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1(優(yōu)選)第六章設(shè)計過程質(zhì)量管理目前一頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)2資料表明:產(chǎn)品質(zhì)量的好壞,約70%是由產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量所決定的。開發(fā)設(shè)計是產(chǎn)品質(zhì)量形成的最為關(guān)鍵的階段。設(shè)計一旦完成,產(chǎn)品的固有質(zhì)量也就隨之確定

----產(chǎn)品質(zhì)量是設(shè)計、制造出來的,而不是檢驗(yàn)出來的。目前二頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)3第一節(jié)面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計一、產(chǎn)品設(shè)計的DfX方法DfX(DfP、DfD、DfM、DfR、DfE、DfC),面向產(chǎn)品生命周期的產(chǎn)品設(shè)計方法,即為產(chǎn)品生命周期內(nèi)某一環(huán)節(jié)或某一因素而設(shè)計。目前三頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)4設(shè)計過程產(chǎn)品概念形成顧客未來需求預(yù)測面向產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)選擇面向過程選擇的技術(shù)開發(fā)最終產(chǎn)品定義產(chǎn)品營銷與分銷準(zhǔn)備產(chǎn)品設(shè)計與評價制造系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)品制造、交付和使用目前四頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)5二、面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計設(shè)計產(chǎn)品時,通常必須首先回答許多問題:顧客所需的特性有哪些?這些特性哪些是關(guān)鍵特性?如何平衡這些特性之間的關(guān)系?產(chǎn)品可選材料有哪些?產(chǎn)品的可制造性如何保證?產(chǎn)品的可靠性如何保證?需要多少成本才能使產(chǎn)品在市場上獲得成功?……這些問題的解決方法----面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計目前五頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)6三、面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計使用的質(zhì)量工程技術(shù)質(zhì)量工程技術(shù)為產(chǎn)品研制設(shè)計、技術(shù)改進(jìn)提供了合理而高效的技術(shù)方法。常用的方法主要有:

質(zhì)量功能展開。它利用關(guān)系矩陣科學(xué)地將顧客的要求轉(zhuǎn)達(dá)化為所開發(fā)產(chǎn)品的規(guī)格要求。

田口三次設(shè)計。即田口線外質(zhì)量工程,分為系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計、容差設(shè)計三個階段。此方法可有效地減少產(chǎn)品質(zhì)量特性的波動,增強(qiáng)產(chǎn)品在使用過程中的抗干擾能力。

可信性工程。綜合運(yùn)用各種方法提高產(chǎn)品的可信性(包括可用性、可靠性、可維修性)。

價值工程。價值工程技術(shù)可避免設(shè)計人員只著眼于追求高的性能指標(biāo),而對成本關(guān)心較少。價值工程有利于設(shè)計人員樹立良好的成本效益觀念,節(jié)約社會資源。目前六頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)7第二節(jié)質(zhì)量功能展開

一、質(zhì)量功能展開(QFD)的起源與發(fā)展對于來說,質(zhì)量的定義已經(jīng)發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變,即從“滿足設(shè)計需求”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皾M足顧客需求”。企業(yè)確定顧客需求之后,必須將這些需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品功能設(shè)計。質(zhì)量功能展開(QFD,QualityFunctionDeployment)就是將顧客需求轉(zhuǎn)化為功能設(shè)計的一種方法。有時這種轉(zhuǎn)化過程也被稱為展現(xiàn)顧客需求(voiceofthecustomer)。目前七頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)8QFD于70年代初起源于日本,由曾任教于東京理工學(xué)院的水野滋(S.Mizuno)博士提出。70年代中期,QFD相繼被其它日本公司所采用。豐田公司于70年代后期使用QFD取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益,新產(chǎn)品開發(fā)起動成本累計下降了61%,而開發(fā)周期下降了1/3。今天,在日本,QFD已成功地用于電子儀器、家用電器、服裝、集成電路、合成橡膠、建筑設(shè)備和農(nóng)業(yè)機(jī)械中。福特公司于1985年在美國率先采用QFD方法。80年代早期,福特公司面臨著競爭全球化、勞工和投資成本日益增加,產(chǎn)品生命周期縮短、顧客期望提高等嚴(yán)重問題,采用QFD方法使福特公司的產(chǎn)品市場占有率得到改善。今天,在美國,許多公司都采用了QFD方法,包括福特公司、通用汽車公司、克萊斯勒公司、惠普公司等,在汽車、家用電器、船舶、變速箱、渦輪機(jī)、印刷電路板、自動購貨系統(tǒng)、軟件開發(fā)等方面都有成功應(yīng)用QFD的報道。目前八頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)9二、質(zhì)量功能展開的基本階段

