【文章內(nèi)容簡介】 子系統(tǒng)中，無論哪個子系統(tǒng)發(fā)生了故障，對恒溫恒濕箱而言，就會失支功能成為故障狀態(tài)。像這樣，哪怕子系統(tǒng)零部件的一個部分發(fā)生故障，系統(tǒng)全體也會發(fā)生故障的構(gòu)成稱為直列系統(tǒng)。（也稱直列回路）在這況情況下的故障，可靠度如下結(jié)果?！肮收下氏嗉樱煽慷认喑?。”用數(shù)學(xué)公式表示如下：rs(t)=r1(t) r2(t) …rn(t) =exp() ∴RS(t)=exp (………() 這里，Rs(t):系統(tǒng)全體的可靠度 Rn(t):第N個的子系統(tǒng)的可靠度 ：系統(tǒng)全體的故障率 ：第N悠揚子系統(tǒng)的故障率并列系統(tǒng)的情況（僅供參考）：Rs(t)=1{1…}32 MTTF, MTBF, MTTFF, MUT, MDT, MTTR不修理的項目“電阻，二極管等等的零部件”至故障發(fā)生為止的工作時間的平均值叫MTTF（mean time to failure）。與此相對應(yīng)反復(fù)修理并還在使用的項目（箱體等等的產(chǎn)品系統(tǒng)）的故障的舊故障之間隔呈指數(shù)公布的情況下，無論哪個期間故障率是一定的，MTBF成故障率倒數(shù)。這個期間的MTBF是總工作時間除發(fā)總故障數(shù)所得的值。 并且反復(fù)修理還在使用的項目，至發(fā)生最初的故障之前的工作時間的平均值稱這MTTFF（mean time to first failure）. 并且，項目在實現(xiàn)規(guī)定功能的狀態(tài)時間，是動作可能時間（up time），動作可能時間的平均值是MUT(mean time to repair).與此相對應(yīng)，項目在不可能實現(xiàn)規(guī)定功能狀態(tài)時間，是動作不可能時間的平均值是MDT（mean down time）.　　　　　修復(fù)率這樣很容易明白，為了能提高可動率，不發(fā)生故障（可靠性很高），或者，既使發(fā)生故障也能馬上修復(fù)（維護(hù)性好）是很有必要的。并且，一般情況下，系統(tǒng)完成規(guī)定的使命和得到期望的程度稱為有效度(system effectiveness),得出可靠度，可動率，系統(tǒng)的能力等的總合評價。還有，系統(tǒng)有效度除以系統(tǒng)的生命周期成本，得出成本有效(cost effectiveness)。３4 可靠性的數(shù)值的實際　　到此為止，已對故障率和MTBF和很多表示可靠性的數(shù)值進(jìn)行了闡述，以下對換實的數(shù)值進(jìn)行研究?！　榱说玫接嘘P(guān)可靠性的數(shù)據(jù)，有在市場上搜查并算出故障件數(shù)實態(tài)的方法和進(jìn)行可靠性試驗，從那些數(shù)據(jù)中求出數(shù)值的方法二種。前一種方法因為使用了實際的市場數(shù)據(jù)，可靠性很高，但對故障件數(shù)等正確的實態(tài)很難把握。后一種方法，由于明確了試驗條件，在試驗環(huán)境下能正確地做出可靠性評價，但是要找出同市場數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)很難。出此看來，無論使用哪種方法，總有不確定的部分，　　　　　　　　　　　　 可靠性數(shù)值例事例參考示波管零部件的故障率晶體二極管241半導(dǎo)體管90電容器14膜式電容器27碳素皮膜抵抗13金屬皮膜抵抗28固定體抵抗63金屬酸化皮膜抵抗137控制桿開關(guān)412按鈕開關(guān)189連接器926插口，插座617單位fitNHK新自動化運行系統(tǒng)的零部件故障率晶體管28單位fit電子交換機用零部件的故障率單位fit海底電纜轉(zhuǎn)插器用零部件故障率目標(biāo)值~單位fit大型計算機MTBF30~45日MTTR1~2 (hr)交通信號監(jiān)視器MTBF40000~100000 (hr)彩電MTBF約20000 (hr)關(guān)于JAL發(fā)動機的空中停止率　　　　1ⅹ104(hr1)美國的數(shù)字周圍環(huán)境20~+60度日本制hr:飛行時間第4章 可靠性分析技術(shù)41 FMEA, FMECA FMEA(Failure Mode Effects Analysis)是分析故障影響的方法，是分析構(gòu)成系統(tǒng)的零部件待的故障對上位項目的影響的一種方法。美國在50年代初期開發(fā)噴氣式戰(zhàn)斗機的時候，經(jīng)歷了很多失敗，新的可靠性分析技術(shù)變得非常必要。