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1、 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司汽车产品可靠性工程框架汽车产品可靠性工程框架陈晓彤北京运通恒达科技有限公司三月 23汽车可靠性巡回演讲：2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 2主讲人：陈晓彤主讲人：陈晓彤现在现在北京运通恒达科技有限公司 总工程师曾经曾经19952000航天第三研究院总体设计部可靠性主任工程师19901992 沈阳黎明发动机制造公司可靠性工程师联系联系X010-82561200-230；13910672145 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 3先考虑几个问题先考虑几个问题 什么是汽车产
2、品的可靠性？为什么要开展可靠性工作？汽车产品的可靠性工作目标？开展可靠性的主要困难？2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 4什么是汽车产品的可靠性什么是汽车产品的可靠性？ReliabilityReliability 可靠性The capability that a device will perform an intended function for a specified interval under defined conditions (or performance degradation)产品在规定条件下和规定时间内，完成（或保持）规定功能的能力。200
3、5 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 5规定条件规定条件规定条件规定条件环境条件环境条件工作条件工作条件工作应力温度湿度振动盐雾.工作负荷循环周期 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 6对于汽车产品来说对于汽车产品来说规定的条件公路条件公路条件气候条件气候条件规定的时间行驶里程行驶里程行驶时间行驶时间日历时间日历时间规定的功能不发生安全性事件致命的不发生安全性事件致命的能够正常行驶严重的能够正常行驶严重的不降低功能一般的不降低功能一般的不会引起维修轻微的不会引起维修轻微的 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page
4、 7环境应力对产品可靠性的影响环境应力对产品可靠性的影响环境越恶劣可靠性越差温度应力会提高产品的故障率温度应力会提高产品的故障率振动应力会加速产品的疲劳振动应力会加速产品的疲劳湿度和化学应力会缩短产品的寿命湿度和化学应力会缩短产品的寿命环境应力和可靠性一般是指数关系：温度温度 ArrheniusArrhenius振动振动 Coffin-MansonCoffin-Manson湿度和其他湿度和其他 EyringEyring有意施加恶劣的环境应力进行试验可以高效地暴露产品缺陷。2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 8规定功能规定功能技术规格书要求产品赢具备的功能。故障不
5、能满足规定的功能故障的种类：功能丧失功能丧失 功能降低功能降低 Surprise Surprise！故障的可恢复性 可恢复没有物理损伤可恢复没有物理损伤不可恢复有物理损伤不可恢复有物理损伤规定功能常用故障判据逆向表达性能界限性能界限过应力设计裕度正常工作区破坏极限破坏极限工作极限工作极限技术规范技术规范 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 9TB=交付时间点交付时间点TW=耗损时间点耗损时间点早期失效期早期失效期偶然失效区偶然失效区耗损失效区耗损失效区TwTB制造缺陷制造缺陷工艺缺陷工艺缺陷元件缺陷元件缺陷固有缺陷固有缺陷耗损故障耗损故障时间时间失效率失效率浴盆
6、曲线浴盆曲线浴盆曲线浴盆曲线 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 10时间时间瞬时故障率瞬时故障率制造和筛选制造和筛选可靠性预计和验证可靠性预计和验证耗损机理分析耗损机理分析早期故障早期故障随机故障随机故障耗损故障耗损故障.开箱合格率开箱合格率.预计和试验预计和试验与环境和应力相关的疲劳和衰减机理与环境和应力相关的疲劳和衰减机理 增加检查点增加检查点 改善抗恶劣环境设计改善抗恶劣环境设计 老化试验老化试验 环境应力筛选试验环境应力筛选试验 可靠性评估可靠性评估 可靠性预计可靠性预计 可靠性增长试验可靠性增长试验 高加速寿命试验高加速寿命试验 材料特性材料特性 使
7、用数据积累和分析使用数据积累和分析 加速寿命试验加速寿命试验 系统寿命模型系统寿命模型浴盆曲线的进一步说明浴盆曲线的进一步说明 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 11Mean Time Between Failures MTBF 对于一个 可修产品可修产品,为累积工作时间除以累积故障次数。例如例如:一台电机在工作一台电机在工作45,000小时内发生了小时内发生了6 次故障次故障并修复，计算其并修复，计算其MTBF。平均故障间隔时间平均故障间隔时间(MTBF)MTBF 或或 MTTF特别适用于哪些故障率保持恒定的产品，例如电子产品特别适用于哪些故障率保持恒定的产
8、品，例如电子产品(有时也成为平均故障间隔次数MCBF：Mean Cycles Between Failures)2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 12在给定时间内,Mean Time To Failure MTTF 是发生首次故障的时间的平均值，通常用产品故障数量除以累积工作时间来计算。.举例举例:1000 块表工作1 星期.在这段时间内，有两个故障发生 平均故障前工作时间平均故障前工作时间 MTTF(有时也为“平均工作次数”MCTF等)精确吗？有没有问题？2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 13B10 B10 寿命寿命 B10