1、調(diào)查和分析顧客需求顧客需求是質(zhì)量功能配置的最基本的輸入。顧客需求的獲取是質(zhì)量功能配置過程中最為關(guān)鍵也是最為困難的一步。要通過各種市場調(diào)查方法和各種渠道搜集顧客需求,然后進(jìn)行匯集、分類和整理,并用加權(quán)來表示顧客需求的相對重要度。

2、顧客需求的瀑布式分解過程

采用矩陣(也稱為質(zhì)量屋)的形式,將顧客需求逐步展開,分層地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品工程特性、零件特征、工藝特征和質(zhì)量控制方法。在展開過程中,上一步的輸出就是下一步的輸入,構(gòu)成瀑布式分解過程。

目前九頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)10QFD是一個非常結(jié)構(gòu)化(structured)的、矩陣驅(qū)動(matrix-driven)的過程,其運(yùn)行包括4個階段:將顧客需求(customerrequirements)轉(zhuǎn)化產(chǎn)品特性(performancemeasures)將產(chǎn)品特性轉(zhuǎn)化成零件特性(featuresandtechnology)將零件特性轉(zhuǎn)化成關(guān)鍵工藝操作(partsspecification)將關(guān)鍵工藝操作轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)要求(manufacturingprocesses)。目前十頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)11

產(chǎn)品規(guī)劃

通過產(chǎn)品規(guī)劃矩陣,將顧客需求轉(zhuǎn)換為技術(shù)需求(最終產(chǎn)品特征),并根據(jù)顧客競爭性評估(從顧客的角度對市場上同類產(chǎn)品進(jìn)行的評估,通過市場調(diào)查得到)和技術(shù)競爭性評估(從技術(shù)的角度對市場上同類產(chǎn)品的評估,通過試驗(yàn)或其它途徑得到)結(jié)果確定各個技術(shù)需求的目標(biāo)值。

設(shè)計展開利用前一階段定義的技術(shù)需求,從多個設(shè)計方案中選擇一個最佳的方案,并通過零件配置矩陣將其轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵的零件特征。

過程規(guī)劃通過工藝規(guī)劃矩陣,確定為保證實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵的產(chǎn)品特征和零件特征所必須保證的關(guān)鍵工藝參數(shù)。

生產(chǎn)控制通過工藝/質(zhì)量控制矩陣將關(guān)鍵的零件特征和工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換為具體的質(zhì)量控制方法。目前十一頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)12目前十二頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)13三、質(zhì)量屋嚴(yán)格地說,QFD是一種思想,一種產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量保證的方法論。它要求產(chǎn)品開發(fā)要直接面向顧客需求,在產(chǎn)品設(shè)計階段考慮工藝和制造問題。通過市場調(diào)查收集到的顧客信息是QFD過程的基本輸入,如何將這些需求轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品和零部件的關(guān)鍵特征以及配置到制造過程的各工序中去。美國學(xué)者與D.CLAUSING于1988年提出的質(zhì)量屋(HOQ,HOUSEOFQUALITY)則是在產(chǎn)品開發(fā)中具體實(shí)現(xiàn)這種方法論的工具,它提供了一種將顧客需求轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品和零部件特征并配置到制造過程的基本結(jié)構(gòu)。目前十三頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)14質(zhì)量屋圖示目前十四頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)151、質(zhì)量屋的構(gòu)成質(zhì)量屋的組成包括7個部分,以一級的質(zhì)量屋為例,他們分別是:左墻:用戶需求。右墻:主要是競爭對手分析,選擇主要的競爭對手,對每個競爭對手在每個用戶需求方面的表現(xiàn)進(jìn)行評估,與我們自己進(jìn)行對比;天花板:將用于滿足客戶需求的產(chǎn)品技術(shù)要求;房間:關(guān)系矩陣表,即用戶需求與技術(shù)要求的關(guān)聯(lián)程度,以簡單的數(shù)值級別來標(biāo)識其影響程度,如1、3、9;地板:質(zhì)量規(guī)格。各個技術(shù)要求的量化目標(biāo),它依據(jù)與競爭對手分析的結(jié)果而來;地下室:技術(shù)性評價表,也是與競爭對手分析,不過是分析競爭對手在每個技術(shù)要求方面的表現(xiàn),用于與我們自己進(jìn)行對比;屋頂,是產(chǎn)品技術(shù)要求之間的關(guān)系,有以下幾種可能:正相關(guān)(強(qiáng)、弱)、負(fù)相關(guān)(強(qiáng)、弱)、無關(guān)。目前十五頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)1610相關(guān)矩陣5關(guān)系矩陣1顧客需求3技術(shù)要求4滿意度方向2對顧客的重要程度9市場競爭性評價6技術(shù)重要度7質(zhì)量規(guī)劃8技術(shù)性評價目前十六頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)17

