可靠性工程基础课件.ppt

内容提要内容提要ü可靠性研究与应用的目的和意义可靠性研究与应用的目的和意义ü可靠性工程可靠性工程的形成和发展的形成和发展ü可靠性与产品质量之间的关系可靠性与产品质量之间的关系ü可靠性工程特点可靠性工程特点ü可靠性工程研究的内容可靠性工程研究的内容教学目标教学目标1. 深刻认识可靠性研究的重要性深刻认识可靠性研究的重要性  2.了解可靠性工程的形成与发展了解可靠性工程的形成与发展3.了解可靠性与产品质量之间的关系了解可靠性与产品质量之间的关系 4.了解可靠性工程的研究内容了解可靠性工程的研究内容 可靠性研究目的和意义可靠性研究目的和意义p什么是产品可靠性什么是产品可靠性？？n产品的属性：故障产品的属性：故障n持久保持其功能持久保持其功能/ /性能的能力，不出现问题、不发生故性能的能力，不出现问题、不发生故障，能为用户所用障，能为用户所用n空调用空调用7~10年不出故障，捷达轿车年不出故障，捷达轿车““皮实皮实” ” —可靠性可靠性高高n定义：定义：是指产品在是指产品在规定条件规定条件下和下和规定时间规定时间内，完成内，完成规规定功能定功能的能力 产品可靠性定义的要素是产品可靠性定义的要素是三个三个““规定规定””(“(“规定条件规定条件””、、““规定时间规定时间””、、““规定功能规定功能””））p为什么要搞可靠性？为什么要搞可靠性？n产品故障会造成巨大的损失产品故障会造成巨大的损失•经济损失经济损失•人员安全人员安全•武器装备丧失战斗力武器装备丧失战斗力•政治、社会问题政治、社会问题p为什么要搞可靠性？为什么要搞可靠性？n技术的进步、信息时代的需要技术的进步、信息时代的需要n产品，特别是飞机、武器装备产品，特别是飞机、武器装备n载人航天、绕月探测工程载人航天、绕月探测工程n美国人的火星探测美国人的火星探测n人类的生活在人类的生活在21世纪发生了巨大的变化世纪发生了巨大的变化–人们对可靠性的要求人们对可靠性的要求日益提高日益提高–现代高科技产品对现代高科技产品对可靠可靠性高要求性高要求p为什么要搞可靠性？为什么要搞可靠性？n高可靠是保持设备持续生产的保障高可靠是保持设备持续生产的保障n提高设备的效率提高设备的效率n减少设备全寿命周期费用减少设备全寿命周期费用n综合效能综合效能•功能功能/ /性能，款式、构型等性能，款式、构型等•可靠性可靠性( (寿命寿命) )、维修性、产品支援、维修性、产品支援•质量质量•价格价格/ /使用费用使用费用p可靠性问题的提出无论从历史上或现实中均由于可靠性问题的提出无论从历史上或现实中均由于产品寿命产品寿命引起的。

可靠性问题在当今越来越受到引起的可靠性问题在当今越来越受到广泛的重视广泛的重视n故障的数量增加故障的数量增加, ,故障引起的后果日益严重；故障引起的后果日益严重；n产品的竞争和相关法规；产品的竞争和相关法规；n国内经济的发展和对外贸易国内经济的发展和对外贸易  设备可靠性设备可靠性p设备可靠性是对产品及其零部件的失效现象失效现象和发生的概率概率进行分析、预测、试验、评估和进行控制分析、预测、试验、评估和进行控制的工程学科它与概率论及数理统计、运筹学、系统工程、价值工程、人机工程、计算机技术、机械学、电子学、工程材料学、失效物理等学科密切相关p可靠性工程不仅包含了工程技术工程技术，而且还包含了管理管理这种管理包括设计、制造和使用过程中的管理，因此是一个全寿命的工程管理其中有制订可靠性计划、组织可靠性设计的评审、进行可靠性认证、制订可靠性标准、确定可靠性指标和进行可靠性检测与测定为了提高产品的可靠性，必须在生产的各个环节上来努力实现可靠性工程的发展可靠性工程的发展p萌芽期萌芽期：： 20世纪世纪40年代年代n战争驱使战争驱使二战中，飞机、舰艇等武器装备中二战中，飞机、舰艇等武器装备中的电子设备经常发生故障，使装备失去应有的的电子设备经常发生故障，使装备失去应有的战斗能力，贻误战机。

