1 可靠性概论概述

可靠性概论（一）一，可靠性工程与管理的重要意义与发展历史实践教育我们，可靠性，是产品质量的重要指标，必须给予高度重视。

它的定义是：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。

也就是说，它是用时间尺度来描述的质量，是一个产品到了用户手里，随着时间的推移，能否稳定保持原有功能的问题。

可靠性高，意味着寿命长。

故障少、维修费用低；可靠性低，意味着寿命短、故障多、维修费用高；可靠性差，轻则影响工作，重则造成起火爆炸、机毁人亡等灾难性事故。

对于许多产品，我们不能只关心它的技术性能，而且要关心它的可靠性。

在某些情况下，用户宁可适当降低性能方面的指标，而要求有较高的可靠性。

可靠性概念的产生，可以追溯到1939年。

当时美国航空委员会提出飞机事故率的概念和要求，这是最早的可靠性指标。

1944年，纳粹德国试制V-2火箭袭击伦敦，有80枚火箭还没有起飞就在起飞台上爆炸。

经过研究，人们提出了火箭可靠度是所有元器件可靠度的乘积的结论，这是最早的系统可靠性概念。

第二次世界大战中，美国由于飞行事故损失飞机21000架，比被击落的还要多1. 5倍。

1949年美国海军电子设备有70％失效，每一个使用中的电子管，要有9个新电子管作为备件。

1955年美国国防预算30％用于维修和使用，以后又增加到70％，成为不堪忍受的负担。

正是在这种背景下，美国在可靠性工程与管理的理论与应用方面投入了大量的人力物力，1950年，成立了国防部电子设备可靠性工作组，以后改组为国防部电子设备可靠性顾问团（AGREE）。

这个组织进行了深入的调查研究，提出了著名的AGREE报告棗美国可靠性工作的指导纲领。

以后又相继成立了元器件可靠性管理委员会。

失效数据中心（FARADA）、政府与工业界数据交换网(GIDEP ）等组织，研究元器件失效规律，定期发布可靠性数据，为研制与管理决策提供依据。

经过长期研究，制订了一系列通用军用标准，有力地指导了可靠性工程与管理实践。

1可靠性概述随着网络的快速普及和应用的日益深入，各种增值业务（如IPTV、视频会议等）得到了广泛部署，网络中断可能影响大量业务、造成重大损失。

因此，作为业务承载主体的基础网络，其可靠性日益成为受关注的焦点。

在实际网络中，总避免不了各种非技术因素造成的网络故障和服务中断。

因此，提高系统容错能力、提高故障恢复速度、降低故障对业务的影响，是提高系统可靠性的有效途径。

1.1 可靠性需求1.2 可靠性度量1.3 可靠性技术1.4 高可靠IP网络组网原则1.1 可靠性需求可靠性需求根据其目标和实现方法的不同可分为三个级别，各级别的目标和实现方法如表1-1所示。

表1-1可靠性需求的级别第1级别需求的满足应在网络设备的设计和生产过程中予以考虑；第2级别需求的满足应在设计网络架构时予以考虑；第3级别需求则应在网络部署过程中，根据网络架构和业务特点采用相应的可靠性技术来予以满足，后续将重点介绍这些可靠性技术。

1.2 可靠性度量通常，我们使用平均故障间隔时间MTBF（Mean Time Between Failures）和平均修复时间MTTR（Mean Time to Repair）这两个技术指标来评价系统的可靠性。

