搜索
可靠性简介RMSIntroductiononReliability任武越RMS开篇的话设备制造与服务管理方法高可靠易维修好保障ReliabilityMaintainabilitySupportability五项基本原则①质量优先②持续改进④运行保障优先RMSA.一些概念B.质量管理C.可靠性简介D.可靠性参数和指标E.可靠性开展流程F.可靠性要求、分配、预计G.可靠性设计方法H.可靠性试验目录CONTENTS质量特性RMS专用通用经济性时间性适应性可靠性Reliability维修性Maintainability保障性Supportability测试性Testability安全性Safety效能权衡寿命周期费用RMS系统由相互联系、相互作用的多要素结合而成的具有特定功能的统一体公司家庭社团党校社会生态圈1.集合性2.相关性3.层次性4.整体性5.涌现性6.目的性7.环境适应性工程组织管理系统的技术规划、研究、设计、制造、试验和使用工程工程项目，对象系统的实现或实施项目的结果可靠性是设计出来的，也是管理出来的RMS人员比例航空航天可靠性中心总体所承制单位•可靠性准则•可靠性分配•可靠性验收……•可靠性设计•可靠性预计•可靠性试验……可靠性人员设计人员11~5∞其他RMS寿命周期费用运输费用运行费用训练费用备件费用技术数据费用退役费用维护费用LifeCycleCost生产费用研制费用方案定义工程研制生产部署退役使用保障RMS现代系统思想的转变市场牵引，用户需求初期综合系统性能特性与专门特性研制初期投入较多，研制后期投入较少，所需总投入较少研制初期更改较多，研制后期更改较少，更改代价较小满足用户需求，质量稳定性好主动寻找故障、预防故障发生低成本、高质量、适销对路现代系统思想传统设计思想工程师及领导者的意见重视性能，忽视系统综合研制初期投入较少，研制后期投入较多，所需总投入较多初期更改较少，后期更改较多，会出现局部甚至全局重新设计，更改代价较大满足验收标准，质量波动性大被动等待、解决故障问题很难全部满足用户需求，可能会产生合格的“废品”产品定位系统综合工作量更改次数设计评价工作态度经济效益RMS质量管理[1]RMSRMS质量管理体系文件《中钞长城通用质量管理准则》《中钞长城可靠性分析与设计通用准则》《中钞长城维修性分析与设计通用准则》《中钞长城安全性分析与设计通用准则》《中钞长城软件可靠性分析与设计通用准则》《中钞长城可靠性与寿命试验指南》《中钞长城保障性分析与设计通用准则》公司质量管理制度项目质量管理制度《XX项目可靠性设计要求》《XX项目可靠性分析要求》《XX项目安全性分析要求》《XX项目安全性分析要求》……《XX项目可靠性参数与指标要求》RMS质量管理流程需求调查1.需求向技术方案的转换2.需求向参数指标的转换3.技术方案与参数指标的权衡•质量功能展开方案设计1.RMS定性要求准则2.RMS定量要求准则3.RMS指标分配4.其他指标分配•可靠性分配•维修性分配•可靠性建模设计1.RMS分析技术2.RMS指标分配3.通用设计要求4.专用设计要求•可靠性分配•维修性分配•可靠性建模•可靠性分析•可靠性仿真•可靠性试验•……生产设计与工艺的一致性使用1.故障统计2.维修记录•可靠性数据分析RMS可靠性简介[2]RMSRMS可靠性可靠性在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。规定条件1.使用时的环境条件和工作条件2.使用时的盈利条件3.维护方法4.储存时的储存条件规定时间•任务和非任务时间规定功能•必须具备的功能及其技术指标解析仿真试验RMS可靠性分类1.规定条件2.规定时间3.无故障工作的能力4.反映产品对维修资源的要求5.所有寿命单位和关联故障任务可靠性基本可靠性规定功能用户费用1.规定的任务剖面2.规定功能的能力3.影响任务完成的故障承制方1.设计和制造赋予2.理想的使用保障条件固有可靠性和使用可靠性使用方1.实际环境2.