比如美国运往远东的机战斗能力，贻误战机比如美国运往远东的机械电子设备械电子设备60%在运输中失效；海军舰艇上电在运输中失效；海军舰艇上电子设备子设备70%；美国由于飞行故障而损失的飞机；美国由于飞行故障而损失的飞机达达2万多架，是战争中被击落的万多架，是战争中被击落的1.5倍倍n1943年美国成立了年美国成立了电子管研究委员会电子管研究委员会专门研究专门研究电子管的可靠性问题电子管的可靠性问题 可靠性工程的发展可靠性工程的发展p形成期（美国）形成期（美国）n1951年年ARINC开始了最早的一个可靠性改进计划开始了最早的一个可靠性改进计划n1952年美国国防部成立了年美国国防部成立了电子设备可靠性咨询组电子设备可靠性咨询组(AGREE)n1955年年AGREE开始实施从设计、试验、生产到交付、开始实施从设计、试验、生产到交付、储存和使用的全面的可靠性发展计划储存和使用的全面的可靠性发展计划n1957年发表年发表《《军用电子设备可靠性军用电子设备可靠性》》的研究报告，从的研究报告，从9个方面阐述了可靠性设计、试验及管理的程序及方法，个方面阐述了可靠性设计、试验及管理的程序及方法，确定了美国可靠性工程的发展方向，成为可靠性发展确定了美国可靠性工程的发展方向，成为可靠性发展的的奠基性奠基性文件，标志着可靠性已经成为一门文件，标志着可靠性已经成为一门独立的学独立的学科科，是可靠性工程发展的，是可靠性工程发展的重要里程碑重要里程碑可靠性工程的发展可靠性工程的发展p形成期（日本）形成期（日本） u1958年，日本科技联盟年，日本科技联盟(JUSE)成立了可靠性研究委员会成立了可靠性研究委员会u1960年年JUSE召开了第一次可靠性学术论坛召开了第一次可靠性学术论坛u1971年召开了第一届可靠性与维修性学术会议，以后每年召开了第一届可靠性与维修性学术会议，以后每年举行一次年举行一次p 特点特点：：注重民用产品可靠性研究注重民用产品可靠性研究，强调实用，这，强调实用，这就大大地促进了日本机电产品可靠性水平的提高就大大地促进了日本机电产品可靠性水平的提高可靠性工程的发展可靠性工程的发展p形成期（苏联）形成期（苏联） 50年代末，苏联因产品不可靠造成了巨大经济损失，据年代末，苏联因产品不可靠造成了巨大经济损失，据1958年统计，工业产品废品造成的损失为国民经济总收年统计，工业产品废品造成的损失为国民经济总收入的四分之一，这引起了政府及有关部门的重视，所以，入的四分之一，这引起了政府及有关部门的重视，所以，从从60年代初开始，苏联从技术上，组织上采取措施，提高年代初开始，苏联从技术上，组织上采取措施，提高产品的可靠性，促进了可靠性工程技术的发展产品的可靠性，促进了可靠性工程技术的发展p措施措施：：u对工程师、科学家进行可靠性技术教育对工程师、科学家进行可靠性技术教育u建立可靠性试验室建立可靠性试验室u建立总工程师领导下的可靠性组织机构建立总工程师领导下的可靠性组织机构u召开各种可靠性学术会议召开各种可靠性学术会议u出版各种有关可靠性方面的书籍等出版各种有关可靠性方面的书籍等p特点：特点：既重视理论研究，又重视实用的工程研究既重视理论研究，又重视实用的工程研究 可靠性工程的发展可靠性工程的发展p成熟与综合发展成熟与综合发展n20世纪世纪60年代年代~70年代年代,是可靠性工程全面发展是可靠性工程全面发展和步入成熟的阶段。

美国在许多武器装备中推和步入成熟的阶段美国在许多武器装备中推行可靠性工程，形成了一系列较完善的标准行可靠性工程，形成了一系列较完善的标准n20世纪世纪80年代以来，可靠性向更广泛和更深入年代以来，可靠性向更广泛和更深入的方向发展，并以武器装备的效能为目标，将的方向发展，并以武器装备的效能为目标，将可靠性、维修性和保障性可靠性、维修性和保障性有机的综合在一起，有机的综合在一起，形成可靠性系统工程形成可靠性系统工程我国的可靠性研究我国的可靠性研究p开始阶段开始阶段：第一个五年计划期间，四机部的有关研：第一个五年计划期间，四机部的有