可靠性定义及其度量指标

可靠性文献综述1 可靠性基本理论产品的质量指标有很多种。

例如，铁路车辆的指标就有构造速度、垂向和横向平稳性、脱轨系数和倾覆系数以及结构静、动强度等等。

这类质量指标通常称为性能指标，即产品完成规定功能所需要的指标。

除此之外，产品还有另一类指标，即可靠性指标，它反映产品试验符合标准，但运行几十万公里后是否仍能保持其出厂时各项性能指标的能力。

如车辆投入运营前的各项性能指标，这是运营部门十分关心的问题。

车辆制造厂为了说明自己产品保持其性能指标的能力，就要通过试验提出产品的可靠性指标，即可靠性特征量——平均寿命、可靠度、失效率等。

1．1可靠性的定义按国标GB3187-82《可靠性基本名词术语及定义》，可靠性定义为“产品在规定条件下和规定时间内完成功能的能力”，这种能力以概率(可能性)表示，故可靠性也称为可靠度。

定义中的“产品”是指任何元件、器件、设备和系统。

“规定时间”是指产品的工作期限；“规定条件”是指产品的使用条件、维护条件、环境条件和操作技术：“规定功能”通常用产品的各种性能来表示。

对以上四方面内容必须有明确的规定，研究产品的可靠性才有意义。

1．2可靠性特征量研究可靠性特征量，必须首先明确“寿命”的含义。

在日常生活中，产品的寿命往往是指产品总的可使用时间。

每一个产品都有自己固定的寿命，但只有在试验后(包括使用后)才能确定。

故产品的寿命是一个随机变量，一般用T表示。

在可靠性工程中，不可修复产品的寿命是指发生失效荫的实际工作时间；可修复产品的寿命是指相邻两次故障间的工作时间，此时也称为无故障工作时间。

从数学上讲，研究产品的可靠性主要是研究产品寿命的概率分布：而可靠性特征量则是随机变量寿命的一些描述量。

寿命的单位多数为时问，如小时、千小时、年等，也可以是动作次数、运动距离等。

1．2．1 可靠度R(t)1 可靠度定义可靠度是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。

它是时间的函数，，记作R(t)。

可靠性概念理解：可靠性是部件、元件、产品、或系统的完整性的最佳数量的度量。

可靠性是指部件、元件、产品或系统在规定的环境下、规定的时间内、规定条件下无故障的完成其规定功能的概率。

从广义上讲，可靠性”是指使用者对产品的满意程度或对企业的信赖程度。

可靠性的技术是建立在多门学科的基础上的，例如：概率论和数理统计，材料、结构物性学，故障物理，基础试验技术，环境技术等。

可靠性技术在生产过程可以分为：可靠性设计、可靠性试验、制造阶段可靠性、使用阶段可靠性、可靠性管理。

我们做的可靠性评估应该就属于使用阶段的可靠性。

机床的可靠性评定总则在GB/T23567中有详细的介绍，对故障判定、抽样原则、试验方式、试验条件、试验方法、故障检测、数据的采集、可靠性的评定指标以及结果的判定都有规范的方法。

对机床的可靠性评估时，可以在此基础上加上自己即时的方法，做出准确的评估和数据的收集。

可靠性研究的方法大致可以分为以下几种：1）产品历史经验数据的积累；2）通过失效分析（Failure Analyze）方法寻找产品失效的机理；3）建立典型的失效模式；4）通过可靠性环境和加速试验建立试验数据和真实寿命之间的对应关系；5）用可靠性环境和加速试验标准代替产品的寿命认证；6）建立数学模型描述产品寿命的变化规律；7）通过软件仿真在设计阶段预测产品的寿命；大致可把可靠性评估分为三个阶段：准备阶段、前提工作、重点工作。

准备阶段：数据的采集（《数控机床可靠性试验数据抽样方法研究》北京科技大学张宏斌）用于收集可靠性数据，并对其量化的方法是概率数学和统计学。

在可靠性工程中要涉及到不确定性问题。

我们关心的是分布的极尾部状态和可能未必有的载荷和强度的组合,在这种情形下，经常难以对变异性进行量化，而且数据很昂贵。

因此，把统计学理论应用于可靠性工程会更困难。

当前，对于数控机床可靠性研究数据的收集方法却很少有人提及，甚至可以说是一片空白。

目前，可靠性数据的收集基本上是以简单随机抽样为主，甚至在某些情况下只采用了某一个厂家在某一个时间段内生产的机床进行统计分析。

一、可靠性定义产品的可靠性是指：产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。

从定义本身来说，它是产品的一种能力，这是一个很抽象的概念；我们可以用个例子（100个学生即将参加考试）来理解这个定义，可靠性就是指：100个学生的考分的平均是多少？对这个平均分的准确性有多大把握？分数越高、把握越大，可靠性就越高。

