1可靠性與可靠性工程解析

1可靠性與可靠性工程解析第一頁，共42頁。內(nèi)容提要現(xiàn)代質(zhì)量觀念可靠性研究與應(yīng)用的目的和意義可靠性工程概述可靠性工程的發(fā)展可靠性工程的范疇與理論可靠性工程特點可靠性工程2023/4/272第二頁，共42頁。現(xiàn)代質(zhì)量觀念與設(shè)計思想轉(zhuǎn)變2023/4/273第三頁，共42頁?；靖拍钕到y(tǒng)效能定義：系統(tǒng)效能就是系統(tǒng)在規(guī)定的條件下滿足給定定量特性和服務(wù)要求的能力。E=A.D.CE—系統(tǒng)效能A—可用性D—可信性C—固有能力2023/4/274第四頁，共42頁?；靖拍羁捎眯?Effectiveness)定義：可用性(A)表示戰(zhàn)備完好，即系統(tǒng)在任一隨機(jī)時刻需要開始執(zhí)行任務(wù)時，處于工作或可使用狀態(tài)的程度，亦即系統(tǒng)“開則能動”的能力。它是系統(tǒng)可靠性和維修性（含保障性、測試性等）的函數(shù)，即：A=f(R，M)2023/4/275第五頁，共42頁。基本概念可信性(Dependability)定義：可信性(D)表示任務(wù)成功，是指系統(tǒng)在任務(wù)開始時可用性給定的情況下，在規(guī)定的任務(wù)剖面中的任一隨機(jī)時刻，能侈使用且能完成規(guī)定功能的能力，即系統(tǒng)“動則成功”的能力。它是系統(tǒng)可靠性和維修性（含保障性、測試性等）的函數(shù)。2023/4/276第六頁，共42頁?；靖拍罟逃心芰?Capability)定義：固有能力(C)是系統(tǒng)在給定的內(nèi)在條件下，滿足給定的定量特性要求的自身能力，如飛行速度、航程、殺傷力等。2023/4/277第七頁，共42頁。效能和可靠性、維修性之間的關(guān)系2023/4/278第八頁，共42頁。系統(tǒng)的壽命周期費(fèi)用(LCC)定義：系統(tǒng)的壽命周期費(fèi)用（LifeCycleCosts，以下簡稱LCC），是指在系統(tǒng)的整個壽命周期內(nèi)，為獲取并維持系統(tǒng)的運(yùn)營（包括處置）所花費(fèi)的總費(fèi)用。它包括硬件、軟件的研制費(fèi)、生產(chǎn)費(fèi)、后勤保障費(fèi)用，以及在研制、采辦、使用、技術(shù)保障和處置過程中所需的各種人員費(fèi)用。2023/4/279第九頁，共42頁。使用費(fèi)用不斷增長2023/4/2710第十頁，共42頁?，F(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計思想的轉(zhuǎn)變的主要體現(xiàn)①性能向效能的延伸，體現(xiàn)了從性能特性向系統(tǒng)全面特性（性能特性十專門特性）的延伸；②采購費(fèi)用向壽命周期費(fèi)用的延伸，體現(xiàn)了對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的考慮更加全面完善；③權(quán)衡對象的延伸，從“花最少的錢實現(xiàn)性能最好的系統(tǒng)”延伸到“以最小的壽命周期費(fèi)用實現(xiàn)效能最好的系統(tǒng)”。2023/4/2711第十一頁，共42頁?，F(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計思想與傳統(tǒng)設(shè)計思想的比較2023/4/2712第十二頁，共42頁?？煽啃匝芯颗c應(yīng)用的目的和意義什么是產(chǎn)品可靠性？產(chǎn)品的屬性：故障人總是要生病。從生理學(xué)上講，人也可以看成是產(chǎn)品或機(jī)器持久保持其功能/性能的能力，不出現(xiàn)問題、不發(fā)生故障，為用戶所用電冰箱用7~10年不出故障，捷達(dá)轎車“皮實”

