《工程可靠性分析》PPT课件.ppt

工程可靠性分析基 础工程可靠性分析基础工程可靠性分析基础1编辑ppt第一章第一章 基本概念基本概念工程可靠性分析基 础一、可靠性定义一、可靠性定义1 1、从工程角度：可靠性可直观定义为产品无故障完成任、从工程角度：可靠性可直观定义为产品无故障完成任 务的能力务的能力2、从统计学角度：、从统计学角度：1957年美国电子设备咨询组发表的报年美国电子设备咨询组发表的报告中把可靠性定义为告中把可靠性定义为“在规定的时间和给定的条件下无在规定的时间和给定的条件下无故障完成规定功故障完成规定功 能的概率，即可靠度能的概率，即可靠度3、我国国军标、我国国军标GJB451-90把可靠性定义为：把可靠性定义为：产品在规定产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力可靠可靠性的概率度量亦称可靠度性的概率度量亦称可靠度2编辑ppt4、进入、进入90年代后，可靠性的概念有了新的发展，年代后，可靠性的概念有了新的发展，1991年年美国国防部指令国防采办管理政策和程序把可靠性美国国防部指令国防采办管理政策和程序把可靠性定义为定义为“系统及其组成部分在无故障、无退化或不要求系统及其组成部分在无故障、无退化或不要求保障系统的情况下执行其功能的能力保障系统的情况下执行其功能的能力。

工程可靠性分析基 础 对于任何一种民用产品或者武器系统，人们希望它不对于任何一种民用产品或者武器系统，人们希望它不但具有优良的性能，价格适中，而且不易发生故障，经久但具有优良的性能，价格适中，而且不易发生故障，经久耐用后两者就是指产品的可靠性和耐久性后两者就是指产品的可靠性和耐久性 产品的质量低劣，可靠性不高，耐久性很差，不仅会造成极大的经济损失，工厂信誉下降，甚至会危及人身安全及国家的安全例如：前苏联的“联盟11号”宇宙飞船返回时，因压力阀门提前打开而造成三名宇航员全部死亡3编辑ppt5、70年代是可靠性发展步入成熟的阶段6、80年代以来，可靠性向着更深、更广的方向发展三、可靠性问题的分类三、可靠性问题的分类工程可靠性分析基 础二、可靠性问题的提出与发展二、可靠性问题的提出与发展1、可靠性的概念最早来源于航空领域：二战期间2、40年代是可靠性萌芽时期3、50年代是可靠性兴起和形成的年代4、60年代是可靠性工程全面发展的阶段4编辑ppt工程可靠性分析基 础2、从设计的角度分：、从设计的角度分：基本可靠性和任务可靠性基本可靠性和任务可靠性 前者考虑要求保障的所有故障的影响，用于度量产品前者考虑要求保障的所有故障的影响，用于度量产品无需保障的工作能力，包括与维修和供应有关的可靠性，无需保障的工作能力，包括与维修和供应有关的可靠性，通常用平均故障间隔时间（通常用平均故障间隔时间（MTBF）来度量；后者仅考来度量；后者仅考虑造成任务失败的故障影响，用于描述产品完成任务的虑造成任务失败的故障影响，用于描述产品完成任务的能力，通常用任务可靠度（能力，通常用任务可靠度（MR）和致命性故障间隔任务和致命性故障间隔任务时间（时间（MTBCF）来度量。

来度量1、从应用的角度分：、从应用的角度分：固有可靠性和使用可靠性固有可靠性和使用可靠性 前者仅考虑承制方在设计和生产中能控制的故障事件，前者仅考虑承制方在设计和生产中能控制的故障事件，用于描述产品的设计和制造的可靠性水平，后者综合考用于描述产品的设计和制造的可靠性水平，后者综合考虑产品设计、制造、安装环境、维修策略等因素，用于虑产品设计、制造、安装环境、维修策略等因素，用于描述产品在计划的环境中使用的可靠性水平描述产品在计划的环境中使用的可靠性水平5编辑ppt工程可靠性分析基 础2、可靠性物理可靠性物理：主要研究元器件、系统失效的机理、物：主要研究元器件、系统失效的机理、物理原因和物理模型，提出改进措施理原因和物理模型，提出改进措施3、可靠性工程可靠性工程：其内容包含有可靠性分析、预测与评估、：其内容包含有可靠性分析、预测与评估、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、可靠性试验以及可靠性数据收集处理和交换技术等可靠性试验以及可靠性数据收集处理和交换技术等四、可靠性研究的主要内容四、可靠性研究的主要内容1、可靠性数学可靠性数学：主要研究可靠性定量描述方法；研究可：主要研究可靠性定量描述方法；研究可靠性理论及数学规律；研究计算可靠性各种指标的方法，靠性理论及数学规律；研究计算可靠性各种指标的方法，提出完善产品可靠性的方法。

