可靠性设计分析ReliabilityDesignand
- 格式:pptx
- 大小:480.17 KB
- 文档页数:49
可靠性分析报告品质是设计出来而不是制造出来,广义的品质除了外观、不良率外、还需兼长期使用下的可靠性,因此,在开发新产品前之可靠性预估及开发的实验推断相互印证是很重要的,本篇即针对可靠性分析的一般术语,如何事前预估,事后实验推断以及如何做加速试验及寿命试验做个说明.1. 概论:(1) 何谓可靠性(Reliability)?可靠性系指某种零件或成品在规定条件下,且于指定时间内,能依要求发挥功能的概率,即时间t 时的可靠性R(t)=(例) 假设开始时有100件物品参与试验,500小时后剩80件,则500小时后的可靠性R(t=500)为80/100=0.8简单地说,可靠性可看为残存率.(2) 何谓瞬间故障率(Hazard Rate ,Failure Rate),时间t 时每小时之故障数瞬间故障率h (t )=时间t 时之残存数上例中,若500小时后剩80件,若当时每小时故障数为两件,则第500小时之瞬间故障为2/80=2.5%换句话说,瞬间故障率系指时间t 时,尚未发生故障的物件,其单位时间内发生故障之概率.时间t 时残存数 开始时试验总数(3)浴缸曲线(Bath Tub Curve)瞬间故障率h(t)h(t)=常数=恒定故障率时期耗竭期Period periodA.早期故障期:a.设计上的失误(线路稳定度Marginal design)b.零件上的失误(Component selection & reliability)c.制造上的失误(Burn-in testing)d.使用上失误。
一般产品之Burn-in 即要消除早期故障(Infant Mortality)使客户接到手时已经是恒定故障率h(t)=B、恒定故障率期:此时故障为random,为真正有效使用此段时期越长越好。
C、耗竭故障期;零件已开始耗竭,故障率急剧增加,此时维护重置成本为高。
(4)平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure,MTBF)当故障率几乎为恒定时(若0.002/小时),此时进行10000小时约有0.002/小时*10000小时=20个故障,即平均500小时会发生一次故障,故MTBF 为500小时,为0.002/小时的倒数,即MTBF=1/λ.λ可看成频率(Frequency),MTBF即代表周期(Period)(5)、可靠性R(t)之数学表示根据实验及统计推行,要恒定故障期,R(t=)随着时间的增加而呈指数递减(Exponentially decreasing)当t=0时,因尚无任何故障,故R(t=0)=1t=∞以数学表示,R(t)即R(t)=e-λt其中λ即为恒定故障期之瞬间故障率t (6)、恒定故障期时MTBF与R(t)的关系,由前,R(t)=e-λt λ=1/MTBF故R(t)=e-t/MFBF当t=MTBF时,R(t)=e-MTBF/MFBF=e-1 ≒0.37即在恒定故障期时,试验至t=MTBF时,其可靠性(即残存比率)为37%,即约有63%故障.2新产品(MTBF Time Between Failure)之事前预估(1) 系统可靠性与组件可靠性之关系一般系统可靠性之计算时有下列假设:A 、 每个组件有独立之λi ,即甲组件故障不影响乙组件。
0引言复杂产品是指客户需求复杂、组成复杂、技术复杂、制造过程复杂等类型的产品,其应用非常广泛。
复杂产品的使用环境等需求对其可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性和环境适应性等特性(以下简称六性)提出了更高的要求,如何以六性为抓手实施复杂产品的研制全过程管理就成为一项重要问题。
复杂产品可靠性是在规定的时间和条件下完成规定功能的能力。
