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发表于 2009-4-24 17:49:17
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来自： 中国河北邯郸
什么是可靠性设计
一般所说的 “ 可靠性 ” 指的是 “ 可信赖的 ” 或 “ 可信任的 ” 。我们说一个人是可靠的，就是说这个人是说得到做得到的人，而一个不可靠的人是一个不一定能说得到做得到的人，是否能做到要取决于这个人的意志、才能和机会。同样，一台仪器设备，当人们要求它工作时，它就能工作，则说它是可靠的；而当人们要求它工作时，它有时工作，有时不工作，则称它是不可靠的。根据国家标准的规定，产品的可靠性是指：产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。
$ h& d) y5 |# a$ I: O B6 U我国的可靠性工作起步较晚， 20 世纪 70 年代才开始在电子工业和航空工业中初步形成可靠性研究体系，并将其应用于军工产品。其他行业可靠性工作起步更晚，差距更大，与先进国家差距 20 ～ 30 年，虽然国家已制订可靠性标准，但尚未引起所有企业的足够重视。 + y: M1 E# Z! C2 G& |; L% a3 y( ?0 W
对产品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的产品，可以长时间正常工作（这正是所有消费者需要得到的）；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间就越长。
1 u6 | _: _+ ~8 a, C; ?' Y研究可靠性的意义 4 o2 C! `5 H6 u& I9 E5 D% N
对于产品来说 , 可靠性问题和人身安全 , 经济效益密切相关 . 因此 , 研究产品的可靠性问题 , 显得十分重要 . 非常迫切 .
$ T6 k# m: b; O& M- k* M1) 提高产品可靠性 , 可以防止故障和事故障的发生 , 尤其是避免灾难性的事故发生 .86 年 1 月 28 日 , 美航天飞机 ” 挑战者号 ” 由于 1 个密封圈失效 , 起飞 76S 后爆炸 , 其中 7 名宇航员丧生 , 造成 12 亿美元的经济损失 ;92 年我国发射 ” 澳星号 ” 时由于一个小小零件的故障 , 发射失败 , 造成了巨大的经济损失和政治影响到 .: x3 K1 ^, B0 O( s& ^
2) 提高产品的可靠性 , 能使产品总的费用降低 . 提高产品的可靠性 , 首先要增加费用 , 如选用好的元器件 , 研制部分冗余功能的电路及进行可靠性设计、分析、实验，这些都需要经费。然而，产品可靠性的提高使得维修费及停机检查损失费大大减小，使总费用降低。 * l+ t( x. E/ I. [$ b
3 ）提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高产品可用率，一台设备可顶几台用，可以发挥几倍的效益。美国 GE 公司经过分析认为，对于发电、冶金、矿山、运输等连续作业的设备，即使可靠性提高 1% ，成本提高 10% 也是合算的。 % L* q, K# i+ i: {0 ]1 B. g
4 ）对于公司来讲，提高产品的可靠性，可以改善公司信誉，增强竞争力，扩大市场份额，从而提高经济效益。 ! B- E9 `/ K) N G: \# G
可靠性的研究内容
) o: @; K. h- [8 |7 m% k可靠性工程是为了保证产品在设计、生产及使用过程中达到预定的可靠性指标，应该采取的技术及组织管理措施。这是介于技术和管理科学之间的一门边缘学科 , 可靠性作为一门工程学科，它有自己的体系、方法和技术。 , c. J+ _) J. a/ ]) D1 J2 a
1) 可靠性管理： 完善可靠性组织结构 , 规划出可靠性组工作的目标制定出相应的流程 , 规范可靠性工作 , 监督可靠性工作的实施培训可靠性知识 , 增强质量意识 , 规避设计风险 .9 U/ M. n, G ~$ D+ X) m
2) 可靠性设计： 通过设计奠定产品的可靠性基础 . 研究在设计阶段如何预测和预防各种可能发生的故障和隐患 .
9 j* M* x/ m9 v, d3) 可靠性试验及分析：通过试验测定和验证产品的可靠性，研究在有限的样本、时间和使用费用下，如何获得合理的评定结果，找出薄弱环节，并研究导致薄弱环节的内因和外因，研究导致薄弱环节的机理，找出规律，提出改进措施提出以提高产品的可靠性。 ! r' t2 \( S5 H( ~7 j9 Z) v! D
4 ）制造阶段的可靠性：研究制造偏差的控制、缺陷的处理和早期故障的排除，保证设计目标的实现。 - i) @+ p. x* `, s3 D
可靠性指标
9 L1 G7 b+ Q, Q/ w: j6 ~" y, D! v5 q; z7 Y衡量产品可靠性水平有好几种标准，有定量的，也有定性的，有时要用几种标准（指标）去度量一种产品的可靠性，但最基本最常用的有以下几种标准。 " J* C5 ?9 Q- s# F& Y( {( H/ W1 n
1. 可靠度 R （ t ）；它是产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。一批产品的数量为 N ，从 t = 0 时开始使用，随着时间的推移，失效的产品件数逐渐增加，而正常工作的产品件数 n(t) 逐渐减少，用 R(t) 表示产品在任意时刻 t 的可靠度。
" j. o% Z& K; T. R8 f2 f* TR(t)=[N-n(t)]/N
: U# [- ~ t2 W8 J. FN ：试验样品总数 n(t): 到 t 时刻样品失效的总数 ' d4 u4 e# m3 l1 F. e5 L5 d
由上式可看出 0≤R(t)≤1, 因此 R(t) 越接近于 1, 产品的可靠度越高 .9 N |9 U% m! H+ t1 n
显然 , 不可靠度 9 D5 M2 R% W; {) _
F(t)=n(t)/N=1-R(t)
; t. F+ ?+ a" V& g' s2 E可靠度加上不可靠度等于 1, 即 R(t)+F(t)=1' Y- L1 K" _- M! X
2. 失效率（故障率） λ （ t ）；它是指某产品（零部件）工作到时间 t 之后，在单位时间 △ t 内发生失效的概率
# D7 t, P Y5 B- K. I失效率单位 :λ(t) 对目前具有高可靠性的产品来说 , 需用更小的单位来作为失效率的基本单位 , 采用一个菲特 (Fit) 来定义 ,1 Fit=10-6/103h=10-9/h 它的意义是每 1000 个产品工作 106h, 只有一个失效 .
% L/ A3 Y, r, k m- F失效率曲线 ( 浴盘曲线 Bathtub-curve): 产品的失效率随工作时间的变化具有不同的特点 , 根据长期以来的理论研究和数据统计 , 发现多数设备失效率曲线形同浴盘的剖面 , 它明显地分为三段 , 分别对元器件的三个不同阶段或时期 .
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第一阶段是早期失效期 (Infant Mortality); 表明器件在开始使用时 , 失效率很高 , 但随着产品工作时间的增加 , 失效率迅速降低 , 这一阶段失效的原因大多是由于设计、原材料和制造过程中的缺陷造成的。 3 e# A# x3 n+ T4 D
为了缩短这一阶段的时间，产品应在投入运行前进行试运转，以便及早发现、修正和排除故障；或通过试验进行筛选，剔除不合格品
" X( R1 o/ T. M6 f2 L1 {第二阶段是偶然失效期，也称随机失效期 (Random Failures) ；这一阶段的特点是失效率较低，且较稳定，往往可近似看作常数，产品可靠性指标所描述的就是这个时期，这一时期是产品的良好使用阶段，由于在这一阶段中，产 |
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