元都出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)才不能正常工作的系統(tǒng)叫并聯(lián)系統(tǒng)，其邏輯框圖如圖所示：

12n圖并聯(lián)模型上式說(shuō)明：故障事件都發(fā)生，整個(gè)系統(tǒng)才不能正常工作，即故障事件發(fā)生時(shí)。當(dāng)各單元之間相互獨(dú)立時(shí)，則并聯(lián)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率為：所以，系統(tǒng)不可靠度為：系統(tǒng)可靠性模型2、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性12n圖并聯(lián)模型上式說(shuō)明47系統(tǒng)可靠性模型(并聯(lián)模型)根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)定義邏輯框圖，其數(shù)學(xué)模型為

式中F(t)——系統(tǒng)的不可靠度；Fi(t)——第i個(gè)單元的不可靠度。

系統(tǒng)可靠性模型(并聯(lián)模型)根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)定義邏輯框圖，483、串并混合系統(tǒng)可靠性

可靠性邏輯框圖如圖所示。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)3、串并混合系統(tǒng)可靠性第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二49如圖所示億個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，圖中已知R1=0.8，R2=0.7，R3=0.6，R4=0.8，R5=0.8，試求系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可靠度為多少？答：R1.2=R1.R2=0.8X0.7=0.56R1.2.3=R1.2+R3-R1.2xR3=0.56+0.6-0.56X0.6=0.82R4.5=R4XR5=0.8X0.8=0.64R1.2.3.4.5=R1.2.3XR4.5=0.82X0.64=0.53R2=0.7R1=0.8R3=0.6R4=0.8R5=0.8如圖所示億個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，圖中已知R1=0.8，R2=0.7，50串—并聯(lián)混合模型例某系統(tǒng)由7個(gè)單元串并聯(lián)組成，如圖所示，已知這7個(gè)單元的可靠度為R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝0.91，試求該系統(tǒng)的可靠度。解：首先計(jì)算U2和U3、、U4和U5組成的串聯(lián)子系統(tǒng)U23和U45的可靠度分別為串—并聯(lián)混合模型例某系統(tǒng)由7個(gè)單元串并聯(lián)組成，如圖所示51串—并聯(lián)混合模型然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系統(tǒng)U2345以及U6和U7組成的并聯(lián)子系統(tǒng)U67的可靠度分別為整個(gè)系統(tǒng)就由單元U1、U2345和U67串聯(lián)組成，故得整個(gè)系統(tǒng)的可靠度為串—并聯(lián)混合模型然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系統(tǒng)U23452例某系統(tǒng)由7個(gè)單元串并聯(lián)組成，如圖所示，已知這7個(gè)單元的可靠度為R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝0.91，試求該系統(tǒng)的可靠度。解：首先計(jì)算U2和U3、、U4和U5組成的串聯(lián)子系統(tǒng)U23和U45的可靠度分別為第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)例某系統(tǒng)由7個(gè)單元串并聯(lián)組成，如圖所示，已知這7個(gè)單元53然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系統(tǒng)U2345以及U6和U7組成的并聯(lián)子系統(tǒng)U67的可靠度分別為整個(gè)系統(tǒng)就由單元U1、U2345和U67串聯(lián)組成，故得整個(gè)系統(tǒng)的可靠度為第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系統(tǒng)U2345以及U6和U754已知某元件的壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命MTBF=6000小時(shí)，試計(jì)算：

（1）、其失效率為多少？

（2）、400小時(shí)、2000小時(shí)和4500小時(shí)后的可靠度各為多少？

解：（1）=1/MTBF=1/6000=1.67（2）R（400）=1-t=1-1.67200=0.97R（2000）=1-t=1-1.672000=0.67R（4500）=1-t=1-1.674500=0.25

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)已知某元件的壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命MTBF=6000小55FMEA屬于“由下而上”的歸納法。FMEA是從零件故障到系統(tǒng)故障，即在分析系統(tǒng)每個(gè)零件的所有故障模式基礎(chǔ)上，再分析部件的各種故障模式，由部件故障再分析系統(tǒng)故障，是一種定性分析方法。

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第三節(jié)失效模式與影響分析FMEAFMEA屬于“由下而上”的歸納法。FMEA是從零件故障到56一、失效模式與影響分析FMEA(FailureModeEffectAnalysis)概念通過(guò)分析產(chǎn)品、系統(tǒng)或生產(chǎn)過(guò)程中存在潛在失效的零部件、環(huán)節(jié)等，分析其對(duì)產(chǎn)品、系統(tǒng)或生產(chǎn)過(guò)程的影響的程度，找出薄弱環(huán)節(jié)，采取措施，提高產(chǎn)品、系統(tǒng)或過(guò)程的可靠性。資料表明這種方法是很有效的，在工程上很有價(jià)值。這種方法是找出設(shè)計(jì)上的潛在缺陷的手段，是設(shè)計(jì)審查中必須重視的資料之一，是設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者必須完成的任務(wù)。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第三節(jié)失效模式與影響分析FMEA一、失效模式與影響分析FMEA(FailureMode57通過(guò)分析產(chǎn)品所有可能的故障模式來(lái)確定每一故障對(duì)人員和系統(tǒng)安全、任務(wù)成功、系統(tǒng)性能、維修性、維修要求等的潛在影響，并按其影響的嚴(yán)重程度及其發(fā)生概率，確定其危害度，找出薄弱環(huán)節(jié)，以便采取有效的措施消除或減輕這些影響。2、FMEA主要分為三種：設(shè)計(jì)失效模式及影響分析（DFMEA）系統(tǒng)失效模式及影響分析（SFMEA）過(guò)程失效模式及影響分析（PFMEA）第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第三節(jié)失效模式與影響分析FMEA通過(guò)分析產(chǎn)品所有可能的故障模式來(lái)確定每一故障對(duì)人員和系統(tǒng)安全58二、設(shè)計(jì)失效模式（DFMEA）因設(shè)計(jì)不合理而使產(chǎn)品存在潛在的故障，常見(jiàn)的設(shè)計(jì)失效模式如：疲勞斷裂、腐蝕、松動(dòng)、變質(zhì)、硬化、泄露、變形、剝落、退色、燒傷、振動(dòng)、過(guò)早磨損等第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第三節(jié)失效模式與影響分析FMEA二、設(shè)計(jì)失效模式（DFMEA）第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)59三、DFMEA的任務(wù)(1)列出全部部件的故障模式。(2)分析對(duì)系統(tǒng)功能造成的影響和后果。(3)判斷每種故障模式的危害度大小。估計(jì)危害度發(fā)生的概率。(4)提出相應(yīng)對(duì)策和建議，進(jìn)行更改設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)，把潛在的、危害大的故障消滅在設(shè)計(jì)階段。