关研究所和工厂做了不少可靠性研究工作，并出版了究所和工厂做了不少可靠性研究工作，并出版了《《可靠性与环境试验可靠性与环境试验》》和和《《国外电子产品可靠性与国外电子产品可靠性与环境试验环境试验》》两种刊物，开始进行可靠性研究两种刊物，开始进行可靠性研究p重新起步阶段重新起步阶段：二十世纪七十年代，我国才又注重：二十世纪七十年代，我国才又注重抓可靠性研究工作，进入快速发展阶段抓可靠性研究工作，进入快速发展阶段p21世纪初，可靠性工程在我国全面深入的研究与应世纪初，可靠性工程在我国全面深入的研究与应用用可靠性工程内涵及其外延可靠性工程内涵及其外延可靠性系统工程可靠性系统工程p可靠性系统工程可靠性系统工程n可靠性工程可靠性工程•可靠性、安全性可靠性、安全性(系统安全性工程系统安全性工程)n维修性工程维修性工程•维修性产品固有的特性：反映产品是否好修维修性产品固有的特性：反映产品是否好修•维修：为保持维修：为保持/恢复产品可用状态所开展的活动恢复产品可用状态所开展的活动•维修的方式与级别，维修的方式与级别，RCM：以可靠性为中心的维修：以可靠性为中心的维修•测试与测试性：故障诊断测试与测试性：故障诊断n综合保障综合保障/产品支援产品支援•保障性：好保障、保障好保障性：好保障、保障好•维修设备与人员维修设备与人员•备件与维修网点备件与维修网点(维修级别维修级别)•用户资料与培训等用户资料与培训等可靠性工程内涵可靠性工程内涵p可靠性工程范畴可靠性工程范畴n系统系统/产品的可靠性要求或目标产品的可靠性要求或目标n可靠性的设计分析可靠性的设计分析•建模、预计、建模、预计、FMEA、、FTA•风险分析等风险分析等n可靠性试验与评价可靠性试验与评价•环境应力筛选环境应力筛选(ESS)•可靠性增长试验等可靠性增长试验等•可靠性验证试验等可靠性验证试验等n可靠性信息可靠性信息n可靠性管理可靠性管理可靠性工程内涵可靠性工程内涵p质量与可靠性关系质量与可靠性关系n从广义质量观看，质量涵盖可靠性从广义质量观看，质量涵盖可靠性n从狭义的质量观看，就是从狭义的质量观看，就是“符合性质量符合性质量”n可靠性毕竟与狭义的质量管理还是有很大区别的，质量可靠性毕竟与狭义的质量管理还是有很大区别的，质量出了问题，往往批次性很强出了问题，往往批次性很强n可靠性是更深层次的与设计、工艺相关的根本性问题。

可靠性是更深层次的与设计、工艺相关的根本性问题有些企业对于可靠性工程有一种错误观念，认为可靠性有些企业对于可靠性工程有一种错误观念，认为可靠性工程是质量部门的事情，而设计部门却很少人员参与工程是质量部门的事情，而设计部门却很少人员参与n产品的可靠性是在设计阶段就已经决定了产品的可靠性是在设计阶段就已经决定了n在用户使用过程中，均是在用户使用过程中，均是“可靠性可靠性”问题问题可靠性工程内涵可靠性工程内涵p浴盆曲线浴盆曲线n典型的故障率模型，许多产品故障率呈此模型典型的故障率模型，许多产品故障率呈此模型n分为三个阶段：分为三个阶段：–早期寿命区：故障率随时间而降低早期寿命区：故障率随时间而降低*–恒定故障率区：故障率保持不变恒定故障率区：故障率保持不变*–耗损区：故障率随时间而增加耗损区：故障率随时间而增加*器件的缺陷，制造的缺陷或储存运输的原因造成的故障产品进入成熟期，故障多为偶然原因造成产品进入耗损期，故障多为老化、耗损，物理化学机理通过浴盆曲线•确定保修期•确定使用寿命•零部件个未能更换时间可靠性工程工作流程可靠性工程工作流程可靠性工作项目可靠性工作项目p可靠性及其工作项目要求的确定可靠性及其工作项目要求的确定p确定可靠性要求确定可靠性要求•确定可靠性的定性、定量要求确定可靠性的定性、定量要求n确定可靠性工作项目要求确定可靠性工作项目要求•根据产品特点、选择确定可靠性工作项目根据产品特点、选择确定可靠性工作项目(以以GJB450A为依据为依据)•将可靠性工程工作，纳入型号研制中将可靠性工程工作，纳入型号研制中可靠性工作项目可靠性工