【正文】 慮的因素及其水平如表：選取正交表 L9(34)，將因素 C虛擬 1個(gè)水平。第四節(jié)：擬水平法的方差分析解 ：虛擬水平的因素 C的第 1水平重復(fù) 3次，第二水平重復(fù) 6次。我們把影響最小的因素 B并入誤差，使得新的誤差平方和為 SE‘= SE + SB，再列方差分析表第四節(jié)：擬水平法的方差分析方差分析表 (2)：由此看出，因素 D有顯著影響，因素 A， B均無(wú)顯著影響。換句話說(shuō)，產(chǎn)品性能與某個(gè)因素有關(guān)，因素狀態(tài)變化時(shí)，產(chǎn)品的性能也隨之變化。如使產(chǎn)品性能對(duì)所用材質(zhì)變差不靈敏，就能在一些情況下使用較低廉的或低等級(jí)的材料；使產(chǎn)品對(duì)制造尺寸變差不靈敏，可以提高產(chǎn)品的可制造性、降低制造費(fèi)用；使產(chǎn)品對(duì)使用環(huán)境變化不靈敏，就能保證產(chǎn)品使用的可靠性和降低操作費(fèi)用；第一節(jié)：穩(wěn)健性和穩(wěn)健設(shè)計(jì)穩(wěn)健設(shè)計(jì)：在實(shí)際問(wèn)題中存在不少誤差因素，它們影響著產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)這種指導(dǎo)思想，對(duì)產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和成本綜合考慮，選擇出最佳設(shè)計(jì)，既提高了產(chǎn)品質(zhì)量，又降低了成本，這種設(shè)計(jì)方法叫做穩(wěn)健設(shè)計(jì)；穩(wěn)健設(shè)計(jì)是一種最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，它的兩個(gè)主要工具是信噪比和正交表，用信噪比作為特征數(shù)衡量質(zhì)量，用正交表安排試驗(yàn)。三階段設(shè)計(jì)由以下三個(gè)階段組成：1) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) (system design)2) 參數(shù)設(shè)計(jì) (parameter design)3) 容差設(shè)計(jì) (tolerance design)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)質(zhì)量由設(shè)計(jì)人員的專業(yè)技術(shù)水平和應(yīng)用這些專業(yè)知識(shí)的能力所決定。第二節(jié)：產(chǎn)品的三階段設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)影響產(chǎn)品輸出特性值的各項(xiàng)參數(shù)及其水平，運(yùn)用 DOE方法，找出使輸出特性值波動(dòng)最小的最佳參數(shù)水平組合的一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。參數(shù)設(shè)計(jì)就是要找出參數(shù)水平的最佳組合，它是設(shè)計(jì)的重要階段、核心階段。具體步驟如下：1) 分析、明確問(wèn)題的要求，選擇出因素及水平；2) 選擇正交表，按表頭設(shè)計(jì)確定試驗(yàn)方案；3) 具體進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)出需要的特性值；4) 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；5)確定最佳方案；第二節(jié)：產(chǎn)品的三階段設(shè)計(jì)容差設(shè)計(jì)：容差設(shè)計(jì)又叫公差設(shè)計(jì)，是在參數(shù)設(shè)計(jì)完成之后再進(jìn)行的一種設(shè)計(jì) .容差設(shè)計(jì)是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和成本 (包括市場(chǎng)情況 )進(jìn)行綜合考慮，通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法找出各因素重要性的大小，據(jù)此給予各參數(shù)更合理的容差范圍。