可靠性和可靠性工程

可靠性與可靠性工程

ReliabilityEngineering6/20/20231內(nèi)容提要可靠性研究與應用的目的和意義裝備研制與可靠性工程可靠性工程的發(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6/20/20232可靠性研究與應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。從生理學上講，人也可以看成是產(chǎn)品或機器持久保持其功能/性能的能力，不出現(xiàn)問題、補發(fā)上故障，為用戶所用電冰箱用7~10年不出故障，捷達轎車“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”）6/20/20233可靠性研究與應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)濟損失人員安全武器裝備喪失戰(zhàn)斗力政治、社會問題6/20/20234可靠性研究與應用的目的和意義為什么要搞可靠性？技術的進步、信息時代產(chǎn)品，特別是飛機、武器裝備等日益復雜化、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6/20/202350.60.8650.9250.8650.520.8可靠性研究與應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用綜合效能功能/性能，款式、構型等可靠性(壽命)、維修性、產(chǎn)品支援質(zhì)量價格/使用費用6/20/20236裝備研制與可靠性工程系統(tǒng)工程(SystemEngineering)系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設計、制造、試驗和使用的科學方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學方法[錢學森]從整體出發(fā)合理開發(fā)、設計、實施和運用系統(tǒng)的工程技術[中國大百科]運用系統(tǒng)學的思想、理論，開展/管理工程“系統(tǒng)”的工程工程系統(tǒng)工程組織管理大型工程項目的規(guī)劃、研究、設計、制造、試驗和使用的技術[中國大百科][工程系統(tǒng)的規(guī)劃與設計，阮鐮、章國棟]6/20/20237裝備研制與可靠性工程系統(tǒng)工程管理的三大類活動研制階段劃分：控制研制過程及建立基線系統(tǒng)工程過程(系統(tǒng)工程管理的核心)壽命周期綜合：研制過程中全面、綜合考慮壽命周期的所有需求——可靠性6/20/20238裝備研制與可靠性工程并行工程(ConcurrentEngineering，CE)并行工程是對產(chǎn)品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）進行并行一體化設計的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度和用戶需求。[1988年，美國防御分析研究所(IDA)以武器生產(chǎn)為背景,對傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式進行了分析,系統(tǒng)化地提出了并行工程的概念，R.I.Winner著名的R-338報告]并行工程作為一種哲理，其中新技術不斷更新：如網(wǎng)絡上的異地協(xié)同設計，虛擬現(xiàn)實技術在設計中的應用，新的設計方法學等。6/20/20239裝備研制與可靠性工程工程研制過程拋墻式并行工程過程6/20/202310并行工程的核心綜合、協(xié)調(diào)綜合考慮武器系統(tǒng)的各個方面各方面之間的相關性協(xié)調(diào)權衡好各方面因素的關系——可靠性是其重要因素協(xié)調(diào)好工程過程中各項工作的關系并行改傳統(tǒng)的串行方式為并行方式并行與協(xié)調(diào)以產(chǎn)品為核心需求牽引，思想觀念的更新6/20/202311工程過程概念6/20/202312可靠性工程概述可靠性工程概念為達到產(chǎn)品的可靠性要求而進行的一套設計、研制、生產(chǎn)和試驗工作：設計分析、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，也是RMSE的首要任務。產(chǎn)品的可靠性是設計、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6/20/202313可靠性工程的發(fā)展萌芽期20世紀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ARINC開始了最早的一個可靠性改進計劃；1952年美國國防部成立了電子設備可靠性咨詢組(AGREE)；1955年AGREE開始實施從設計、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《軍用電子設備可靠性》的研究報告，從9個方面闡述了可靠性設計、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，標志著可靠性已經(jīng)成為一門獨立的學科，是可靠性工程發(fā)展的重要里程碑。6/20/202314可靠性工程的發(fā)展成熟與綜合發(fā)展20世紀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準20世紀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，將可靠性、維修性和保障性有機的綜合在一起，形成可靠性系統(tǒng)工程我國從20世紀80年代，才真正在武器裝備中開展可靠性工程；21世紀初，可靠性工程在我國全面深入的研究與應用6/20/202315可靠性工程內(nèi)涵及其外延產(chǎn)品特性6/20/202316可靠性系統(tǒng)工程可靠性系統(tǒng)工程可靠性工程可靠性、安全性(系統(tǒng)安全性工程)維修性工程與維修工程維修性產(chǎn)品固有的特性：反映產(chǎn)品是否好修維修：為保持/恢復產(chǎn)品可用狀態(tài)所開展的活動維修的方式與級別，RCM：以可靠性為中心的維修測試與測試性：故障診斷綜合保障/產(chǎn)品支援保障性：好保障、保障好維修設備與人員備件與