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第三節(jié)失效模式與影響分析FMEA三、DFMEA的任務(wù)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第三節(jié)60四、DFMEA表的計(jì)算分析風(fēng)險(xiǎn)概率（RiskPriorityNumber）,縮寫(xiě)RPN

RPN=P*S*D發(fā)生概率P：失效發(fā)生的概率大小，0<=p<=1嚴(yán)重度S：失效發(fā)生對(duì)零部件功能影響程度大小1<=S<=10不易發(fā)現(xiàn)度D：失效發(fā)生后被發(fā)現(xiàn)的難易程度，D值越大表明越不易被發(fā)現(xiàn)1<=D<=10通過(guò)計(jì)算失效模式的RPN值，并與RPN的目標(biāo)值比較，可判斷失效模式對(duì)產(chǎn)品的影響程度大小，并可判斷改進(jìn)后的效果。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第三節(jié)失效模式與影響分析FMEA四、DFMEA表的計(jì)算分析第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

61標(biāo)準(zhǔn)的FMEA的格式

標(biāo)準(zhǔn)的FMEA的格式62改進(jìn)設(shè)計(jì)前改進(jìn)設(shè)計(jì)后項(xiàng)目功能潛在失效模式潛在失效后果嚴(yán)重度S潛在失效機(jī)理發(fā)生概率P設(shè)計(jì)控制不易發(fā)現(xiàn)度D風(fēng)險(xiǎn)數(shù)RPN建議措施責(zé)任目標(biāo)值RPN采取措施嚴(yán)重度S發(fā)生概率P不易發(fā)現(xiàn)度D風(fēng)險(xiǎn)數(shù)RPN車(chē)門(mén)車(chē)門(mén)內(nèi)板腐蝕銹蝕7蠟層較薄0.4整車(chē)試驗(yàn)8蠟層試驗(yàn)15厚度增加50.36功能下降8邊角缺蠟0.5噴蠟試驗(yàn)7改進(jìn)噴頭18改進(jìn)噴頭70.4722.428919.6改進(jìn)設(shè)計(jì)前改進(jìn)設(shè)計(jì)后項(xiàng)目功能潛在失效模式潛在失效后果嚴(yán)重度S63車(chē)門(mén)銹蝕項(xiàng)：9<15，達(dá)到RPN目標(biāo)值，效果好；車(chē)門(mén)功能下降項(xiàng)：28>19.6>18，未達(dá)到目標(biāo)值，但有所下降，需繼續(xù)改進(jìn)。車(chē)門(mén)銹蝕項(xiàng)：9<15，達(dá)到RPN目標(biāo)值，效果好；64質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)課件65一、故障樹(shù)分析概述故障樹(shù)分析（FaultTreeAnalysis）是可靠性和安全性分析的另外一種技術(shù)，是安全系統(tǒng)工程的主要分析方法之一，它能對(duì)各種系統(tǒng)的危險(xiǎn)性進(jìn)行辨識(shí)和評(píng)價(jià)，不僅能夠分析出故障的直接原因，而且能夠深入地揭示出故障的潛在原因。故障樹(shù)分析法就是把所分析系統(tǒng)的最不希望發(fā)生的故障模式作為故障分析的目標(biāo)，然后找出直接導(dǎo)致這一故障發(fā)生的全部因素，再找出造成下一級(jí)事件發(fā)生的全部直接因素，自上而下的層層查找，直到找到原始的、且故障原因／機(jī)理或概率分布已知而不用再深究的因素為止。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)故障樹(shù)分析FTA一、故障樹(shù)分析概述第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)66古樟樹(shù)分析（自上而下的分析方法）——故障樹(shù)是一種特殊的倒立樹(shù)狀邏輯因果關(guān)系圖，它用事件符號(hào)、邏輯門(mén)符號(hào)描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系。——“底事件”是導(dǎo)致其事件的原因事件，位于所討論故障樹(shù)底端。“結(jié)果事件”是由其它事件或事件組合所導(dǎo)致的事件。它總是位于某個(gè)邏輯門(mén)的輸出端。故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)古樟樹(shù)是由各種事件及邏輯門(mén)構(gòu)成的一組樹(shù)狀邏輯關(guān)系圖（1）頂事件：要解決的系統(tǒng)故障事件。（2）底事件：包括基本事件和未探明事件。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)故障樹(shù)分析FTA古樟樹(shù)分析（自上而下的分析方法）第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性67基本事件：在故障樹(shù)分析中無(wú)須探明其發(fā)生原因的末端事件，“”表示。未探明事件：是指應(yīng)探明原因，但暫不能探明原因的末端事件，用“”表示。（3）中間事件：底事件和頂事件之間發(fā)生的事件，用“”表示。（4）邏輯門(mén)主要包括與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)與門(mén)：當(dāng)所有輸入事件都發(fā)生，輸出事件才發(fā)生。用“”表示。或門(mén)：至少有一個(gè)輸入事件發(fā)生，輸出事件就發(fā)生。用“”表示。非門(mén)：輸出事件是輸入事件的對(duì)立事件，用“”表示。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)故障樹(shù)分析FTA基本事件：在故障樹(shù)分析中無(wú)須探明其發(fā)生原因的末端事件，“68二、故障樹(shù)的定性分析故障樹(shù)定性分析確定引起頂事件發(fā)生的最基本原因組合，即最基本的底事件組合。最小割集：引起頂事件發(fā)生的最基本的底事件的集合。最小割集階數(shù)：最小割集中包含的底事件數(shù)量。故障樹(shù)定性分析原則：①一般階數(shù)越低的最小割集越重要；②在底階最小割集中的底事件比高階的重要③在不同最小割集中重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)越多的底事件越重要。根據(jù)上述三條原則，對(duì)底事件和最小割集進(jìn)行排序，以確定改進(jìn)措施第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)故障樹(shù)分析FTA二、故障樹(shù)的定性分析第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)69三、故障樹(shù)分析實(shí)例故障樹(shù)分析法的一般步驟為：