设计、制造、使用、环境等因素的综合影响RMS可靠性参数指标[3]RMSRMS可靠度在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率𝑅𝑡=𝑃𝘀𝑡=𝑁0−𝑟𝑡𝑁0𝐹𝑡=1−𝑅𝑡=𝑃𝘀≤𝑡=𝑟𝑡𝑁0累积故障概率𝑓𝑡=1𝑁0𝑑𝑟𝑡𝑑𝑡𝑑𝑡𝐹𝑡=𝑓𝑡𝑑𝑡𝑡0故障密度函数f(t)f(t)tF(t0)R(t0)t0RMS可靠度在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率λ𝑡=𝑑𝑟𝑡𝑁𝑠𝑡𝑑𝑡=∆𝑟𝑡𝑁𝑠𝑡∆𝑡故障率工作到某时刻未故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率早期故障偶然故障耗损故障维修后使用寿命λ𝑡t质量管理六西格玛σ123456∆𝑟𝑡/10-66900003080006680062102303.4RMS可靠度在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率𝑇𝑇𝐹=1𝑁0𝑡𝑖𝑁0𝑖=1=𝑅𝑡𝑑𝑡∞0平均故障前时间MEANTIMETOFAILUREN0个产品一次故障𝑇𝑇𝐹=1𝑁0𝑡𝑖𝑁0𝑖=1平均故障间隔时间MEANTIMEBETWEENFAILURES一个产品N0次故障完全修复RMS可靠性参数分类任务可靠性基本可靠性规定功能用户费用1.平均故障间隔时间MTBF2.平均维修间隔时间MTBM3.平均拆卸间隔时间MTBR4.千行代码缺陷率……1.成功概率2.平均严重故障间隔时间3.误废率、漏废率4.每分钟检测量……战备完好性任务成功性维修人力费用保障资源费用合同参数使用参数RMS可靠性管理流程[4]RMS4321分析流程RMS论证阶段使用需求定性定量工作项目可靠性要求方案阶段可靠性定量要求可靠性指标调整可靠性分配可靠性预计是否调整定量要求可靠性模型建立薄弱环节工程设计可靠性定性设计PPL制定FTA、ETA功能FMEA初步可靠性设计准则制定初步设计可靠性定量要求可靠性分配可靠性预计可靠性模型建立薄弱环节工程设计可靠性定性设计可靠性设计准则符合性检查PPL符合性检查PPL修定修改完善可靠性设计准则贯彻可靠性设计准则其他可靠性设计分析工作FMECAFTAETA详细设计可靠性定量要求可靠性预计可靠性模型建立薄弱环节工程设计可靠性定性设计可靠性设计准则符合性检查PPL符合性检查贯彻可靠性设计准则其他可靠性设计分析工作FMECAFTAETARMS可靠性要求、分配、预计[5]RMS可靠性定性要求设计要求RMS论证阶段方案阶段工程研制阶段生产阶段使用阶段•指定贯彻可靠性设计准则•简化设计•余度设计•降额设计•制定实施元器件大纲•确定关键件和重要件……分析要求•功能危险分析（FHA）•故障模式影响及危害性分析（FMECA）•故障树分析（FTA）•区域安全性分析（ZSA）……可靠性定量要求RMS论证阶段方案阶段工程研制阶段生产阶段使用阶段•任务成功性•维修人力费用•资源保障费用•贮存完好性•战备完好性•任务成功性•维修人力费用•资源保障费用1参数的选择2指标的确定寿命剖面任务剖面故障判别准则维修方案阶段目标其他约束条件和假设RMS可靠性分配等分配法评分分配法比例组合法考虑重要度和复杂度的分配方法余度系统的比例组合法经典方法最新研究粒子群算法模糊理论层次分析法神经网络蚂蚁算法AGREE算法系统分系统部件单元零件再分配RMS可靠性预计算命系统分系统部件单元零件元器件可靠性𝜆𝑝=𝜆𝑝𝜋𝐸𝜋𝑄𝜋𝑅𝜋𝐴𝜋𝑆2𝜋𝐶《电子设备可靠性预计手册》机械可靠性𝜆𝐺𝐸=𝜆GE∙𝐵𝐶𝐺𝑆𝐶𝐺𝑃𝐶𝐺𝐴𝐶𝐺𝑁《机械设备可靠性预计程序手册》可靠性建模RMS可靠性设计方法[6]RMSRMS故障模式影响及危害性分析分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度及其发生概率予以分类的一种归纳分析方法。