谭尧等针对复杂系统验收试验前存在多种形式专家信息,考虑系统寿命服从威布尔分布的情况,结合专家信息来计算产品在给定试验方案下的两类风险,得到试验时间较短、风险可控的试验方案[1]。
贾祥考虑不同类型和不同形式的专家经验,通过验前矩拟合的方法将其转化为产品寿命分布参数的验前分布,求得数据融合后产品的可靠度和剩余寿命等可靠性评估结果[2]。
翟亚利针对受不同因素影响导致性能逐步退化的产品,基于扩散过程和累积失效理论,建立多种退化机理作用下产品性能指标退化模型,给出模型中参数的估计方法和性能退化产品可靠度估计方法[3]。
贾详提出了一个基于信息熵函数和Bayes 理论的产品可靠性评估方法,评估结果的精度也优于现有方法[4]。
Mi 等运用故障树和蒙特卡洛模拟等方法研究了复杂系统的可靠性评估问题[5]。
Lavorato 等运用人工神经网络和灰色关联法提出了预测配电设施可靠性综合评估模型[6]。
Wu 提出了一种间接的概率模型用于多体结构可靠性评估[7]。
维修性是在规定的条件下和规定的时间内按照规定的程序和方法进行维修的时候复杂产品保持或恢复到规定状态的能力。
周震愚为了在产品设计中系统全面准确地反映用户需求,提高维修性要求与产品设计特征之间的关联性,提出维修需求到维修性要求再到产品设计特征的规范化映射方法[8]。
徐廷学等分别建立了前期试验阶段维修时间信息向现场试验信息折合的内积模型和相似装备维修时间信息向待评装备维修时间信息折合的线性模型[9]。
韩朝帅等提出构建了基于虚拟现实的产品维修性定量指标验证系统[10]。
可靠性设计中文名称:可靠性设计英文名称:reliability design 定义1:对系统和结构进行可靠性分析和预测,采用简化系统和结构、余度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。
应用学科:航空科技(一级学科);飞行器结构及其设计与强度理论(二级学科)定义2:为了满足产品的可靠性要求而进行的设计。
应用学科:机械工程(一级学科);可靠性(二级学科);产品可靠性(三级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片保证机械及其零部件满足给定的可靠性指标的一种机械设计方法。
包括对产品的可靠性进行预计、分配、技术设计、评定等工作。
所谓可靠性,则是指产品在规定的时间内和给定的条件下,完成规定功能的能力。
它不但直接反映产品各组成部件的质量,而且还影响到整个产品质量性能的优劣。
可靠性分为固有可靠性、使用可靠性和环境适应性。
可靠性的度量指标一般有可靠度、无故障率、失效率3种。
目录概述原则辅助措施内容可靠性分配可靠性预测冗余技术漂移设计故障树分析故障模式、效应、致命度分析元件、器件的可靠性应力-强度分析热设计潜在通路分析设计评审概述原则辅助措施内容可靠性分配可靠性预测冗余技术漂移设计故障树分析故障模式、效应、致命度分析元件、器件的可靠性应力-强度分析热设计潜在通路分析设计评审概述可靠性问题的研究是因处理电子产品不可靠问题于第二次世界大战期间发展起来的。
可靠性设计用在机械方面的研究始于20世纪60年代,首先应用于军事和航天等工业部门,随后逐渐扩展到民用工业。
对于一个复杂的产品来说,为了提高整体系统的性能,都是采用提高组成产品的每个零部件的制造精度来达到;这样就使得产品的造价昂贵,有时甚至难以实现(例如对于由几万甚至几十万个零部件组成的很复杂的产品)。
事实上可靠性设计所要解决的问题就是如何从设计中入手来解决产品的可靠性,以改善对各个零部件可靠度(表示可靠性的概率)的要求。
可靠度的分配是可靠性设计的核心。
可靠性工程(Reliability Engineering)在产品设计和制造过程中的应用案例分析可靠性工程是一种以提高产品的可靠性为目标的工程领域,它涉及到产品设计、制造过程的控制和改进。
本文将通过分析某家汽车制造商在设计和制造过程中的应用案例,来展示可靠性工程在产品开发中的应用。
