可靠性工程知識概述

　　　可靠性工程

　　衡量系統(tǒng)可靠性有三個(gè)重要指標(biāo)。①保險(xiǎn)期：系統(tǒng)建成后能有效地完成規(guī)定任務(wù)的期限，超過這一期限系統(tǒng)可靠性就會逐漸降低。②有效性：系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能正常工作的概率。概率的大小取決于系統(tǒng)故障率的高低、發(fā)現(xiàn)故障部分的快慢和故障修復(fù)時(shí)間的長短。③狹義可靠性：由結(jié)構(gòu)可靠性和性能可靠性兩部分組成。前者指系統(tǒng)在工作時(shí)不出故障的概率，后者指系統(tǒng)性能滿足原定要求的概率。

　　系統(tǒng)可靠性不能僅僅依靠對系統(tǒng)的檢驗(yàn)和試驗(yàn)來獲得，還必須從設(shè)計(jì)、制造和管理等方面加以保證。首先，設(shè)計(jì)是決定系統(tǒng)固有可靠性的重要環(huán)節(jié)，制造部門力求使系統(tǒng)達(dá)到固有的可靠性，而管理則是保證系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造、使用等階段都按科學(xué)的程序和規(guī)律進(jìn)行，即對整個(gè)系統(tǒng)研制實(shí)行嚴(yán)格的可靠性控制。

　　可靠性數(shù)學(xué)

　　用來定量描述系統(tǒng)可靠性的數(shù)學(xué)工具。常用的度量指標(biāo)主要有可靠度、故障率、平均無故障工作時(shí)間和平均故障修復(fù)時(shí)間等。①可靠度R()：系統(tǒng)在規(guī)定工作時(shí)間內(nèi)無故障的概率。如數(shù)字電壓表工作 24小時(shí)的可靠度為0.9,即意味著多次抽取一定數(shù)量的該產(chǎn)品樣品，在規(guī)定條件下工作24小時(shí)，平均有90%能保持全部產(chǎn)品性能處于有效的工作狀態(tài)。相應(yīng)地，系統(tǒng)在時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率用F()表示，稱為不可靠度,與可靠度R()的關(guān)系為R()=1-F()。②故障率λ：系統(tǒng)工作到 時(shí)刻時(shí)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率。系統(tǒng)在正常工作狀況下，其故障率趨于穩(wěn)定，可靠度與故障率的關(guān)系為R()=。③平均無故障工作時(shí)間：系統(tǒng)在相鄰兩次故障間隔內(nèi)有效工作時(shí)的平均時(shí)間。④平均故障修復(fù)時(shí)間：系統(tǒng)出現(xiàn)故障后到恢復(fù)正常工作時(shí)的平均時(shí)間。

　　工作步驟

　　步驟

　　可靠性工程的具體工作步驟為：①通過試驗(yàn)或使用，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在可靠性上的薄弱環(huán)節(jié);②研究分析導(dǎo)致這些薄弱環(huán)節(jié)的主要內(nèi)外因素;③研究影響系統(tǒng)可靠性的物理、化學(xué)、人為的機(jī)理及其規(guī)律;④針對分析得到的問題原因，在技術(shù)上、組織上采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，并定量地評定和驗(yàn)證其效果;⑤完善系統(tǒng)的制造工藝和生產(chǎn)組織。

　　問題解決

　　在影響系統(tǒng)可靠性的主要問題得到解決后，再采用上述步驟解決一些次要的薄弱環(huán)節(jié)。可靠性工程實(shí)質(zhì)上是對影響系統(tǒng)可靠性的薄弱環(huán)節(jié)的不斷發(fā)現(xiàn)和不斷改進(jìn)的過程。為了提高系統(tǒng)的可靠性，從而延長系統(tǒng)的使用壽命，降低維修費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益，在系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造和使用的各個(gè)階段都要貫徹以可靠性為主的質(zhì)量管理。