（1）選擇和確定頂事件；（2）自上而下建造故障樹(shù)；（3）建立故障樹(shù)的數(shù)學(xué)模型；（4）根據(jù)故障樹(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性的定性分析；（5）根據(jù)故障樹(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性的定量計(jì)算。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)故障樹(shù)分析FTA三、故障樹(shù)分析實(shí)例第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)70圖故障樹(shù)分析的基本步驟

明確對(duì)象系統(tǒng)選定頂事件建造故障樹(shù)修改并完善故障樹(shù)制定預(yù)防措施收集資料分析系統(tǒng)故障定性分析定量分析明確對(duì)象系統(tǒng)選定頂事件建造故障樹(shù)修改并完善故障樹(shù)制定預(yù)防措施71例：電機(jī)故障中共有四個(gè)基本事件：電機(jī)卡死，熔斷器故障，電源電壓增高，回路電阻短路，試畫(huà)出引起電機(jī)過(guò)熱的故障樹(shù)。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)故障樹(shù)分析FTA例：電機(jī)故障中共有四個(gè)基本事件：電機(jī)卡死，熔斷器故障72解：電機(jī)過(guò)熱的故障樹(shù)圖如下：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)故障樹(shù)分析FTA解：電機(jī)過(guò)熱的故障樹(shù)圖如下：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)73例：對(duì)上述故障樹(shù)進(jìn)行定性分析最小割集共有三個(gè)［］，［，］，［］

，其中［］為１階，［，］和［］為二階。定性分析知和對(duì)電機(jī)過(guò)熱影響大于和的影響。從大到小依次為：〉〉=

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)故障樹(shù)分析FTA例：對(duì)上述故障樹(shù)進(jìn)行定性分析［］，［，］，［］，其中［］為74第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)故障樹(shù)分析FTA3、故障樹(shù)的定量分析

首先確定故障樹(shù)中頂事件和底事件之間的邏輯關(guān)系，然后得出頂事件概率與各底事件概率之間的關(guān)系式。

例：上述電機(jī)過(guò)熱故障樹(shù)中各基本事件的概率為：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第四節(jié)故障樹(shù)分析FTA375第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)第三節(jié)失效模式與影響分析（FMEA）第四節(jié)故障樹(shù)分析（FAT）第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(Q76

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

主要內(nèi)容：質(zhì)量功能展開(kāi)QFD（QualityFunctionDeployment）的基本原理；質(zhì)量屋（HOQ）的構(gòu)成。QFD實(shí)例第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)第七章77一、質(zhì)量功能展開(kāi)概述1、QFD的概念：質(zhì)量功能展開(kāi)(QualityFunctionDeployment,QFD)是一種立足于在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中最大限度地滿(mǎn)足顧客需求的系統(tǒng)化、用戶(hù)驅(qū)動(dòng)式的質(zhì)量保證方法。了解顧客要求策劃成產(chǎn)品產(chǎn)品滿(mǎn)足顧客要求QFD

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

一、質(zhì)量功能展開(kāi)概述了策劃成產(chǎn)品產(chǎn)滿(mǎn)QFD

第七章質(zhì)量功能782、產(chǎn)生：QFD于60年代初起源于日本，進(jìn)入80年代以后逐步得到歐美各發(fā)達(dá)國(guó)家的重視并得到廣泛應(yīng)用。實(shí)例：QFD起源于日本三菱重工，為了保證建造復(fù)雜貨輪的每一個(gè)步驟都適合客戶(hù)的具體要求。1966，赤尾洋二教授提出了QFD設(shè)計(jì)理論方法。豐田公司于70年代采用QFD后，其新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本下降了61%，開(kāi)發(fā)周期縮短了1/3，產(chǎn)品質(zhì)量也得到了相應(yīng)的改進(jìn)。3、應(yīng)用領(lǐng)域及公司：可適于各行業(yè)應(yīng)用。福特公司、通用汽車(chē)公司、克萊思勒公司、惠普公司、麥道公司、施樂(lè)公司、電報(bào)電話(huà)公司等都相繼采用了QFD。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