2、建造質(zhì)量屋的技術(shù)路線(1)調(diào)查顧客需求(2)測評各項(xiàng)需求對顧客的重要度(3)把顧客需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)要求(4)確定顧客需求的滿意度方向(5)填寫關(guān)系矩陣表(6)計算技術(shù)重要度(7)設(shè)計質(zhì)量規(guī)格(8)技術(shù)型評價(9)市場競爭性評價(10)確定相關(guān)矩陣目前十七頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)18清潔的餐廳舒適的座椅美味的食物有響應(yīng)的服務(wù)顧客需求清潔的餐廳美味的食物有響應(yīng)的服務(wù)顧客需求◎◎○△◎△◎◎○舒適的座椅●×●

瓷磚種類

瓷磚接縫處的防塵

服務(wù)員培訓(xùn)

菜單標(biāo)準(zhǔn)化

技術(shù)要求

座椅材料目前十八頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)19目前十九頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)20第三節(jié)可靠性工程(面向可靠性的設(shè)計)

可靠性技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量的一種重要手段,它本身已形成一門獨(dú)立的學(xué)科??煽啃缘陌l(fā)展歷史可靠性的教訓(xùn)史提高可靠性的意義可靠性的基本概念可靠性度量系統(tǒng)可靠性的計算可靠性試驗(yàn)可靠性管理目前二十頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)21一、可靠性的發(fā)展歷史

質(zhì)量與可靠性伴隨著兵器的發(fā)展而誕生和發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)開始,由于納粹德國發(fā)射的V-1、V-2導(dǎo)彈的不可靠及美國運(yùn)往遠(yuǎn)東的航空無線電設(shè)備有60%不能工作,引起了對可靠性問題的認(rèn)識。V2導(dǎo)彈目前二十一頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)221944年納粹德國用V-2導(dǎo)彈襲擊倫敦,有80枚沒有起飛就在起飛臺上爆炸,還有不少導(dǎo)彈沒有達(dá)到倫敦就掉進(jìn)英吉利海峽。當(dāng)時,美國海軍統(tǒng)計,電子設(shè)備在規(guī)定所有期內(nèi)僅有30%的時間能有效地工作。在此期間,因可靠性問題損失飛機(jī)2100架,是被擊落飛機(jī)的1.5倍。通過大量現(xiàn)場調(diào)查和故障分析,采取了對策,誕生了可靠性這門學(xué)科。目前二十二頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)23二、可靠性教訓(xùn)史