提出完善产品可靠性的方法6编辑ppt工程可靠性分析基 础五、现代飞机设计思想涉及的主要概念及关系图五、现代飞机设计思想涉及的主要概念及关系图7编辑ppt工程可靠性分析基 础1、可靠性、可靠性：系统在规定的条件下和规定的时间内无故障：系统在规定的条件下和规定的时间内无故障完成规定功能的能力，它是系统的设计特性常用的可完成规定功能的能力，它是系统的设计特性常用的可靠度指标是平均无故障工作时间靠度指标是平均无故障工作时间(MTBF或或MTTF)2、维修性、维修性：系统在规定的条件下和规定的时间内，按规：系统在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复其规定状态的定的程序和方法进行维修时，保持或恢复其规定状态的能力维修性是可靠性的重要补充，指的是系统维修的能力维修性是可靠性的重要补充，指的是系统维修的难易程度，是设计决定的质量特性，其概率度量为维修难易程度，是设计决定的质量特性，其概率度量为维修度常用的维修度指标是常用的维修度指标是平均修复时间平均修复时间(MTTR)3、保障性、保障性：系统的设计特性和计划的保障资源满足平时：系统的设计特性和计划的保障资源满足平时和战时使用要求的能力。

保障性包含了两个不同性质的和战时使用要求的能力保障性包含了两个不同性质的内容，即设计特性和保障资源内容，即设计特性和保障资源8编辑ppt工程可靠性分析基 础4、可用性、可用性：系统在任一随机时刻需要和开始执行任务时，：系统在任一随机时刻需要和开始执行任务时，处于可工作或可使用状态的程度它是将飞机系统处于可工作或可使用状态的程度它是将飞机系统R&M&S（即可靠性、维修性、保障性）特性变换成效能时即可靠性、维修性、保障性）特性变换成效能时的一个综合参数的一个综合参数5、任务可靠性、任务可靠性：系统在规定的任务剖面内完成规定功能的：系统在规定的任务剖面内完成规定功能的能力它反映了系统对任务成功性的要求，是在平时的自然能力它反映了系统对任务成功性的要求，是在平时的自然环境中和战时的敌对环境中，不考虑人为敌对因素的情况下，环境中和战时的敌对环境中，不考虑人为敌对因素的情况下，系统完成任务的能力系统完成任务的能力6、生存性、生存性：飞机系统避开或承受人为敌对环境的能力：飞机系统避开或承受人为敌对环境的能力9编辑ppt工程可靠性分析基 础7、可信性、可信性：是指整个任务期间，飞机系统持续工作的能力是指整个任务期间，飞机系统持续工作的能力。

它综合了飞机的生存性及任务可靠性，是反映系统实战能力它综合了飞机的生存性及任务可靠性，是反映系统实战能力的重要特性的重要特性8、能力、能力：是指飞机在自然使用环境及敌对环境下均正常连：是指飞机在自然使用环境及敌对环境下均正常连续工作时，飞机能否完成任务续工作时，飞机能否完成任务(如摧毁目标如摧毁目标)，它给出的是理，它给出的是理想任务状态下可能的结果，代表系统纯粹的作战能力，它受想任务状态下可能的结果，代表系统纯粹的作战能力，它受系统的机动性、武器的精度、作用距离、杀伤力及其他设备系统的机动性、武器的精度、作用距离、杀伤力及其他设备的性能影响的性能影响10编辑ppt工程可靠性分析基 础9、有效性：飞机系统的效能飞机系统的效能是其可用性、可信性及性能的是其可用性、可信性及性能的综合反映，它是系统实战能力的最终量度综合反映，它是系统实战能力的最终量度有效性可写作E=ADC，式中E为系统有效性飞机的可用性、可信性及能力是在作战任务的不同环境及不同时期中起作用的，三者是互相依托的若可用性不高，则在任务初期就只有很低的出动架次率，那么成功完成任务的可能性显然就很小类似地，可用性高但可信性不高或者可用性、可信性均高而能力不高等都会对任务的完成有很大的影响。