我国的可靠性工作起步较晚，20世纪70年代才开始在电子工业和航空工业中初步形成可靠性研究体系，并将其应用于军工产品。

其他行业可靠性工作起步更晚，差距更大，与先进国家差距20～30年，虽然国家已制订可靠性标准，但尚未引起所有企业的足够重视。

对产品而言，可靠性越高就越好。

可靠性高的产品，可以长时间正常工作（这正是所有消费者需要得到的）；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间就越长。

二、可靠性的重要性调查结果显示（如某公司市场部2001年调查记录）：“对可靠性的重视度，与地区的经济发达程度成正比”。

例如，英国电讯（BT）关于可靠性管理/指标要求有产品寿命、MTBF 报告、可靠性框图、失效树分析（FTA）、可靠性测试计划和测试报告等；泰国只有MTBF 和MTTF的要求；而厄瓜多尔则未提到，只是提出环境适应性和安全性的要求。

产品的可靠性很重要，它不仅影响生产公司的前途，而且影响到使用者的安全（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）。

可靠性好的产品，不但可以减少公司的维修费用，而且可以很快就打出品牌，大幅度提升公司形象，增加公司收入。

随着市场经济的发展，竞争日趋激烈，人们不仅要求产品物美价廉，而且十分重视产品的可靠性和安全性。

日本的汽车、家用电器等产品，虽然在性能、价格方面与我国彼此相仿，却能占领美国以及国际市场。

主要的原因就是日本的产品可靠性胜过我国一筹。

美国的康明斯、卡勃彼特柴油机，大修期为12000小时，而我国柴油机不过1000小时，有的甚至几十小时、几百小时就出现故障。

2017安全工程师《生产技术》：可靠性定义及度量指标一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）1、用安全检查表进行安全检查的方法称为_。

A.本质安全检查法B.危险指数评价法C.安全检查表法D.预先危险分析法2、依据《民用爆炸物品安全管理条例》，民用爆炸物品警示标识、登记标识和雷管编码规则，由国务院公安部门会同规定。

A：国务院国防科技工业主管部门B：国务院公路运输主管部门C：国务院科技主管部门D：国务院关税主管部门E：相对密度（空气=1）为1. 193、在脚手板的设置中，竹笆脚手板应按其主筋垂直于纵向水平杆方向铺设，且采用对接平铺，四个角应用直径mm的镀锌钢丝固定在纵向水平杆（大横杆）上。

A：1. 0B：1.1C：1.2D：1.3E：立即转移账户上的资金4、下列关于汽水共腾后果的表述不正确的是。

A：发生汽水共腾时，水位表内出现泡沫，水位急剧波动汽水界线难以分清B：使蒸汽带水，降低蒸汽品质C：损坏过热器或影响用汽设备的安全运行D：若处理不当，会导致锅炉爆炸E：立即转移账户上的资金5、在典型火灾的发展规律中，的火灾燃烧方式是通风控制火灾，火势的大小由建筑物的通风情况决定A：初起期B：发展期C：最盛期D：熄灭期E：立即转移账户上的资金6、依据《道路交通安全法》的规定，关于机动车通行规定的表述，不正确的是。

A：同车道行驶的机动车，后车应当与前车保持足以采取紧急制动措施的安全距离B：机动车通过交叉路口，应当按照交通信号灯、交通标志或者交通警察的指挥通过C：在允许拖拉机通行的道路上，拖拉机可以从事货运，但是不得用于载人D：机动车载人不得超过核定的人数，客运机动车可适当载货E：相对密度（空气=1）为1. 197、［2011年考题］中暑是高温作业环境下容易发生的疾病。

预防高温中暑是暑季安全生产的重要内容。

下列预防措施中错误的是。

A：对炼钢连铸岗位，通过将冷风直接送达操作岗位的方法，降低操作人员岗位温度B：合理选用耐热工作服C：在高温车间设计时，妥善考虑利用通风天窗，强化自然通风D：在高温场所配备普通风扇降温E：立即转移账户上的资金8、对冲击地压（岩爆）的特点描述不正确的是。

