可靠性总结.docx

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可靠性总结

1.可靠性工程的重要性主要表现在三个方面：

高科技的需要,经济效益的需要,政治声誉的需要

2.产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。

从设计的角度，可靠性可分为基本可靠性和任务可靠性；从应用的角度，可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性。

基本可靠性是指产品在规定的条件下无故障的持续时间或概率。

它反映了产品对维修人力的要求。

任务可靠性是指产品在规定的任务剖面中完成规定功能的能力。

它反映了产品对任务成功性的要求。

3.可靠性指标

（1）可靠度R（t）0≤R（t）＜1不可靠度

（2）故障密度函数f（t）

（3）λ（t）也称为产品的瞬时失效率。

（4）平均寿命

对于不维修产品表示为：

失效前平均时间MTTF

对于可维修产品表示为：

平均故障间隔时间MTBF

（5）有效度

维修度M（t）——产品在规定条件下进行修理时，在规定时间内完成修复的概率。

平均修复时间MTTR

有效度A（t）：

表示产品在规定条件下保持规定功能的能力。

（固有有效度）

（使用有效度））

MTBF——反映了可靠性的含义。

MTTR——反映维修活动的一种能力。

4.常用寿命分布函数

（1）指数分布

主要特点：

故障率表现为一个常数，便于计算。

适合对器件处于偶然失效阶段的描述

重要性质：

无记忆性

（2）正态分布

主要特点：

能同时反映出构成电子元器件产品失效分布的各种微小的独立的随机失效因素的总结果，也即能反映出产品失效模式的多样性和失效机理的复杂性。

（3）威布尔分布

用三个参数来描述，这三个参数分别是尺度参数α，形状参数β、位置参数γ，

5.失效率曲线

早期失效期的特点是失效发生在产品使用的初期，失效率较高，随工作时间的延长而迅速下降。

造成早期失效的原因大多属生产型缺陷，由产品本身存在的缺陷所致。

通过可靠性设计、加强生产过程的质量控制可减少这一时期的失效。

偶然失效期的特点是失效率很低且很稳定，近似为常数，器件失效往往带有偶然性。

这一时期是使用的最佳阶段。

耗损失效期的特点是失效率明显上升，多由于老化、磨损、疲劳等原因

并不是任何一批器件均明显地表现出以上三个失效阶段。

故障率曲线分析

早期故障期可用厂内试验的办法来消除。

正常工作期：

由于偶然因素，如过载、碰撞等因素

可靠性研究的重点在于延长正常工作期。

损耗时期：

6.系统可靠性模型

可靠性模型指的是系统可靠性逻辑框图（也称可靠性方框图）及其数学模型

建立各级产品可靠性模型的目的是定量分配、估算和评价产品的可靠性。

系统原理图表示系统中各部分之间的物理关系。

而系统可靠性逻辑图则表示系统中各部分之间的功能逻辑关系，可靠性逻辑框图应与产品的工作原理图相协调。

画可靠性逻辑图，首先应明确系统功能是什么，也就是要明确系统正常工作的标准是什么

分类

（1）串联模型：

其数学模型为：

若各单元的寿命分布均为指数分布，

串联单元越多系统越不可靠，MTBF越小

（2）并联模型：

数学模型为

（1）可靠性并联等于不可靠性串联，它们之间存在对偶性；

（2）并联单元越多，系统可靠性越高。

（3）n中取r模型（r/n）：

组成系统的n个单元中，不故障的单元数不少于r（r为介于1和n之间的某个数）系统就不会故障

当r=1时即为并联模型，当r=n时即为串联模型。

r/n系统的MTBF比并联系统小，比串联系统大。

（4）混联系统模型（并串联和串并联）

一般而言，串并联系统的可靠度，对单元相同的情况，高于并串联系统的可靠度。

（5）旁联系统

（数学模型）

如果系统可靠性框图不能分解成上述的几种模型，可用：

网络模型法和最小路集法适合计算机编程求解。

若使用储备模型时，在层次低的部位采用储备效果比在层次高的好。

在电源功率不足，单元发热问题较大以及故障单元无法有效隔离的情况下不能采用工作储备模型。

在故障监测及转换装置可靠性不高以及工作需要有继承性的产品不能采用非工作储备模型。

采用储备模型可以提高产品的任务可靠性，但会降低其基本可靠性，因此必须进行综合权衡。

可靠性预测和分配的目的是确定产品的可靠度。

7.可靠性预计（预估）是一个由局部到整体、由小到大、由下而上的过程。

为了预计系统的基本可靠性指标MFHBF（平均故障间隔飞行时间）或MTBF，就需要建立基本可靠性模型；而为了预计系统的任务可靠性指标MCSP（完成任务的成功概率）或MTBCF（致命性故障间的任务时间），则需要建立任务可靠性模型。

基本可靠性模型是用串联模型预计产品及其单元对维修和保障的要求。

任务可靠性模型是用以预计产品在规定的任务剖面内的可靠性，一般是利用串-并联模型预计产品成功地完成规定的任务的能力

通过预计，若基本可靠性不足，可以采用简化设计，使用高质量元器件或调整性能容差等方法来弥补。

若任务可靠性不足，则可以用余度方法来解决.

