质量管理培训教程-可靠性-靠性目的和要求、理解可靠性及其评价尺度(ppt 129)

质量管理可靠性目的和要求1、理解可靠性及其评价尺度如可靠度、维修性、故障率、可靠寿命、平均寿命、保障性、可用性、可信性等的基本概念；2、了解常见的故障分布及其故障率函数，掌握相关计算方法；3、掌握可靠性串联模型、并联模型、混合模型可靠性的计算方法；4、概括了解常用的可靠性分析方法：故障模式及影响分析（FMEA）、故障模式、故障影响及危害性分析（FMECA）、故障数分析（FTA）；5、概括了解可靠性管理、可靠性大纲的基本概念、可靠性目标预测与分配方法。目录第一节可靠性概述第二节常见故障分布及其故障率函数第三节系统可靠性分析模型第四节可靠性分析方法第五节可靠性管理第一节可靠性概述可靠性定义可靠性≠产品质量可靠性是衡量产品质量的一个重要指标；通常人们说产品“经久、耐用”即可靠性；产品的可靠性是与产品的使用寿命紧密相连，是时间的函数。一、可靠性定义GB/T3187-1994规定的可靠性定义为：“产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。”可靠性的四大要素：（1）可靠性对象。（2）规定的条件。（3）规定的时间。（4）规定的功能。可靠性工程发展及其重要性美国的宇宙飞船阿波罗工程有700万只元器件和零件，参加人数达42万人，参与制造的厂家达1万5千多家，生产周期达数年之久。象这样庞大的复杂系统，一旦某一个元件或某一个部件出现故障，就会造成整个工程失败，造成巨大损失。所以可靠性问题特别突出，不专门进行可靠性研究是难于保证系统可靠性的。可靠性工程可靠性工程是指为了达到产品可靠性要求而进行的有关设计、试验和生产等一系列工作，它是建立在概率统计理论基础上，以零件、产品、或系统失效规律为基本研究内容的一门应用学科。可靠性工程的主要目的就是从产品寿命周期的角度分析和研究可靠性，并给出在设计、制造、使用中实现和保证产品可靠性的技术。可靠性工程的重要性主要表现在三个方面：1.高科技的需要2.经济效益的需要3.政治声誉的需要总之，无论是人民群众的生活，国民经济建设的需要出发，还是从国防、科研的需要出发，研究可靠性问题是具有深远的现实意义。可靠性基本理论集合论与逻辑代数；图论与随机过程；系统工程与人素工程学；环境工程学与环境应力分析；试验及分析基础理论。原件可靠性元器件现场使用情况调查和反馈。可靠性设计热设计、防潮、腐蚀、盐雾、质量、体积、重量和经济指标综合设计。系统可靠性事件树分析法(ETA)故障树分析法(FTA)可靠性综合评估。可试靠验性筛选试验。可教靠育性出版可靠性刊物、可靠性教材。制造质量控制手段和方法可靠性管理开展产品可靠性评审。、使靠用性的保可证人-机匹配设计和环境设计。可靠性.信息现场数据收集、分析、整理和反馈；用户调查和反馈。可靠性标准产品标准可靠性工程的基本内容可靠性工程的基本任务可靠性工程贯穿于产品设计、生产和使用各个阶段，其基本任务为：根据可靠性定义内容，对产品可靠性提出明确的量化要求；寻找提高产品可靠性的途径；在满足产品规定的可靠性前提下，尽量降低产品的重量、体积和费用；二、可靠性的评价尺度最主要的评价尺度可靠度R(t)故障概率（不可靠度）F(t)故障密度函数f(t)故障率λ(t)维修性可靠寿命平均寿命置信度可用性、可信性、保障性二、可靠性的评价尺度可靠度*可靠度（Reliability）是指产品在规定的条件和规定的时间内，能正常完成规定功能的概率，通常用R来表示。由于可靠度常常是时间的函数，因此又称为可靠度函数，表示为R＝R（t）。就概率分布而言，又称为可靠度分布函数，其取值范围为：0≤R（t）≤1。