【正文】 第一篇 可靠性基本理論 主要內(nèi)容 1 概論 2 產(chǎn)品可靠性模型 3 可靠性指標論證 3 可靠性分配 產(chǎn)品的壽命特性 早期失效 使用壽命期 損耗失效期失效率壽命時間 產(chǎn)品的可靠性定義 ?產(chǎn)品的可靠性就是在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)、產(chǎn)品完成規(guī)定功能的能力。 ?產(chǎn)品可靠性定義包括下列四要素： (1) 規(guī)定的時間； (2) 規(guī)定的環(huán)境和使用條件； (3) 規(guī)定的任務(wù)和功能； (4) 具體的可靠性指標值。 ?對于一個具體的產(chǎn)品，應(yīng)按上述各點分別給予具體的明確的定義。 可靠性的特征量 ?可靠度 ?定義：是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下 ， 在規(guī)定的時間內(nèi) 、產(chǎn)品完成規(guī)定功能的概率 。 它是時間的函數(shù) ， 記作R(t),也稱為可靠度函數(shù) 。 ?當(dāng) t=0時 ， R(0)=1。當(dāng) t=∞時 ， R(∞)=0 )()( tTptR ?? 可靠度估算示例01002001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12樣品號樣品壽命12712)( ???tR ?不可靠度 ?定義：是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下 ， 在規(guī)定的時間內(nèi) 、產(chǎn)品不能完成規(guī)定功能的概率 。 它也是時間的函數(shù) ，記作 F(t),也稱為累積失效概率 。 )()( tTptF ??失效概率密度 f(t) 定義：失效概率密度是累積失效概率 F(t)對時間的變化率 ， 它表示產(chǎn)品壽命落在包含 t的單位時間內(nèi)的概率 ， 即 t時刻 ， 產(chǎn)品在單位時間內(nèi)失效的概率 。 )(39。)()( tFdttdFtf ?? 瞬時失效率 λ(t)，（簡稱失效率） ?定義：是在 t時刻，尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后的單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率 。 )(1)()()()(l i m)(0 tRdttdFttRtFttFtt????????? ? 中位壽命：滿足 R()= 命，即壽命比它長和比它短的產(chǎn)品各占一半 ? 特征壽命：滿足 R(te1 )=e1= 的 te1稱為特征壽命 中位壽命和特征壽命 可靠性指標及其內(nèi)在關(guān)系 故障分布密度函數(shù) )( tf 累積故障概率 )( tF 可靠度 )( tR)( tf 1 dxxftFt)()(0?? dxxftRt)()(???)( tF )()( tFtf ?? 1 )(1)( tFtR ??)( tR )()( tRtf ??? )(1)( tRtF ?? 1)( t? dxxtettf)(0)()(??????dxxtetF)(01)(?????dxxtetR)(0)(???? 0500 700 900 1100 1300 1500 MTBF 和 MTTF ?對不可維修的產(chǎn)品的平均壽命是指從開始投入工作，至產(chǎn)品失效的時間平均值。也稱平均失效前時間，記以 MTTF，它是英文（ Mean Time To Failure）的縮寫。 ?