作项目p可靠性管理可靠性管理n制定可靠性计划制定可靠性计划(甲方甲方)n制定可靠性工作计划制定可靠性工作计划(承制方承制方)n对承制方、转承制方和供应方的监督与控制对承制方、转承制方和供应方的监督与控制n可靠性评审可靠性评审n建立故障报告、分析和纠正措施系统建立故障报告、分析和纠正措施系统n建立故障审查组织建立故障审查组织n可靠性增长管理可靠性增长管理p可靠性设计分析可靠性设计分析n建立可靠性模型建立可靠性模型n可靠性分配可靠性分配可靠性工作项目可靠性工作项目p可靠性设计分析可靠性设计分析n可靠性预计可靠性预计n故障模式、影响及危害性分析故障模式、影响及危害性分析n故障树分析故障树分析n潜在分析潜在分析n设备故障分析设备故障分析n制定可靠性设计准则与符合性检查制定可靠性设计准则与符合性检查n元器件、零部件和原材料选择与控制元器件、零部件和原材料选择与控制n确定可靠性关键产品确定可靠性关键产品n确定功能测试、包装、贮存、装卸、运输和维修对产品确定功能测试、包装、贮存、装卸、运输和维修对产品可靠性的影响可靠性的影响可靠性工作项目可靠性工作项目p可靠性试验与评价可靠性试验与评价[可靠性验证可靠性验证]n环境应力筛选环境应力筛选n可靠性研制试验可靠性研制试验n可靠性增长试验可靠性增长试验n可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验n可靠性验收试验可靠性验收试验n可靠性分析评价可靠性分析评价n寿命试验寿命试验可靠性工作项目可靠性工作项目p使用可靠性评估与改进使用可靠性评估与改进n使用可靠性信息收集使用可靠性信息收集n使用可靠性评估使用可靠性评估n使用可靠性改进使用可靠性改进可靠性的研究内容可靠性的研究内容p可靠性工程可靠性工程u以概率论、统计学为基础，与系统工程、价值工程、运筹学、工以概率论、统计学为基础，与系统工程、价值工程、运筹学、工程心理学、物理学、质量控制技术及计算机等学科密切相关的程心理学、物理学、质量控制技术及计算机等学科密切相关的综综合学科合学科。

主要研究产品在开发、规划、设计、制造、管理与使用主要研究产品在开发、规划、设计、制造、管理与使用整个寿命过程中的可靠性问题，包括：可靠性设计；系统可靠性整个寿命过程中的可靠性问题，包括：可靠性设计；系统可靠性设计；系统可靠性分析；可靠性试验；制造和使用过程中的可靠设计；系统可靠性分析；可靠性试验；制造和使用过程中的可靠性技术与可靠性管理，以及可靠性标准的建立等性技术与可靠性管理，以及可靠性标准的建立等p故障物理学故障物理学p可靠性数学可靠性数学面临的问题面临的问题p认识不足、重视不够，被动应付认识不足、重视不够，被动应付n急于求成急于求成 [长期效应长期效应]n现成工具现成工具[技术的成熟技术的成熟]p既有管理，也有技术问题，更多是既有管理，也有技术问题，更多是管理管理问题问题n可靠性人员的地位问题、人员素质问题可靠性人员的地位问题、人员素质问题n可靠性数据与经验的积累和升华很不够可靠性数据与经验的积累和升华很不够n没有完全纳入产品的研发体系中没有完全纳入产品的研发体系中[有组织无纪律有组织无纪律]p可靠性人员与专业设计人员的融合问题可靠性人员与专业设计人员的融合问题p产品的使用环境与使用模式认识不清产品的使用环境与使用模式认识不清面临的问题面临的问题p技术手段的局限性技术手段的局限性n目前的以系统学与概率论为基础的目前的以系统学与概率论为基础的系统可靠性系统可靠性方法的局方法的局限性，不能从限性，不能从根本上根本上解决问题解决问题n设计人员不知道如何设计可靠性设计人员不知道如何设计可靠性n现有的可靠性方法操作性差现有的可靠性方法操作性差n针对具体的微观问题缺乏技术手段针对具体的微观问题缺乏技术手段p机械产品的非标准化与基础数据的缺乏机械产品的非标准化与基础数据的缺乏p高可靠性、长寿命，以及储存可靠性问题缺乏技高可靠性、长寿命，以及储存可靠性问题缺乏技术手段术手段谢谢。