（1）相似产品法

（2）专家评分法

常用的四种评分因素：

复杂度，技术发展水平，工作时间，环境条件

（3）元件计数法

（4）上下限法

其中

为系统只含有串联单元时的可靠度。

为并联部分中有两个单元单元失效引起系统失效的概率。

为系统全部单元串联时的可靠度。

为并联部分中有1个单元失效不引起系统失效的概率。

8.可靠性分配可靠性预测的基础上，把经过论证的系统可靠性指标，自上而下的分配到各个系统——整机——元器件（可靠性预计基础上进行）

原则：

技术合理，经济合算，见效快

方法：

比例分配法，评分分配法，重要度复杂度分配法，动态规划法

（1）串联系统可靠性分配

失效概率是否很小，都可运用以下条件：

（2）串并联系统的可靠性分配

将并联部分看做一个整体，然后转化为串联系统求各元件分配的可靠度。

最终需要对并联部分进行分配（原则上不会出很难的题）

产品的可靠性高低并不取决于论证，而决定于其本身。

若想提高产品本身的固有可靠性，则应在产品设计阶段对它进行可靠性的预测和分配。

9.失效模式、后果与严重度分析

产品的可靠性再高也不能杜绝该产品在使用中出现故障。

研究产品失效的方法：

故障模式、后果与严重度分析（FMECA）,故障树分析（FTA）

失效（故障）：

产品丧失规定的功能。

失效模式：

失效或故障的形式。

失效后果：

一个部件失效时对整机所产生的影响。

严重度（危害度）：

失效后果的严重程度

（1）FMEA:

是一种自上而下（由元件到系统）失效因果关系的分析程序，意在不漏掉一个后果严重的故障模式。

是一种定性分析手段。

使用统计表格来进行分析。

局限性：

是单因素分析法，难以分析几种因素同时起作用才能导致的某种后果。

优点：

简单易行，便于掌握和推广

应用：

主要应用于设计的每一个阶段，另外也可用于预防维修和工艺监督检查等方面。

失效严重度分析：

缺乏失效数据的情况下用定性分析（分五级）

失效模式严重度数字Cm

严重度矩阵：

某一失效模式模式在图中沿对角上线离开远点越远，则越严重，而越迫切要采取补救措施。

（2）故障树分析（FTA）：

以系统不希望发生的一个事件（顶事件）作为分析目标。

特点：

一种由上而下（由系统到元件）的定量分析手段

优点：

多因素分析法，可以分析多种因素同时作用时才能导致的某种后果。

逻辑推理严谨，数学计算严密，既能定性判断又能定量计算

缺点：

过程繁琐，计算量大

定性分析：

求最小割集，

系统失效概率高低：

所含最小割集（MCS）的最小阶数越小，系统的失效概率越高；若所含最小割集的阶数相同，则该阶数的最小割集的数目越多，系统失效概率越高。

阶数越小的最小割集越重要。

底事件重要度：

各底事件出现在其中的最小割集的阶数越小，在全部最小割集中出现的次数越多，该底事件重要性越大。

10.降额：

使元器件在低于其额定应力的条件下使用。

对元器件降额使用是提高电子线路可靠性的一个重要手段。

（并非降额越多越好，降额过多增加设备体积重量及成本）

三次设计的内容：

系统设计，参数设计，容差设计

11可靠性设计选择的安全系数不仅取决于理想的合成失效应力和失效强度，还取决于其离散程度。

12.可靠性试验：

为评价或提高产品可靠性而进行的试验。

分类：

可靠性测定试验，可靠性验证试验，老炼、筛选、环境、可靠性增长试验

基本方法：

寿命试验，加速寿命试验

（1）筛选：

在产品制造过程中，将不符合要求的产品剔除，而将符合要求的产品保留下来的试验过程。

目的是剔除早期失效产品。

（可以提高一批产品的使用可靠性，但不能提高每个产品的固有可靠性。

不同于质量验收，质量验收是通过抽样检验判定一批产品是否合格从而决定接收或拒收，而筛选是对合格产品100%地进行试验，以剔除早期失效产品）

环境应力筛选：

最有效的方法是温度循环和随机振动。

（2）老炼：

在元器件投入使用前，先把使用后可能发生的参数漂移消除掉，从而达到稳定的目的。

（老练在产品的制造厂家进行，不在使用单位进行。

）二者都可提高使用可靠性

（3）寿命试验：

分类:

长期寿命试验，加速寿命试验（按实验进行的时间分）；截尾和非截尾（按截尾方式）

目的：

可靠性测定、验证、鉴定（寿命试验样品必须在经过筛选试验和例行试验后的合格批产品中抽取）

（4）可靠性增长试验

缺陷有系统性缺陷和残余缺陷。

可靠性增长就是改正产品中的缺陷，它贯穿于产品的生命周期内。

（5）抽样方法

第一类错误：

生产方风险（本来应该接收的产品，由于抽样的偶然性误判做不能接受）a

第二类错误：

使用方风险（）b

13.单元产品可靠性评估的方法：

点估计（矩法，极大似然法），区间估计

区间估计的置信度和精确度相互矛盾。

当字样大小不变时，要求的置信度越高，置信区间越宽，估计精度越低。

失效分布类型：

成败型（二项分布），寿命型（指数分布），性能和结构可靠性模型（正态分布）

单边估计需要求得置信下限

14.截尾寿命试验

分类：

定时、定数、逐步切尾（按截尾方式）；有替换和无替换（元件有无替换）—有替换是满的，定数的是t

可靠性评定是一种定量化的可靠性分析，要在设计、试验、生产、储存直到使用的各个阶段中进行。