—可靠性高定義：是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。產(chǎn)品可靠性定義的要素是三個“規(guī)定”(“規(guī)定條件”、“規(guī)定時間”、“規(guī)定功能”）2023/4/2713第十三頁，共42頁。可靠性研究與應(yīng)用的目的和意義為什么要搞可靠性？世界上沒有永恒的事物產(chǎn)品故障會造成巨大的損失經(jīng)濟(jì)損失人員安全武器裝備喪失戰(zhàn)斗力政治、社會問題2023/4/2714第十四頁，共42頁?？煽啃匝芯颗c應(yīng)用的目的和意義為什么要搞可靠性？技術(shù)的進(jìn)步、信息時代產(chǎn)品，特別是飛機(jī)、武器裝備等日益復(fù)雜化、高科技載人航天、繞月探測工程美國人的火星探測人類的生活在20、21世紀(jì)發(fā)生了巨大的變化人們對可靠性的要求日益提高現(xiàn)代高科技產(chǎn)品對可靠性高要求2023/4/2715第十五頁，共42頁?？煽啃匝芯颗c應(yīng)用的目的和意義為什么要搞可靠性？高可靠是武器裝備戰(zhàn)斗力的保障提高武器裝備的效能減少裝備維修減少裝備全壽命周期費(fèi)用綜合效能功能/性能，款式、構(gòu)型等可靠性(壽命)、維修性、產(chǎn)品支援質(zhì)量價格/使用費(fèi)用2023/4/2716第十六頁，共42頁?？煽啃怨こ谈攀隹煽啃怨こ蹋≧E）概念為達(dá)到產(chǎn)品的可靠性要求而進(jìn)行的一套設(shè)計、研制、生產(chǎn)和試驗工作；設(shè)計分析、試驗與驗證、管理、信息與評估RE是可靠性系統(tǒng)工程的一個分支，是可靠性系統(tǒng)工程的核心，和首要任務(wù)。產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計、生產(chǎn)和管理出來的可靠性工程裝備開發(fā)系統(tǒng)工程的一個分支。服從裝備開發(fā)系統(tǒng)工程和工程過程的基本規(guī)律2023/4/2717第十七頁，共42頁?？煽啃怨こ痰陌l(fā)展萌芽期20世紀(jì)40年代是可靠性萌芽時期，1943年美國成立了電子管研究委員會專門研究電子管的可靠性問題；形成期1951年美國航空無線電通信公司(ARINC)開始了最早的一個可靠性改進(jìn)計劃；1952年美國國防部成立了電子設(shè)備可靠性咨詢組(AGREE)；1955年AGREE開始實施從設(shè)計、試驗、生產(chǎn)到交付、儲存和使用的全面的可靠性發(fā)展計劃，并于1957年發(fā)表了《軍用電子設(shè)備可靠性》的研究報告，從9個方面闡述了可靠性設(shè)計、試驗及管理的程序及方法，確定了美國可靠性工程的發(fā)展方向，成為可靠性發(fā)展的奠基性文件，標(biāo)志著可靠性已經(jīng)成為一門獨立的學(xué)科，是可靠性工程發(fā)展的重要里程碑。2023/4/2718第十八頁，共42頁?？煽啃怨こ痰陌l(fā)展成熟與綜合發(fā)展20世紀(jì)60年代~70年代,是可靠性工程全面發(fā)展和步入成熟的階段。美國在許多武器裝備中推行可靠性工程，美軍形成了一系列較完善的標(biāo)準(zhǔn)20世紀(jì)80年代以來，可靠性向更廣泛和更深入的方向發(fā)展，并以武器裝備的效能為目標(biāo)，將可靠性、維修性和保障性有機(jī)的綜合在一起，形成可靠性系統(tǒng)工程我國從20世紀(jì)80年代，才真正在武器裝備中開展可靠性工程；21世紀(jì)初，可靠性工程在我國全面深入的研究與應(yīng)用2023/4/2719第十九頁，共42頁?？