因此，美國海軍和古拉公司的技術(shù)者考慮出FMEA方法。另外這個方法正好遇上阿波羅計劃的衽，被應(yīng)用于可靠性?安全性評價方面的評價，取得了很大的成績。另一方面，在各要素的故障對上位項目的影響中，重視致命度分析的方法有FMECA法（Failure Mode,Effects and Criticality Analysis。故障模型，影響度，致命度分析）。FMEA/FMECA 的實際操作方法是，分解系統(tǒng)，子系統(tǒng)，單位零部件，等各程度的問題點，按如下秩序運行。（1） 畫出系統(tǒng)和產(chǎn)品的構(gòu)成圖，清楚全體和部分的功能，明確故障的定義（2） 寫出故障部分（3） 寫出故障模型（4） 區(qū)分故障的重要度，如果，因此故障而導(dǎo)致全體故障的被稱為致使故障（5） 調(diào)查由于部分故障引起的對全體的功能的影響。（6） 推定故障的發(fā)生頻度（7） 對發(fā)生問題的部分（零部件）進(jìn)行研討，考慮提高可靠性的方法（重復(fù)、轉(zhuǎn)換、備用品等）還有，成立安全性對策。 FMEA,FMECA,從要素的故障對系統(tǒng)的故障進(jìn)行描述，就叫bottom up 方式。還有，這種解析辦法重視系統(tǒng)的部分（零部件）的故障的質(zhì)，對引起的效果進(jìn)行技術(shù)上地類推，以定位的態(tài)度樹立對策。這個方法即使對由于硬件的故障而影響到安全性和軟件的可靠性時，也作為很有效的評價和對策工具進(jìn)行利用。 由于FMEA，F(xiàn)MECA 和下面所述FTA 并用，對設(shè)計上的缺陷，安全性（危險度）的評價，故障的公害監(jiān)視器，檢知的方法的適當(dāng)，品質(zhì)質(zhì)管理上的問題點，人間的功能，系統(tǒng)檢查層次，系統(tǒng)構(gòu)成變更的諸多影響等著手進(jìn)行調(diào)查。因此，也適用于作為系統(tǒng)的開發(fā)初期階段和批量生產(chǎn)的預(yù)測手段。 作為FMEA的一例，宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)的流程如下，這個系統(tǒng)的概要是： “宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)在發(fā)射宇宙火箭，前后5天內(nèi)，觀測種子島宇宙中心上空至25km 的風(fēng)向，風(fēng)速，把這個風(fēng)的數(shù)據(jù)電傳到東京，用計算機處理各種飛行分析，這個結(jié)果電送給子島宇宙中心的系統(tǒng)。 一覽表所示。42 FTAFTA(Fault Tree Analysis, 故障的樹型分析方法)，用開系統(tǒng)故障和安全性的評價，在1962年由貝爾電話研究所開發(fā)。這以后波音公司在大陸間民用導(dǎo)彈系統(tǒng)運用上取得了良好的效果。FMEA, FMECA 是一種調(diào)查系統(tǒng)的要素（零部件）的故障對系統(tǒng)有多大影響的方法（bottom up ）,FTA 與此相反，對系統(tǒng)來說以最不愿看到的現(xiàn)象（系統(tǒng)故障和火災(zāi)等等）為出發(fā)點，列舉這些原因，將原因 與系統(tǒng)故障以論理圖表相互結(jié)合，并且調(diào)查發(fā)生這個故障的原因，用理論圖表聯(lián)貫，進(jìn)行反復(fù)調(diào)查分析。這種“從上到下”的分析叫做top down 方法，還有，這個求故障結(jié)果的分析圖，由于類似樹型所以稱為“fault Tree”(故障樹型圖)。作為簡單的例子。4．0照片電裝子系統(tǒng)（東京 種子島）島）照片電裝裝置NTT回線3．0數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng) （東京）CPU繪跡器1．0 數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（種子島）2．0數(shù)據(jù)電裝子系統(tǒng)CPU末端裝置電送機NTT回線電送機末端裝置照片電裝裝置 數(shù)據(jù)處理和電送系統(tǒng)的可靠性一覽表 故障模型一覽表編號子系統(tǒng)構(gòu)成故障模型1．0數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（種子島）NEAC2200型計算機1． 不能輸入電源2． 讀卡機不能工作3． 步驟不良4． 磁帶驅(qū)動裝置故障5． CPU故障6． 在線打印機故障2．