第二節(jié)：產(chǎn)品的三階段設(shè)計(jì)容差設(shè)計(jì)的步驟：1) 針對(duì)參數(shù)設(shè)計(jì)所確定的最佳參數(shù)水平組合，根據(jù)專業(yè)知識(shí)設(shè)想出可以選用的低廉的元器件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)和計(jì)算分析；2) 為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常都選取和參數(shù)設(shè)計(jì)中相同的因素為誤差因素，3) 選取正交表，安排誤差因素，進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)出誤差值；4) 方差分析：為研究誤差因素的影響，對(duì)測(cè)出的誤差值進(jìn)行方差分析；5) 容差設(shè)計(jì)：根據(jù)方差分析的結(jié)果對(duì)各因素選用合適的元件。低價(jià)格的元件；B. 對(duì)影響顯著的因素要綜合考慮；總之要使質(zhì)量損失最小，成本盡可能低，按這個(gè)原則確定各因素的容限。接收機(jī)輸出功率可分成兩部分：信號(hào)功率和噪聲功率。譬如在測(cè)量中經(jīng)常把 (μ2/σ2)作為信噪比，這里 μ是質(zhì)量特征值的平均值， σ是樣本方差。譬如信噪比這個(gè)量，通常都是越大越好。 (可靠性的概率度量稱為可靠度。不同條件下，產(chǎn)品的可靠性不同；規(guī)定的條件是比較可靠性高低的條件；規(guī)定的時(shí)間： 這是可靠性的核心，不談?wù)摃r(shí)間就無(wú)可靠性可言，可靠性是關(guān)于時(shí)間的質(zhì)量。第一節(jié)：可靠性和可靠度概念可靠度 :是指元器件、設(shè)備或系統(tǒng)在給定條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。2) 固有可靠度 Ri(Inherent Reliability): 這是產(chǎn)品內(nèi)在的可靠度，是廠家在生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)確立下來(lái)的可靠度，它是系統(tǒng)、產(chǎn)品從企業(yè)規(guī)劃階段就已確立的指標(biāo)，是綜合其它指標(biāo)后的可靠性指標(biāo)。第二節(jié)：故障的統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)設(shè)：N0: 參加產(chǎn)品試驗(yàn)的總數(shù) 。則： 單位時(shí)間內(nèi)失效產(chǎn)品數(shù)占參加產(chǎn)品試驗(yàn)總數(shù)的頻率為：產(chǎn)品在 t 時(shí)刻的故障概率密度 f(t)為：第二節(jié)：故障的統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)可靠度 R(t): 即產(chǎn)品至?xí)r刻 t 不發(fā)生故障的概率累積故障概率 F(t): 即產(chǎn)品至?xí)r刻 t 累積發(fā)生故障的概率第二節(jié)：故障的統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)故障率 ?(t): 產(chǎn)品至?xí)r刻 t , 單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)和仍在正常工作的產(chǎn)品數(shù)之比，即產(chǎn)品工作到某個(gè)時(shí)間后，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率。假設(shè)各元件故障的發(fā)生是獨(dú)立的，記 Ei為元件 i成功運(yùn)轉(zhuǎn)事件，Ri = P(Ei) 為元件 i 的可靠度， Fi=P(Ei)為元件 i 的累積故障概率， Rs為系統(tǒng)的可靠度， Fs為系統(tǒng)的累積故障概率。假設(shè)系統(tǒng)由 n個(gè)元件串聯(lián)而成，則有由于事件的獨(dú)立性，有由于 Ri1(I=1,2,…,n), 所以系統(tǒng)的可靠度隨著元件個(gè)數(shù)的增加而下降計(jì)算串聯(lián)方式可靠度的近似方法：1) 假設(shè)構(gòu)成系統(tǒng)的 n件元件的故障率都相等，記為 q,則假定 q很小，利用二項(xiàng)式展開(kāi)，再忽略 q的高次項(xiàng)，則2) 假設(shè)各元件的累積故障率為 qi, 則有第三節(jié)：可靠度的計(jì)算可靠度的計(jì)算 (3):要提高系統(tǒng)的可靠度 RS，可以從兩方面考慮：1) 減少串聯(lián)元件個(gè)數(shù)； 2) 提高各元件的可靠度；由于元件數(shù)目增加而引起系統(tǒng)可靠度的降低在圖上表現(xiàn)得很明顯，對(duì)同樣數(shù)量的元件，元件可靠度的提高，可使系統(tǒng)的可靠度提高。假設(shè)系統(tǒng)由 n個(gè)元件并聯(lián)而成，則有由于事件的獨(dú)立性，有而 所以有由于 Fi1, 因此系統(tǒng)的累積故障概率隨著元件個(gè)數(shù)的增加而下降。