11编辑ppt工程可靠性分析基 础10、全寿命周期费用：费用问题是飞机设计的一个重要因素费用问题是飞机设计的一个重要因素随着设计技术与设计要求的提高，各项费用均大幅度提高随着设计技术与设计要求的提高，各项费用均大幅度提高主要涉及到的费用有：研制费用、生产费用、使用和保障费主要涉及到的费用有：研制费用、生产费用、使用和保障费用12编辑ppt工程可靠性分析基 础一、可靠性术语 故障：系统或（元件）没有完成预定功能，称其发生了故 障，也称失效、破坏等1、故障概率函数（1）故障累积函数第二章第二章 电子元件及系统电子元件及系统可靠性分析可靠性分析13编辑ppt工程可靠性分析基 础T是寿命随机变量，t是某个固定寿命值即是系统（或元件）寿命T不超过t的概率，也就是在t时刻之前，系统（或元件）的破坏概率2）故障密度函数显然14编辑ppt 工程可靠性分析基 础2、可靠度函数（1）可靠度函数R(t)是产品使用到t时刻不破坏的概率可见15编辑ppt工程可靠性分析基 础（2）可靠度R(t) 的性质3、故障率（失效率）16编辑ppt工程可靠性分析基 础（1）区间故障率 指在一个区间t1，t2，产品在区间点t1以前没有发生故障，在该区间中单位时间发生故障的概率与该故障发生总概率的比值。

可见，区间故障率表示的是单位时间内产品可靠度的相对损失17编辑ppt工程可靠性分析基 础（2）瞬时故障率 可见，瞬时故障率表示的是产品使用到t时刻未破坏，再继续使用下去，在随后的单位时间内的破坏概率18编辑ppt工程可靠性分析基 础4、四个函数之间的关系图可见、四者之间只要知道其中中一个，就可以求得其余三者19编辑ppt工程可靠性分析基 础例1：假设某电子产品寿命，求、解：根据已知条件有：因此：故20编辑ppt工程可靠性分析基 础 可见，对于寿命服从指数分布的情况，失效率函数是一个常数21编辑ppt工程可靠性分析基 础二、电子元件的可靠性分析二、电子元件的可靠性分析1、产品的寿命指标 定义：对于不可修产品，寿命指产品发生失效前的工作时间或工作次数；对于可修复产品，寿命指产品两次修复之间的工作时间或工作次数1） 平均寿命平均寿命就是寿命的数学期望22编辑ppt工程可靠性分析基 础 在实际应用中，常常以子样平均寿命作为母体平均寿命的近似估计值，样本数n越大，估计值的准确性越高23编辑ppt工程可靠性分析基 础例2：假设某电子产品寿命，求其平均寿命解：根据已知条件有：因此：即当寿命T为指数分布时，平均寿命等于失效率的倒数。

24编辑ppt工程可靠性分析基 础当时， 即能够工作到平均寿命的产品仅有36.79%左右，在这种简单指数分布的情况下，约有63.21%的产品将在达到平均寿命前失效，这是它的特征 可见平均寿命只能大致反映产品寿命的平均寿命水平，不能真正反映产品的寿命情况2） 寿命方差及标准差 寿命方差及标准差是用来反映产品寿命离散程度的特征值25编辑ppt工程可靠性分析基 础对于离散型寿命对于连续型寿命26编辑ppt工程可靠性分析基 础（3） 可靠寿命与中位寿命 可靠寿命：设产品的可靠度函数为 ，使可靠度等于给定值 的时间 称为可靠寿命，其中 为可靠性水平 中位寿命：产品寿命可靠性水平 时对应的可靠寿命27编辑ppt工程可靠性分析基 础 例3：已知失效率函数 ， 求任意可靠度 时的可靠寿命解：因此28编辑ppt工程可靠性分析基 础例4：已知某产品的失效率为常数： ， 可靠度函数 ，试求可靠度 的相应可靠寿命 和中位寿命 解：因 ，故有 两边取对数得29编辑ppt。