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教师教案（2012—2013学年第2学期）课程名称：机电产品可靠性设计授课学时：32授课班级：2010级任课教师：朱顺鹏教师职称：讲师教师所在学院：机械电子工程学院电子科技大学教务处第一章可靠性设计概论4学时一、教学内容及要求教学内容共4学时可靠性基本概念2学时(1)可靠性的内涵(2)可靠性工程发展现状(3)可靠性特征量可靠性数学基础2学时(1)数理统计基本概念(2)可靠性常用概率分布(3)随机变量均值与方差的近似计算教学要求(1)了解可靠性学科发展历程(2)掌握可靠性学科研究的内容(3)了解我国可靠性研究的发展现状(4)了解可靠性设计工作的重要意义及面临的主要挑战(5)掌握可靠性的定义(6)掌握可靠度、不可靠度、失效率的定义(7)掌握常用的概率分布（正态分布、指数分布、威布尔分布、对数正态分布）在可靠性设计工作中的应用(8)掌握随机变量均值与方差的近似计算方法二、教学重点、难点教学重点可靠性的定义可靠性特征量定义及相互关系常用概率分布的统计特征量教学难点失效率的定义威布尔分布的相关概念及应用三、教学设计列举航空航天产品（如卫星天线、卫星指向机构、太阳翼展开机构）、民用产品（如汽车）、制造装备（如数控机床）的实例，突出开展可靠性工作的重要意义。
随机变量及数理统计的知识系学生在先修课程中所学内容的复习，可以简要介绍，并要求学生查阅以前的书籍。
正态分布是学生熟知的内容，在教学过程中着重讲解其实际应用；指数分布、对数正态分布和威布尔分布是学生先修课程中没有学习过的，应详细讲解。
威布尔分布是难点内容，应重点介绍其发展历史，统计特征，以及威布尔分布在机械可靠性中的特殊作用，列举工程实例。
随机变量函数的均值与方差计算是后续机械产品可靠性设计需要用到的基本方法，讲解三种常用的方法原理即可，公式可以查表。
四、作业通过课程网站发布。
五、参考资料1. 盛骤, 谢式千, 潘承毅. 概率论与数理统计(第四版), 高等教育出版社,20102. 刘惟信. 机械可靠性设计. 北京:清华大学出版社, 2000六、教学后记第二章系统可靠性设计8学时一、教学内容及要求教学内容共8学时系统可靠性框图2学时串联系统；并联系统；混联系统；表决系统；旁联系统可靠性分配2学时可靠性分配的目的和原则可靠性分配方法（等分配法、再分配法、比例分配法、AGREE法）可靠性预计1学时可靠性预计的目的可靠性预计的方法（应力分析法、元器件计数法、相似产品法、上下限法）故障模式、影响及危害性分析FMECA 1学时FMECA的定义及分类FMECA的一般过程风险优先数和危害性矩阵故障树分析FTA 2学时故障树的各种符号故障树建树步骤常用故障树分析方法介绍教学要求(1)了解系统可靠性设计的任务；(2)掌握系统可靠性建模方法；(3)了解可靠性分配与预计的目的；(4)掌握可靠性分配与预计的常用方法。
工业工程专业《可靠性工程》第1章可靠性工程概述讲授人:吴泽E-mail: wuze@机械工程学院工业工程系Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 2☐可靠性基本概念☐可靠性研究与应用的目的和意义☐可靠性工程的发展☐可靠性工程的内涵☐可靠性工程面临的问题☐可靠性工作要求内容提要Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 3☐可靠性：产品在规定条件下、规定时间内完成规定功能的能力⏹对象：元件、组件、零件、部件、机器、设备、系统⏹使用条件：环境、操作、使用方法、运行条件等⏹规定时间：时间或等价于时间的衡量指标⏹规定功能：在规定参数下正常运行⏹可靠度：可靠性的概率表达1.1 可靠性基本概念☐可靠性的分类⏹固有可靠性和使用可靠性⏹广义可靠性（包含可靠性和维修性）和狭义可靠性Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 4☐维修性：故障部件在规定条件下、规定时间内，按照规定程序和方法进行维修，修复到指定状态的概率⏹维修时间：固有维修时间、维修延误、供应延误☐可用性：部件在规定时间点、规定条件下完成规定功能的概率⏹与可靠性区别：可用性表示部件处于非故障状态的概率，同时考虑部件的可靠性与维修性☐可靠性与质量⏹质量：依赖于制造过程和制造精度⏹可靠性：同时受质量和工作条件影响1.1 可靠性基本概念Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering5☐为什么要搞可靠性？