11（部分）产品（将）不能完成预定功能的事件或状态潜在故障功能故障自行车外胎磨损裂缝爆胎序号故障模式序号故障模式序号故障模式序号故障模式序号故障模式1结构故障8误关15漂移性工作22提前运行29无输出2捆结或卡死9内部漏泄16错误只是23滞后运行30(电)短路3振动10外部漏泄17流动不畅24错误输入(过大)31(电)开路4不能保持正常位置11超出允差上限18错误动作25错误输入(过小)32(电)漏泄5打不开12超出允差下限19不能关机26错误输出(过大)33其他6关不上13意外运行20不能开机27错误输出(过小)7误开14间歇性工作21不能切换28无输入22约定层次的划分功能层次结构层次局部影响、高一层次影响、最终影响从下到上3434严酷度I类（灾难的）II类（致命的）III类（临界的）IV类（轻度的）IVIIIIIIM1M2RMS故障模式影响及危害性分析分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度及其发生概率予以分类的一种归纳分析方法。代码产品或功能标识功能故障模式故障原因任务阶段与工作方式故障影响严酷度类别故障检测方法补偿措施备注局部影响高一层次影响最终影响初始约定层次产品约定层次产品任务分析人员审核批准第页共页填表日期故障模式影响分析表RMS故障树分析表明产品哪些组成部分的故障或外界事件或他们的组合将导致产品发生一种给定故障的逻辑图。马达不转线路上没有电流马达故障开关未合开关合上后线路上无电流人误使开关未合开关故障合不上电源故障线路故障电源开关电机组成元素•事件及其符号•逻辑门及其符号输出结果•最小割集•顶事件发生概率•重要度RMS不同阶段的可靠性设计方法设计分析方法指标论证方案论证初步设计详细设计可靠性定性定量要求制定√√可靠性分配√√可靠性模型建立√√√可靠性预计√√√可靠性设计准则制定与贯彻√√√简化设计√√△余度设计√√△容错设计√√△降额设计△√√热设计热分析√√√RMS可靠性设计电路•优选元器件清单PPL•降额设计•潜在通路分析•热设计/热分析•容差分析不同对象专用设计方法机械•余度设计•潜在通路分析•耐久性分析•[机械可靠性]•[热设计]•[故障预测与健康管理PHM]软件•不同阶段的避错设计•人工的文档和代码审查•静态分析•动态测试•容错设计RMS电路优选元器件清单提高型号的可靠性减少设计费用加快研制进度控制元器件质量和可靠性的最重要的一项内容60%机载设备50%电子设备•元器件的选择•元器件生产厂家的选择•元器件内在质量评价•二次筛选•电装后的质量跟踪•建立元器件质量数据库……RMS电路降额设计限制元器件在使用中承受应力设计的额定值GJB/Z35《元器件降额准则》三级降额IIIIIII.可靠性极大提高，设计困难II.明显改善可靠性，易于设计III.相对效益最大，可靠性改善不足，最易实现金属膜电阻器(40℃)1313.413.814.214.6150.050.060.070.080.090.10.1110.80.60.40.2基本失效率/(10-6h-1)失效率降低比例%RMS电路潜在通路分析20世纪60年代末期．美国发射红石火箭时，由于发射点火指令的控制插头比尾插头晚29ms脱落、此时一条通过关机线圈的潜在电路被系统激发，造成火箭刚起飞又被误关机的严重后果表现形式潜在路径时序指示标志意外路径意外逻辑流208131500潜在通路设计缺陷设计图错误阿波罗RMS电路热设计/分析每升高10度，寿命减少一倍2575温度差故障率升高倍数锗普通二极管0.0290.2985010.3锗PNP晶体管0.1620.9075.6热设计定性电阻器叉排方式排列发热中心线与入风口中心线一致内表面涂黑，外表面淡黑定量降额设计散热器热阻计算热分析仿真为主FloTHERM器件级电路热分析专用工具RMS电路容差分析元器件容差的累计会使电路、设备或系统的输出超出规定值而无法使用更改电路设计，允许较大公差存在关键电路减少元器件，注重参数高稳定、低公差蒙特卡洛(MonteCarlo)仿真•输出公差范围直方图•均值、方差和置信区间分析方法最坏