MTBFMTBF是指一个系统无故障运行的平均时间，通常以小时为单位。

MTBF越多，可靠性也就越高。

MTTRMTTR是指一个系统从故障发生到恢复所需的平均时间，广义的MTTR还涉及备件管理、客户服务等，是设备维护的一项重要指标。

MTTR的计算公式为：MTTR=故障检测时间+硬件更换时间+系统初始化时间+链路恢复时间+路由覆盖时间+转发恢复时间。

MTTR值越小，可靠性就越高。

1.3 可靠性技术通过提高MTBF或降低MTTR都可以提高网络的可靠性。

在实际网络中，各种因素造成的故障难以避免，因此能够让网络从故障中快速恢复的技术就显得非常重要。

下面的可靠性技术主要从降低MTTR的角度，为满足第3级别的可靠性需求来提供技术手段。

可靠性工程师考试主要科目概览可靠性工程师考试涉及的考试科目通常涵盖了可靠性工程领域的多个方面，以确保考生具备全面的可靠性工程知识和技能。

根据中国质量协会（简称中质协）举办的CRE考试认证的相关资料，考试科目可以大致归纳为以下几个主要方面：一、可靠性基础理论●可靠性概论：包括可靠性工程的重要性、发展概况、基本概念、故障及失效的基本概念、产品可靠性度量参数、可靠性要求确定、产品故障率浴盆曲线等。

●可靠性数学基础：涉及概率论基础知识、可靠性常用的离散型分布（如二项分布、泊松分布）和连续型分布（如正态分布、指数分布、对数正态分布、威布尔分布）、可靠性参数的点估计和区间估计等。

二、可靠性设计与分析●可靠性建模：熟悉可靠性建模方法，包括各种可靠性模型的构建和应用。

●可靠性预计与分配：掌握常用可靠性预计和分配方法，确保产品在设计阶段就具备预期的可靠性水平。

●失效模式与影响分析：包括潜在失效模式影响及危害性分析（FMEA）、失效树分析（FTA）等，用于识别产品设计和制造过程中的潜在失效模式及其影响。

●可靠性设计准则：熟悉各种可靠性设计准则，如降额设计、热设计、耐环境设计等，以提高产品的可靠性。

三、可靠性试验与评价●可靠性试验基本概念：了解不同类型的可靠性试验，包括环境应力筛选试验（ESS）、可靠性增长试验（TAAF）、寿命试验和加速寿命试验（ALT）等。

●可靠性鉴定与验收试验：掌握可靠性鉴定试验和验收试验的方法和流程，确保产品满足规定的可靠性要求。

四、软件可靠性与人-机可靠性●软件可靠性：包括软件可靠性的基本概念、失效原因、设计方法及验证等。

●人-机可靠性：涉及人-机可靠性基本概念、人为差错概念及人-机可靠性设计基本方法等。

五、数据收集、处理与应用●数据类型与收集：熟悉数据类型、来源及收集方法。

●数据处理与评估：掌握数据的处理与评估技术，以支持可靠性分析和决策。

●数据管理及应用：了解数据管理的基本原则和应用场景。

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。

HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING题目学生姓名专业班级学号系（部）指导教师年月摘要可靠性工程是表征产品（系统·元件·器件等）无故障工作能力的指标，是产品的重要内在属性之一，是衡量产品质量的重要指标之一。

可靠性是一门与产品故障作斗争的新兴学科，它涉及的范围广泛，是一门综合了系统工程、管理工程、价值工程、人机工程、电子计算机技术、产品测试技术以及概率、统计、运筹、物理等多种学科成果的应用科学。