1.2可靠性研究与应用的目的和意义⏹世界上没有永恒的事物⏹产品故障会造成巨大的损失☐经济损失☐人员安全☐武器装备丧失战斗力☐政治、社会问题Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 6☐为什么要搞可靠性？⏹科学技术的进步、信息技术⏹产品和装备的功能结构的日益复杂化⏹载人航天、绕月探测工程⏹美国人的火星探测⏹社会环境发生了巨大的变化⏹人们对可靠性的要求日益提高⏹现代高科技产品对可靠性高要求1.2 可靠性研究与应用的目的和意义Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering71.2 可靠性研究与应用的目的和意义Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 80.60.8650.9250.8650.520.8☐为什么要搞可靠性？⏹高可靠是发挥产品功能的前提与保障⏹提高产品的使用效能⏹减少产品的维修（费用）⏹减少产品全寿命周期费用⏹提高产品的综合效能：☐功能/性能，款式、结构等☐可靠性、寿命、维修性☐质量☐价格☐使用费用1.2 可靠性研究与应用的目的和意义Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 9☐萌芽期⏹20世纪40年代是可靠性萌芽时期，1943年美国成立了电子管研究委员会专门研究电子管的可靠性问题；☐形成期⏹1951年ARINC开始了最早的一个可靠性改进计划；1952年美国国防部成立了电子设备可靠性咨询组(AGREE)；1955年AGREE 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，并于1957年发表了《军用电子设备可靠性》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，确定了美国可靠性工程的发展方向，成为可靠性发展的奠基性文件，标志着可靠性已经成为一门独立的学科，是可靠性工程发展的重要里程碑。
1.3 可靠性工程的发展Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 10☐成熟与综合发展⏹20世纪60年代-70年代,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行可靠性工程，美军形成了一系列较完善的标准⏹20世纪80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，将可靠性、维修性和保障性有机的综合在一起，形成可靠性系统工程⏹我国从20世纪80年代，才真正在武器装备中开展可靠性工程；⏹21世纪初，可靠性工程在我国全面深入的研究与应用1.3 可靠性工程的发展Chapter 1 Introduction to Reliability EngineeringChapter 1 Introduction to Reliability Engineering 12☐可靠性工程⏹可靠性工程☐可靠性、安全性(系统安全性工程)⏹维修性工程与维修工程☐维修性是产品固有的特性：反映产品是否好修☐维修：为保持/恢复产品可用状态所开展的活动☐维修的方式与级别，RCM:以可靠性为中心的维修☐测试与测试性：故障诊断⏹综合保障/产品支援☐保障性：好保障、保障好☐维修设备与人员☐备件与维修网点☐用户资料与培训等1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability EngineeringChapter 1 Introduction to Reliability Engineering 14☐可靠性工程范畴⏹系统/产品的可靠性要求或目标⏹可靠性的设计分析☐建模、预计、FMEA、FTA☐风险分析等⏹可靠性试验与评价☐环境应力筛选(ESS)☐可靠性增长试验等☐可靠性验证试验等⏹可靠性信息⏹可靠性管理1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 15☐可靠性工程理论基础⏹交叉型学科⏹可靠性的理论基础☐系统工程、概率论、统计学☐材料学、力学、机械设计方法等⏹应用技术☐可靠性设计分析技术☐可靠性试验技术☐可靠性评估技术☐可靠性信息管理☐可靠性管理☐…1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 16☐质量与可靠性关系⏹从广义质量观看，质量涵盖可靠性⏹从狭义的质量观看，就是“符合性质量”⏹可靠性与狭义的质量管理有很大区别，质量出了问题，往往批次性很强⏹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，认为可靠性工程是质量部门的事情，而设计部门却很少人员参与。
