4 可靠性预测和分配

1.可靠性工程的重要性主要表现在三个方面：高科技的需要，经济效益的需要,政治声誉的需要2.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。

从设计的角度，可靠性可分为基本可靠性和任务可靠性;从应用的角度，可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性。

基本可靠性是指产品在规定的条件下无故障的持续时间或概率。

它反映了产品对维修人力的要求。

任务可靠性是指产品在规定的任务剖面中完成规定功能的能力。

它反映了产品对任务成功性的要求.3.可靠性指标(1)可靠度R（t） 0≤R(t）＜1 不可靠度(2)故障密度函数f（t)（3）λ（t)也称为产品的瞬时失效率.(4）平均寿命对于不维修产品表示为：失效前平均时间MTTF对于可维修产品表示为:平均故障间隔时间MTBF（5）有效度维修度M(t）——产品在规定条件下进行修理时, 在规定时间内完成修复的概率.平均修复时间MTTR有效度A(t)：表示产品在规定条件下保持规定功能的能力。

(固有有效度）（使用有效度)）MTBF——反映了可靠性的含义。

MTTR——反映维修活动的一种能力。

4.常用寿命分布函数（1）指数分布主要特点：故障率表现为一个常数，便于计算。

适合对器件处于偶然失效阶段的描述重要性质:无记忆性（2）正态分布主要特点：能同时反映出构成电子元器件产品失效分布的各种微小的独立的随机失效因素的总结果,也即能反映出产品失效模式的多样性和失效机理的复杂性.（3）威布尔分布用三个参数来描述，这三个参数分别是尺度参数α，形状参数β、位置参数γ，5.失效率曲线早期失效期的特点是失效发生在产品使用的初期，失效率较高，随工作时间的延长而迅速下降。