一部可靠性發(fā)展史,就是不可靠教訓(xùn)史。這里我們應(yīng)特別看到,有些電子設(shè)備在使用的關(guān)鍵時刻出現(xiàn)了故障,造成的經(jīng)濟(jì)損失就更大了。美國1957年發(fā)射的“先鋒號”衛(wèi)星中,由于一個價值二美元的器件出了故障,造成了價值220萬美元的損失。美國航天局1978年、1979年三次火箭發(fā)射失敗,損失1.6億美元。1971年,原蘇聯(lián)三名宇航員在“禮炮”號飛船中由于一個部件失靈而喪生。目前二十三頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)241986年1月28日,美國航天飛機(jī)“挑戰(zhàn)者號”起飛76秒后爆炸,其中7名宇航員喪生,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)12億美元,美國的民族精神受到了嚴(yán)重創(chuàng)傷。這次事故的直接原因是因?yàn)橐粋€密封圈不密封而引起的。目前二十四頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)25

1986年4月26日,位于前蘇聯(lián)烏克蘭地區(qū)基輔以北130公里的普里皮亞特市的核電站,發(fā)生了震驚世界的切爾諾貝利核電站核泄漏事故。爆炸致使299人受到大劑量輻射、19人死亡,179人送醫(yī)院治療。附近的四座100萬瓦的核電站全部被迫停止運(yùn)轉(zhuǎn),前蘇聯(lián)核電供應(yīng)量為此減少了10%。芬蘭、埃及等國取消了原與前蘇聯(lián)簽定的核設(shè)備訂單,損失估計有近百億美元。蘇聯(lián)的兩大糧倉烏克蘭和白俄羅斯地區(qū)也受到不同程度的核污染,糧食和甜菜產(chǎn)量受到很大影響。另外,事后的清理工作,估計也花費(fèi)了幾十億美元。

核污染造成的后遺癥,其代價更是難以估計。據(jù)一些西方專家估計,這一事故將給數(shù)百萬蘇聯(lián)人埋下致命禍根。3年后,核電站50公里范圍內(nèi)的癌癥患者、兒童甲狀腺患者及畸形家畜和植物(如體格碩大的老鼠,苞蕾異常肥大的花菜)等急劇增加。

據(jù)專家分析,核電站爆炸的客觀原因可能是堆蕊冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障,使工藝管內(nèi)缺水,堆內(nèi)溫度急劇上升,導(dǎo)致燃料蕊體熔化,使高溫下的水蒸汽與鈷、石墨發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,并在高溫下發(fā)生爆炸后引起大火。目前二十五頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)26“永不沉沒的”Titanic,1912年4月15日處女航中,在北大西洋撞上冰山而沉沒,1500人葬生海底,造成了當(dāng)時在和平時期最嚴(yán)重的一次航海事故,也是迄今為止最著名的一次。泰坦尼克號上所使用的鋼板含有許多化學(xué)雜質(zhì)硫化鋅,加上長期浸泡在冰冷的海水中,使得鋼板更加脆弱。遭遇冰山只是“泰坦尼克”號沉沒的原因之一,另外,一個罪魁是,連接船體各部分的固定鉚釘,竟然是用摻有礦渣的劣質(zhì)金屬制成的。目前二十六頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)271974年,我國發(fā)射衛(wèi)星的運(yùn)載火箭因?yàn)橐桓睆綖?.25mm的導(dǎo)線斷裂,導(dǎo)致整個系統(tǒng)被引爆自毀。1991年,我國“澳星”發(fā)射失敗,起因于一個小小的零件故障,所造成的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響是巨大的。目前二十七頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)28三、可靠性研究與應(yīng)用的目的和意義提高產(chǎn)品可靠性,可以防止故障和事故的發(fā)生。提高產(chǎn)品可靠性,能使產(chǎn)品總的費(fèi)用降低。提高產(chǎn)品可靠性,可減少停機(jī)時間,提高產(chǎn)品可用率,一臺設(shè)備可以頂幾臺設(shè)備的工作效率。對于企業(yè):提高產(chǎn)品可靠性,可以改善企業(yè)信譽(yù),增強(qiáng)競爭力,擴(kuò)大產(chǎn)品銷路,從而提高經(jīng)濟(jì)效益。提高產(chǎn)品可靠性,可減少產(chǎn)品責(zé)任賠償案件的發(fā)生,以及其他處理產(chǎn)品事故費(fèi)用的支出,避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。目前二十八頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)29四、可靠性及相關(guān)基本概念1.可靠性(Reliability

)定義 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”目前二十九頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)30

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”問題目前三十頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)31