第三節(jié)：可靠度的計(jì)算可靠度的計(jì)算 (5):對(duì)并聯(lián)系統(tǒng)，雖然各零件的可靠度不算太高，隨著零件個(gè)數(shù)的增加 , 系統(tǒng)的可靠度迅速提高。(1) 先并聯(lián)再串聯(lián) (低級(jí)冗余 )假設(shè)每個(gè)元件的可靠度都是 R，則每個(gè)并聯(lián)組合的可靠度為系統(tǒng)的可靠度為對(duì)不同的元件可靠度 R，在不同的 m,n時(shí)所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)可靠度關(guān)系如圖所示。在所有情況下，低級(jí)冗余比高級(jí)冗余都有較高的可靠度。第三節(jié)：可靠度的計(jì)算故障率曲線 :例：現(xiàn)取 1000個(gè)零件進(jìn)行試驗(yàn)，觀察隨著時(shí)間的變化出現(xiàn)故障的情況，把測(cè)到的數(shù)據(jù)列在表中。第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率故障率曲線 (2):圖中故障率開(kāi)始高，然后有一段平穩(wěn)，最后又有一段升高，把它畫成一條連續(xù)曲線得出故障率曲線，它的形狀象浴盆，又稱為浴盆曲線。故障的發(fā)生是隨機(jī)的。第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率幾個(gè)重要分布的可靠度密度函數(shù)和故障率 :1) 指數(shù)分布 : f(t) = λe λt (λ0) 可靠度函數(shù)為故障率為即指數(shù)分布的故障率是常量。這就是指數(shù)分布中故障率的可加性。進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)首先要考慮的幾個(gè)問(wèn)題：1) 仔細(xì)調(diào)查了解能夠得到的元件的可靠度。3) 必要時(shí)采用適當(dāng)?shù)氖侄螐浹a(bǔ)元件可靠度的不足，譬如采用冗余度連接方式，甚至改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)平均壽命：產(chǎn)品投入使用到發(fā)生故障的平均工作時(shí)間?？尚迯?fù)系統(tǒng)的維修工作難易不同，表征維修難易程度的量叫維修度，記作 M, 即可修復(fù)系統(tǒng)在規(guī)定條件下和在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成維修的概率。 .若系統(tǒng)的可靠度為 R(t)，則有若 T服從參數(shù)為的指數(shù)分布，則 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)例 :一系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng) A， B， C串聯(lián)而成，它們的壽命都服從指數(shù)分布。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)解 :設(shè) A， B， C的故障率分別為 λA， λB， λC，系統(tǒng)的故障率為 λ。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)元器件的選用 :系統(tǒng)的可靠性受多方面因素的影響，最關(guān)鍵的是元器件的可靠性。這些元器件需要放一段時(shí)間或工作一段時(shí)間后才能穩(wěn)定。元器件是否要進(jìn)行老煉，主要取決于這種元器件的參數(shù)飄移是否影響產(chǎn)品使用的可靠性 ,如果沒(méi)有影響，就可以不進(jìn)行老練；反之，就要進(jìn)行老煉。設(shè)計(jì)人員必須對(duì)元器件的質(zhì)量、使用方法和關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)有充分的了解，不要超負(fù)荷工作。為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須盡量減少元器件的數(shù)目，盡可能地簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。