2、產(chǎn)生：QFD于60年代初起源于日本，進(jìn)入80年代以后逐步79二、QFD的原理1、QFD過(guò)程原理目前尚沒(méi)有統(tǒng)一的QFD定義。但對(duì)QFD的一些認(rèn)識(shí)是共同的。質(zhì)量功能展開(kāi)過(guò)程由產(chǎn)品規(guī)劃、零件展開(kāi)、過(guò)程方案和生產(chǎn)計(jì)劃四個(gè)階段組成。這四個(gè)階段是一個(gè)并行過(guò)程，通過(guò)這些過(guò)程，顧客需求被逐步展開(kāi)成為設(shè)計(jì)要求、零件特性、制造作業(yè)和生產(chǎn)要求。質(zhì)量功能展開(kāi)主要采用質(zhì)量屋（于HouseofQuality,HOQ）的基本結(jié)構(gòu)。利用質(zhì)量屋將顧客需求逐層展開(kāi)，確定提高顧客滿(mǎn)意度的關(guān)鍵質(zhì)量特性，確定影響關(guān)鍵質(zhì)量特性的關(guān)鍵零部件，確定影響關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵工藝過(guò)程，確定關(guān)鍵工藝的關(guān)鍵生產(chǎn)要求與保證手段第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

二、QFD的原理第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)802、系統(tǒng)的質(zhì)量功能配置過(guò)程及其特點(diǎn)由前面的敘述可知，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段質(zhì)量屋的建立目的是進(jìn)行需求變換。產(chǎn)品規(guī)劃階段：來(lái)自市場(chǎng)顧客的原始需求,由產(chǎn)品規(guī)劃階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成為工程特征要求，即通常意義上的工程設(shè)計(jì)目標(biāo)要求；零件展開(kāi)階段：工程特征要求經(jīng)零部件設(shè)計(jì)階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成零部件特征要求；工藝計(jì)劃階段：零部件特征要求由過(guò)程方案階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成對(duì)制造工藝的要求；生產(chǎn)計(jì)劃階段：制造工藝要求最后由生產(chǎn)計(jì)劃階段的質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成具體的生產(chǎn)要求。市場(chǎng)顧客需求通過(guò)一系列的轉(zhuǎn)換最終由生產(chǎn)要求來(lái)滿(mǎn)足。這一系列的需求轉(zhuǎn)換過(guò)程就是系統(tǒng)的QFD技術(shù)過(guò)程第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

2、系統(tǒng)的質(zhì)量功能配置過(guò)程及其特點(diǎn)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠81產(chǎn)品規(guī)劃矩陣顧客需求產(chǎn)品技術(shù)需求產(chǎn)品規(guī)劃零件規(guī)劃矩陣產(chǎn)品技術(shù)需求關(guān)鍵零件特性零件展開(kāi)工藝規(guī)劃矩陣關(guān)鍵零件特性關(guān)鍵工序工藝計(jì)劃工藝/質(zhì)量控制矩陣關(guān)鍵工序關(guān)鍵工藝/質(zhì)量控制參數(shù)生產(chǎn)計(jì)劃第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

產(chǎn)品規(guī)劃矩陣顧客需求產(chǎn)品技術(shù)需求產(chǎn)品規(guī)劃零件規(guī)劃矩陣產(chǎn)品技術(shù)82

要求質(zhì)量和質(zhì)量特性之間的關(guān)系矩陣要求質(zhì)量市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)質(zhì)量特性質(zhì)量特性之間的相關(guān)程度計(jì)劃質(zhì)量

要求質(zhì)量重要度設(shè)計(jì)質(zhì)量質(zhì)量特性重要度3、質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

要求質(zhì)量市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)質(zhì)量特性質(zhì)83①顧客需求質(zhì)量；通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研得到的顧客直接的質(zhì)量要求，顧客質(zhì)量要求應(yīng)分層，并確定權(quán)重；②質(zhì)量特性：產(chǎn)品具體的工程質(zhì)量特性；③關(guān)系矩陣：用于表示顧客質(zhì)量要求與工程技術(shù)人員提出質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度；④相關(guān)矩陣：用于表示質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度；⑤質(zhì)量策劃/計(jì)劃質(zhì)量：對(duì)于顧客質(zhì)量要求，比較本企業(yè)與其他競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，從而調(diào)整顧客要求為計(jì)劃質(zhì)量。⑥設(shè)計(jì)質(zhì)量：對(duì)于質(zhì)量特性，比較本企業(yè)與其他競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，規(guī)定設(shè)計(jì)質(zhì)量目標(biāo)。關(guān)系矩陣質(zhì)量策劃質(zhì)量特性需求質(zhì)量設(shè)計(jì)質(zhì)量相關(guān)矩陣第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

①顧客需求質(zhì)量；通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研得到的顧客直接的質(zhì)量要求，顧客質(zhì)844、質(zhì)量屋舉例第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

4、質(zhì)量屋舉例第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量85三、QFD在減速箱研制過(guò)程中的應(yīng)用減速箱是機(jī)械傳動(dòng)中很常用的一種裝置，它的質(zhì)量可以影響到整個(gè)設(shè)備的工作情況。下面以減速箱為例，說(shuō)明QFD在其設(shè)計(jì)質(zhì)量控制中的應(yīng)用。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

三、QFD在減速箱研制過(guò)程中的應(yīng)用第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠86經(jīng)過(guò)調(diào)查、分析和整理后的減速箱顧客需求4功能要求經(jīng)濟(jì)性可靠性9結(jié)構(gòu)性能價(jià)格外形尺寸小承載能力大密封性好速度變化小振動(dòng)噪聲低價(jià)格適中傳動(dòng)效率高維修方便安全可靠使用壽命長(zhǎng)效率無(wú)故障性耐用性維修性55686987維修性第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

經(jīng)過(guò)調(diào)查、分析和整理后的減速箱顧客需求4功能要求經(jīng)濟(jì)性可靠性871、產(chǎn)品規(guī)劃矩陣1、產(chǎn)品規(guī)劃矩陣882、零件規(guī)劃零件規(guī)劃矩陣僅包括了矩陣的幾個(gè)基本組成部分，即技術(shù)需求、關(guān)鍵零件特性、關(guān)系矩陣和關(guān)鍵零件特性目標(biāo)值。零件規(guī)劃矩陣的開(kāi)發(fā)過(guò)程同產(chǎn)品規(guī)劃矩陣基本相同。值得注意的是：由于QFD的分解過(guò)程同產(chǎn)品設(shè)計(jì)的相關(guān)過(guò)程是并行交叉進(jìn)行的，關(guān)鍵零件特性只有在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案確定之后才能確定。因此，在進(jìn)行零件規(guī)劃之前先應(yīng)選擇能滿(mǎn)足顧客需求的產(chǎn)品最佳設(shè)計(jì)方案。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