2.故障及其分類 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),稱之為故障。故障的表現(xiàn)形式,叫做故障模式。引起故障的物理化學(xué)變化等內(nèi)在原因,叫做故障機(jī)理。產(chǎn)品按從發(fā)生失效后是否可以通過維修恢復(fù)到規(guī)定功能狀態(tài),可分為可修復(fù)產(chǎn)品和不可修復(fù)產(chǎn)品。對可修復(fù)產(chǎn)品稱為故障,對不可修復(fù)產(chǎn)品稱為失效。產(chǎn)品的故障分類有多種:按發(fā)生的規(guī)律分偶然故障和耗損故障

按引起的后果分為致命性故障和非致命性故障按統(tǒng)計特性分獨(dú)立故障和從屬故障目前三十一頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)323.維修性產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時,保持或恢復(fù)執(zhí)行規(guī)定狀態(tài)的能力稱為維修性。規(guī)定條件指維修的機(jī)構(gòu)和場所及相應(yīng)的人員、技能與設(shè)備、設(shè)施、工具、備件、技術(shù)資料等。規(guī)定的程序和方法指的是按技術(shù)文件規(guī)定采用的維修工作類型、步驟、方法等。能否完成維修工作當(dāng)然還與規(guī)定時間有關(guān)。維修性是產(chǎn)品質(zhì)量的一種特性,即由產(chǎn)品設(shè)計賦予的使其維修簡便、迅速和經(jīng)濟(jì)的固有特性。產(chǎn)品的可靠性與維修性密切相關(guān),都是產(chǎn)品的重要設(shè)計特性,因此產(chǎn)品可靠性與維修性工作應(yīng)從產(chǎn)品論證時開始,提出可靠性與維修性的要求,并在開發(fā)中開展可靠性與維修性設(shè)計、分析、試驗(yàn)、評定等活動,把可靠性與維修性要求落實(shí)到產(chǎn)品的設(shè)計中。目前三十二頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)334.保障性系統(tǒng)(裝備)的設(shè)計特性和計劃的保障資源滿足平時和戰(zhàn)時使用要求的能力稱為保障性。保障性是裝備系統(tǒng)的固有屬性,它包括兩方面含義,即與裝備保障有關(guān)的設(shè)計特性和保障資源的充足和適用程度。設(shè)計特性是指與保障有關(guān)的設(shè)計特性,如與可靠性和維修性等有關(guān)的,以及保障資源要求裝備所具有的設(shè)計特性。這些設(shè)計特性可以通過設(shè)計直接影響裝備的硬件和軟件。如使設(shè)計的裝備便于操作、檢測、維修、裝卸、運(yùn)輸、消耗品(油、水、氣、彈)補(bǔ)給等設(shè)計特性。從保障性角度看,良好的保障設(shè)計特性是使裝備具有可保障的特性或者說所設(shè)計的裝備是可保障的。保障資源是保證裝備完成平時和戰(zhàn)時使用的人力和物力。從保障性的角度看,充足的并與裝備匹配完善的保障資源說明裝備是能得到保障的。裝備具有可保障的特性和能保障的特性才是具有完整保障性的裝備。目前三十三頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)345.可用性和可信性可用性是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)定的時刻或時間區(qū)間內(nèi)處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力。它是產(chǎn)品可靠性、維修性和維修保障的綜合反映,這里的可用性定義是固有可用性的定義,外部資源(不包括維修資源)不影響產(chǎn)品的可用性。反之,使用可用性則受外部資源的影響??捎眯缘母怕识攘糠Q為可用度??捎眯酝ㄋ椎卣f是“要用時就可用”。實(shí)際上,可靠性和維修性都是為了使顧客手中的產(chǎn)品隨時可用??煽啃允菑难娱L其正常工作時間來提高產(chǎn)品可用性,而維修性則是從縮短因維修的停機(jī)時間來提高可用性??捎眯允穷櫩蛯Ξa(chǎn)品質(zhì)量的又一重要的需求??尚判允且粋€集合性術(shù)語,用來表示可用性及其影響因素:可靠性、維修性、維修保障??尚判詢H用于非定量條款中的一般描述,可信性的定性和定量具體要求是通過可用性、可靠性、維修性、維修保障的定性和定量要求表達(dá)的。