造成早期失效的原因大多属生产型缺陷，由产品本身存在的缺陷所致.通过可靠性设计、加强生产过程的质量控制可减少这一时期的失效。

偶然失效期的特点是失效率很低且很稳定，近似为常数，器件失效往往带有偶然性。

这一时期是使用的最佳阶段。

耗损失效期的特点是失效率明显上升，多由于老化、磨损、疲劳等原因并不是任何一批器件均明显地表现出以上三个失效阶段。

可靠性管理细则1. 引言可靠性是指系统、组件或产品在给定条件下在一定时间内保持正常运行的能力。

可靠性管理是一种系统化的方法，旨在评估、优化和维护系统可靠性，从而提高系统的稳定性和可用性。

本文档将介绍可靠性管理的细则，包括可靠性评估、可靠性设计、可靠性测试和可靠性维护等方面的内容。

2. 可靠性评估可靠性评估是在系统设计阶段进行的，旨在确定系统的可靠性目标和可靠性指标。

以下是可靠性评估的具体步骤：2.1 系统功能分析通过对系统功能的分析，确定系统的功能需求和功能要求。

这些功能需求和功能要求将作为评估系统可靠性的依据。

2.2 故障模式和效果分析(FMEA)故障模式和效果分析是一种常用的评估和优化系统可靠性的方法。

通过对系统故障的模式和效果进行分析，可以确定系统可能出现的故障模式，评估故障对系统性能的影响，并采取相应的措施进行优化。

2.3 可靠性分配可靠性分配是将系统的可靠性要求分配给各个子系统或组件的过程。

通过合理的可靠性分配，可以确保系统的整体可靠性达到预期目标。

3. 可靠性设计可靠性设计是在系统设计阶段考虑可靠性要求的一系列活动。

以下是可靠性设计的主要内容：3.1 设计规范制定详细的设计规范，包括系统架构、功能要求、性能要求、接口要求等。

设计规范应明确地描述系统的可靠性要求，以便设计人员在设计过程中充分考虑可靠性因素。

3.2 可靠性预测和评估通过可靠性预测和评估方法，对系统的可靠性进行定量的评估。

这可以帮助设计人员发现并解决系统中存在的潜在可靠性问题，从而提高系统的可靠性。

3.3 容错设计容错设计是一种设计技术，通过增加系统的冗余和错误检测机制来提高系统的可靠性。

容错设计可以有效地防止单点故障，并提高系统的容错能力。

3.4 可维护性设计可维护性设计是在设计阶段考虑到系统维护需求的一系列活动。

通过合理的设计，可以降低系统的维护难度，提高系统的可维护性，从而保证系统可靠性的持续性。

4. 可靠性测试可靠性测试是在系统开发完成后的一项重要活动，旨在验证系统的可靠性并发现潜在的问题。

1-1、现代设备的特征是什么？1。

日益大型化和超小型化;2。

运行高速化;3。

功能高级化；4。

自动化和复杂化; 5.节能消耗和环保1-2、设备管理的发展过程分哪几个阶段？1.事后维修阶段;2.设备预防维修管理阶段；3。

设备系统管理阶段；4.设备综合管理阶段1-3、具有我国特色的计划预修制度其主要特点有哪几个方面？1.设备管理由低水平向制度化、标准化、系列化和程序化发展2。

由设备定期大小维修、按期按时检修,向预知检修、按需检修发展3。

由不讲究经济效益的纯维修型管理,向修、管、用并重，追求设备一生最佳效益的综合型管理发展。

4.由单一固定型维修方式，向多种维修方式、集中检修和联合检修发展5.由单纯行政管理向运用经济手段管理发展6.维修技术向新工艺、新材料、新工具和新技术发展1-4、设备管理的意义是什么?答案：1。

关系到产品的产量和质量；2。

关系到产品的成本；3。

关系到安全生产和环境保护；4。

关系到企业生产资金的合理利用1-5、设备的综合效率是指什么？是指设备完好率、主要设备可开动率、主要设备大修理实现率、主要设备利用率、主要设备有效利用率、设备维修费用率和库存各种资金周转期等七项技术经济指标的综合指标，只有综合效益才能反映设备的管理水平。

1-6、设备一生管理哪几个方面的要注意结合？1.制造与使用相结合；2。

修理与改造、更新相结合;3。

群众管理与企业技术队伍管理相结合；4。

技术管理与经济管理相结合；5.日常维护与计划检修相结合.1-7、设备寿命周期理论的内容是什么？1。

设备寿命周期的技术理论；2。

设备寿命周期的经济理论；3.设备寿命周期的管理理论。

2—1、设备规划时，企业决策者应如何选择所需的设备方案？企业决策者应从两方面选择所需的设备方案：一是设备实物形态的性能和结构方案,或称技术方案；二是设备固定资金运动形态的投资方案，或称经济方案,并使两方面相互协调。

2-2、设备规划的一般过程是什么?调查研究，方案罗列，方案评比及优化，方案的决策和实施，以及在试验中继续修改和完善方案2-3、叙述6种复利法的实际应用形式？1.一次支付复利终值;2 一次支付复利现值；3等值系列复利终值；4等额系列基金存储；5。

可靠性预测和分配详解什么是可靠性预测和分配可靠性预测和分配是在工程领域中广泛应用的方法，用于评估和预测产品或设备在特定条件下的可靠性，以及将可靠性信息分配到不同组件或系统上。

可靠性预测和分配在新产品的设计和开发阶段尤为重要，因为它可以帮助制定测试和维修计划，减少设备停机时间，提高效率和降低成本。

可靠性预测可靠性预测是一种根据过去的测试数据或经验数据预测产品或设备在未来运行中的表现的方法。

可靠性预测通常包括以下步骤：• 收集数据–从过去的测试和运行中收集到与产品或设备有关的数据。

• 数据清洗和分析–通过统计分析、可靠性建模和其他数学方法，确定与产品或设备有关的因素，并对数据进行清洗和分析。

• 建立模型–根据已分析的数据，建立数学模型来预测产品或设备的可靠性。

• 预测可靠性–利用建立的数学模型，预测产品或设备在特定条件下的可靠性。

可靠性预测的关键是正确收集和分析数据，并建立准确的数学模型。

如果数据不准确或模型不充分，预测的可靠性也会不准确。

可靠性分配可靠性分配是一种将可靠性信息分配到不同组件或系统上的方法，以确定每个组件或系统的贡献和重要性。

可靠性分配通常包括以下步骤：• 确定可靠性需求–确定整个系统或特定组件的可靠性需求。

• 确定组件或系统结构–确定系统的组成结构和组件之间的关系。

• 确定贡献和重要性–根据组件或系统的结构和可靠性需求，确定每个组件或系统的贡献和重要性。

• 分配可靠性–通过数学方法将整个系统可靠性分配到各组件或系统上，以确定每个组件或系统的可靠性目标。

可靠性分配的关键是准确地确定贡献和重要性，以及如何将可靠性分配到不同的组件或系统上。

如果贡献和重要性不准确，或者分配不合理，最终的可靠性可能会受到影响。

可靠性预测和分配的应用可靠性预测和分配在工程领域中有广泛的应用，包括以下方面：• 产品设计和开发–可靠性预测和分配可以帮助制定测试和维修计划，减少设备停机时间，提高生产力和降低成本。