2、零件規(guī)劃第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功89零件規(guī)劃矩陣零件規(guī)劃矩陣903、工藝規(guī)劃矩陣工藝規(guī)劃矩陣的開(kāi)發(fā)步驟同零件規(guī)劃矩陣也是基本類(lèi)似，從零件規(guī)劃矩陣是選擇的關(guān)鍵零件特性被配置到工藝規(guī)劃矩陣中，成為工藝規(guī)劃矩陣的輸入。

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

3、工藝規(guī)劃矩陣第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)91工藝規(guī)劃矩陣包含以下兩個(gè)條件的工藝特性：(1)它們是關(guān)鍵工藝過(guò)程中的一些工藝特性；(2)它們是直接針對(duì)工藝規(guī)劃矩陣的關(guān)鍵零件特性而設(shè)置的。

但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，當(dāng)企業(yè)在進(jìn)行工藝規(guī)劃時(shí)，它們可能希望對(duì)整個(gè)工藝進(jìn)行研究，而不局限于上述范圍。

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

工藝規(guī)劃矩陣包含以下兩個(gè)條件的工藝特性：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)92工藝規(guī)劃矩陣工藝規(guī)劃矩陣934、質(zhì)量控制規(guī)劃從目前的國(guó)外應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，各個(gè)企業(yè)在質(zhì)量控制規(guī)劃階段所采用的QFD矩陣差別很大，幾乎沒(méi)有形成一個(gè)比較規(guī)范的格式。出現(xiàn)這種狀況其實(shí)也是正常的，由于企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品類(lèi)型、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)力量、設(shè)備狀況以及其它各種因素的影響，其質(zhì)量控制方法和體系也就大不一樣。質(zhì)量控制規(guī)劃矩陣樣表第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

關(guān)鍵工藝步驟關(guān)鍵工藝參數(shù)控制點(diǎn)控制方法樣本容量檢驗(yàn)方法4、質(zhì)量控制規(guī)劃第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)94

實(shí)際上，QFD的矩陣構(gòu)造與分解方式可以是多種多樣的。因此，與其說(shuō)QFD是一種方法，倒不如說(shuō)它是一種思想，是一種在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，將用戶(hù)的呼聲轉(zhuǎn)換為質(zhì)量特性、產(chǎn)品構(gòu)型、設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)特性及制造過(guò)程參數(shù)等的一種思想。QFD涉及到多方面的理論與方法，如設(shè)計(jì)、測(cè)試、制造、成本、可靠性以及市場(chǎng)學(xué)等。同時(shí)QFD還涉及企業(yè)管理模式、企業(yè)文化甚至地域文化習(xí)慣等。在企業(yè)中要開(kāi)展QFD，除了技術(shù)、設(shè)備及人力資源的配備外，還需要進(jìn)行企業(yè)文化的變更以及對(duì)企業(yè)全體員工的宣傳教育。企業(yè)在使用QFD后，一定會(huì)收到良好的收益。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第一節(jié)質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)

實(shí)際上，QFD的矩陣構(gòu)造與分解方式可以是多種多樣的。95第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：可靠性基本概念；可靠性指標(biāo)；系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)。

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)96表1-1復(fù)雜性對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響組成系統(tǒng)部件個(gè)數(shù)單個(gè)部件可靠性99.999%99.99%99.9%99.0%系統(tǒng)可靠性10100250500100010000100000100000099.99%99.90%99.75%99.50%99.01%90.48%36.79%＜0.1%99.90%99.01%97.53%95.12%90.48%36.79%＜0.1%＜0.1%99.80%90.48%77.87%60.64%36.77%＜0.1%＜0.1%＜0.1%90.44%36.60%8.11%0.66%＜0.1%＜0.1%＜0.1%＜0.1%第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)一、可靠性概念表1-1復(fù)雜性對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響單個(gè)部件可靠性99.99997可靠性定義：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(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃陨婕爱a(chǎn)品、規(guī)定條件、規(guī)定時(shí)間、規(guī)定功能和能力五種因素，但核心是規(guī)定的時(shí)間。必須明確產(chǎn)品可靠性所規(guī)定的條件必須明確所規(guī)定的時(shí)間必須明確產(chǎn)品所需完成規(guī)定的功能必須明確產(chǎn)品可靠性研究的對(duì)象第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)可靠性定義：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98二、可靠性指標(biāo)衡量產(chǎn)品可靠性的指標(biāo)很多，各指標(biāo)之間有著密切聯(lián)系，其中最主要的有四個(gè)，即：可靠度R(t)、不可靠度(或稱(chēng)故障概率)F(t)、故障密度函數(shù)f(t)平均壽命MTTF(可修復(fù)產(chǎn)品MTBF)故障率λ(t)。