在汽车制造行业,可靠性工程是至关重要的。
一辆可靠的汽车不仅能够提供安全的驾驶体验,还能减少维修和故障成本,提高用户满意度。
为了确保产品可靠性,这家汽车制造商在整个产品生命周期中采取了一系列措施。
首先,可靠性工程师与设计团队密切合作,参与到产品设计的各个阶段。
他们分析产品的功能和性能需求,评估关键部件和系统的可靠性指标,并提供相应的技术支持。
例如,在设计新型发动机时,可靠性工程师会使用故障模式和影响分析(Failure Mode and Effects Analysis,FMEA)来识别潜在的故障模式和可能的故障影响。
通过这种方式,设计团队可以在产品设计阶段就预防和降低故障的风险,从而提高产品的可靠性。
其次,在制造过程中,可靠性工程师通过引入质量控制措施来确保产品在生产中保持一致的质量水平。
这家汽车制造商利用自动化生产线和严格的生产工艺控制,减少了人为错误的发生。
并且,他们还实施了严格的检验和测试标准,包括产品的功能测试、可靠性测试和可靠性实证验证。
通过这些措施,他们能够尽早发现并修复潜在的制造缺陷,保证产品的可靠性。
另外,在购买原材料和零部件时,可靠性工程师会与供应商合作,确保所采购的材料符合产品的质量和可靠性要求。
他们会对供应商进行严格的评估和审核,并建立长期的合作关系。
通过与供应商的紧密合作,这家汽车制造商能够确保所使用的零部件的质量和可靠性。
此外,为了提高产品的可靠性,这家汽车制造商还实施了全面的售后服务和反馈机制。
他们设立了全国范围的服务中心,并建立了客户投诉反馈系统。
通过这些措施,他们能够及时响应客户的需求和反馈,解决潜在的问题,并持续改进产品和服务。
第四章(45) 可靠性试验设计与分析§4.4可靠性增长试验(Reliability Growth Test)一、概述可靠性增长:通过改正产品设计和制造中的缺陷,不断提高产品可靠性的过程。
产品试制阶段,由于设计缺陷与工艺上的不成熟,其可靠性一定会远低于预计的标准,通过试验发现故障,通过机理分析找出故障源,通过再设计与工艺的更改,以达到消除故障的目的,保证研制期间的可靠性达到预期的指标。
(再)设计试制产品试验故障纠正可靠性增长是不断反复设计、试验、故障、纠正这样一个循环过程。
是为达到可靠性增长目的而执行可靠性秩序中所采用的一种试验方法。
可靠性增长的三个主要因素:1).通过分析和试验找出产品的潜在故障源。
2).将存在问题(返馈),采取纠正措施更改设计。
3).对改进后的产品重新进行试验。
图4.23 可靠性增长过程二、可靠性增长试验目的:通过试验诱导出设计不良或工艺不成熟而引起的潜在故障,通过机理分析找出问题,在设计与工艺上加以纠正,从而达到可靠性增长目的。
可靠性增长试验耗费的资源和时间比较多,试验总时间通常为预期的MTBF目标值的5~25倍,所以也并不是所有产品都适宜于安排可靠性增长试验。
其试验大纲按照试验、分析、纠正(Test, Analysis And Fix test简称TAAF)这一过程来制定,为此要选定一个可靠性增长的模型,以便确定试验计划时所需考虑的因素。
1、可靠性增长模型目前在可修产品的增长试验中,普遍使用的杜安(Duane)模型。
有时为了使杜安模型的适合性和最终评估具有较坚实的统计学依据,可用AMSAA模型作为补充。
杜安模型是用于飞机发动机和液压机械装置等复杂可修产品的增长试验的。
模型未涉及随机现象,是确定性模型,即工程模型,而不是数理统计模型。
其基本假设:只要不断进行可靠性试验,系统可靠性增长(用MTBF的提高表示)与累积试验时间在双对数纸上成线性关系,直线的斜率是可靠性增长率的一个度量。
可靠性设计Reliability Design可靠性是产品质量得重要指标之一。
现代优质产品主要是功能好、可靠性高。
为了提高机械产品的可靠性,首先,必须在设计上满足可靠性要求。
