可靠性概论

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。3.负载条件负载条件是指能影响性能的负载特性，也包括输入信号的特性。产品的可靠性只有在使用中得以实现，在维护中得到提高。对于使用与维护条件要注意的是完善产品的使用和维护说明书。4.使用和维护条件“规定的条件”是产品可靠性定义中最重要又最容易忽略的部分。必须牢牢记住，不同条件下产品的可靠性是截然不同的，离开了具体条件谈论可靠性是毫无意义的。“规定的时间”是可靠性区别产品其他特性，如功能性、工艺性等等的重要特征。离开了时间就无可靠性而言。“规定的功能”是指表征产品能完成的各项性能指标。产品的可靠性分为固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是产品早在规划阶段就确定了的可靠性指标。如对仪器仪表，常指输出范围、精度、线性度、失真度、分辨率、回差、重要性、灵敏度、漂移等。是产品本身具有的，并在生产的各阶段得到确定。产品生产出来以后，要经过包装、运输、储存、安装、使用、维护保养及修理诸环节。在这些过程中，产品的可靠性会受到种种条件如环境、技术条件、维修方式的影响，使用中的误操作等都将造成产品失效。这些环节中存在的可靠性称为使用可靠性。一般认为，产品可靠性可近似看作固有可靠性和使用可靠性之积。国外资料表明，产品不可靠的原因及比例见表1__1。表1__1产品不可靠的原因及比例可靠性固有可靠性零部件材料30%技术电气30%设计技术40%机械10%制造技术10%制造20%使用可靠性使用（运输、环境、操作、安装维修技术）20%现场使用30%其它10%失效是指产品丧失功能的现象。它是“可靠”的对立面。通过更换元器件或进行调整能够恢复功能的产品称为可修复产品，反之称为不可修复产品。对于可修复产品，失效可称之为故障。可靠性有狭义可靠性与广义可靠性之分。狭义可靠性仅指产品在其整个寿命期内完成规定功能的能力。通常所说的可靠性就是指的狭义可靠性。广义可靠性通常包含狭义可靠性和维修性两个方面内容，常被称为有效性。