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)二、可靠性指標(biāo)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠991）可靠度可靠度：產(chǎn)品在一定條件下和一定時(shí)間t內(nèi)不發(fā)生故障而完成規(guī)定功能的概率稱(chēng)為產(chǎn)品的可靠度，記為R(t)。如果用隨機(jī)變量T表示產(chǎn)品從開(kāi)始工作到發(fā)生失效或故障的時(shí)間，若用t表示某一指定時(shí)刻。顯然：可靠度函數(shù)R(t)可以看作事件“T>t”的概率，R(t)＝P(T＞t)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)1）可靠度第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠100可靠度R(t)可以用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)估計(jì)。設(shè)有N個(gè)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下開(kāi)始使用。令開(kāi)始工作的時(shí)刻t取為0，到指定時(shí)刻t時(shí)已發(fā)生失效數(shù)n(t),亦即在此時(shí)刻尚能繼續(xù)工作的產(chǎn)品數(shù)為N-n(t)，則可靠度的估計(jì)值（又稱(chēng)經(jīng)驗(yàn)可靠度）為：當(dāng)N足夠大時(shí)，就可以把頻率作為概率的近似值，同時(shí)可見(jiàn)可靠度是時(shí)間t的函數(shù)。２）不可靠度不可靠度：在規(guī)定工作時(shí)間t內(nèi)，在規(guī)定的條件下，產(chǎn)品喪失規(guī)定功能的概率。稱(chēng)為不可靠度，用F(t)表示：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)可靠度R(t)可以用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)估計(jì)。設(shè)有N個(gè)產(chǎn)品在規(guī)定的條件101F(t)可以看作事件“T<t”的概率，即產(chǎn)品的失效分布函數(shù)：故障密度函數(shù)f(t)：假設(shè)壽命T是連續(xù)型隨機(jī)變量，則產(chǎn)品在（0∞）內(nèi)任一時(shí)刻附近的單位時(shí)間發(fā)生故障的概率f(t)稱(chēng)為故障密度函數(shù)，因此：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)F(t)可以看作事件“T<t”的概率，即產(chǎn)品的失效分布函數(shù)1023)概率方法計(jì)算可靠度R(t)、F(t)式中，t：規(guī)定的時(shí)間T：產(chǎn)品的壽命f(t)：故障密度函數(shù)F(t):表示產(chǎn)品實(shí)際壽命T小于規(guī)定時(shí)間t的概率可靠度：R(t):表示產(chǎn)品實(shí)際壽命T大于規(guī)定時(shí)間t的概率不可靠度：3)概率方法計(jì)算可靠度R(t)、F(t)式中，t：規(guī)定的時(shí)103R(t)與F(t)的關(guān)系10tR(t)F(t)t=0R(t)=1絕對(duì)可靠t=R(t)=0絕對(duì)不可靠R(t)是一個(gè)非增函數(shù)R(t)+F(t)=1R(t)值的特點(diǎn)：

t=0F(t)=0絕對(duì)可靠t=F(t)=1絕對(duì)不可靠F(t)是一個(gè)非減函數(shù)

F(t)值的特點(diǎn)：R(t)與F(t)的關(guān)系10tR(t)F(t)t=0R1044）平均壽命對(duì)于不可修復(fù)產(chǎn)品而言：

平均壽命是指產(chǎn)品失效前的平均工作時(shí)間，記為MTTF(MeatTimetoFailure)對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品而言：

平均壽命是指產(chǎn)品的平均無(wú)故障工作時(shí)間，記為MTBF(MeatTimeBetweenFailure)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)4）平均壽命第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性105對(duì)于產(chǎn)品壽命為離散型隨機(jī)變量ti，即有限個(gè)產(chǎn)品的平均壽命為壽命的數(shù)學(xué)期望（均值）：

ni為第i組產(chǎn)品的個(gè)數(shù)，ti為第i組產(chǎn)品的壽命。ni為第i組產(chǎn)品的個(gè)數(shù)，ti為第i組產(chǎn)品兩次故障之間的工作時(shí)間。當(dāng)每組產(chǎn)品個(gè)數(shù)都為1個(gè)（即ni=1），產(chǎn)品總數(shù)為N時(shí)，則有：對(duì)于壽命為連續(xù)型隨機(jī)變量t時(shí)，MTTF和MTBF均為壽命t的數(shù)學(xué)期望（均值），所以有：

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)對(duì)于產(chǎn)品壽命為離散型隨機(jī)變量ti，即有限個(gè)產(chǎn)品的平均壽命1065）服從指數(shù)分布的平均壽命在可靠性理論中，指數(shù)分布是最基本、最常用的分布，適合于失效率為常數(shù)的情況。它不但在電子元器件偶然失效期普遍使用，而且在復(fù)雜系統(tǒng)和整機(jī)方面以及機(jī)械技術(shù)的可靠性領(lǐng)域也得到使用。指數(shù)分布常用于描述由于偶然因素沖擊，引起系統(tǒng)失效的失效規(guī)律.第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)5）服從指數(shù)分布的平均壽命第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

107若產(chǎn)品的壽命或某一特征值t的故障密度為:,則稱(chēng)t服從參數(shù)為的指數(shù)分布可靠度平均壽命MTBF所以有：MTBFMTTF與MTBF表達(dá)式一樣則不可靠度：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)若產(chǎn)品的壽命或某一特征值t的故障密度為:,則稱(chēng)t服從參數(shù)為1086)失效率（故障率）定義：工作到t時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率稱(chēng)之為產(chǎn)品的失效率。失效率一般用

表示。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)6)失效率（故障率）定義：工作到t時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該109重點(diǎn)時(shí)間內(nèi)失效的產(chǎn)品Ttt=0N件可靠的產(chǎn)品可靠的產(chǎn)品：故障密度函數(shù)重點(diǎn)時(shí)間內(nèi)失效的產(chǎn)品Ttt=0N件可靠的產(chǎn)品可靠的產(chǎn)品：故障110討論指數(shù)分布函數(shù)的可靠性指標(biāo)例：設(shè)某電子產(chǎn)品的壽命服從的指數(shù)分布，求該產(chǎn)品的可靠度和失效率。解：重點(diǎn)不可靠度：可靠度：失效率：討論指數(shù)分布函數(shù)的可靠性指標(biāo)例：設(shè)某電子產(chǎn)品的壽命服從111當(dāng)產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)失效率常用單位是“”和“”.而對(duì)于可靠性高的產(chǎn)品常用“”為單位，計(jì)一個(gè)“菲特”Fit。1Fit=，其意義：1000個(gè)產(chǎn)品工作十萬(wàn)小時(shí)，只有一個(gè)可能發(fā)生失效。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)當(dāng)產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第112對(duì)于指數(shù)分布的可靠性的衡量指標(biāo)則有：故障密度函數(shù)：(t≥0)不可靠度：(t≥0)