产品完成规定功能与不能完成规定功能是互逆事件，因此可靠度与不可靠度之间的关系有：F（t）=1－R（t）可靠度的分类固有可靠度R1：设备在设计、制造过程中形成的可靠度；使用可靠度R2：设备在使用过程中，使用者的操作及维护能力，环境、运输和保管等使用条件对降低固有可靠度的概率；工作可靠度R0：设备在规定条件和规定时间内履行规定功能的概率；R0=R1×R2可靠度二、可靠性的评价尺度维修性维修性是指在规定条件下使用的产品，在规定时间内按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到完成规定功能的能力。常用的维修性尺度有：（1）维修度M（t）（2）有效度A（t）（3）最大维修时间tmax（4）修复率μ（t）（5）平均修复时间（MTTR）二、可靠性的评价尺度故障率*故障率又称为失效率，是指产品工作到某一时刻时，在单位时间内失效或出现故障的概率，常用λ(t)。在给定的时间区间[t1，t2]内，故障概率可以用不可靠度函数表示为在给定的时间区间[t1，t2]内，系统故障发生的比率称为该区间的平均故障率；当故障率定义为给定的区间[t，t＋△t]趋近于零时，此时的故障率为瞬时故障率，简称为故障率。2211ttt21tf(τ)dτf(τ)dτf(τ)dτF(t)F(t)()()()fttRt可靠性的其它特征量平均故障间隔期MTBF：两次相邻故障间隔内正常工作的平均时间，通常用于表示可修复设备的可靠性；平均寿命MTTF：是指设备从使用到失效为止的使用时间平均值；常用于表示不可修复设备的可靠性故障率λ：设备工作到某一时刻时，在单位时间内失效或出现故障的概率，常用λ(t)可靠性的基本概念可靠度函数000()[1()]()()()()1()()()()()()()ttdFtdRtdRftdtdtdtFtftdtRtFtftdtfttRttRtdttftdt设备平均寿命A—早期故障期；B—偶然故障期；C—耗损故障期；D—使用寿命对于可修复的产品在不进行预防性维修时，或者对于不可修复产品在投入使用后出现的故障率变化情况，其故障率曲线为“浴盆曲线”故障率曲线分析“浴盆曲线”。A早期故障期：产品早期故障反映了设计、制造、加工、装配等质量薄弱环节。早期故障期又称调整期或锻炼期，此种故障可用厂内试验的办法来故障率曲线分析D正常工作期：在此期间产品故障率低而且稳定，是设备工作的最佳时期。在这期间内产品发生故障大多出于偶然因素，如突然过载、碰撞等，因此这个时期又叫偶然失效期。可靠性研究的重点，在于延长正常工作期的长度。故障率曲线分析C损耗时期：零件磨损、陈旧，引起设备故障率升高。如能预知耗损开始的时间，通过加强维修，在此时间开始之前就及时将陈旧损坏的零件更换下来，可使故障率下降，也就是说可延长可维修的设备与系统的有效寿命。故障率的单位一般采用10-5小时或10-9小时(称10-9小时为1fit)。也可用工作次数、转速、距离等。第二节常见故障分布及其故障率函数一、指数分布及其故障率函数指数分布函数（应用最广）指数分布的故障前时间t的概率密度函数和累积分布函数分别为式中λ表示故障（失效）率，是指数分布的主要参数。指数分布的可靠度函数为指数分布的故障率函数指数分布函数的故障率函数为一个常数，是平均寿命（MTBF）的倒数。平均故障间隔时间为1/λ。λeλeR(t)f(t)(t)λtλt一、指数分布及其故障率函数指数分布例题例10-1：一元件寿命服从指数分布，其平均寿命(θ)为2000小时，求故障率λ及求可靠度R(100)=?R(1000)=?解：(小时)此元件在100小时时的可靠度为0.95，而在1000小时时的可靠度为0.60。410520001195.0)100(05.01004105eeR60.0)1000(5.010001054eeR一、指数分布及其故障率函数指数分布的“无记忆性”如果某产品的工作时间服从指数分布时，从开始到工作一段时间t0内，其可靠度为R，工作时间t0结束后，产品仍然可以工作，在下一个工作时间间隔t0内，该系统仍然和新的一样，其可靠度仍为。