0數(shù)據(jù)電送子系統(tǒng)（種子島東京）末端裝置1． 不能輸入電源2． 磁帶切斷3． 磁帶輸送機羅馬不良4． 打字機故障電送裝置1． 不能輸入電源2． 不能電話送信3． 受信號功能不良NTT回線省略電送裝置1． 不能輸入電源2． 不能電話送信3． 送信功能不良末端裝置1． 不能輸入電源2． 不在膠布上打孔3． 磁帶切斷4． 磁帶輸送機構(gòu)不良5． 打字機故障3．0數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（東京）CDC6600型計算機1． 不能輸入電源2． 讀卡機不能工作3． 步驟不良4． 磁帶驅(qū)動裝置切斷5． CPU故障6． CPU監(jiān)視器裝置不良7． 不能輸出編號分系統(tǒng)構(gòu)成品故障模型推定原因檢知法故障的影響補償手段故障等級參考機器系統(tǒng)1．0數(shù)據(jù)處理功能種子島NEAC22001）不能輸入電源1） 保險絲斷線2） UPS不良電源電燈功能不發(fā)揮達(dá)不成任務(wù) 沒有12）讀卡機不能工作3）步驟不良 數(shù)據(jù)處理電裝系統(tǒng)的FMEA的一覽表（一部分）還有。1號電燈斷線2 號電燈斷線停電保險絲斷 房間變暗 電源關(guān)閉 2個電燈斷線 FTA 的簡單舉例 FTA的實施順序?qū)嵤╉樞?． 理解所解析的對象系統(tǒng)的構(gòu)成，功能，工作2． 選定有關(guān)系統(tǒng)的主要現(xiàn)象3． 列舉步聚2所選定的現(xiàn)象（故障）相牽連的一次要因（子系統(tǒng)水準(zhǔn)），想象與此相關(guān)的外部要因4． 由步驟3得到的要因和現(xiàn)象的因果關(guān)系用規(guī)律記號連接5． 重復(fù)步驟3和4，對構(gòu)成品或零部件進(jìn)行展開，直到不能分解為止，描出Ft圖6． 把各要因，條件的發(fā)生概率分配到缺陷樹的各部分7． 由論理記號計算出主要現(xiàn)象的發(fā)生概率8． 對影響各要因的上位水平進(jìn)行嚴(yán)格評價，討論有效的改善對策。注：得不到數(shù)據(jù)的情況下，可省略步驟6，7。如果知道故障的發(fā)生率，就能把握故障率（可靠度）。還有，如果FTA樹中（電算）記號越多，就越容易發(fā)生故障（可靠性低）。第5 章 可靠度預(yù)測51 可靠性預(yù)測可靠性預(yù)測是指“在設(shè)計項目的可靠性值時，進(jìn)行定量的估計”，從廣義來說，包含前述的FMEA，F(xiàn)TA，普通的是指“由設(shè)計生產(chǎn)的產(chǎn)品的可靠性從零部件，功能，運用環(huán)境和相互之間的關(guān)系進(jìn)行計算”。從可靠度預(yù)測得出可靠性值，對如下研究有用：（1）能夠設(shè)計符合必要的可靠度水平，了解在設(shè)計上能否與必要的可靠性水準(zhǔn)取得一致。（8） 因為在對系統(tǒng)全體的可靠性進(jìn)行預(yù)測前，要對各子系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測，對發(fā)現(xiàn)由于特定了系統(tǒng)的不適當(dāng)設(shè)計和零部件的不當(dāng)選擇，相應(yīng)的對策。（9） 在設(shè)計初期階段，顯示出哪個部分比較弱，制定相應(yīng)的對策。（10） 在決定可靠度目標(biāo)時，找出合理的可能實現(xiàn)的目標(biāo)。（11） 在對零部件的選擇時有幫助。（12） 對可靠度和其它參數(shù)（重量、標(biāo)準(zhǔn)、成本、維護(hù)庫等）的折衷選擇有用。（13） 對非常大的系統(tǒng)，由于不可能對全部構(gòu)造實施可靠度試驗，組合用于可靠度預(yù)測部分的試驗數(shù)據(jù)，計算出總系統(tǒng)的可靠度，評價出于開發(fā)階段的最終的可靠度。（14） 根據(jù)零部件和子系統(tǒng)的可靠性，決定維修用在庫量。（15） 根據(jù)系統(tǒng)的可靠性，檢討事務(wù)維修體制。 最靠性預(yù)測以不同時期來看分為，A)預(yù)備設(shè)計，初期設(shè)計的預(yù)測：B）中間預(yù)測；C）最終設(shè)計預(yù)測。初期預(yù)測時，在進(jìn)行精密預(yù)測中沒有充分有力的數(shù)據(jù)，對可能性的研討和代替方案的比較研討達(dá)到重要作用；中間預(yù)測對設(shè)計方案的細(xì)小部分進(jìn)行研討最終預(yù)測對數(shù)據(jù)已進(jìn)行充分地收集整理，是最精密的預(yù)測，對維修