• 维修和保养–可靠性预测和分配可以帮助制定维修计划，准确预测系统或组件的故障率，以及优化维修时间和成本。

第一章可靠性概述1.1 可靠性的内涵1.1.1 产品可靠性的定义可靠性的定义：指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。

产品可靠性定义的三个要素是：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。

“规定条件”指产品使用时的环境条件和工作条件。

“规定时间”指产品规定了的任务时间。

“规定功能”指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。

1.1.2 可靠性与质量的关系现代质量观念认为，质量包含了系统的性能特性、专门特性、经济性、时间性、适应性等方面。

是系统满足使用要求的特性总和。

（如下图所示[1]）图性能特性、专门特性及其权衡随着现代工程系统的复杂化，系统的专门特性显得更加重要。

1.1.3 可靠性与系统工程的关系1.2 可靠性基本概念1.2.1 故障的定义与分类（1）有关的几个定义故障——产品不能完成规定的功能或存在不能年规定要求工作的状态。

[2]失效——产品丧失规定的功能。

[2]缺陷——产品的质量特性不满足预期的使用要求，随时间（或工作）过程可能发展成各类故障。

[2]故障模式——故障的表现形式。

[1]故障机理——引起故障的物理、化学变化等内在原因。

[1]（2）故障的分类按故障的规律分：偶然故障与渐变故障。

偶然故障是由于偶然因素引起的，只能通过概率统计的方法来预测。

渐变故障是通过事前的检测或监测可以预测到的故障，是由于产品的规定性能随使用时间的增加而逐渐衰退引起的，对电子产品又叫漂移故障。

按故障的后果分：致命性故障与非致命性故障。

按故障的统计特性分：独立故障与从属故障。

不是由另一产品故障引起的故障称为独立故障，反之称为从属故障。

按关联、非关联分：关联故障与非关联故障。

与产品本身有关联。

预期在规定的使用条件下可能发生的任何故障叫关联故障，在解释试验结果或计算可靠性特性值时必须计入；与产品本身无关，预期在使用条件下不可能发生的任何故障叫非关联故障，在解释试验结果或计算可靠性特征量时不应计入。

按责任、非责任分：责任故障与非责任故障。

第一、填空题1.组成优化设计的数学模型的三要素是 设计变量 、目标函数 和 约束条件 。

2.可靠性定量要求的制定，即对定量描述产品可靠性的 参数的选择 及其 指标的确定 。

3.多数产品的故障率随时间的变化规律，都要经过浴盆曲线的 早期故障阶段 、 偶然故障阶段 和 耗损故障阶段 。

4.各种产品的可靠度函数曲线随时间的增加都呈 下降趋势 。

5.建立优化设计数学模型的基本原则是在准确反映 工程实际问题 的基础上力求简洁 。

6.系统的可靠性模型主要包括 串联模型 、 并联模型 、 混联模型 、 储备模型 、 复杂系统模型 等可靠性模型。

7. 函数f(x 1,x 2)=2x 12 +3x 22-4x 1x 2+7在X 0=[2 3]T 点处的梯度为 ，Hession矩阵为 。

（2.）函数()22121212,45f x x x x x x =+-+在024X ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦点处的梯度为120-⎡⎤⎢⎥⎣⎦，海赛矩阵为2442-⎡⎤⎢⎥-⎣⎦8.传统机械设计是 确定设计 ；机械可靠性设计则为 概率设计 。