可靠性工程起源于军事领域，经过半个多世纪的迅速发展，现在已成为涉及面非常广的综合性学科。

虽然可靠性研究和很多学科一样起源于军工企业，但随着科技发展，用户对民用产品的要求也越来越高，不仅要求价格便宜，功能齐全，而且要求产品安全可靠，经久耐用。

因此产品借助可靠性预计技术来标明产品可靠性指标，将有利于增强自身竞争力，也能让用户放心购买。

所以可靠性研究对于现代企业来说有着弥足重要的作用，可以说可靠性已经扩展到我们生活和生产的方方面面。

本文试图就可靠性进行一个比较全面概括的描述，使人能够对可靠性有一个比较基本的认识。

关键词：可靠性FMEA 故障树概率论风险分析AbstractReliability Engineering is an indicator of the abili ty to work to characterize the product ( System • Components • devices, etc. ) without failure, is one of the important intrinsic properties of the product, is an important indicator of product quality. Reliability is a fault with the product to combat emerging discipline , it involves a wide range , is a comprehensive systems engineering , project management , value engineering , ergonomics , computer technology , product testing techniques and probability , statistics, multidisciplinary applied science achievement logistics, physics , etc. . Reliability Engineering originated in the military field , after half a century of rapid development , has now become involved in a very wide comprehensive discipline . Although the reliability of the study and , like many disciplines originated in military enterprises , but with technological development , user requirements for consumer products are increasingly high demand not only cheap, functional, and requires the product safe, reliable, durable. With technology so the product is expected to indicate the reliability of product reliability indicators will help enhance their competitiveness , but also allows users to rest assured purchase. Therefore, the reliability of research for modern enterprise has an important role Surrounded can say reliability has been extended to all aspects of our lives and production . This article will attempt to summarize the reliability of a more comprehensive description of the reliability of people can have a more fundamental understanding.Key：Reliability FMEA Fault Tree Analysis Risk Probability Theory目录前言 (3)第一节可靠性的历史 (3)第二节定义与基本概念 (4)第三节可靠性模型与分析 (5)第四节FMEA FCA FTA (7)第五节可靠性设计 (8)第六节可靠性试验 (9)第七节总结 (10)参考文献 (11)前言随着科学技术的进步和产品质量意识的提高，可靠性工程在质量控制中的地位逐渐被企业认同。

可靠性概述一、质量：能及结构、工艺、外观等）（用寿命特征衡量）（用失效率衡量）（用有效度衡量）能力（用可靠度衡量）、使用费用、维修费用来衡量）指标二、可靠性：1. 定义：指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。

规定条件：使用条件、维护条件、环境条件、贮存条件、工作方式等。

规定的时间：产品可靠性的核心（可以以周期、动作次数、里程等单位代替）规定的功能：一般指产品的性能指标可靠性可针对产品全部功能的综合，也可针对某一具体性能，必须合理地、科学地给出失效判据或故障判据。

2. 可靠性是产品长期试验和统计推断的结果，其数值系指一批产品的总体而言，而不是针对单个产品。

3. 可靠性的数量指标：为特征量，其真值是理论上的数据，实际上难知，可靠性理论研究和具体估算时，可靠性特征量数值与所能利用的数据，数据处理方法以及某些假定有关。

4. 可靠性是一个与许多因素有关的综合性质是指标，它与设计、生产、使用维修等各阶段的是皆有密切的关系。

三、可靠性任务1. 根据可靠性定义内容，对产品可靠性提出明确的量化要求1) 明确“完成规定功能”的含义，准确地制订“完成规定功能”的标准，同时对产品故障（失效）判据作出说明。

2) 时间研究：时间t 与寿命的统计分析（从元件到系统）。

3) 规定的条件：环境条件和工作条件，通过可靠性试验并对试验结果进行统计分析而确定的。

2. 寻求提高可靠性的途径1) 通过筛选排除不合格的元器件和工艺材料等缺陷2) 通过改进设计而达到功能的增长3) 降低系统的复杂程度。

4) 提高元器件、零部件的可靠性。

5) 加强管理，尽可能减少人为差错，6) 可用储备系统，一个或多个储备部件并联工作，一个部件失效，仍能正常工作。

7)减额使用。

a)及时定期地替换快到耗损期的元器件或部件。

3.在满足规定可靠性的前提下，尽量降低产品的重量、体积和费用。

四、与经济性的关系可靠性的提高，必然会影响产品的重量、体积、研制周期和经费二、理论基础（主要数量特征）一、主要数量特征作用：1)对各种产品的可靠性提出明确的统一要求2)设计、制造产品时，利用数学方法，计算和预计它们的可靠性3)在产品制造出来后，可以按一定的试验方法，通过这些数量特征，来定量地评定它们的可靠性4)可以准确地对产品的可靠性水平进行定量的比较二、数量特征I.可靠度函数R(t)1)表示一批产品在规定的时间内完成规定动能的产品数占产品总数的比例。