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可靠性新手進(jìn)級(jí)教程一《基本術(shù)語(yǔ)及概念》
可靠性新手進(jìn)級(jí)教程一《基本術(shù)語(yǔ)及概念》
一、 可靠性定義 進(jìn)入論壇討論:可靠性新手進(jìn)級(jí)教程一《基本術(shù)語(yǔ)及概念》
一般所說(shuō)的“可靠性”指的是“可信賴(lài)的”或“可信任的”。我們說(shuō)一個(gè)人是可靠的,就是說(shuō)這個(gè)人是說(shuō)得到做得到的人,而一個(gè)不可靠的人是一個(gè)不一定能說(shuō)得到做得到的人,是否能做到要取決于這個(gè)人的意志、才能和機(jī)會(huì)。同樣,一臺(tái)儀器設(shè)備,當(dāng)人們要求它工作時(shí),它就能工作,則說(shuō)它是可靠的;而當(dāng)人們要求它工作時(shí),它有時(shí)工作,有時(shí)不工作,則稱(chēng)它是不可靠的。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,產(chǎn)品的可靠性是指:產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的功能的能力。
我國(guó)的可靠性工作起步較晚,20世紀(jì)70年代才開(kāi)始在電子工業(yè)和航空工業(yè)中初步形成可靠性研究體系,并將其應(yīng)用于**產(chǎn)品。其他行業(yè)可靠性工作起步更晚,差距更大,與先進(jìn)國(guó)家差距20~30年,雖然國(guó)家已制訂可靠性標(biāo)準(zhǔn),但尚未引起所有企業(yè)的足夠重視。
對(duì)產(chǎn)品而言,可靠性越高就越好??煽啃愿叩漠a(chǎn)品,可以長(zhǎng)時(shí)間正常工作(這正是所有消費(fèi)者需要得到的);從專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)上來(lái)說(shuō),就是產(chǎn)品的可靠性越高,產(chǎn)品可以無(wú)故障工作的時(shí)間就越長(zhǎng)。
二、 研究可靠性的意義.
對(duì)于產(chǎn)品來(lái)說(shuō),可靠性問(wèn)題和人身**,經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān).因此,研究產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題,顯得十分重要.非常迫切.
1)提高產(chǎn)品可靠性,可以防止故障和事故障的發(fā)生,尤其是避免災(zāi)難性的事故發(fā)生.86年1月28日,美航天飛機(jī)”挑戰(zhàn)者號(hào)”由于1個(gè)密封圈失效,起飛76S后爆炸,其中7名宇航員喪生,造成12億美元的經(jīng)濟(jì)損失;92年我國(guó)發(fā)射”澳星號(hào)”時(shí)由于一個(gè)小小零件的故障,發(fā)射失敗,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響到.
2)提高產(chǎn)品的可靠性,能使產(chǎn)品總的費(fèi)用降低.提高產(chǎn)品的可靠性,首先要增加費(fèi)用,如選用好的元器件,研制部分冗余功能的電路及進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)、分析、實(shí)驗(yàn),這些都需要經(jīng)費(fèi)。然而,產(chǎn)品可靠性的提高使得維修費(fèi)及停機(jī)檢查損失費(fèi)大大減小,使總費(fèi)用降低。
3)提高產(chǎn)品的可靠性,可以減少停機(jī)時(shí)間,提高產(chǎn)品可用率,一臺(tái)設(shè)備可頂幾臺(tái)用,可以發(fā)揮幾倍的效益。美國(guó)GE公司經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為,對(duì)于發(fā)電、冶金、礦山、運(yùn)輸?shù)冗B續(xù)作業(yè)的設(shè)備,即使可靠性提高1%,成本提高10%也是合算的。
4)對(duì)于公司來(lái)講,提高產(chǎn)品的可靠性,可以改善公司信譽(yù),增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力,擴(kuò)大市場(chǎng)份額,從而提高經(jīng)濟(jì)效益。
三、可靠性的研究?jī)?nèi)容
可靠性工程是為了保證產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及使用過(guò)程中達(dá)到預(yù)定的可靠性指標(biāo),應(yīng)該采取的技術(shù)及組織管理措施。這是介于技術(shù)和管理科學(xué)之間的一門(mén)邊緣學(xué)科,可靠性作為一門(mén)工程學(xué)科,它有自己的體系、方法和技術(shù)。
1) 可靠性管理:完善可靠性組織結(jié)構(gòu), 規(guī)劃出可靠性組工作的目標(biāo)制定出相應(yīng)的流程,規(guī)范可靠性工作,監(jiān)督可靠性工作的實(shí)施培訓(xùn)可靠性知識(shí),增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí),規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn).
2) 可靠性設(shè)計(jì):通過(guò)設(shè)計(jì)奠定產(chǎn)品的可靠性基礎(chǔ).研究在設(shè)計(jì)階段如何預(yù)測(cè)和預(yù)防各種可能發(fā)生的故障和隱患.