煽啃怨こ虄?nèi)涵及其外延產(chǎn)品特性系統(tǒng)失效(不可靠)2023/4/2720第二十頁，共42頁?？煽啃怨こ虄?nèi)涵可靠性工程范疇系統(tǒng)/產(chǎn)品的可靠性要求或目標(biāo)可靠性的設(shè)計分析建模、預(yù)計、FMEA、FTA風(fēng)險分析等可靠性試驗與評價環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS)可靠性增長試驗等可靠性驗證試驗等可靠性信息可靠性管理2023/4/2721第二十一頁，共42頁?？煽啃怨こ虄?nèi)涵可靠性工程理論基礎(chǔ)交叉型學(xué)科可靠性的理論基礎(chǔ)宏觀：系統(tǒng)學(xué)、概率論、統(tǒng)計學(xué)微觀：其他學(xué)科：材料學(xué)、力學(xué)等等應(yīng)用理論系統(tǒng)工程可靠性設(shè)計分析技術(shù)可靠性試驗技術(shù)可靠性評估技術(shù)可靠性信息管理可靠性管理2023/4/2722第二十二頁，共42頁。可靠性工程內(nèi)涵質(zhì)量與可靠性關(guān)系從廣義質(zhì)量觀看，質(zhì)量涵蓋可靠性從狹義的質(zhì)量觀看，就是“符合性質(zhì)量”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(qiáng)可靠性是更深層次的與設(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)為可靠性工程是質(zhì)量部門的事情，而設(shè)計部門卻很少人員參與。產(chǎn)品的可靠性是在設(shè)計階段就已經(jīng)決定了在用戶使用過程中，均是“可靠性”問題2023/4/2723第二十三頁，共42頁?？煽啃怨こ虄?nèi)涵可靠性的幾個概念時間域的概率度量按用戶/生產(chǎn)方分類固有可靠性使用可靠性按分析角度分類基本可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，無故障的持續(xù)時間或概率在沒有后勤保障情況下系統(tǒng)工作能力的度量考慮所有需要維修保障的故障任務(wù)可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)定功能的能力系統(tǒng)完成任務(wù)能力的度量只考慮引起任務(wù)失敗的故障2023/4/2724第二十四頁，共42頁?？煽啃怨こ虄?nèi)涵浴盆曲線典型的故障率模型，許多產(chǎn)品故障率呈此模型分為三個階段：早期壽命區(qū)：故障率隨時間而降低*恒定故障率區(qū)：故障率保持不變*耗損區(qū)：故障率隨時間而增加*器件的缺陷，制造的缺陷或儲存運(yùn)輸?shù)脑蛟斐傻墓收袭a(chǎn)品進(jìn)入成熟期，故障多為偶然原因造成產(chǎn)品進(jìn)入耗損期，故障多為老化、耗損，物理化學(xué)機(jī)理通過浴盆曲線確定保修期確定使用壽命零部件更換時間2023/4/2725第二十五頁，共42頁。可靠性工程內(nèi)涵系統(tǒng)可靠性的概念一個產(chǎn)品或系統(tǒng)是由眾多的單元組成的，如飛機(jī)、神州號飛船、洗衣機(jī)系統(tǒng)的可靠性是其各組成單元的可靠性的概率邏輯組合分析/計算系統(tǒng)可靠性，需要建立系統(tǒng)可靠性模型系統(tǒng)可靠性的設(shè)計與分析方法系統(tǒng)性統(tǒng)計學(xué)系統(tǒng)自身的特性其他專門的專業(yè)學(xué)科2023/4/2726第二十六頁，共42頁?？煽啃怨こ虄?nèi)涵可靠性工程特點全壽命(壽命剖面與任務(wù)剖面)綜合性需求分析、設(shè)計、管理、試驗、制造與使用圍繞“故障”并行工程交叉型學(xué)科導(dǎo)致故障的原因:系統(tǒng)設(shè)計和結(jié)構(gòu)、元件的可靠性使用環(huán)境制造缺陷預(yù)防維修和計劃維修等2023/4/2727第二十七頁，共42頁?？