电力企业管理电力系统可靠性的基本含义、主要内容、度量指标；电力企业全面质量管理的含义、特点主题：电力企业生产管理概论学习时间：2017年6月19日--6月25日内容：这周我们将学习课件第九章中的第3-4节，主要介绍电力系统可靠性的基本含义、主要内容、度量指标；电力企业全面质量管理的含义、特点。

一、相关案例分析在开始学习前，请同学们先阅读1个案例，在案例中加深对本次课程的认识。

1、刘家峡水电厂300MW水轮发电机的可靠性统计参数为：故障率λ=6.44次/a ，修复率µ=400次/a。

求稳定状态下该水轮发电机的可用度A、不可用度、平均无故障运行时间MTTF、平均修复时间MTTR及故障频率f。

解：根据可靠性统计指标的定义，由以下计算得到利用相关公式计算电力系统的部分可靠性指标，可靠性表示元件或系统在规定的时间内和规定使用条件下，无故障地发挥规定功能的概率。

用这些指标可以定量的表示可靠性程度。

通过本次课程，将学习多种可靠性指标，在理解的基础上得以应用。

一、电力系统可靠性管理（一）、可靠性管理的含义（二）、可靠性管理的任务和内容1、电力系统可靠性管理的任务1)研究与制定单个元件和由元件组成的系统的可靠性指标与统计方法，可靠性指标就是可靠性管理的目标；2)根据可靠性计算指标，结合被管理对象的具体情况，建立可靠性模型，研究与制定可靠性的计算、预测、分配与评价的方法；3)寻找提高被管理对象可靠性的途径和方法；4)研究可靠性和经济性的最佳搭配。

2、电力系统可靠性管理的内容1)规划阶段2)设计阶段3)研制阶段4)制造阶段5)施工安装阶段6)运行阶段（三）、电力系统可靠性管理的度量指标设可靠度函数为R(t),不可靠度函数为F(t)，根据概率论，在设备寿命时间T大于时间t的条件下，应有取F(t)对时间的导数，就称为故障密度函数f(t)，有将故障密度函数与可靠度的比率定义为故障函数以表示，则通过对元件的大量观测统计与理论分析，可以证明设备的可靠度R(t)是以λ(t)的时间积分为指数的指数型函数。

第五章可靠性基础知识第五章可靠性基础知识【考试趋势】单选3-4题，多选4-5题，综合分析1题。

考查方式以理解题和计算题为主。

总分值25-35分。

总分170分。

【大纲考点】基本脉络：可靠性概念——测量——模型——分析——试验——管理。

一、可靠性的基本概念及常用度量1．掌握可靠性、维修性与故障(失效)的概念与定义（重点）2．熟悉保障性、可用性与可信性的概念（难点）3．掌握可靠性的主要度量参数（难点）4．熟悉浴盆曲线（重点）5．了解产品质量与可靠性的关系二、基本的可靠性维修性设计与分析技术1．了解可靠性设计的基本内容和主要方法2．熟悉可靠性模型及串并联模型的计算（重点）3．熟悉可靠性预计和可靠性分配（难点）4．熟悉故障模式影响及危害性分析（重点）（难点）5．了解故障树分析（重点）6．熟悉维修性设计与分析的基本方法；三、可靠性试验三、可靠性试验1.掌握环境应力筛选（重点）2.了解可靠增长试验和加速寿命试验（重点）3.手续可靠性测定试验（难点）4.了解可靠性鉴定试验四、可信性管理1．掌握可信性管理基本原则与可信性管理方法（难点）2．了解故障报告分析及纠正措施系统（重点）3．了解可信性评审作用和方法第一节可靠性的基本概念及常用度量【考点解读】第一节可靠性的基本概念及常用度量学习目标要求：1、掌握可靠性、维修性与故障的概念与定义2、熟悉保障性、可用性及可信性的概念3、掌握可靠性的主要度量参数4、了解浴盆曲线5、了解产品质量与可靠性关系基本脉络是：可靠性——不可靠（故障）——可靠度——可靠度函数——常用指标——模型——地位意义（与质量的关系）典型考题典型考题：单选题22、下述设计方法中不属于可靠性设计的方法是（）。

a、使用合格的部件b、使用连续设计c、故障模式影响分析d、降额设计23、产品使用寿命与（）有关。

a、早期故障率b、规定故障率c、耗损故障率d、产品保修率一、故障（失效）及其分类一、故障（失效）及其分类1、故障定义：产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态称为故障。