維修網(wǎng)點(維修級別)用戶資料與培訓等6/20/202317可靠性工程內(nèi)涵可靠性工程范疇系統(tǒng)/產(chǎn)品的可靠性要求或目標可靠性的設計分析建模、預計、FMEA、FTA風險分析等可靠性試驗與評價環(huán)境應力篩選(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6/20/202318可靠性工程內(nèi)涵可靠性工程理論基礎交叉型學科可靠性的理論基礎宏觀：系統(tǒng)學、概率論、統(tǒng)計學微觀：其他學科：材料學、力學等等應用理論系統(tǒng)工程可靠性設計分析技術可靠性試驗技術可靠性評估技術可靠性信息管理可靠性管理6/20/202319可靠性工程內(nèi)涵質(zhì)量與可靠性關系從廣義質(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，往往批次性很強可靠性是更深層次的與設計、工藝相關的根本性問題。有些企業(yè)對于可靠性工程有一種錯誤觀念，認為可靠性工程是質(zhì)量部門的事情，而設計部門卻很少人員參與。產(chǎn)品的可靠性是在設計階段就已經(jīng)決定了在用戶使用過程中，均是“可靠性”問題6/20/202320可靠性工程內(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可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的任務剖面內(nèi)完成規(guī)定功能的能力系統(tǒng)完成任務能力的度量只考慮引起任務失敗的故障6/20/202321可靠性工程內(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輸?shù)脑蛟斐傻墓收袭a(chǎn)品進入成熟期，故障多為偶然原因造成產(chǎn)品進入耗損期，故障多為老化、耗損，物理化學機理通過浴盆曲線確定保修期確定使用壽命零部件個未能更換時間6/20/202322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、神州號飛船、洗衣機系統(tǒng)的可靠性是其格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)可靠性的設計與分析方法系統(tǒng)性統(tǒng)計學系統(tǒng)自身的特性其他專門的專業(yè)學科6/20/202323可靠性工程內(nèi)涵可靠性工程特點全壽命(壽命剖面與任務剖面)綜合性需求分析、設計、管理、試驗、制造與使用圍繞“故障”并行工程交叉型學科導致故障的原因:系統(tǒng)設計和結構、元件的可靠性使用環(huán)境制造缺陷預防維修和計劃維修等6/20/202324可靠性工作項目可靠性及其工作項目要求的確定(100系列)確定可靠性要求(101)確定可靠性的定性、定量要求確定可靠性工作項目要求(102)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，納入型號研制中可靠性管理制定可靠性計劃(甲方)制定可靠性工作計劃(承制方)對承制方、轉承制方和供應方的監(jiān)督與控制6/20/202325可靠性工作項目可靠性管理制定可靠性計劃(甲方)制定可靠性工作計劃(承制方)對承制方、轉承制方和供應方的監(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計分析建立可靠性模型可靠性分配6/20/202326可靠性工作項目可靠性設計分析可靠性預計故障模式、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計準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鍵產(chǎn)品確定功能測試、包裝、貯存、裝卸、運輸和維修對產(chǎn)品可靠性的影響6/20/202327可靠性工作項目可靠性設計分析有限元分析耐久性分析可靠性試驗與評價[可靠性驗證]環(huán)境應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6/20/202328可靠性工作項目使用可靠性評估與改進使用可靠性信息收集使用可靠性評估使用可靠性改進6/20/202329可靠性工程工作流程可靠性工程工作流程6/20/202330系統(tǒng)設計階段的可靠性設計分析流程系統(tǒng)設計階段的可靠性設計分析流程6/20/202331面臨的問題認識不足、重視不夠，被動應付急于求成[長期效應]現(xiàn)成工具[技術的成熟]既有管理，也有技術問題，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[有組織無紀律]可靠性人員與專業(yè)設計人員的融合問題產(chǎn)品的使用環(huán)境與使用模式認識不清6/20/202332面臨的問題技術手段的局限性目前的以系統(tǒng)學與概率論為基礎的系統(tǒng)可靠性方法的局限性，不能從根本上解決問題設計人員不知道如何設計可靠性[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手段機械產(chǎn)品的非標準化與基礎數(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手段6/20/202333可靠性工作要求明確了解用戶對產(chǎn)品可靠性的要求，產(chǎn)品使用、維修、儲存期間的自然環(huán)境以及保證產(chǎn)品能很好地完成任務的保障資源；控制由于產(chǎn)品硬件、軟件和人的因素造成對產(chǎn)品可靠性的影響，預防設計缺陷、選擇不恰當?shù)脑骷驮牧弦约皽p少生產(chǎn)過程中的波動等；采用可靠性增長技術使優(yōu)良的設計成熟起來；采用規(guī)范化的工程途徑開展有效的可靠性工程活動。6/20/202334謝謝大家6/20/202335壽命周期與壽命剖面產(chǎn)品從制造到壽命終結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剖面。通常把產(chǎn)品的壽命剖面分為后勤和使用兩個階段6/20/202336壽命剖面示例事件使用方法生產(chǎn)驗收裝卸和公路運輸裝卸和鐵路運輸裝卸和空運裝卸和船運裝卸和后勤支援運輸（最壞路線）有遮蔽存貯，帳篷，圓屋頂無遮蔽存儲工作準備階段發(fā)射階段調(diào)