煽啃怨ぷ黜椖靠煽啃约捌涔ぷ黜椖恳蟮拇_定確定可靠性要求確定可靠性的定性、定量要求確定可靠性工作項目要求根據(jù)產(chǎn)品特點、選擇確定可靠性工作項目(以GJB450A為依據(jù))將可靠性工程工作，納入型號研制中2023/4/2728第二十八頁，共42頁?？煽啃怨ぷ黜椖靠煽啃怨芾碇贫煽啃杂媱?甲方)制定可靠性工作計劃(承制方)對承制方、轉(zhuǎn)承制方和供應(yīng)方的監(jiān)督與控制可靠性評審建立故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)建立故障審查組織可靠性增長管理可靠性設(shè)計分析建立可靠性模型可靠性分配2023/4/2729第二十九頁，共42頁。可靠性工作項目可靠性預(yù)計故障模式、影響及危害性分析故障樹分析潛在分析電路容差分析制定可靠性設(shè)計準(zhǔn)則與符合性檢查元器件、零部件和原材料選擇與控制確定可靠性關(guān)鍵產(chǎn)品確定功能測試、包裝、貯存、裝卸、運(yùn)輸和維修對產(chǎn)品可靠性的影響2023/4/2730第三十頁，共42頁?？煽啃怨ぷ黜椖坑邢拊治瞿途眯苑治隹煽啃栽囼炁c評價[可靠性驗證]環(huán)境應(yīng)力篩選可靠性研制試驗可靠性增長試驗可靠性鑒定試驗可靠性驗收試驗可靠性分析評價壽命試驗2023/4/2731第三十一頁，共42頁?？煽啃怨ぷ黜椖渴褂每煽啃栽u估與改進(jìn)使用可靠性信息收集使用可靠性評估使用可靠性改進(jìn)2023/4/2732第三十二頁，共42頁?？煽啃怨こ坦ぷ髁鞒炭煽啃怨こ坦ぷ髁鞒?023/4/2733第三十三頁，共42頁。系統(tǒng)設(shè)計階段的可靠性設(shè)計分析流程系統(tǒng)設(shè)計階段的可靠性設(shè)計分析流程2023/4/2734第三十四頁，共42頁。面臨的問題認(rèn)識不足、重視不夠，被動應(yīng)付急于求成[長期效應(yīng)]現(xiàn)成工具[技術(shù)的成熟]既有管理，也有技術(shù)問題，更多是管理問題可靠性人員的地位問題、人員素質(zhì)問題可靠性數(shù)據(jù)與經(jīng)驗的積累和升華很不夠沒有完全納入產(chǎn)品的研發(fā)體系中[有組織無紀(jì)律]可靠性人員與專業(yè)設(shè)計人員的融合問題產(chǎn)品的使用環(huán)境與使用模式認(rèn)識不清2023/4/2735第三十五頁，共42頁。面臨的問題技術(shù)手段的局限性目前的以系統(tǒng)學(xué)與概率論為基礎(chǔ)的系統(tǒng)可靠性方法的局限性，不能從根本上解決問題設(shè)計人員不知道如何設(shè)計可靠性[數(shù)字游戲]現(xiàn)有的可靠性方法操作性差針對具體的微觀問題缺乏技術(shù)手段機(jī)械產(chǎn)品的非標(biāo)準(zhǔn)化與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺乏高可靠性、長壽命，以及儲存可靠性問題缺乏技術(shù)手段2023/4/2736第三十六頁，共42頁。謝謝大家2023/4/2737第三十七頁，共42頁。壽命周期與壽命剖面產(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2023/4/2738第三十八頁，共42頁。壽命剖面示例事件使用方法生產(chǎn)驗收裝卸和公路運(yùn)輸裝卸和鐵路運(yùn)輸裝卸和空運(yùn)裝卸和船運(yùn)裝卸和后勤支援運(yùn)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段命中目標(biāo)生產(chǎn)階段后