⏹产品的可靠性是在设计阶段就已经决定了。
⏹在用户使用过程中，均是“可靠性”问题。
1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 17☐可靠性理论⏹可靠性数学：研究与解决各种可靠性问题的数学方法和数学模型，研究可靠性的定量规律☐应用数学范畴：概率统计、运筹学、拓扑学等⏹可靠性物理：研究失效的物理原因与数学物理模型、检测方法与纠正措施☐可靠性工程由数理统计发展到理化失效分析⏹可靠性工程：对产品的失效及发生概率进行统计、分析，对产品进行可靠性设计、试验、评估、控制、维修及失效分析的边缘性工程学科1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 18☐浴盆曲线⏹典型的故障率模型，许多产品故障率呈此模型⏹分为三个阶段：☐早期寿命区：故障率随时间而降低*☐恒定（随机）故障率区：故障率基本不变*☐耗损区：故障率随时间而迅速增加*1.4 可靠性工程的内涵t通过浴盆曲线•确定保修期•确定使用寿命•零部件更换时间产品进入成熟期，故障多为偶然原因造成Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 20☐系统可靠性的概念⏹一个产品或系统是由众多的单元组成的，如飞机、神州飞船、洗衣机、数控机床…⏹系统的可靠性是其格组成单元的可靠性的概率逻辑组合⏹分析/计算系统可靠性，需要建立系统可靠性模型☐系统可靠性的设计与分析方法⏹系统性⏹统计学⏹系统自身的特性⏹其他专门的专业学科1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 21☐可靠性工程特点⏹全寿命(寿命剖面与任务剖面)⏹综合性⏹需求分析、设计、管理、试验、制造与使用⏹围绕“故障”⏹并行工程⏹交叉型学科导致故障的原因:✓系统设计和结构、元件的可靠性✓使用环境✓制造缺陷✓预防维修和计划维修等1.4 可靠性工程的内涵Chapter 1 Introduction to Reliability EngineeringChapter 1 Introduction to Reliability Engineering 23☐工程和领导阶层认识不足、重视不够，被动应付⏹急于求成[需要长期积累]⏹现成工具[技术的成熟]☐可靠性工程是典型的“管理+技术”⏹可靠性人员的地位问题、人员素质问题⏹可靠性数据与经验的积累和升华很不够⏹没有完全纳入产品的研发体系中[有组织无纪律]☐可靠性人员与专业设计人员的融合问题☐产品的使用环境与使用模式认识不清1.5 可靠性工程面临的问题Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 24☐技术手段的局限性⏹目前的以系统学与概率论为基础的系统可靠性方法的局限性，不能从根本上解决问题⏹设计人员不知道如何设计可靠性[数字游戏]⏹现有的可靠性方法操作性差⏹针对具体的微观问题缺乏技术手段☐机械产品的非标准化与基础数据的缺乏☐高可靠性、长寿命，以及储存可靠性问题缺乏技术手段1.5 可靠性工程面临的问题Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 25☐明确了解用户对产品可靠性的要求，产品使用、维修、储存期间的自然环境，保证产品能很好地完成任务的保障资源；☐控制由于产品硬件、软件和人的因素造成对产品可靠性的影响，预防设计缺陷、选择不恰当的元器件和原材料以及减少生产过程中的波动等；☐采用可靠性增长技术使优良的设计成熟起来；☐采用规范化的工程途径开展有效的可靠性工程活动。
1.6 可靠性工作要求Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering 26查阅资料，论述可靠性工程的内涵，通过具体的例子论述可靠性工程的应用。
作业Chapter 1 Introduction to Reliability Engineering27下回分析。