9.串联系统的可靠度将因其组成单元数的增加而 降低 ，且其值要比可靠度最低 的那个单元的可靠度还低。

10.与电子产品相比，机械产品的失效主要是 耗损型失效 。

11. 机械可靠性设计 揭示了概率设计的本质。

12. 二元函数在某点处取得极值的充分条件是()00f X ∇=必要条件是该点处的海赛矩阵正定。

13.对数正态分布常用于零件的 寿命疲劳强度 等情况。

14.加工尺寸、各种误差、材料的强度、磨损寿命都近似服从 正态分布 。

15.数学规划法的迭代公式是 1k k k k X X d α+=+ ，其核心是 建立搜索方向， 和 计算最佳步长 。

16. 模型求解 两方面的内容。

17.无约束优化问题的关键是 确定搜索方向 。

18.多目标优化问题只有当求得的解是 非劣解 时才有意义，而绝对最优解存在的可能性很小。

19.可靠性设计中的设计变量应具有统计特征，因而认为设计手册中给出的数据范围涵盖了均值左右 3σ 的区间。

系统可靠性分解法可靠性预测分配和方法预测和分配的关系：可靠性分配以前，事先需进行可靠性预测，可靠性预测过程则与可靠性分配相反，它是自下而上进行的。

预测是为了分配，而分配过程中也会有预测。

因此，可靠性分配是一个有预测→分配→再预测→再分配的反复过程，是一个不断进化的过程。

方法 ：可靠性分解的方法很多，有等可靠度等分法、相对失效率法与相对失效概率法、AGREE 分配法、拉格朗日乘子法、动态规划法一.等分法将系统需要达到的可靠度水平，相等地分配到各子系统，这种分配方法称为等可靠度分配法，也称均衡分配法。

按照系统结构和复杂程度，可分为串联系统可靠度等分、并联系统可靠度等分、串并联系统可靠度等分等。

等分中不考虑成本、失效率、安全性等实际情况，以统一标准分配可靠度。

1．1串联系统可靠度等分对串联系统的可靠度来说，一般取决于系统中最薄弱的子系统的可靠度。

因此，其余分系统的可靠度取值再高也意义不大。

出于这种考虑，各子系统应取相同的可靠度进行分配。

对于串联系统，为使系统达到规定的可靠度水平Rs ，各子系统也应具有相当的可靠性水平，其关系式为:当系统的可靠度为s R ，而各分配单元的可靠度为i R 时因此单元的可靠度i R 为1．2并联系统可靠度等分当系统的可靠度指标要求很高（例如Rs>0.99）而选用已有的单元又不能满足要求时，则可选用n 个相同单元的并联系统，这时单元的可靠度远远大于系统的可靠度。

式中 Fs ——系统要求的不可靠度；Fi ——第i 个单元分配到的不可靠度； Rs ——系统要求的可靠度； n ——并联单元数。

()),...,2,1(111n i R F F n ns s i =-==ii F R R -==10nini i s R R R ==∏=11/ 1,2,,ni s R R i n==（）1．3串并联系统可靠度等分先将串并联系统化简为“等效串联系统”和“等效单元”，再给同级等效单元分配以相同的可靠度。

第四章 可靠性预计与分配可靠性预计与分配是可靠性设计与分析中的重要任务之一。

可靠性预计是根据历史的产品可靠性数据（检验或检修产品），系统的构成和机构特点等估计系统的可靠度。

可靠度预计是根据组成系统的元件，器件的可靠度来估计的，是一个自上而下的一种系统综合过程（元器件 组件系统）。

可靠性分配是指在可靠度预计的基础上，将通过初步论证确定了的可靠度指标合理的分配给系统的各组成部分（系统组件元器件）。

可靠度预计与分配是一种反复迭代，逐步求解的过程。

可靠度预计的目的：（1） 评价是否能够达到要求的可靠性指标（2） （方案论证阶段）通过预计，比较不同的方案的可靠性水平，为方案选择提供基础。

（3） （在设计中），通过预计，发现影响系统可靠度的主要因素，指出薄弱环节，采取设计措施，提高系统的可靠度。

（4） 为可靠性分配奠定基础。

4．1可靠性预计方法可靠度预计分为单元可靠度预计和系统可靠性预计。

1) 单元可靠性预计方法（实际上这里的单元也具有相对的概念） 系统是有许多单元组成的，系统可靠性是各单元可靠度的概念的综合。

因此，单元可靠度是系统可靠度预计的基础。

=λλGFKKF——修正系数λG——单元的基本失效率，可以从有关手册中查到2) 系统可靠性预计 i.数学模型法对于能直接给出可靠性数学模型的串联，并联，混联，表决，旁联系统，可以采用第二章介绍的有关公式进行可靠性预计，通常称为数学模型法。

ii.边值法（上下限法）主要用于不能用前述数学模型求解的复杂系统。

a) 上限法的计算（1） 只考虑系统中的串联单元R RU 10=R 2（认为并联部分可靠性很高，可靠度为1）（2） 只考虑系统中两个并联单元失效而引起系统失效的概率（认为有三个以上单元的并联系统可靠度为1）=P 1R 1R 2(F F F F F F F F F F 8764546353++++)此时，系统可靠性上限法为（修正为）P R RU U 101-=（3） 考虑系统中3个并联单元失效而引起系统失效的概率，方法同②中所述。