3)可靠性試驗(yàn)及分析:通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定和驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性,.研究在有限的樣本、時(shí)間和使用費(fèi)用下,如何獲得合理的評(píng)定結(jié)果,找出薄弱環(huán)節(jié),并研究導(dǎo)致薄弱環(huán)節(jié)的內(nèi)因和外因,研究導(dǎo)致薄弱環(huán)節(jié)的機(jī)理,找出規(guī)律,提出改進(jìn)措施提出以提高產(chǎn)品的可靠性。
4)制造階段的可靠性:研究制造偏差的控制、缺陷的處理和早期故障的排除,保證設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
四、可靠性指標(biāo)
衡量產(chǎn)品可靠性水平有好幾種標(biāo)準(zhǔn),有定量的,也有定性的,有時(shí)要用幾種標(biāo)準(zhǔn)(指標(biāo))去度量一種產(chǎn)品的可靠性,但*基本*常用的有以下幾種標(biāo)準(zhǔn)。
1.可靠度R(t);它是產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。一批產(chǎn)品的數(shù)量為N,從t =0時(shí)開(kāi)始使用,隨著時(shí)間的推移,失效的產(chǎn)品件數(shù)逐漸增加,而正常工作的產(chǎn)品件數(shù)n(t)逐漸減少,用R(t)表示產(chǎn)品在任意時(shí)刻t的可靠度。
R(t)=[N-n(t)]/N
N:試驗(yàn)樣品總數(shù) n(t):到t時(shí)刻樣品失效的總數(shù)
由上式可看出0≤R(t)≤1,因此R(t)越接近于1,產(chǎn)品的可靠度越高.
圖片附件: 可靠度.gif (2007-3-26 16:36, 22.19 K)
顯然,不可靠度
F(t)=n(t)/N=1-R(t)
可靠度加上不可靠度等于1,即R(t)+F(t)=1
2.失效率(故障率)λ(t);它是指某產(chǎn)品(零部件)工作到時(shí)間t之后,在單位時(shí)間△t內(nèi)發(fā)生失效的概率
圖片附件: 失效率.gif (2007-3-26 16:41, 12.33 K)
失效率單位:λ(t)對(duì)目前具有高可靠性的產(chǎn)品來(lái)說(shuō),需用更小的單位來(lái)作為失效率的基本單位,采用一個(gè)菲特(Fit)來(lái)定義,1Fit=10-6/103h=10-9/h 它的意義是每1000個(gè)產(chǎn)品工作106h,只有一個(gè)失效.
失效率曲線(浴盤(pán)曲線Bathtub-curve):產(chǎn)品的失效率隨工作時(shí)間的變化具有不同的特點(diǎn),根據(jù)長(zhǎng)期以來(lái)的理論研究和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)多數(shù)設(shè)備失效率曲線形同浴盤(pán)的剖面,它明顯地分為三段,分別對(duì)元器件的三個(gè)不同階段或時(shí)期.
圖片附件: 浴盤(pán)曲線.jpg (2007-3-26 16:41, 55.79 K)
**階段是早期失效期(InfantMortality);表明器件在開(kāi)始使用時(shí),失效率很高,但隨著產(chǎn)品工作時(shí)間的增加,失效率迅速降低,這一階段失效的原因大多是由于設(shè)計(jì)、原材料和制造過(guò)程中的缺陷造成的。
為了縮短這一階段的時(shí)間,產(chǎn)品應(yīng)在投入運(yùn)行前進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn),以便及早發(fā)現(xiàn)、修正和排除故障;或通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行篩選,剔除不合格品
**階段是偶然失效期,也稱(chēng)隨機(jī)失效期(RandomFailures);這一階段的特點(diǎn)是失效率較低,且較穩(wěn)定,往往可近似看作常數(shù),產(chǎn)品可靠性指標(biāo)所描述的就是這個(gè)時(shí)期,這一時(shí)期是產(chǎn)品的良好使用階段,由于在這一階段中,產(chǎn)品失效率近似為一常數(shù),故設(shè)λ(t)=λ(常數(shù))由可靠度計(jì)算公式得:
圖片附件: Rt.jpg (2007-3-26 16:44, 10.76 K)
這一式表明設(shè)備的可靠度于失效率成指數(shù)關(guān)系.
第三階段是耗損失效期(Wearout);該階段的失效率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而急速增加,主要原因是器件的損失己非常的嚴(yán)重,壽命快到盡頭了,可適當(dāng)?shù)木S修或直接更換了.
3.平均無(wú)故障工作時(shí)間MTBF(Mean Time BetweenFailure);是指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間,也稱(chēng)為平均故障間隔。它僅適用于可維修產(chǎn)品。同時(shí)也規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計(jì)工作時(shí)間與故障次數(shù)的比值為MTBF。
MTBF=總的工作時(shí)間/故障數(shù)=1/λ
思考題:
1 產(chǎn)品的可靠性定義是什么?
2提高產(chǎn)品的可靠性有哪幾方面的重要意義.
3 度量一種產(chǎn)品的可靠性常用的指標(biāo)是什么.