　　可靠性定義

　　定義

　　可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。產(chǎn)品的可靠性與外界環(huán)境的應(yīng)力狀態(tài)和對產(chǎn)品功能的需求密切相關(guān)。理解產(chǎn)品的可靠性需要從兩個(gè)角度出發(fā)，其一是按照產(chǎn)品的層次結(jié)構(gòu)理解可靠性，其二是按照產(chǎn)品的全壽命周期理解可靠性。按照產(chǎn)品的層次結(jié)構(gòu)理解可靠性是指需要根據(jù)產(chǎn)品各層次特點(diǎn)開展相應(yīng)的可靠性工作;按照產(chǎn)品的全壽命周期理解可靠性是指在需求分析、總體設(shè)計(jì)、分項(xiàng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)、試驗(yàn)、使用、維修維護(hù)等過程都需開展相應(yīng)的可靠性工作。

　　可靠性工程的具體項(xiàng)目

　　產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計(jì)出來的，生產(chǎn)出來的，管理出來的。可靠性工程是為了達(dá)到系統(tǒng)可靠性要求而進(jìn)行的有關(guān)設(shè)計(jì)、管理、試驗(yàn)和生產(chǎn)一系列工作的總和，它與系統(tǒng)整個(gè)壽命周期內(nèi)的全部可靠性活動(dòng)有關(guān)。可靠性工程是產(chǎn)品工程化的重要組成部分，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工程化的有力工具。利用可靠性的工程技術(shù)手段能夠快速、準(zhǔn)確地確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，并給出改進(jìn)措施和改進(jìn)后對系統(tǒng)可靠性的影響?？煽啃怨こ叹唧w如下圖1所示。產(chǎn)品在需求分析階段、設(shè)計(jì)階段、工程研制階段和生產(chǎn)制造階段都需開展一定的可靠性設(shè)計(jì)分析、管理、試驗(yàn)工作。開展的時(shí)機(jī)和推薦開展的項(xiàng)目如下表所示：

　　按照產(chǎn)品的層次結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的系統(tǒng)層次、裝置層次、部件層次和零件層次都分別有相應(yīng)的可靠性工作內(nèi)容，即產(chǎn)品不同層次的可靠性影響因素和薄弱環(huán)節(jié)各有特點(diǎn)，需要分別開展相應(yīng)的可靠性設(shè)計(jì)、管理、試驗(yàn)工作項(xiàng)目解決?？値熀晚?xiàng)目管理者需要在產(chǎn)品的工程化角度把握可靠性工程的開展和實(shí)施。影響器件可靠性的主要因素包括器件的種類和數(shù)量、器件的額定工作電參數(shù)和電應(yīng)力、額定工作溫度和環(huán)境溫度、元器件的質(zhì)量等級和品質(zhì)保證等級，器件的降額特性和熱敏感特性，器件的儲存可靠性;影響部件可靠性的主要因素包括器件本身的可靠性與器件相互影響，主要需要考慮的因素為熱分析、電磁兼容、耐環(huán)境、信號完整性、潛通路和工藝工裝;影響裝置可靠性的主要因素包括部件之間的相互影響和結(jié)構(gòu)、工藝、連接;影響系統(tǒng)可靠性的主要因素包括冗余設(shè)計(jì)、人機(jī)工程和系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)。

　　建立可靠性工程體系，開展和實(shí)施可靠性工程是產(chǎn)品高可靠性的必要條件，可靠性設(shè)計(jì)分析是可靠性工程的基礎(chǔ)，可靠性設(shè)計(jì)水平差的產(chǎn)品可靠性必然低;可靠性的設(shè)計(jì)需要可靠性管理，可靠性管理是開展可靠性設(shè)計(jì)的技術(shù)管理保證和組織結(jié)構(gòu)保證;設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品在生產(chǎn)階段難免引入“瑕疵”，需要可靠性試驗(yàn)“暴露”。