即前一个故障对下一个故障无后效作用。一、指数分布及其故障率函数如果系统已经工作了t0时间后，其在t0以后的工作时间t的可靠度可用条件概率来表示为二、正态分布及其故障率函数正态分布的特性正态分布在机械可靠性设计中大量应用，如材料强度、磨损寿命、齿轮轮齿弯曲、疲劳强度以及难以判断其分布的场合。正态分布的故障概率密度正态分布的累积分布函数可靠度函数为,0,0,0tu22(tμ)2σ1f(t)eσ2πt02σμ)(tdte2πσ1F(t)22t022σ2μ)(tdte2πσ11F(t)1R(t)二、正态分布及其故障率函数标准正态分布将正态分布曲线的均值移至零处，使μ＝0，又使标准离差σ＝1，则得到标准正态分布，表示为N（0，1）。正态分布的可靠度函数用标准正态分布的形式表示为：)σμtΦ(1F(t)1R(t)二、正态分布及其故障率函数正态分布的故障率函数：用标准正态分布形式表示为：F(t)1f(t)R(t)f(t)(t)R(t)-t((t))正态分布例题1从某批故障服从正态分布的仪器中抽取5台进行寿命试验，各台仪器到发生故障的时间分别为10.5,11,11.2,12.5,12.8(103h),试求该批仪器工作12×103h时的可靠度。解：3222223311(10.51111.212.512.8)11.6(10)5111()()(676.6811.6)0.9951141211.61210,()(0.40)0.6550.995(1210)10.6550.345iiiutntutnunntR三、对数正态分布及其故障率函数对数正态分布函数如果随机变量t的对数x＝lnt服从正态分布，则t为对数正态分布，对数正态分布的故障概率密度函数和累计分布函数为，t≥02)σμlnt(21e2πσt1f(t)t02)σμlnτ(21t0dτe2πστ1f(τ)dτF(t)三、对数正态分布及其故障率函数对数正态分布的故障密度函数对数正态分布的故障率函数为标准正态分布的概率密度函数，μ和σ分别为故障时间随机变量t的自然对数lnt的均值和标准离差。)]σμlntΦ([12πσte)]σμlntΦ([1tR(t)f(t)(t)2)σμlnt(21)ln(t威布尔分布应用比较广泛，常用来描述材料疲劳失效、轴承失效等寿命分布的。正态分布、指数分布、瑞利分布等都可以看作是威布尔分布的特例。四、威布尔分布及其故障率函数四、威布尔分布及其故障率函数威布尔分布函数式中β通称为形状参数，它影响威布尔分布曲线的形状；η为尺度参数；δ为位置参数；这三个威布尔参数对威布尔分布曲线有很大的影响，它们总是正的。可靠度函数为威布尔分布的故障率函数为β)ηδt(1βeηδtηβf(t)t≥δ≥0β)ηδt(eF(t)1R(t)1βηδtηβR(t)f(t)λ(t)五、伯努利试验和二项分布对试验E重复进行一系列试验，如果在每次试验中只有两种可能的结果，而且结果是相互独立的；每次试验是独立进行的，与其它次试验的结果无关；每次试验事件发生的概率在整个试验中是相同的。只要满足这些条件的试验就为伯努利试验。伯努利试验中，事件发生的次数称为随机事件，它服从二项分布，二项分布是一种离散型分布。五、伯努利试验和二项分布如果投入n个相同的零件进行试验，令试验出现故障或失效即不可靠度为F（t）＝p，可靠度R（t）＝1－F（t）＝1－p＝q，则在规定的时间内零件出现故障或失效这一事件发生k次的概率为T为随机事件发生的次数如果进行的n个产品的试验中，仅仅允许r个试验失效，则通过试验的概率为knkknp)-(1pCk)P(Tr0kknkkn[R(t)][F(t)]Cr)P(k例题六、泊松分布对于二项分布，当p较小(p≤0.1),而n较大(n≥50)时,可用泊松分布近似二项分