目前三十四頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)35五、可靠度性度量1、可靠度及可靠度函數(shù)

產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),完成規(guī)定功能的概率稱為可靠度??煽慷仁顷P(guān)于時間t的函數(shù),記為R(t)。如果規(guī)定產(chǎn)品從開始工作到首次故障前的工作時間為T,即壽命。壽命T是一個隨機(jī)變量,而可靠度函數(shù)可以看作是隨機(jī)事件“T>t”的概率,可靠度函數(shù)表示為:目前三十五頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)36根據(jù)定義,可靠度可以通過下式測算:式中:N—t=0時,在規(guī)定條件下進(jìn)行工作的產(chǎn)品數(shù);

Nf(t)—在0到t時刻的工作時間內(nèi),產(chǎn)品的累計故障數(shù)。

Ns(t)--工作到時刻t處于能完成規(guī)定功能的產(chǎn)品數(shù),殘存產(chǎn)品數(shù)。例:設(shè)t=0時,投入工作的10000只燈泡,以天作為度量時間的單位,當(dāng)t=365天時,發(fā)現(xiàn)有300只燈泡壞了,求一年時的工作可靠度。

解:已知N=10000,Nf(t)=300,故:

R(365)=(10000-300)/10000=0.97目前三十六頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)372、不可靠度(累積故障概率) 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),喪失規(guī)定功能的概率稱為不可靠度。不可靠度函數(shù)可以表示為:

產(chǎn)品的不可靠度還可以通過下式測算:

目前三十七頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)38可靠度與不可靠度的關(guān)系為:

tR(t)01不可靠度函數(shù)示意圖tQ(t)0可靠度函數(shù)示意圖目前三十八頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)393、故障密度函數(shù)f(t)

定義故障密度函數(shù)f(t)為不可靠度函數(shù)的導(dǎo)數(shù),它可以看成是t時刻后一個單位時間產(chǎn)品故障的概率,即則有:目前三十九頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)40t0t1f(t)Q(t)R(t)R(t)、Q(t)、f(t)之間的關(guān)系示意圖參看教材P63例4-1目前四十頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)414、故障率 工作到某時刻尚未故障的產(chǎn)品,在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率,稱之為產(chǎn)品的故障率。 用數(shù)學(xué)符號表示為:式中——故障率;

——t時刻后,時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù);

對于低故障率的元部件常以為故障率的單位,稱之為菲特(Fit)。

——t時刻后,時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù);

目前四十一頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)42可靠度、不可靠度、故障密度函數(shù)與故障率之間的關(guān)系目前四十二頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)43浴盆曲線

大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時間的變化曲線形似浴盆,稱之為浴盆曲線。由于產(chǎn)品故障機(jī)理的不同,產(chǎn)品的故障率隨時間的變化大致可以分為三個階段:目前四十三頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)44當(dāng)產(chǎn)品的故障服從指數(shù)分布時,故障率為常數(shù),此時可靠度為:

R(t)=e-λ(t)

在上例中,若一年后又有1只燈泡壞了,求故障率是多少?解:已知△t=1,△r(t)=1,NS(t)=9700

則:λ(t)=1/(9700×1)=0.000103/天目前四十四頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)455、失效(故障)前平均時間(MTTF)

設(shè)N個不可修復(fù)的產(chǎn)品在同樣條件下進(jìn)行試驗(yàn),測得其全部失效時間為t1,t2,…tN其平均失效前時間(MTTF)為:

對于不可修復(fù)產(chǎn)品,失效時間就是產(chǎn)品的平均壽命。當(dāng)N趨向于無窮時,MTTF為產(chǎn)品故障時間這一隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望,即目前四十五頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)46例設(shè)有5個不可修復(fù)產(chǎn)品進(jìn)行壽命試驗(yàn),它們發(fā)生失效的時間分別是1000h,1500h,2000h,2200h,2300h,問該產(chǎn)品的MTTF觀測值?解:MTTF=(1000+1500+2000+2200+2300)/5=9500/5=1800h目前四十六頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)476、平均故障間隔時間(MTBF)一個可修復(fù)產(chǎn)品在使用過程中發(fā)生了N次故障,每次故障修復(fù)后又重新投入使用,測得其每次工作持續(xù)時間為t1,t2,…tN,其平均故障間隔時間MTBF為:當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時,產(chǎn)品的故障率為常數(shù)λ,有目前四十七頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)48例:設(shè)有一電子產(chǎn)品工作1萬小時,共發(fā)生故障5次,問該產(chǎn)品的MTBF的觀測值?

