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系统工程可靠性分析考点梳理第一节概述一、可靠性的必要性可靠性是一种综合性技术，可靠性工作贯穿从系统的规划、设计、制造直至使用和维修的整个过程。
在设计阶段要分析系统或设备所具有的可靠性水平,应从成本、性能、政策、社会、需要等各方面综合来考虑决定,然后确定可靠性目标进行比较,作为以后修订方案的依据。
最后还要进一步对组成系统的各种单元进行可靠度分配.二、可靠性的特征量和数学表示(一)可靠性的定义及特征量1.可靠性的定义可靠性是指产品、系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。
对于可以进行维修的产品和系统来说,不仅有可靠性问题，而且还有发生故障后的复原能力及复原速度问题。
与可靠性相对应的叫做维修性。
其含义是可修复的产品、系统在规定条件下和规定时间内的修复能力。
因此对不发生故障的可靠性与排除故障的维修性,两者结合考虑,可称为广义的可靠性。
2.可靠性的特征量能够对系统可靠性的相应能力作出数量表示的量,称为可靠性的特征量。
其主要特征量有:可靠度、失效率、平均失效间隔时间、故障平均修复时间、维修度、有效度等。
(1)可靠度R(t)可靠度是指产品、系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。
所谓规定条件就是指系统所处的环境条件、使用条件和维护条件等,这些条件对系统可靠性有很大的影响。
所谓规定时间,根据具体情况可以是长期的若干年,短期的时间或一次性动作。
所谓规定功能就是指系统应具有的技术指标。
(2)失效率(或故障率)入(t) 失效率是指设备、系统工作时刻后，单位时间内发生失效或故障的概率。
所谓失效是指系统丧失了规定的功能。
对可修复的系统,失效也称为故障。
失效过程大体分为三个阶段:①早期失效期:②偶然失效期:③耗损失效期:(3)平均失效间隔时间(MTBF) 又称平均故障间隔时间，是指设备或系统在两相邻故障间隔内正常工作时的平均时间。
(4)平均故障修复时间(MTTR)又是指设备出现故障后到恢复正常工作时所需要的时间。
可靠性【摘要】本文以产品可靠性为研究对象，探讨了产品可靠性的作用和意义，并深入研究了保证和提高产品可靠性的方法步骤。
通过建立可靠性模型，自下而上的进行可靠性预计预测系统可靠性，并与期望可靠性进行对比，利用可靠性分配确立每个单元的可靠性指标，通过可靠性试验来提高可靠性。
关键词：模型、预计、分配、试验1 可靠性基本概念1.1可靠性定义及相关概念可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
可靠性定义包含的五要素：产品、规定条件、规定时间、规定功能、能力。
产品：是指研究对象，可以是硬件，一个系统，一个零部件，也可以是软件。
规定条件：是指产品在使用所处的环境条件（温度、湿度、压力）、工作条件（负荷条件、冲击振动情况等）、维修条件和操作方式等。
规定时间：是指产品完成规定任务和功能所需要的时间。
可以用运行时间、走行公里或循环次数等单位来表示。
规定功能：通常是指产品在技术文件中所规定的工作能力。
能力：常用概率来度量这一“能力”，称为可靠度。
定义的相关理解：可靠性是一种概率；可靠性是衡量故障发生难易程度的尺寸；可靠性反映寿命程度。
1.2可靠性分类从产品可靠性的形成过程来看，可以将可靠性划分为固有可靠性和运用可靠性。
通过设计、制造形成的可靠性称为固有可靠性，而铲平在使用条件（包括保管、运输、操作等）下，保证固有可靠性发挥的程度称为运用可靠性。
固有可靠性所关心的中心问题是产品由于设计、制造所形成的可靠性，不包括使用、维修中所形成的可靠性，因此它是属于狭义可靠性问题。
而运用可靠性所考虑的主要问题是固有可靠性内容外，还有运用维修中所形成的的可靠性问题，属于广义可靠性。
2 可靠性设计与分析2.1相关概述可靠性设计的主要内容：1）建立系统可靠性模型，表示出各单元之间的功能逻辑关系；2)对系统进行可靠性预计，确定产品的可靠性指标；3)对系统进行可靠性分配，确定其零部件的可靠性指标；4)对系统进行故障模、影响及危害分析FMECA 和故障树分析FTA ，找出系统的薄弱环节，采取预防措施；5)制定可靠性准则，对零部件进行可靠性设计；2.1.1可靠性模型基本概念可靠性模型是指可靠性框图及其数学模型。