對可維修產(chǎn)品而言，其平均壽命是指兩次故障間的時間平均值，稱平均故障間隔時間，習(xí)慣稱平均無故障工作時間，用MTBF記之，它是英文（ Mean Time Between Failures）的縮寫。 維修性指標 ?對可維修產(chǎn)品還有 平均維修時間 ， 它是設(shè)備處于故障狀態(tài)時間的平均值 ， 或設(shè)備修復(fù)時間的平均值 。 記以 MTTR， 它是英文 （ Mean Time To Repair） 的縮寫 。 ?? ?? ??? 00 ))(1()(. dttMdttmtM T T R其中： m(t)是維修時間的概率密度函數(shù)，對應(yīng)可靠性的失效概率密度函數(shù)。 維修性指標 ?維修度 （ 對應(yīng)可靠度 ） M(t)： 它定義為在規(guī)定條件下使用的產(chǎn)品 ， 在規(guī)定的時間內(nèi)按照規(guī)定的程序和方法進行維修時 ， 保持或恢復(fù)到能完成規(guī)定功能狀態(tài)的概率 。 ?修復(fù)率 μ(t)（ 對應(yīng)失效率 ） :定義為修理時間已達到某個時刻 ， 但尚未修復(fù)的產(chǎn)品 ， 在該時刻后的單位時間內(nèi)完成修理的概率 。 )(1)())(1()()(l i m)(0 tMtmttMtMttMtt ??????????? 維修性指標 ?可維修產(chǎn)品的 有效度 A， 它表示設(shè)備處于完好狀態(tài)的概率： MT T RMT B FMT B FA?? 元器件失效率的估計 Tr /??失效率tnT ??T為元件小時，即試驗或工作的元器件數(shù)元器件工作（試驗）時間 r為試驗或工作中元器件失效數(shù)；當(dāng)失效為 0時，r= 例子 458個樣品進行了 2021小時的失效率鑒定試驗，試驗中失效 6個，失效率為λ=6/（ 2021 458）＝ 106/h. 一批產(chǎn)品 300個，交給客戶后裝 3臺機工作，設(shè)備連續(xù)工作一年，無失效報告，則這批產(chǎn)品的失效率為： λ（ 300 24 365） ＝ 107/h. 可靠性、維修性指標的論證和確定 可靠性是定量的概率統(tǒng)計指標 ?在設(shè)計中它必須是可預(yù)計的，在試驗中它必須是可測量的，在生產(chǎn)中它必須是可保證的及在現(xiàn)場使用中它必須是可保持的。 系統(tǒng)可靠性與維修性指標可以從兩方面論證：一是研究被論證系統(tǒng)應(yīng)該具有或側(cè)重于哪些可靠性和維修性指標；二是決定這些指標水平的高低。 可靠性指標的選擇的依據(jù) ?a、裝備的類型，例如對坦克為平均無故障里程（ MMBF）、對于飛機為平均無故障飛行小時（ MFHBF）、對一般設(shè)備則為平均無故障時間 (MTBF)。 ?b、裝備的使用要求（戰(zhàn)時、平時、一次使用、重復(fù)使用）對于一次使用的產(chǎn)品則為成功率（例導(dǎo)彈） ?c、裝備可靠性的驗證方法，廠內(nèi)試驗驗證則用合同參數(shù)，外場驗證則用使用參數(shù)。 論證產(chǎn)品的可靠性指標 ?不能或難以維修產(chǎn)品例如：衛(wèi)星 、 導(dǎo)彈和海纜等 ，不言而喻 ， 維修性方面的指標是無需考慮的 ， 關(guān)鍵是系統(tǒng)在規(guī)定工作期間的 可靠度指標 。 平均工作時間或平均壽命也不宜用作此類系統(tǒng)的可靠性指標 ，除非有附加說明 ， 因為具有相同平均工作時間指標的系統(tǒng) ， 其實際可靠度可能差異很大 。 例如一套壽命為復(fù)合指數(shù)分布的并聯(lián)冗余雙工系統(tǒng)與一套壽命為指數(shù)分布的系統(tǒng) ， 假設(shè)具有相同的平均壽命 ， 當(dāng)系統(tǒng)規(guī)定的工作時間為系統(tǒng)平均壽命的十分之一時 ，后者的失效機會約比前者增大七倍多 。 ?視間斷使用或連續(xù)運行的不同 ， 可維修系統(tǒng)對可靠性和維修性指標的考慮也有較大差別 。 如測量雷達 、 炮瞄雷達和部分軍用電臺等間斷使用系統(tǒng) ，可靠度或平均無故障工作時間 應(yīng)作為主要可靠性指標 ， 而有些類型的測量儀表 ， 雖然也是間斷使用設(shè)備 ， 但人們更關(guān)心的則是它們的利用率；對諸如廣播 、 電視 、 通訊 、 衛(wèi)星通訊地面站和港口管制雷達等連續(xù)運行系統(tǒng) ， 有效度 應(yīng)是它們的主要指標 。 論證產(chǎn)品的可靠性指標 ?論證了不同任務(wù)應(yīng)選用的不同指標之后，繼而要論證這些指標的高低。指標低了不能滿足使用要求，乃至完全失去使用價值，甚至還會造成嚴重后果。軍事裝備的可靠性太低，不僅會喪失戰(zhàn)機，而且還將處于被動挨打狀態(tài)；民用設(shè)備，例如鋼鐵和化學(xué)工業(yè)自動控制系統(tǒng)的可靠性過低，將會發(fā)生凍結(jié)和爆炸事故。因此，從后果判斷，后果嚴重的，可靠性指標應(yīng)該高些，后果不嚴重的，指標可以低些。另一方面，可靠性指標定得過高，從使用角度來說雖然是有利的，但會造成額外經(jīng)濟損失，還會延長工程周期，所以也是沒有必要的。 論證產(chǎn)品的可靠性指標 ?以黑白電視接收機為例，假設(shè)第一種電視機是由次品組裝而成的，售價為 50元， MTBF=100小時，第二種由正品經(jīng)過篩選組裝而成，售價為 360元，MTBF=5000小時，第三種采用宇航級元器件組裝，售價為 1500元， MTBF上升到 5萬小時。無疑，第一種電視機雖然價格低廉，但故障率太高，平均不到一個月就可能發(fā)生一次故障，從收看效果、耽誤的時間和支出的修理費用來看是得不償失的；第三種電視機的性能價格比（此處指 MTBF）最好，但人們一般不會支付這樣高的代價去換取并不必要的高可靠性指標。 論證產(chǎn)品的可靠性指標 考慮任務(wù)要求 ?在指標論證中 ， 要注意被論證系統(tǒng)是獨立地完成某種任務(wù)呢 ， 抑或?qū)儆诟笙到y(tǒng)中的一個組成單元 。 對于后者 ， 即完成任務(wù)的前提是整個大系統(tǒng)要完成任務(wù) ， 則其可靠性指標 ， 應(yīng)該根據(jù)大系統(tǒng)來分析和確定 。 如果被論證的系統(tǒng)與大系統(tǒng)內(nèi)其他組成部分相比 ， 在同樣復(fù)雜程度下 ， 其 MTBF已經(jīng)高出數(shù)倍以上 ， 一般就不應(yīng)再花大勁去提高它的指標要求了 。 論證產(chǎn)品的可靠性指標 實際的可靠性指標 使用參數(shù)： 合同 試驗?zāi)繕酥?規(guī)定值 θ 0 檢測值上限門限值 最低接收值 θ 1 檢測值下限試驗方案： θ1 檢測值下限 θ0 檢測值上限 dm 鑒別比 β使用方風(fēng)險率 α 生產(chǎn)方風(fēng)險率 一般為 θ1 檢測值下限 =最低可標稱值 （ GJB45088） θ0＝ dmθ1 為縮短試驗時間 ， dm可取大些 ， 如 dm=3 規(guī)定值＋ 25％＝設(shè)計值 即 : θd＝ 預(yù)計值： θp=== 美國民兵導(dǎo)彈 規(guī)定值 可靠度＝ ，投入使用時為： ，四年后 達到 元器件質(zhì)量與可靠性的表征 軍用電子元器件標準和規(guī)范中規(guī)定的可靠性保證要求有兩種表征方式 ， 即 失效率等級 和 產(chǎn)品保證等級 。 前者用于大多數(shù)（ 并非全部 ） 電子元件可靠性水平的評定 ，后者則用來評價電子器件 （ 包括部分電