可靠度：(t≥0)失效率：平均壽命：重點(diǎn)

指數(shù)分布失效率為常數(shù)平均壽命與失效率互為倒數(shù)指數(shù)分布的“無(wú)記憶性”結(jié)論對(duì)于指數(shù)分布的可靠性的衡量指標(biāo)則有：故障密度函數(shù)：113tR(t)tt指數(shù)分布的f(t)、R(t)與曲線(xiàn)λ(t)對(duì)于由指數(shù)分布的零部件組成的產(chǎn)品，能否用以新零件換舊零件的方法來(lái)提高產(chǎn)品的可靠度？故障密度函數(shù)可靠度失效率tR(t)tt指數(shù)分布的f(t)、R(t)與曲線(xiàn)λ114失效率曲線(xiàn)特點(diǎn)失效率曲線(xiàn)也稱(chēng)“浴盆曲線(xiàn)”，由此曲線(xiàn)可知產(chǎn)品從投入工作可經(jīng)過(guò)三個(gè)階段：早期失效期、偶然失效期、耗損失效期。t時(shí)間早期失效期耗損失效期λ(t)失效率規(guī)定的失效率使用壽命AB偶然失效期失效率曲線(xiàn)特點(diǎn)失效率曲線(xiàn)也稱(chēng)“浴盆曲線(xiàn)”，由此曲線(xiàn)可知115產(chǎn)品失效率曲線(xiàn)特點(diǎn)早期失效期：磨合階段，原因是產(chǎn)品本身不合格或工藝質(zhì)量低，應(yīng)在設(shè)計(jì)制造方面找原因，使失效率穩(wěn)定下來(lái)。偶然失效期：是產(chǎn)品正常工作時(shí)期，此時(shí)產(chǎn)品的失效率是隨機(jī)的，失效率基本正常，接近于常數(shù).在這期間內(nèi)產(chǎn)品發(fā)生故障大多出于偶然因素，如突然過(guò)載、碰撞等。損耗失效期：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的工作，產(chǎn)品已進(jìn)入劇烈磨損或疲勞狀態(tài)，表現(xiàn)為失效率迅速上升，直到報(bào)廢。改善磨損失效的方法在于不斷提高零部件、元器件的使用壽命。產(chǎn)品失效率曲線(xiàn)特點(diǎn)早期失效期：磨合階段，原因是產(chǎn)品本身不合格116指數(shù)分布例題例：一元件壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命(θ)為2000小時(shí)，求故障率λ及求可靠度R

(100)=?R(1000)=?解：

此元件在100小時(shí)時(shí)的可靠度為0.95，而在1000小時(shí)時(shí)的可靠度為0.50。

指數(shù)分布例題例：一元件壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命(θ)為2117例：設(shè)某元件的壽命服從指數(shù)分布，他的平均壽命（MTBF）為5000h，試求其失效率和使用125小時(shí)后的可靠度。解：（1）求失效率：當(dāng)壽命服從指數(shù)分布時(shí)MTBF=失效率（2）求使用125h后的可靠度當(dāng)較小時(shí)有近似式：R(t)==1-而=125所以有R(125h)=1-=1-0.025=0.975例：設(shè)某元件的壽命服從指數(shù)分布，他的平均壽命（MTBF）為5118三、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)1、串聯(lián)系統(tǒng)可靠性

組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元正常工作事件記為Ai整個(gè)系統(tǒng)正常工作事件記為A，組成系統(tǒng)的任何單元出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)就不能正常工作的系統(tǒng)叫串聯(lián)系統(tǒng)，其邏輯框圖如圖所示：123n……系統(tǒng)A正常工作事件發(fā)生等于系統(tǒng)各單元正常工作事件Ai同時(shí)發(fā)生:當(dāng)各單元之間相互獨(dú)立時(shí)，則系統(tǒng)正常工作的概率為：第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)所以，系統(tǒng)可靠度為：三、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)123n……系統(tǒng)A正常工作事件發(fā)生等于系統(tǒng)119系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的定義及邏輯框圖，其數(shù)學(xué)模型為：

R

(t)——系統(tǒng)的可靠度；Ri(t)——第i個(gè)單元的可靠度。

系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的定義及邏輯框圖，其數(shù)120系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)若各單元的壽命分布均為指數(shù)分布，即

式中λs——系統(tǒng)的故障率；

λi——各單元的故障率。

系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)若各單元的壽命分布均為指數(shù)分布，即121系統(tǒng)可靠性模型2、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元正常工作事件記為，則單個(gè)單元出現(xiàn)故障事件記為，整個(gè)系統(tǒng)正常工作事件記為A，整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障事件記為，組成系統(tǒng)的所有單元都出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)才不能正常工作的系統(tǒng)叫并聯(lián)系統(tǒng)，其邏輯框圖如圖所示：

12n圖并聯(lián)模型上式說(shuō)明：故障事件都發(fā)生，整個(gè)系統(tǒng)才不能正常工作，即故障事件發(fā)生時(shí)。當(dāng)各單元之間相互獨(dú)立時(shí)，則并聯(lián)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率為：所以，系統(tǒng)不可靠度為：系統(tǒng)可靠性模型2、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性12n圖并聯(lián)模型上式說(shuō)明122系統(tǒng)可靠性模型(并聯(lián)模型)根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)定義邏輯框圖，其數(shù)學(xué)模型為