我們所說(shuō)的可靠度設(shè)計(jì)就是為實(shí)現(xiàn)固有可靠度的目標(biāo)值而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，故障率越低4) 分配元件的可靠度要適當(dāng)，特別是元件較多時(shí)；5) 元件的可靠度達(dá)不到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，適當(dāng)采用冗余結(jié)構(gòu)；6) 設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要便于使用、檢查和維修； 固有可靠度的設(shè)計(jì) (2):7) 明確使用的環(huán)境條件和功能限度；8) 確定貯存條件 (如溫度、濕度的要求 )和貯存的期限；9) 確定適當(dāng)?shù)陌b (包裝材料、包裝方法等 )；10) 明確指出任務(wù)時(shí)間；11) 指明預(yù)防保養(yǎng)，確定元件的更換期，在進(jìn)入磨損期前，就要把 元件換下來(lái)； 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)第六節(jié)：可靠性試驗(yàn) (壽命試驗(yàn) )目的 :1) 弄清產(chǎn)品的壽命分布；2) 估計(jì)產(chǎn)品的各項(xiàng)可靠性指標(biāo)。 第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)可靠性試驗(yàn)1) 現(xiàn)場(chǎng)壽命試驗(yàn)：它是把產(chǎn)品放在實(shí)際使用條件下來(lái)獲得失效數(shù)據(jù)的試驗(yàn)，如飛機(jī)的操縱桿，汽車的行駛里程等都是在現(xiàn)場(chǎng)壽命試驗(yàn)中進(jìn)行的。但此種試驗(yàn)的組織管理工作繁重，投資大，時(shí)間長(zhǎng)；2) 模擬壽命試驗(yàn) ：又稱實(shí)驗(yàn)室壽命試驗(yàn)。如電子元件在恒溫箱內(nèi)作壽命試驗(yàn)，電纜在一定電壓下作壽命試驗(yàn)等等。在完全樣本基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析獲得的可靠性指標(biāo)也較為可靠，但此種試驗(yàn)常需要較長(zhǎng)的時(shí)間，譬如 100 只晶體管組成的壽命試驗(yàn)，若要獲得完全樣本，那需要很長(zhǎng)時(shí)間，起碼幾年，甚至幾十年，等它們?nèi)渴?，新的晶體管可能已設(shè)計(jì)出來(lái)了，所以這種試驗(yàn)不適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求，常不被采用。在截尾壽命試驗(yàn)中，依先后記錄的失效時(shí)間 t1≤t2≤...≤tr稱為截尾樣本。1) 定時(shí)截尾壽命試驗(yàn) ：又稱 I型截尾壽命試驗(yàn)。這時(shí)樣本中的失效個(gè)數(shù)是隨機(jī)的，事先無(wú)法知道；2) 定數(shù)截尾壽命試驗(yàn) ：又稱 II型截尾壽命試驗(yàn)。這時(shí)試驗(yàn)停止時(shí)間是隨機(jī)的。進(jìn)行有替換試驗(yàn)主要是為了獲取更多的試驗(yàn)信息。譬如，不少電子元器件的壽命是很長(zhǎng)的 ,在正常工作溫度 40oC 下可達(dá)數(shù)百萬(wàn)小時(shí)以上，若取 1000個(gè)這樣的電子元器件， 那要進(jìn)行數(shù)萬(wàn)小時(shí)的試驗(yàn)，可能只有一、二個(gè)失效，甚至還會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有失效的情況。假如我們把工作溫度由40oC提高到 60oC，甚至 80oC，只要失效機(jī)理不變，由于工作環(huán)境變得惡劣一些，該電子元器件的失效個(gè)數(shù)會(huì)增多，這對(duì)估計(jì)低溫下的可靠性指標(biāo)是很有利的，此種在超過(guò)正常應(yīng)力水平下的壽命試驗(yàn)稱為加速壽命試驗(yàn)。第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)例：某廠制造一種新型絕緣材料，專家們預(yù)測(cè)其在正常工作溫度 150oC 下的平均壽命要達(dá) 10000 小時(shí)以上，為了獲得平均壽命的估計(jì)值，預(yù)計(jì)壽命試驗(yàn)要進(jìn)行 20230小時(shí)左右，這相當(dāng)于要進(jìn)行 2年 多時(shí)間，在一般工廠里承受不了的。通過(guò)摸底試驗(yàn)得知，在高溫 270oC下該絕緣材料的失效原因仍然是由于老化引起的，因此選取該溫度作為加速應(yīng)力是妥當(dāng)?shù)?，而加速?yīng)力水平應(yīng)在 150oC到 270oC間選取。所得的平均壽命估計(jì)值如下：第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)進(jìn)一步的工作可以從圖上得到啟發(fā)。從這個(gè)縮影可以看出加速壽命試驗(yàn)的基本思想是：利用高應(yīng)力水平下的平均壽命去外推正常應(yīng)力水平下的平均