【正文】 第七章 可靠性概念 167。 可靠性的基本概念l 一 、可靠性工程發(fā)展及其重要性 ? 可靠性工程發(fā)展及其重要性l 例如，美國的宇宙飛船阿波羅工程有 700萬只元器件和零件，參加人數(shù)達 42萬人，參予制造的廠家達 1萬 5千多家，生產周期達數(shù)年之久。象這樣龐大的復雜系統(tǒng)，一旦某一個元件或某一個部件出現(xiàn)故障，就會造成整個工程失敗，造成巨大損失。所以可靠性問題特別突出，不專門進行可靠性研究是難于保證系統(tǒng)可靠性的。 可靠性工程的重要性主要表現(xiàn)在三個方面：l 1. 高科技的需要l 2. 經濟效益的需要l 3. 政治聲譽的需要l 總之，無論是人民群眾的生活，國民經濟建設的需要出發(fā)，還是從國防、科研的需要出發(fā)，研究可靠性問題是具有深遠的現(xiàn)實意義。 ? l 現(xiàn)代科技迅速發(fā)展導致各個領域里的各種設備和產品不斷朝著高性能、高可靠性方向發(fā)展，各種先進的設備和產品廣泛應用于工農業(yè)、交通運輸、科研、文教衛(wèi)生等各個行業(yè)，設備的可靠性直接關系到人民群眾的生活和國民經濟建設，所以，深入研究產品可靠性的意義是非常重大的。 l 產品或設備的故障都會影響生產和造成巨大經濟損失。特別是大型流程企業(yè)，有時因一臺關鍵設備的故障導致工廠停產，其損失都是每天幾十萬元甚至幾百萬元。因此，從經濟效益的來看，研究可靠性是很有意義的。 ?l 研究與提高產品的可靠性是要付出一定代價的。從生產角度看，要增加產品的研制和生產的成本。但是，從使用角度看，由于產品可靠性提高了，就大大減少了使用費和維修費，同時還減少了產品壽命周期的成本。所以，從總體上看，研究可靠性是有經濟效益的。 l 從政治方面考慮，無論哪個國家，產品的先進性和可靠性對提高這個國家的國際地位、國際聲譽及促進國際貿易發(fā)展都起很大的作用。 二、可靠性工程的基本內容l 可靠性工程涉及面積廣，需要從科研、設計、試驗、制造、運輸、貯存、直到使用和維護等方面，進行研究和實施的工作。 可靠性基本理論可靠性數(shù)學與故障物理學； ?集合論與邏輯代數(shù)；概率論與數(shù)理統(tǒng)計； ?圖論與隨機過程；系統(tǒng)工程與人素工程學；環(huán)境工程學與環(huán)境應力分析；試驗及分析基礎理論。原件可靠性制定原件可靠性； ?元件失效分析與可靠性評價； ?元器件及原材料的合理選擇； ?元器件的老化篩選； ?元器件現(xiàn)場使用情況調查和反饋。可靠性設計貯備設計和裕度設計； ?降額設計和構件概率設計； ?熱設計、抗機械力設計； ?防潮、腐蝕、鹽霧、塵設計； ?電磁兼容設計和抗輻射設計； ?電磁兼容設計和抗輻射設計； ?維修性設計和使用性設計； ?質量、體積、重量和經濟指標綜合設計。系統(tǒng)可靠性可靠性預計與分配； ?失效模式效應與危害度分析； ?事件樹分析法 (ETA)； ?故障樹分析法 (FTA)； ?可靠性綜合評估?？稍嚳框炐原h(huán)境試驗； ?壽命試驗； ?篩選試驗?？山炭坑耘e辦各種可靠性學習班與講座； ?內外培訓和內外考察； ?專業(yè)技術會議； ?出版可靠性刊物、可靠性教材。制造質量控制手段和方法10可靠性管理建立可靠性管理機構和研究機構； ?制定可靠性管理綱要； ?制定產品可靠性管理規(guī)范； ?建立質量反饋制度； ?開展產品可靠性評審。使靠用性的?？勺C使用和維護規(guī)程制定； ?操作和維修人員培訓； ?安全性設計； ?人 機匹配設計和環(huán)境設計。可靠性 .信息現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集、分析、整理和反饋； ?試驗數(shù)據(jù)處理和反饋； ?元器件失效率匯集和交換； ?各種可靠性信息搜集和交流； ?用戶調查和反饋。1可靠性標準基礎標準； ?試驗方法標準； ?認證標準； ?管理標準； ?設計標準； ?產品標準可靠性工程的基本內容 ? 三、可靠性的概念及指標1.可靠性 ?l 可靠性是指產品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定的功能的能力。 ?2.可靠性指標 ?l 衡量產品可靠性的指標很多，各指標之間有著密切聯(lián)系，其中最主要的有四個，即：l 可靠度 R (t)、l 不可靠度 (或稱故障概率 )F (t)、l 故障密度函數(shù) f (t)l 故障率 λ (t)。 可靠性指標(1)可靠度 R (t)?l 把產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的概率定義為產品的 “可靠度 ”。用 R (t)表示：l R (t)=P(T＞ t)??l 其中 P (T＞ t)就是產品使用時間 T大于規(guī)定時間 t的概率。 l 若受試驗的樣品數(shù)是 N0個，到 t時刻未失效的有 N s (t)個；失效的有 N f (t)個。則沒有失效的概率估計值，即可靠度的估計值為(71)l ? 如果仍假定 t為規(guī)定的工作時間， T為產品故障前的時間，則產品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內喪失規(guī)定的功能 (即發(fā)生故障 )的概率定義為不可靠度 (或稱為故障概率 )，用 F(t)表示：?? F (t)=P (T≤ t)? l 同樣，不可靠度的估計值為：? ? (72)l 由于故障和不故障這兩個事件是對立的，所以? R (t)+F (t)=1(73)l 當 N0足夠大時，就可以把頻率作為概率的近似值。同時可見可靠度是時間 t的函數(shù)。因此 R (t)亦稱為可靠度函數(shù) 。l 0≤ R (t)＜ 1 可靠性指標(2)故障密度函數(shù) f(t)?l 如果 N0是產品試驗總數(shù)， △ N f是時刻 t→t+ △ t時間間隔內產生的故障產品數(shù)， △ N f(t)／(N0△ t)稱為 t→ t+△ t時間間隔內的平均失效 (故障 )密度，表示這段時間內平均單位時間的故障頻率，若 N0→∞ ， △ t→0 ，則頻率 → 概率。l 也可根據(jù) F(t)的定義，得到 f (t)，即(75)l F (t)具有以下性質： ?? 0≤ F (t)＜ 1，且為增函數(shù)。 可靠性指標(3)故障率 λ(t)?l 故障率 λ (t)是衡量可靠性的一個重要指標，其含義是產品工作到 t時刻后的單位時間內發(fā)生故障的概率，即產品工作到 t時刻后，在單位時間內發(fā)生故障的產品數(shù)與在時刻 t時仍在正常工作的產品數(shù)之比。 λ (t)可由下式表示。 (76) 式中 dNf(t)為 d t時間內的故障產品數(shù)。 故障率、故障密度及可靠度之間的關系l 當 N0→∞ 時?? (77)?故障率、故障密度及可靠度之間的關系l 根據(jù) R (t)， F (t)， f (t),λ(t)的定義，還可以推導出：?? (78)失效率曲線 耗損失效期t時間偶然失效期早期失效期使用壽命規(guī)定的失效率λ(t)失效率A B故障率曲線分析l “浴盆曲線