式中F(t)——系統(tǒng)的不可靠度；Fi(t)——第i個(gè)單元的不可靠度。

系統(tǒng)可靠性模型(并聯(lián)模型)根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)定義邏輯框圖，1233、串并混合系統(tǒng)可靠性

可靠性邏輯框圖如圖所示。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)3、串并混合系統(tǒng)可靠性第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二124如圖所示億個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，圖中已知R1=0.8，R2=0.7，R3=0.6，R4=0.8，R5=0.8，試求系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可靠度為多少？答：R1.2=R1.R2=0.8X0.7=0.56R1.2.3=R1.2+R3-R1.2xR3=0.56+0.6-0.56X0.6=0.82R4.5=R4XR5=0.8X0.8=0.64R1.2.3.4.5=R1.2.3XR4.5=0.82X0.64=0.53R2=0.7R1=0.8R3=0.6R4=0.8R5=0.8如圖所示億個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，圖中已知R1=0.8，R2=0.7，125串—并聯(lián)混合模型例某系統(tǒng)由7個(gè)單元串并聯(lián)組成，如圖所示，已知這7個(gè)單元的可靠度為R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝0.91，試求該系統(tǒng)的可靠度。解：首先計(jì)算U2和U3、、U4和U5組成的串聯(lián)子系統(tǒng)U23和U45的可靠度分別為串—并聯(lián)混合模型例某系統(tǒng)由7個(gè)單元串并聯(lián)組成，如圖所示126串—并聯(lián)混合模型然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系統(tǒng)U2345以及U6和U7組成的并聯(lián)子系統(tǒng)U67的可靠度分別為整個(gè)系統(tǒng)就由單元U1、U2345和U67串聯(lián)組成，故得整個(gè)系統(tǒng)的可靠度為串—并聯(lián)混合模型然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系統(tǒng)U234127例某系統(tǒng)由7個(gè)單元串并聯(lián)組成，如圖所示，已知這7個(gè)單元的可靠度為R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝0.91，試求該系統(tǒng)的可靠度。解：首先計(jì)算U2和U3、、U4和U5組成的串聯(lián)子系統(tǒng)U23和U45的可靠度分別為第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)例某系統(tǒng)由7個(gè)單元串并聯(lián)組成，如圖所示，已知這7個(gè)單元128然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系統(tǒng)U2345以及U6和U7組成的并聯(lián)子系統(tǒng)U67的可靠度分別為整個(gè)系統(tǒng)就由單元U1、U2345和U67串聯(lián)組成，故得整個(gè)系統(tǒng)的可靠度為第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系統(tǒng)U2345以及U6和U7129已知某元件的壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命MTBF=6000小時(shí)，試計(jì)算：

（1）、其失效率為多少？

（2）、400小時(shí)、2000小時(shí)和4500小時(shí)后的可靠度各為多少？

解：（1）=1/MTBF=1/6000=1.67（2）R（400）=1-t=1-1.67200=0.97R（2000）=1-t=1-1.672000=0.67R（4500）=1-t=1-1.674500=0.25

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第二節(jié)可靠性設(shè)計(jì)已知某元件的壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命MTBF=6000小130FMEA屬于“由下而上”的歸納法。FMEA是從零件故障到系統(tǒng)故障，即在分析系統(tǒng)每個(gè)零件的所有故障模式基礎(chǔ)上，再分析部件的各種故障模式，由部件故障再分析系統(tǒng)故障，是一種定性分析方法。

第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第三節(jié)失效模式與影響分析FMEAFMEA屬于“由下而上”的歸納法。FMEA是從零件故障到131一、失效模式與影響分析FMEA(FailureModeEffectAnalysis)概念通過(guò)分析產(chǎn)品、系統(tǒng)或生產(chǎn)過(guò)程中存在潛在失效的零部件、環(huán)節(jié)等，分析其對(duì)產(chǎn)品、系統(tǒng)或生產(chǎn)過(guò)程的影響的程度，找出薄弱環(huán)節(jié)，采取措施，提高產(chǎn)品、系統(tǒng)或過(guò)程的可靠性。資料表明這種方法是很有效的，在工程上很有價(jià)值。這種方法是找出設(shè)計(jì)上的潛在缺陷的手段，是設(shè)計(jì)審查中必須重視的資料之一，是設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者必須完成的任務(wù)。第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第三節(jié)失效模式與影響分析FMEA一、失效模式與影響分析FMEA(FailureMode132通過(guò)分析產(chǎn)品所有可能的故障模式來(lái)確定每一故障對(duì)人員和系統(tǒng)安全、任務(wù)成功、系統(tǒng)性能、維修性、維修要求等的潛在影響，并按其影響的嚴(yán)重程度及其發(fā)生概率，確定其危害度，找出薄弱環(huán)節(jié)，以便采取有效的措施消除或減輕這些影響。2、FMEA主要分為三種：設(shè)計(jì)失效模式及影響分析（DFMEA）系統(tǒng)失效模式及影響分析（SFMEA）過(guò)程失效模式及影響分析（PFMEA）第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第三節(jié)失效模式與影響分析FMEA通過(guò)分析產(chǎn)品所有可能的故障模式來(lái)確定每一故障對(duì)人員和系統(tǒng)安全133二、設(shè)計(jì)失效模式（DFMEA）因設(shè)計(jì)不合理而使產(chǎn)品存在潛在的故障，常見(jiàn)的設(shè)計(jì)失效模式如：疲勞斷裂、腐蝕、松動(dòng)、變質(zhì)、硬化、泄露、變形、剝落、退色、燒傷、振動(dòng)、過(guò)早磨損等第七章質(zhì)量功能展開(kāi)與可靠性設(shè)計(jì)

第三節(jié)失效模式與影響分析FME