解:MTBF=10000/5=2000h目前四十八頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)497、維修度在規(guī)定的條件下使用的產(chǎn)品發(fā)生故障后,在規(guī)定時間(0,t)內(nèi)完成修復(fù)的概率,記作M(t)。修復(fù)率:修復(fù)時間已達(dá)到某一時刻但尚未修復(fù)的產(chǎn)品在該時刻后的單位時間內(nèi)完成修復(fù)的概率,記作μ(t)。平均修復(fù)時間:可修復(fù)的產(chǎn)品的平均修理時間,其估計值為修復(fù)時間總和和修復(fù)次數(shù)之比,記作MTTR(MeanTimeToRepair)。

目前四十九頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)50

平均修復(fù)時間可以通過平均值去估算,即:

Ti為第i次修復(fù)時間。同樣,如果修復(fù)率是常數(shù),則M(t)服從指數(shù)分布,即目前五十頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)518、可用度A

產(chǎn)品可用度是指產(chǎn)品的平均故障間隔時間與總時間的比值。如果故障率、修復(fù)率均為常數(shù),則目前五十一頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)52六、系統(tǒng)可靠性計算產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計出來的,生產(chǎn)出來的,也是管理出來的。產(chǎn)品開發(fā)者的可靠性設(shè)計水平對產(chǎn)品固有的可靠性影響是重大的,因此可靠性設(shè)計與分析在產(chǎn)品開發(fā)過程中具有很重要的地位。

在可靠性設(shè)計方案的研究過程中,常假定元件或分系統(tǒng)有某種可靠性,建立產(chǎn)品系統(tǒng)級、分系統(tǒng)級或設(shè)備級的可靠性模型,然后計算所設(shè)計的系統(tǒng)的可靠性。產(chǎn)品典型的可靠性模型有串聯(lián)模型、并聯(lián)模型和混聯(lián)模型。目前五十二頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)531、串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性

如果系統(tǒng)S是由n個單元S1、S2、Sn組成,n個單元中只要有一個失效,整個系統(tǒng)就失效,這樣的系統(tǒng)就稱為串聯(lián)系統(tǒng)。各單元如果是相互獨(dú)立的,則有系統(tǒng)的可靠度為

12n…目前五十三頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)54如果各個單元的故障率分別為:λ1,λ2,…,λn,則系統(tǒng)的可靠度為系統(tǒng)的故障率?目前五十四頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)552、并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性

如果系統(tǒng)S的n個單元中,只要有一個單元正常工作,系統(tǒng)就能正常工作,換句話說,只有所有單元都出現(xiàn)故障,才會導(dǎo)致系統(tǒng)故障,這樣的系統(tǒng)就成為并聯(lián)系統(tǒng),也稱工作貯備模型。如圖所示:12n…目前五十五頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)56并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為:系統(tǒng)的故障率?目前五十六頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)57

3、混合系統(tǒng)的可靠性計算把若干個串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)重復(fù)的加以串聯(lián)和并聯(lián)的組合,就得到更復(fù)雜的可靠性結(jié)構(gòu)模型,稱為混合系統(tǒng)。混合系統(tǒng)的可靠性計算需要逐級進(jìn)行。目前五十七頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)58七、可靠性試驗(yàn)可靠性試驗(yàn)的基本概念可靠性試驗(yàn)分類常用可靠性試驗(yàn)?zāi)壳拔迨隧揬總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)591、可靠性試驗(yàn)的基本概念