可靠性定义及其度量指标 Last revision date: 13 December 2020.可靠性定义及其度量指标【大纲考试内容要求】：1、了解机械失效三个阶段和维修度、有效度、平均无故障工作时间；2、熟悉可靠性、故障率、可靠性预计、人机界面设计要点。

【教材内容】：第四节机械的可靠性设计与维修性设计一、可靠性定义及其度量指标(一)可靠性定义所谓可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。

这里所说的规定条件包括产品所处的环境条件(温度、湿度、压力、振动、冲击、尘埃、雨淋、日晒等)、使用条件(载荷大小和性质、操作者的技术水平等)、维修条件(维修方法、手段、设备和技术水平等)。

在不同规定条件下，产品的可靠性是不同的。

规定时间是指产品的可靠性与使用时间的长短有密切关系，产品随着使用时间或储存时间的推移，性能逐渐劣化，可靠性降低。

所以，可靠性是时间的函数。

这里所规定的时间是广义的，可以是时间，也可以用距离或循环次数等表示。

(二)可靠性度量指标1．可靠度可靠度是可靠性的量化指标，即系统或产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。

可靠度是时间的函数，常用R(t)表示，称为可靠度函数。

产品出故障的概率是通过多次试验中该产品发生故障的频率来估计的。

例如，取N个产品进行试验，若在规定时间t内共有Nf(t)个产品出故障，则该产品可靠度的观测值可用下式近似表示：R(t)≈[N—Nf(t)]／N (4—7)与可靠度相反的一个参数叫不可靠度。

它是系统或产品在规定条件和规定时间内未完成规定功能的概率，即发生故障的概率，所以也称累积故障概率。

不可靠度也是时间的函数，常用F(t)表示。

同样对N个产品进行寿命试验，试验到瞬间的故障数为Nf(t)，则当N足够大时，产品工作到t 瞬间的不可靠度的观测值(即累积故障概率)可近似表示为：F(t)≈Nf(t)／N (4—8)可靠度数值应根据具体产品的要求来确定，一般原则是根据故障发生后导致事故的后果和经济损失而定。

可靠性的基本概念及常用度量一、单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)1. 下述各参数中，不是度量产品可靠性的参数。

A.平均故障间隔时间B.产品的功耗C.故障率D.可靠度答案：B[解答] 可靠性与维修性的常用度量参数有：可靠度、故障(失效)率、平均失效(故障)前时间(MTFF)、平均故障间隔时间(MTBF)、贮存寿命和平均修复时间(MTFR)。

2. 若产品的寿命服从指数分布，则故障率的倒数是。

A.平均维修时间B.平均故障间隔时间C.失效概率D.系统可靠性答案：B[解答] 当产品的寿命服从指数分布时，产品的故障率为常数A，则平均故障间隔时间MTBF=MTFF=1/λ。

3. 产品故障率浴盆曲线中，偶然故障的特征是。

A.故障率随时间递增B.故障率随时间递减C.故障率近似为某个常数D.故障率先增后恒定答案：C[解答] 在偶然故障期，产品的故障率可降到一个较低的水平，且基本处于平稳状态，可以近似认为故障率为常数。

在这个时期产品的故障主要是由偶然因素引起的，偶然故障阶段是产品的主要工作期间。

4. 产品使用寿命与有关。

A.早期故障率B.规定故障率C.耗损故障率D.产品保修率答案：B[解答] 产品的使用寿命与产品规定条件和规定的可接受的故障率有关。

规定的允许故障率高，产品的使用寿命就长，反之，使用寿命就短。

5. 产品终止规定功能称为。

A.故障或失效B.失效C.故障D.待维修答案：A[解答] 产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态称为故障。

对于不可修复的产品也称失效。

故障的正式定义为终止或丧失完成规定的功能。

6. 规定的允许故障率______，产品的使用寿命就长，规定的允许故障率______，产品的使用寿命就短。

A.高；低B.低；高C.大；小D.小；大答案：A[解答] 参见第4题解析。

7. 是由于产品的规定功能随时间增加而逐渐衰退引起的。

A.早期故障B.偶然故障C.独立故障D.耗损故障答案：D[解答] 早期故障是指在产品投入使用的初期的产品故障，具有故障率较高，迅速下降的特征；偶然故障是由于偶然因素引起的故障，其重复出现的风险可以忽略不计，只能通过概率统计方法来预测；独立故障是指不是由于另一个产品故障引起的故障。