可靠性的基本概念知识一、可靠性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称为可靠性。
可靠性的概率度量称为可靠度。
这里的产品指的是新版ISO)9000中定义的硬件和流程性材料等有形产品以及软件等无形产品。
它可以大到一个系统或设备，也可以小至一个零件。
产品终止规定功能就称为失效，也称为故障。
产品按从发生失效后是否可以通过维修恢复到规定功能状态，可分为可修复产品和不可修复产品。
如汽车属于可修复产品，日光灯管属不可修复产品。
习惯上，终止规定功能，对可修复产品称为故障，对不可修复产品称为失效。
可靠性定义中的“三个规定”是理解可靠性概念的核心。
“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。
产品的可靠性和它所处的条件关系极为密切，同一产品在不同条件下工作表现出不同的可靠性水平。
一辆汽车在水泥路面上行驶和在砂石路上行驶同样里程，显然后者故障会多于前者，也就是说使用环境条件越恶劣，产品可靠性越低。
“规定时间”和产品可靠性关系也极为密切。
可靠性定义中的时间是广义的，除时间外，还可以是里程、次数等。
同一辆汽车行驶1万公里时发生故障的可能性肯定比行驶1千公里时发生故障的可能性大。
也就是说，工作时间越长，可靠性越低，产品的可靠性和时间的关系呈递减函数关系。
“规定的功能”指的是产品规格书中给出的正常工作的性能指标。
衡量一个产品可靠性水平时一定要给出故障(失效)判据，比如电视机图像的清晰度低于多少线就判为故障要明确定义，否则会引起争议。
因此，在规定产品可靠性指标要求时一定要对规定条件、规定时间和规定功能给予详细具体的说明。
如果这些规定不明确，仅给出产品可靠度要求是无法验证的。
产品的可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性。
固有可靠性是产品在设计、制造中赋予的，是产品的一种固有特性，也是产品的开发者可以控制的。
而使用可靠性则是产品在实际使用过程中表现出的一种性能的保持能力的特性，它除了考虑固有可靠性的影响因素之外，还要考虑产品安装、操作使用和维修保障等方面因素的影响。
可靠性概论（一）1. 可靠性概述1 .1可靠性基本概念1 . 1. 1可靠性工程学的诞生产品可靠性是什么？简单地说产品可靠性就是产品不易丧失工作能力的性质。
研究产品可靠性的工程学科称为可靠性工程学。
产品的可靠性本应随产品复杂性的增加而早受重视，但事实上直到第二次世界大战后，它对现代科学技术发起来势凶猛的挑战，才迫使人们耗费大量的财力和物力来研究它，解决它，从而对科学技术的发展起到了巨大的促进作用。
与此同时，一门独立的边缘科学可靠性工程学诞生了。
形成可靠性工程学这一学科的原因归纳起来有如下四个方面：1. 产品的性能优异化和结构复杂化之间的矛盾导致可靠性问题日益突出；2. 产品使用场所的广泛性与严酷性从而对产品的可靠性提出了更高的要求；3. 产品可靠程度与国家及社会安全之间的关系日益密切；4. 可靠性工程学的内部因素有力的推动了可靠性工程学的发展。
1 . 1 . 2可靠性基本概念产品可靠性的定义：产品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功能的能力。
“产品”，在过程控制系统行业中，可以是一台整机，如差压变送器，可以是一个装置甚至一个系统，如控制柜、DCS系统，也可以是一台部件以至一个元器件，如放大器，电阻。
总之，可大可小，视所研究问题的范围而定。
随着可靠性工程学的发展，人、语言、方法、程序的软件也可作为产品。
“规定的条件”有着广泛的内容，一般分为：1. 环境条件环境条件是指能影响产品性能的环境特性。
单一环境参数可分为四类：气候环境：主要包括温度、湿度、大气压力、气压变化、周围介质的相对移动、降水、辐射等；生物和化学环境：包括生物作用物质、化学作用物质、机械作用微粒；机械环境：包括冲击在内的非稳态振动、稳态振动、自由跌落、碰撞、摇摆和倾斜、稳态力；电和电磁环境：包括电场、磁场、传输导线的干扰。
2. 动力条件动力条件是指能影响产品性能的动力特性。
一般分为：电源，主要参数为电源电压和频率、电流等；流体源（包括气源和液体源），主要参数为压力、流量等。
