第八章可靠性理论

可靠性基础理论摘要本文就可靠性的基础理论进行了综合的论述，着重论述了可靠性基本概念、可靠性指标、维修系统与不维修系统以及冗余系统，同时指出了提高可靠性的方法。

关键词可靠性维修系统与不维修系统冗余系统引言20 世纪人类社会的科技巨大发展，促使了可靠性学科的诞生。

可靠性理论及应用是以产品的寿命特征作为主要研究对象的一门新兴的边缘性学科，它涉及到基础科学、技术科学和管理科学的许多领域，其推广和应用已给企业和社会带来了巨大的经济效益。

产品的可靠性已成为衡量产品质量的重要指标之一。

近年来，世界各发达国家已把可靠性技术和全面质量管理紧密地结合起来，有力地提高了产品可靠性水平。

一、可靠性的发展概况可靠性理论的开始形成是在上世纪30～40 年代期间，这一阶段的活动主要集中在德国和美国。

20 世纪50年代初可靠性理论的兴起及形成，美国在朝鲜战争中发现不可靠的电子设年代初，美国在朝鲜战争中发现不可靠的电子设备不仅影响战争的进行，而且需要大量的维修费用。

1957年发表了第一份可靠性研究报告《军用电子设备可靠性》为标志。

上世纪60年代随着美国航空及航天工业迅速发展，可靠性理论得到了迅速的发展。

这时，前苏联、法国、日本、英国等国家也相继开展了可靠性工程的研究。

可靠性在我国的发展是在70年代初开始发展起来首先开展了电子产品的可靠性研究；相继在航天、核能及通信领域得到应用。

80年代以后，可靠性工程在我国得到全面、迅速的发展。

1982年制定了可靠性基本名词术语及国家标准，并成立了专门的研究机构；建立可靠性数据交换网，制定了各种可靠性标准；可靠性学术交流及可靠性教育也蓬勃发展起来。

20世纪90年代初，原机械电子工业部提出了“以科技为先导，以质量为主线”，沿着管起来一控制好一上水平的发展模式开展可靠性工作，兴起了我国第二次可靠性工作的高潮，取得了较大的成绩。

进入20世纪90年代后，由于软件可靠性问题的重要性更加突出和软件可靠性工程实践范畴的不断拓展，软件可靠性逐渐成为软件开发者需要考虑的重要因素，软件可靠性工程在软件工程领域逐渐取得相对独立的地位，并成为一个生机勃勃的分支。

可靠性工程基本理论1可靠性（Reliability）可靠性理论是从电子技术领域发展起来，近年发展到机械技术及现代工程管理领域，成为一门新兴的边缘学科。

可靠性与安全性有密切的关系，是系统的两大主要特性，它的很多理论已应用于安全管理。

可靠性的理论基础是概率论和数理统计，其任务是研究系统或产品的可靠程度，提高质量和经济效益，提高生产的安全性。

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功能的能力。

产品可以是一个零件也可以是一个系统。

规定的条件包括使用条件、应力条件、环境条件和贮存条件。

可靠性与时间也有密切联系，随时间的延续，产品的可靠程度就会下降。

可靠性技术及其概念与系统工程、安全工程、质量管理、价值工程学、工程心理学、环境工程等都有十分密切的关系。

所以，可靠性工程学是一门综合性较强的工作技术。

2可靠度（Reliablity）是指产品在规定条件下，在规定时间内，完成规定功能的概率。

可靠度用字母R表示，它的取值范围为0≤R≤1。

因此，常用百分数表示。

若将产品在规定的条件下，在规定时间内丧失规定功能的概率记为F，则R=1－F。

其中F称为失效概率，亦称不可靠度。

设有N个产品，在规定的条件下，在规定的时间内，有n个产品失效，则F=n/NR=(N-n)/N=1－F可靠度与时间有关，如100个日光灯管，使用一年和使用两年，其损坏的数量是不同的，失效率和可靠度也都不同。

所以可靠度是时间的函数，记成R（t），称为可靠度函数。

图5-1是可靠度函数R（t）和失效概率F（t）变化曲线。

图5-1可靠度3失效率（Failurerate）失效率是指工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时该后，单位时间内发生失效的概率。

在极值理论中，失效率称为“强度函数”；在经济学中，称它的倒数为“密尔（Mill）率”；在人寿保险事故中，称它为“死亡率强度”。

失效率是衡量产品在单位时间内失效次数的数量指标；它也是描述产品在单位时间内失效的可能性。

“可靠性理论”资料汇总目录一、基于可靠性理论的退化设备预防维修策略研究二、机械动态与渐变可靠性理论与技术评述三、基于可靠性理论的桥梁远程监测系统安全评价研究四、跌落碰撞下SMT无铅焊点可靠性理论与实验研究五、结构可靠性理论在桥梁工程中的应用六、应急系统响应可靠性理论及在火灾应急中的应用研究基于可靠性理论的退化设备预防维修策略研究随着科技的不断发展，设备变得越来越复杂，预防维修在保持设备运行状态、延长设备使用寿命方面的重要性日益凸显。

