可靠性基础

进一步的理论(书中没有,供参考)
2013-11-8
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瞬时故障(失效)率 （T表示寿命，它是一个随机变量）
F (t t ) F (t ) P (t T t t | T t ) R (t ) (t ) lim lim t 0 t 0 t t F (t t ) F (t ) F ' (t ) t lim t 0 R (t ) R (t ) P ( AB ) P ( B | A) P ( A) P ( AB ) F (t t ) F (t ) P( A) R(t ) F ' (t ) (t ) R (t )
第五章
可靠性基础知识
第一节 可靠性的基本概念 一、故障（失效）及其分类 1. 故障：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 失效：对于不可修复的产品，故障也称为失效 严格讲，故障是指产品不能执行规定功能的状态
故障（失效）模式：故障的表现形式
故障（失效）机理：引发故障的原因
第一节 可靠性的基本概念 2．产品故障分类 按故障的规律 偶然故障：偶因引起，风险可忽略； 耗损故障：性能随时间衰退引起，可统计预测， 通过预防维修防止其发生，延寿。 按故障的后果 致命性故障：引发人、物的重大损失或任务失败 非致命性故障：不影响任务完成，导致非计划维修 按故障的统计特性 独立故障：自发性，评价产品可靠性只统计独立故障 从属故障: 诱发性
在相同的条件下，F(t)是t的一元函数
3. 可靠度函数与不可靠度函数的关系
R t F t 1
3．故障密度函数：f(t)

dF t f t dt
t 0t f udu F
R( t ) t f ( u )du （三者关系图见P201 图5.1-2）

可靠性理论基础知识可靠性理论基础知识1.可靠性定义我国军用标准GIB 451A-2005《可靠性维修性保障性术语》中，可靠性定义为：产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。

“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。

“规定时间”是指产品规定了的任务时间。

“规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。

可靠性的评价可以使用概率指标或时间指标，这些指标有：可靠度、失效率、平均无故障工作时间、平均失效前时间、有效度等。

典型的失效率曲线是浴盆曲线，其分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。

早期失效期的失效率为递减形式，即新产品失效率很高，但经过磨合期，失效率会迅速下降。

偶然失效期的失效率为一个平稳值，意味着产品进入了一个稳定的使用期。

耗损失效期的失效率为递增形式，即产品进入老年期，失效率呈递增状态，产品需要更新。

1.1可靠性参数1、失效概率密度和失效分布函数失效分布函数就是寿命的分布函数，也称为不可靠度，记为)(t F 。

它是产品或系统在规定的条件下和规定的时间内失效的概率，通常表示为)()(t T P t F ≤=失效概率密度是累积失效概率对时间t 的倒数，记为f(t)。

它是产品在包含t 的单位时间内发生失效的概率，可表示为)()()('t F dtt dF t f ==。

2、可靠度可靠度是指产品或系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的概率。

可靠度是时间的函数，可靠度是可靠性的定量指标。

可靠度是时间的函数，记为)(t R 。

通常表示为?∞=-=>=t dt t f t F t T P t R )()(1)()(式中t 为规定的时间，T 表示产品寿命。

3、失效率已工作到时刻t 的产品，在时刻t 后单位时间内发生失效的概率成为该产品时刻t 的失效率函数，简称失效率，记为)(t λ。

)(1)()()()()()(''t F t F t R t F t R t f t -===λ。

质量人员必读----- 可靠性基础知识1. 平均故障间隔时间；可维修的产品，其可靠性主要的参数是MTBF（Mean Time Between Fail ），即平均故障间隔时间，也就是两次维修间的平均时间；不可维修的产品，用MTTB（Mean Time To Fail ）;两个参数的计算没有区别，下文只提到MTBF。

MTBF越大，说明产品的可靠性越高。

可以用以下理想测试来精确测试一批产品的MTBF;即将该批产品投入使用，当该批产品全部出现故障以后（假如第1个产品的故障时间为t1，第2个产品的故障时间为t2，第n个产品的故障时间为tn ），计算发生故障的平均时间，则由上式可以看出，理想测试就是用全部的时间和全部的故障数来算出精确的MTBF;2、失效密度入另外一个常用的参数是入，它是指在产品在t时刻失效的可能性，是失效间隔时间的倒数，也就是：入=1/MTBF。

对某一类产品而言，产品在不同的时刻有不同的失效率（也就是失效率是时间的函数），对电子产品而言，其失效率符合浴盆曲线分布（如下图）：浴盆曲线，分为三部份（I、II、III 三部份）：第I部份是早期失效阶段。

这段时间内，从外形上看，在失效率从一个很高的指标迅速下二降；从物理意义上理解，由于少数产品在制作后，存在一些制程、运输、调试等问题，产品有比较明显的缺陷，在投入使用的最初期，这缺陷很快就显露出来，随着时间的增长，这些明显的缺陷越来越少，也就形成了失效率迅速下降”的现象；第II部份是中期稳定阶段。

这段时间内，产品的失效率稳定在一个较低水平；从物理意义上理解，当少数产品的明显缺陷显露出来后，剩下的就是正常的产品，这部份产品可以较稳定、持久地工作，所以失效率也稳定在一个较低水平；第III部份是后期失效阶段；这段时间内，产品的失效率迅速上升；从物理意义上理解，到了后期，产品经过长时间的工作、磨损、老化，慢慢接近寿命终点，随着时间的增加（Tmax 以内），到达寿命终点的产品越来越多，失效率也就随之上升；知道了入，就可以找到产品连续工作了t时间后、还正常的概率为R（t）=e-t , 此时已经失效的概率为F（t）= 1-R（t）= 1 —e-& #61548;t 。

1. 可靠性的基本概念1.1 可靠性（Reliability）：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力称为产品的可靠性。

1.2 广义可靠性（Dependability）:广义可靠性是可靠性性能、可维护性性能和维护支持性能的综合描述。

1.3 可维护性（Maintainability）:当在给定条件下和使用规定程序及资源进行维护时，产品保持或恢复到执行规定功能的能力。

1.4 维护支持性（Maintenance support performance）:维护机构在规定条件下，按照给定的维护方针为产品提供维护所需资源的能力。

1.5 评定产品可靠性时的注意事项：(a) 产品的可靠性与规定条件分不开，在评价产品的可靠性时，尤其应注意其工作条件与所规定的条件是否一致。

(b) 产品的可靠性与规定时间密切相关。

(c) 产品的可靠性与规定功能有关，它要对产品的所有技术性能指标作出综合性评价。

2. 可靠性常用指标2.1 平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failure)指相邻两故障间正常工作时间，也叫平均无故障工作时间，它是衡量产品可靠性的主要指标。

华为公司的质量方针提出“实现产品无故障工作2000天”，这是个高标准要求，要靠我们大家共同努力来实现。

2.2 平均故障前时间MTTF(Mean Time To Failure)指系统从开始工作到失效这一段时间的平均值。

所谓失效是指产品执行规定功能能力的终止。

2.3 平均修复时间MTTR(Mean Time To repair)对产品实施修复所需时间的平均值，它反映了产品的可维护性。

2.4 可用度A(Availability)产品工作时间与总时间之比。

若不考虑产品的储存时间和闲置时间，可用度A可用如下公式表示：A＝MTBF/（MTBF＋MTTR）可用度取决于一个产品的可靠性性能、可维护性性能和维护支持性能的综合状况，所以要提高产品的可用度，应尽可能同时改善产品的可靠性和维修性。