设备的可靠性评估标题：设备的可靠性评估引言概述：设备的可靠性评估是指对设备在特定条件下正常运行的能力进行评估，以确定设备的可靠性水平。
可靠性评估是保证设备正常运行和提高设备性能的重要手段。
本文将分四个部份详细阐述设备的可靠性评估，包括可靠性概念、可靠性评估方法、可靠性指标和可靠性改进措施。
一、可靠性概念：1.1 设备可靠性的定义：设备可靠性是指在规定的时间内，在给定的工作条件下，设备正常运行的能力。
1.2 可靠性的重要性：设备可靠性直接影响到生产效率、产品质量和企业的经济效益。
1.3 可靠性的组成要素：可靠性由可靠性指标、故障率、平均无故障时间和平均修复时间等组成。
二、可靠性评估方法：2.1 统计方法：通过对设备故障数据进行统计分析，计算设备的故障率、失效概率等指标，评估设备的可靠性水平。
2.2 可靠性试验方法：通过对设备进行可靠性试验，摹拟设备在实际工作条件下的运行情况，评估设备的可靠性性能。
2.3 可靠性仿真方法：利用计算机摹拟设备在特定条件下的运行过程，通过对设备的故障模式和故障率进行仿真分析，评估设备的可靠性水平。
三、可靠性指标：3.1 故障率：设备在单位时间内发生故障的概率。
3.2 平均无故障时间（MTBF）：设备连续工作的平均时间，即设备在平均情况下无故障运行的时间。
3.3 平均修复时间（MTTR）：设备从发生故障到修复完成的平均时间。
四、可靠性改进措施：4.1 设备维护管理：建立科学的设备维护管理体系，定期进行设备检修和保养，提高设备的可靠性。
4.2 设备备件管理：建立合理的备件库存管理制度，及时补充和更换设备备件，减少设备故障的影响。
4.3 设备质量管理：加强设备生产过程的质量控制，提高设备的生产质量，降低设备故障率。
结论：设备的可靠性评估是保证设备正常运行和提高设备性能的重要手段。
通过合理的评估方法和指标，可以准确评估设备的可靠性水平，并采取相应的改进措施，提高设备的可靠性和稳定性，为企业的发展提供有力支持。
第一部分产品可靠性基本概念编讲杨志飞1 质量定义为了某个目的而进行的单项具体工作叫“活动”。
活动需要“资源”，资源包括人员、设施、设备、技术、资金和时间。
将输入转化为输出的一组关联的资源和活动称“过程”。
产品：ISO 9000定义为“活动或过程的结果”。
产品可包括：硬件、流程性材料、软件、服务或它们的组合；产品可以是有形的(如组件或流程性材料)，也可以是无形的(如知识或概念)或是它们的组合；产品可以是预期的(如提供给客户的)或非预期的(如污染物或不愿有的后果)。
(国内曾经把产品定义为：是指任何元器件、零部件、组件、设备、分系统或系统，可以指硬件、软件或者两者的结合。
)硬件，是有形的、不连续的、具有特定形状的产品，通常由制造的、建造的和装配的零件、部件或(和)组件组成。
流程性材料，是由固体、气体、液体或由它们的组合所组成，经转换形成的产品(最终产品或中间产品），通常由管道、桶、袋、罐或以卷的形式交付。
软件，是通过支持媒体表达的信息所构成的一种智力创作。
服务，是为满足顾客的需要，供方和顾客之间接触的活动以及供方内部活动产生的结果。
整机：是指产品的部分内涵，即产品中设备以上的部分。
系统：能够完成某项工作任务的设备、人员及技术的组合。
一个完整的系统应包括在规定的工作环境下，使系统的工作和保障可以达到自给所需的一切设备、有关的设施、器材、软件、服务和人员。
分系统：在系统中执行一种使用功能的组成部分。
如数据处理分系统、制导分系统等。
请注意：组件多数可以看作整机，有时也当作元器件，在高度集成的器件中，往往包含了整机的模块，现代的部件往往也做成组件。
因此很难划清它们的界线。
实体，是可以单独描述和考虑的事物，可以是某项活动和过程、某个产品、某个组织、体系或人或他们的任何组合。
特性，是帮助识别和区分各类实体的一种属性。
属性包括物理、化学、外观功能或其它可识别的性质。
其描述的量叫“特性参数”。
反映实体满足规定和潜在需要能力的特性之和叫“质量”。
潜在需要是用户未在合同或定单中明确提出但实质上有的需要。
质量是实体的一项最重要的特性，包括：性能、适用性、可信性、安全性、环境、经济性、美学。
可信性，是描述可用性和它的影响因素包括可靠性、维修性、维修保障性的集合性术语。
2故障定义产品终止最终完成规定功能的能力的事件称“失效”。