可靠性試驗(yàn)概念廣義而言,凡是為了了解、考核、評價、分析和提高產(chǎn)品可靠性而進(jìn)行的試驗(yàn)都可以稱之為可靠性試驗(yàn)??煽啃詫?shí)驗(yàn)?zāi)康脑谘兄齐A段使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)定的可靠性指標(biāo)在產(chǎn)品研制定型時進(jìn)行可靠性鑒定在生產(chǎn)過程中控制產(chǎn)品的質(zhì)量對產(chǎn)品進(jìn)行篩選,以提高整批產(chǎn)品的可靠性水平研究產(chǎn)品的故障機(jī)理目前五十九頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)602、可靠性試驗(yàn)分類可靠性試驗(yàn)按試驗(yàn)地點(diǎn)和方式分為兩大類:現(xiàn)場試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)。模擬試驗(yàn)按試驗(yàn)性質(zhì)分為:破壞性試驗(yàn)、非破壞性試驗(yàn)。模擬試驗(yàn)按試驗(yàn)?zāi)康姆譃椋嚎煽啃澡b定試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、耐久性實(shí)驗(yàn)、篩選實(shí)驗(yàn)、可靠性增長試驗(yàn)。目前六十頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)613、常用可靠性試驗(yàn)常用的可靠性試驗(yàn)GJB450A在可靠性工作項(xiàng)目中規(guī)定的可靠性試驗(yàn):環(huán)境應(yīng)力篩選可靠性研制試驗(yàn)可靠性增長試驗(yàn)可靠性鑒定試驗(yàn)可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)(ESS—EnvironmentStressScreen)在產(chǎn)品出廠前或使用前,有意將環(huán)境應(yīng)力施加到產(chǎn)品上,以便發(fā)現(xiàn)和排除不良元器件、制造工藝和其他原因引入的缺陷造成的早期故障。可靠性研制試驗(yàn)通過對產(chǎn)品施加環(huán)境應(yīng)力、工作載荷,尋找產(chǎn)品中的設(shè)計缺陷,以改進(jìn)設(shè)計,提高產(chǎn)品的固有可靠性目前六十一頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)62可靠性增長試驗(yàn)通過對產(chǎn)品施加模擬實(shí)際使用環(huán)境的綜合環(huán)境應(yīng)力,暴露產(chǎn)品中的潛在缺陷并采取糾正措施,使產(chǎn)品的可靠性達(dá)到規(guī)定的要求可靠性鑒定試驗(yàn)?zāi)M實(shí)際使用環(huán)境,對產(chǎn)品施加工作應(yīng)力,驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計是否達(dá)到規(guī)定的可靠性要求可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)?zāi)M實(shí)際使用環(huán)境,對產(chǎn)品施加工作應(yīng)力,驗(yàn)證批生產(chǎn)產(chǎn)品的可靠性是否保持在規(guī)定的水平,即產(chǎn)品經(jīng)過生產(chǎn)期間的工藝、工裝、工作流程變化后的可靠性。目前六十二頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)63八、可靠性管理1基本概念2可靠性管理組織機(jī)構(gòu)3可靠性大綱4可靠性工作項(xiàng)目及工作流程5可靠性大綱的監(jiān)督與控制目前六十三頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)641基本概念可靠性管理可靠性是產(chǎn)品在使用中顯示出來的一種特性,是通過一系列工程活動設(shè)計、制造到產(chǎn)品中去的,而這些活動的進(jìn)行需要恰當(dāng)?shù)慕M織和管理??煽啃怨芾砭褪菑南到y(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),通過制定和實(shí)施一項(xiàng)科學(xué)的計劃,去組織、控制和監(jiān)督可靠性活動的開展,以保證用最少的資源實(shí)現(xiàn)用戶所要求的產(chǎn)品可靠性??煽啃怨芾淼哪康氖潜WC用戶可靠性要求的實(shí)現(xiàn)可靠性管理的目標(biāo)可靠性大綱中規(guī)定的要求用戶的可靠性要求滿足約束條件目前六十四頁\總數(shù)七十頁\編于十六點(diǎn)65職責(zé)計劃、組織監(jiān)督、控制指導(dǎo)對象在研制、生產(chǎn)和使用中與可靠性相關(guān)的所有活動,但重點(diǎn)是研制階段的設(shè)計與實(shí)驗(yàn)活動

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