可靠性工程师考试核心技能概览可靠性工程师考试涉及的技能是多方面的，这些技能不仅涵盖了理论知识，还包括了实践应用、数据分析、项目管理等多个方面。

以下是一些主要的技能点：一、专业知识与理论1.可靠性工程基础：熟悉可靠性工程的基本概念、原理和方法，了解可靠性工程在产品设计、制造、使用和维护等各个阶段的应用。

2.数学与统计：掌握概率论、数理统计等基础知识，能够运用统计方法分析和处理可靠性数据。

3.失效模式与效应分析（FMEA）：了解并掌握FMEA的方法和技巧，能够识别产品设计和过程中的潜在失效模式及其影响。

4.故障树分析（FTA）：熟悉FTA的原理和应用，能够构建故障树模型，进行定性和定量分析。

5.可靠性预计与分配：掌握可靠性预计和分配的方法，能够对产品的可靠性进行定量评估和预测。

二、实践与应用1.可靠性试验设计：了解各种可靠性试验的方法和标准，能够设计并实施可靠性试验，以验证产品的可靠性水平。

2.数据分析与评估：具备处理和分析大量数据的能力，能够运用统计分析方法识别故障模式、预测失效率和评估系统性能。

3.可靠性设计与改进：能够根据可靠性分析结果，提出并实施改进措施，提高产品的可靠性水平。

4.项目管理：掌握项目管理的基本知识和技能，能够组织和协调团队成员，确保项目的顺利进行。

三、沟通与协作1.沟通能力：具备良好的沟通能力和团队合作精神，能够与不同部门和团队成员进行有效的沟通和协作。

2.报告撰写：能够清晰地撰写可靠性分析报告和项目总结，向管理层和客户提供准确的信息和建议。

四、专业技能与工具1.计算机技能：掌握计算机编程语言和办公软件等基本技能，能够运用计算机进行数据处理和分析。

2.可靠性分析软件：熟悉常用的可靠性分析软件（如ReliaSoft等），能够运用软件进行可靠性建模、预测和分析。

3.行业标准与法规：了解并熟悉与可靠性工程相关的国家和国际标准、法规和指南，如ISO 9001、IEC 61508等。

五、持续学习与创新能力1.持续学习：保持对新技术和新方法的关注，不断学习和更新自己的知识体系。

第十七章可靠性技术产品的质量指标是产品技术性能指标和产品可靠性指标的综合。

仅仅用产品技术性能指标不能反映产品质量的全貌。

只有具备优良的技术性能指标又具备经久耐用，充分可靠、易维护、易使用等特点的产品，才称得上是一个高质量的产品。

可靠性指标和技术性能指标最大的区别点在于：技术性能不涉及时间因素，它可以用仪器来测量；可靠性与时间紧密联系，它不能直接用仪器测量，要衡量产品的可靠性，必须进行大量的试验分析和统计分析，调查研究以及数学计算。

※本章要求（1）掌握产品可靠性的定义；（2）掌握产品可靠性函数及其计算；（3）掌握产品失效率的计算方法（4）熟悉失效率曲线与类型；（5）掌握常用的失效分布函数；（6）熟悉可靠性分配的概念与等分配方法；（7）了解故障树分析方法。

※本章重点（1）产品可靠性与可靠度函数（2）产品的失效率函数（3）常用的失效分布（4）可靠性预测与分配※本章难点（1）产品的可靠度函数及其计算（2）产品的失效率计算（3）失效分布函数计算§1产品可靠性的概念一、产品可靠性定义所谓可靠性是指产品（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，完成规定的能力。

为了正确理解可靠性的定义，应注意：首先，必须明确产品可靠性研究的对象。

其次，必须明确产品可靠性所规定的条件。

再次，必须明确所规定的时间。

最后，必须明确产品所需完成规定的功能。

对于可修复产品来说，可靠性的含义应指产品在其整个寿命周期内完成规定功能的能力。

其中故障是指产品或产品的一部分不能或将不能完成规定功能的事件或状态叫出故障，对某些产品如电子元器件等亦称失效。

分为：致命性故障，产品不能完成规定任务或可能导致重大损失；系统性故障，由某一固有因素引起，以特定形式出现的；偶然故障，由于偶然因素引起得故障。

可靠性需要满足：1）不发生故障。

2）发生故障后能方便地、及时地修复，以保持良好功能状态能力，即要有良好的维修性。

所谓维修性是指在规定条件下使用的产品在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持和恢复到能完成规定功能的能力。