产品不能执行规定功能的状态叫“故障”。
丧失功能的准则叫故障判据。
相对于给定的规定功能，有故障的产品的一种状态叫“故障模式”。
形成故障的物理、化学(可能还有生物)变化等内在原因称为“故障机理”。
产品在规定的条件下使用，由于其本身固有的弱点而引起的失效，称为“本质故障”，不按规定条件使用产品而引起的失效称为“误用故障”。
产品设计应包括减少误用故障的设计过程。
产品由于制造上的缺陷等原因而发生的故障称为“早期故障”；而由于偶然因素发生的故障称为“偶然故障”，一般在事前不能测试或监控，属于“突然故障”。
产品由于老化、磨损、损耗或疲劳等原因引起的故障称为“耗损故障”。
通过事前的测试或监控可以预测到的故障称为“渐变故障”。
使产品不能完成规定任务或可能导致人或物重大损失的故障或故障组合叫“致命性故障”。
3 可靠性概念可靠性：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。
可靠性的概率度量叫可靠度。
寿命是指产品使用的持续期。
以“寿命单位”度量。
在规定的条件下和在规定的时间内，产品故障的总数与寿命单位总数之比称为“故障率”(λ)。
故障率λ是可靠性基本参数，其倒数为平均故障间隔时间(MTBF)。
可靠性分为固有可靠性和使用可靠性。
固有可靠性用于描述产品的设计和制造的可靠性水平，使用可靠性综合考虑了产品设计、制造、安装环境、维修策略和修理等因素。
从设计的角度出发，把可靠性分为基本可靠性和任务可靠性，前者考虑包括与维修和供应有关的可靠性，用平均故障间隔时间(MTBF)表示；后者仅考虑造成任务失败的故障影响，用任务可靠度(MR)和致命性故障间隔任务时间(MTBCF)表示。
对多数企业主要关心产品的固有可靠性和基本可靠性。
对可修产品用平均故障间隔时间表示，对不可修产品用平均失效率表示，对一次性使用产品用平均寿命表示。
4维修性为保持或恢复产品处于能执行规定功能的状态所进行的所有技术和管理，包括监督的活动叫“维修”。
在规定的条件下，按规定的程序和手段实施维修时，产品在规定的使用条件下保持或恢复能执行规定功能状态的能力叫“维修性”。
维修性的概率度量称“维修度”。
根据维修工作的需要，产品被划分成的级叫“维修约定级”。
在一个具体的维修约定级上的维修活动的安排叫“维修等级”。
平均修复时间（MTTR）估计值的度量方法为：在规定的条件下和规定的时间内，产品在某一规定的维修等级上，总修复性维修时间与在该级别上被修复产品的故障总数之比。
5可用性现代质量管理体系对可靠性的要求日益提高，发展成用户最关心的“可用性”的概念，其定义是：设备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。
通常用可用度(A0)表示，它把可靠性、维修性、测试性、保障性等等产品的设计特性综合成为用户所关心的使用参数。
可用性的概率度量叫“可用度”。
固有可用度A I＝T BF/(T BF+M CT)其中：T BF为平均故障间隔时间(小时), M CT为平均修复时间(小时)。
使用可用性A0=累计工作时间/（累计工作时间+累计不能工作时间）累计不能工作时间包括累计直接维修时间和累计维修保障延误时间MLDT。
故：A0=MTBF/（MTBF+MTTR+MLDT）6保障性系统设计特性和计划的保障资源能满足平时完好性和工作使用要求的能力叫“保障性”。
7 可靠性的经典语言可靠性是产品质量的内涵，是产品技术性能的时间表征。
因此它是一种统计量，不能用仪表去计量产品的可靠性量值，而应通过对时间统计结果进行处理后才能获得可靠性定量值。
可见，不同产品的可靠性数据有着不同的分布规律，如电子产品多数符合指数分布规律，即著名的“浴盆曲线”。
产品可靠性是全寿命周期的指标，是由设计决定的，即首先要有良好的设计，还要有良好的元器件(材料)、良好的工艺、良好的维护保养。
用形象的语言来表达就是：产品可靠性是设计出来的(“优生”)，是制造出来的(“优育”)，是管理出来的(“优教”)，是维护保养出来的(“优养”)。
可靠性设计工作要遵循简单、成熟的原则。
可靠性管理工作在企业内部要重点抓树“里程碑”和建立闭环控制系统等工作；在外部要抓对转承制方和供应方的监督与控制。
可靠性工作要从产品论证阶段开始做起，及早投入，及早受益。
现代产品的研制开发工作都必须正规化，必须依据有关标准。