特别是在一些关键设备或者复杂系统中，设备故障可能会导致严重的后果，因此预防维修策略的制定和实施就变得尤为重要。

本文以可靠性理论为基础，对退化设备的预防维修策略进行深入研究。

可靠性理论：可靠性理论是研究设备在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力的理论。

根据可靠性理论，设备的故障不是随机事件，而是由其固有可靠性决定的。

设备的固有可靠性受到其设计、制造、使用和维护等多个因素的影响。

预防维修策略：预防维修是指通过检查、检测等手段，提前发现设备存在的潜在问题，并采取相应的措施进行修复，以防止设备发生故障的维修方式。

常见的预防维修策略包括定期检修、状态检修、视情检修等。

退化设备是指在使用过程中，其性能逐渐下降的设备。

对于退化设备，除了实施常规的预防维修措施外，还需要进行针对性的退化设备预防维修策略。

设备退化检测：通过数据收集、定期检测等方式，及时发现设备的退化情况。

对于退化严重的设备，应立即进行维修或更换。

优化使用环境：通过对设备使用环境的改善，如改善设备的通风、降低设备的温度和湿度等，可以有效延缓设备的退化。

更新维修策略：对于退化严重的设备，需要调整其维修策略。

例如，对于已经无法通过常规预防维修方式处理的设备，可能需要采取视情检修或事后检修的方式进行处理。

本文基于可靠性理论，对退化设备的预防维修策略进行了研究。

通过可靠性理论的分析，我们可以更好地理解设备的故障模式和预防维修的必要性。

可靠性理论是以产品寿命特征为主要研究对象的一门综合性和边缘性科学，它涉及到基础科学、技术科学和管理科学的许多领域。

对于结构可靠性这一学科，从其诞生到现在已经有了长足的发展：从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性以及近年来提出的非概率可靠性，使得这一理论日臻丰富和完善，并深入渗透到各个学科和领域。

它的应用完善了传统的设计理论，极大地提升了结构和产品的质量，因此一直受到国内外学者的关注。

可靠性理论在其发展过程中主要经历了五个时期：（1）萌芽期可靠性理论早在十九世纪30～40年代已发展起来了。

十七世纪初期由伽利略、高斯、泊淞、拉普拉斯等人逐步建立了概率论，奠定了可靠性工程的主要理论基础。

十九世纪初布尔尼可夫斯基主编出版了一本概率论教程，同时他的学生马尔可夫建立了随机过程理论和大数定律，成为了维修性的理论基础。

1939年瑞典专家威布尔提出了描述材料疲劳强度的威布尔分布。

可靠性研究萌芽于飞机失事事件，1939年美国航空委员会出版的《适航性统计学注释》中，提出飞机事故率不应超过105 ／h。

这里讲的事故率只是未能沿用可靠度的定义而已。

（2）摇篮期50年代的电子管事件揭开了可靠性研究的序幕。

50年代电子真空管的故障率增长迅速。

使电子技术进步与失效间的矛盾十分突出。

例如1941～1945年第二次世界大战期间，美国空军运往远东的机载电子设备在到达时就有60%已经失效，轰炸机的MTBF（无故障时间）不超过20小时。

另外，1945年12月美国制成的第一台电子管计算机，整个计算机共有18000只电子管。

但是，平均每33分钟就有一只失效。

与此同时，1943年德国火箭专家R.Lusser第一次用概率乘法法则定量算出了V-2火箭诱导装置的可靠度R的值为0.75。

第二次世界大战结束以后，美国国防部总结战争教训，提出了一个全新的问题——可靠性，并下令军队有关部门在今后的采购中只选择有可靠性指标的军需品。

（3）奠基期60年代，美国成为可靠性发展最早的国家。

质量管理学一、概述1．课程性质：主要立足培养产品和服务质量的改进和管理能力，特别是汽车维修质量和内部的质量管理，提高生产效益和市场竞争力。

2．课程基本理念：质量是市场竞争力的基础，是消费者合法权益的保障，是一个国家综合国力的象征，质量的重要性和如何提高质量管理，它的理论、概念、方法的介绍。

3．课程设计思路：我国已经加入“WTO”，正处于经济管理体制和经济增长方式的转变中，特别是汽车保有量的不断增长，必须实行质量振兴的基本国策，树立“质量第一，用户第一”的质量理念，了解质量竞争的特点和方式，并且，根据不同需要，掌握必要的质量管理理论和方法。

二、课程目标1．总目标：认识和熟悉质量管理基本理论、基本概念、基本方法，了解质量管理的发展趋势，追求产品质量与经济性的和谐统一，满足个性化需求。

2．具体目标：要求掌握和了解质量的概念、质量管理体系标准、质量审核的程序、质量监督和检验质量成本管理、顾客满意程度、工序质量控制等一些基本理论和方法，具备应用新的科技成果满足需求的多样化和产品高质量、低成本的能力和对有形资源统一和谐调配的素质。

第一章：概论1．第一层级教学目标：质量和质量管理的基本概念活动安排：上网查阅质量的发展史，讲述一遍考核评价：质量的内涵，质量管理与社会生产力进步之间的关系知识要点：质量、质量管理、全面质量管理技能要点：质量管理基础性工作第二章：六西格玛1．第一层级教学目标：六西格玛的产生和基本概念、六西格玛的组织结构和项目选择活动安排：六西格玛实施流程的培训考核评价：六西格玛成功的原因和存在的问题，如何根据实际情况选择2．第二层级知识要点：六西格玛组织管理和项目、六西格玛的概念和质量文化技能要点：六西格玛实施流程与改进方法第三章：质量管理常用统计方法1．第一层级教学目标：质量控制和质量统计的基本概念、常用的统计方法活动安排：因果分析法（因果图）来表示质量特性波动与其潜在的关系考核评价：对各类图表分析和应用以及举例说明2．第二层级知识要点：质量控制和质量统计的基本概念、常用的统计方法技能要点：绘制和分析各类图表第四章：工序控制1．第一层级教学目标：工序质量、工序能力、工序能力指数的概念，控制图的用途、基本格式和理论活动安排：工序能力调查考核评价：常用和通用控制图的设计与应用2．第二层级知识要点：控制图的原理和分析方法技能要点：工序能力和工序能力指数的计算方法第五章：质量检验1．第一层级教学目标：质量检验的概念、必要性、方法、管理制度。