为此,要求机械设计人员在掌握常规机械设计方法的基础上,必须掌握机械可靠性设计的基本理论和方法,从而设计出性能好、可靠性高的现代机械产品。
内容:可靠性的概念和设计特点可靠性设计中常用的特征量和可靠性常用概率分布机械强度可靠性设计疲劳强度可靠性分析机械系统可靠性设计1 概述可靠性技术的研究源于20世纪50年代,在其后60、70年代,随着航空航天事业的发展,可靠性问题的研究取得了长足的进展,引起了国际社会的普遍重视。
为了研究产品的可靠性,许多国家相继成立了可靠性研究机构,对可靠性理论作了广泛的研究。
其中,最为有名的就是美国国防部研究与发展局于1952年成立了一个所谓的“电子设备可靠性顾问团咨询组”(AGREE),经过五年的工作,于1957年提出了“电子设备可靠性报告”,即AGREE报告。
该报告全面地总结了电子设备的失效的原因与情况,提出了比较完整的评价产品可靠性的一套理论与方法。
AGREE报告从而为可靠性科学的发展奠定了理论基础。
我国对可靠性科学和技术的研究也有较长的历史,大约从20世纪50年代初期研制“两弹一星”就开设。
1990年我国机械电子工业部印发的《加强机电产品设计工作的规定》中指出:可靠性、适应性、经济性三性统筹作为我国机电产品设计的原则。
在新产品的鉴定定型时,必须要有产品可靠性设计资料和试验报告,否则不能通过鉴定。
现今可靠性的观点和方法已经成为质量保证、安全性保证、产品责任预防等不可缺少的依据和手段,也是我国工程技术人员掌握现代设计理论和方法所必须掌握的重要内容之一。
1.2 可靠性的概念及特点可靠性是产品质量的重要指标,它标志着产品不会丧失工作能力的可靠程度。
可靠性的定义是: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。
本规范规定了可靠性设计大纲、工作计划编制的相关要求。
本规范规定了可靠性设计准则、原则与方法的相关要求。
GJB450A-2004 GJB841-1990 GJB899A-2022 GB/T7826-20012装备可靠性工作通用要求故障报告、分析和纠正措施系统可靠性鉴定和验收试验系统可靠性分析技术――失效模式和影响分析(FMEA)程序可靠性(Reliability)指产品(包括零件和元器件、整机设备、系统)在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。
可靠性指标主要反映产品或者设备的可靠性( Reliability),可靠性是部件( Part)、元件 (Component)、产品(Product)或者系统(System)的完整性的最佳数量的度量。
平均故障间隔时间又称平均无故障时间 (Mean Time Between Failure,MTBF) 指可修复产品两次相邻故障之间的平均时间,是衡量一个产品的可靠性指标。
可靠性设计(Reliability Design),即根据可靠性理论与方法确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程。
设计水平是保证产品可靠性的基础。
可靠性设计,在产品设计过程中,为消除产品的潜在缺陷和薄弱环节,防止故障发生,以确保满足规定的固有可靠性要求所采取的技术活动。
可靠性设计是可靠性工程的重要组成部份,是实现产品固有可靠性要求的最关键的环节,是在可靠性分析的基础上通过制定和贯彻可靠性设计准则来实现的。
为了保证产品满足规定的可靠性要求而制定的一套文件,包括可靠性设计组织机构及其职责,要求按进度实施的工作项目、工作程序和需要的资源等。
目的和任务目标可靠性指标及定义工作组织及其职责可靠性工作项目及其实施表(见附表 1)可靠性设计的目的是在综合考虑产品的性能、可靠性、费用和设计等因素的基础上,通过采用相应的可靠性设计技术,使产品的寿命周期内符合所规定的可靠性要求。
系统可靠性设计的主要任务是:通过设计,基本实现系统的固有可靠性。