对还没有制定标准的新型产品，要由根据用户需求以合同技术条件或研制任务书的形式给承制方提出明确的产品各项指标，并作为产品出厂检验的依据。
产品的各项指标中应包括可靠性和维修性指标。
8 可靠性工程的发展萌芽阶段：二次世界大战期间，德国在研制V1火箭中提出了系统可靠性的基本理论，据此V1火箭的可靠度达到75%。
在朝鲜战争时期，美国60%的机载电子设备运到远东后不能使用，50%的电子设备在储存期间就失效。
美国海军有16、7万台电子设备，每年需更换100万个电子元件，其中电子管的更换率比其他元件高5倍。
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。
1949年美国无线电工程师学会成立了可靠性技术组——第一个可靠性专业学术组织诞生了。
可靠性工程创建阶段：20世纪50年代美国在朝鲜战争中发现，不可靠的电子设备影响战争的进行，而且需要大量的维修费用，每年的维修费是设备采购费用的2倍！军方和制造公司及学术界都卷入了可靠性的研究工作。
1950年12月美国成立了“电子设备可靠性专门委员会”，到1952年3月便提出了有深远影响的建议：从现场可以获得设备和元件失效率数据；可靠的元件是可靠设备的基础；应对设备和元件建立定量的可靠性要求；在批准产品批生产前应进行可靠性试验和评估；建立永久性可靠性委员会。
1952年8月美国国防部接受上述建议，成立了“电子设备可靠性顾问委员会”。
1957年6月，该委员会分布了“军用电子设备的可靠性”报告，明确了产品的可靠性是可以建立、分配和验证的，成为可靠性工程的构架。
报告研究了最低可接受的可靠性水平、可靠性模型、可靠性分配、效益费用比、可靠性验证几储存运输可靠性等问题。
提出要制定可靠性大纲和加强可靠性教育。
1958年美国国防部成立“导弹可靠性特设委员会”，研究可靠性管理，起草设计、研制几生产的可靠性管理大纲。
次年，美国空军出版《弹道导弹及航天系统的可靠性大纲》、《航宇系统、分系统及设备的可靠性大纲要求》、《电子设备可靠性保证大纲》。
期间对飞机电子分系统提出了MTBF最小为300小时的定量指标要求。
苏联在20世纪50年代后期开始了寿命和可靠性的试验工作。
1958年日本科学技术联盟成立了“可靠性研究委员会”，举办可靠性训练班。
可靠性工程全面发展阶段：20世纪60年代，随着航空航天工业的迅速发展，可靠性设计和试验方法被接受和应用于航空电子系统中，可靠性工程得到迅速发展。
主要表现在：改善可靠性管理，建立了可靠性研究中心，美国于1965年颁发了《系统与设备的可靠性大纲要求》，可靠性工程活动与传统的设计、研制和生产相结合，获得了较好的效益。
罗姆航空发展中心组建了可靠性分析中心，从事与电子设备有关的电子与机电、机械件及电子系统的可靠性研究，包括可靠性预计、可靠性分配、可靠性试验、可靠性物理、可靠性数据采集、分析等。
制定可靠性试验标准，发展可靠性试验方法。
主要研究设计了统计试验方案及抽样方案，颁发了《失效率抽样方案和程序》、《可靠性试验，指数分布》（1967年修改为《可靠性设计鉴定试验及产品验收试验（指数分布）》）、《寿命和可靠性试验抽样程序和表格》等。
发展可靠性预计技术，颁发可靠性预计手册标准。
在收集了大量现场和试验的失效数据后于1962年颁发了《电子设备可靠性预计手册》，次年修改后作为飞机、导弹、卫星及电子设备研制各阶段可靠性定量预计的标准。
建立了有效的数据系统。
数据采集系统、可靠性数据中心、安全中心、相继在美国军队和科研机构建立，并且于1966年形成了全国数据交换网络。
重视维修性研究。
20世纪50年代中美国每年用于武器系统维修的费用90亿美圆，占国防预算的1/4。
罗姆航空发展中心在50年代末开始了3年的维修性研究计划，研究影响维修的因素、发展维修性验证和预计技术。
1966年颁发了《维修性大纲要求》、《维修性鉴定、验证及评估》、《维修性预计》等标准。
各国相继开展全面的可靠性工程研究。
20世纪60年代初，苏联从技术上、组织上采取措施促进了可靠性工程的发展，1962年出版了较完善的教科书《可靠性及质量控制的统计方法》，建立了由总工程师领导的可靠性组织机构和有关的试验室，研究成果K-S统计检验法和马尔可夫过程为国际公认，采用余度技术、降额技术、提高原材料和专门电路等措施保证产品的可靠性，弥补了电子元器件的不足。