9、寿命：B10寿命是个产品的工作时间点，产品工作到这个时间点后，预期有10的产品将会发生故障。BX 寿命：比B10寿命更广泛的描述为BX寿命，当X为10时称为B10寿命，当X为5时称为B5寿命。比较常见的BX寿命是B0.1、B1、B5、B10、B50寿命，对于汽车类产品，一般用B10寿命表达其整车和成件的可靠性。2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 14BX BX 寿命要求寿命要求级别故障后果更换或大修时间备注1导致安全事故（无前兆、无报警、无补偿）B0.001这种情况在设计中决不允许出现2导致安全事故（有前兆、无报警、无补偿）B0.01这种情况在设计中决不允许出现
10、3导致安全事故（有报警、无补偿）B0.1加强定期检测4导致安全事故（有报警、有补偿）B15系统丧失基本功能B5如车辆不能行使6系统基本功能降低B10如车辆不能正常行使7系统丧失附加功能B50如车辆空调失效 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 15可靠性与质量的关系可靠性与质量的关系可靠性到底要解决哪些问题，是否能归入质量管理一并解决？产品出现的问题哪些要归罪于质量，哪些应归罪与可靠性？可靠性工作系统的工作重点是设计管理还是质量控制？可靠性管理机构应归属质量部门还是设计部门？2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 16质量与可靠性的质量
11、与可靠性的同同可靠性是质量的核心可靠性是质量的核心提高产品的可靠性，减少故障的发生，是从根本上保证产品质提高产品的可靠性，减少故障的发生，是从根本上保证产品质量的措施，因此可靠性是产品质量的技术核心，这个观点是近量的措施，因此可靠性是产品质量的技术核心，这个观点是近几年提出的并被广为接受。换句话说，为了保证产品的质量水几年提出的并被广为接受。换句话说，为了保证产品的质量水平，最根本的工作是提高产品的可靠性。平，最根本的工作是提高产品的可靠性。可靠性是质量的有力补充可靠性是质量的有力补充TQMTQM、PDCMPDCM、APQPAPQP、主次图、鱼骨图、主次图、鱼骨图、SPCSPC等是广为人之的质
12、量等是广为人之的质量管理工具，但是这些工具并不适合在设计过程中对产品的质量管理工具，但是这些工具并不适合在设计过程中对产品的质量和可靠性进行有效控制，而质量和可靠性的潜在问题需要尽早和可靠性进行有效控制，而质量和可靠性的潜在问题需要尽早发现并控制，这样就需要专门的可靠性设计和分析工具进行控发现并控制，这样就需要专门的可靠性设计和分析工具进行控制，例如可靠性预计、制，例如可靠性预计、FMEAFMEA、FTAFTA、可靠性设计准则等等。、可靠性设计准则等等。2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 17可靠性与质量的可靠性与质量的异异工作重点不同工作重点不同质量强调的是质
13、量强调的是“管理管理”，通过各种各样的管理手段对人、机、料、，通过各种各样的管理手段对人、机、料、法、环等因素进行管理，保证设计、生产和工艺的稳定性，通常不法、环等因素进行管理，保证设计、生产和工艺的稳定性，通常不深究设计和工艺的技术细节；深究设计和工艺的技术细节；可靠性强调的是可靠性强调的是“设计和分析设计和分析”，寻找可能发生故障的技术源头，寻找可能发生故障的技术源头，从根本上解决问题，必须深究设计和工艺的技术细节。从根本上解决问题，必须深究设计和工艺的技术细节。工作范围不同工作范围不同产品出现的一切不符合质量要求的状况（如外观）均属质量问题，产品出现的一切不符合质量要求的状况（如外观）均
14、属质量问题，但仅有影响到产品功能的问题才属可靠性问题，因此可靠性主要是但仅有影响到产品功能的问题才属可靠性问题，因此可靠性主要是保证产品能够在规定的功能下运行。保证产品能够在规定的功能下运行。工作方法不同工作方法不同质量管理虽然强调全员管理，通常状况下设计工艺人员需遵守质量质量管理虽然强调全员管理，通常状况下设计工艺人员需遵守质量方面的相关要求和规定，一般不需开展专门的质量工作，专门的质方面的相关要求和规定，一般不需开展专门的质量工作，专门的质量工作一般由质量管理人员借助于一些统计分析工具进行；而可靠量工作一般由质量管理人员借助于一些统计分析工具进行；而可靠性的专项可靠性工作需要第一线的设计和
15、工艺人员进行，需要借助性的专项可靠性工作需要第一线的设计和工艺人员进行，需要借助于一些可靠性的专业工具将可靠性设计到产品中去。于一些可靠性的专业工具将可靠性设计到产品中去。2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 18汽车产品的可靠性汽车产品的可靠性可靠性是产品质量的核心，但是质量工作不能代替可靠性工作产品的可靠性主要是由产品的设计决定的，设计决定了产品的固有可靠性产品可靠性工作的核心是可靠性管理 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 19先考虑几个问题先考虑几个问题 什么是汽车产品的可靠性？为什么要开展可靠性工作？汽车产品的可靠性工作目
16、标？开展可靠性的主要困难？2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 20为什么要开展可靠性工作为什么要开展可靠性工作？可靠性不高，故障多的汽车产品会：市场竞争能力不高市场竞争能力不高 三包费用大幅度增加三包费用大幅度增加 风险成本增加风险成本增加 投诉抱怨增多投诉抱怨增多 影响企业后续发展影响企业后续发展 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 21汽车产品的三大要素汽车产品的三大要素费用购买费用效能使用费用维修费用功能性能外观维持能力可靠性 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 22效能效能任务效能能力可用性
17、性能和功能 外观和操作可靠性保障性维修性 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 23全寿命周期费用全寿命周期费用 系统的寿命周期费用（Life Cycle Costs，以下简称LCC），是指在系统的整个寿命周期内，为获取并维持系统的运营（包括处置）所花费的总费用。系统寿命周期费用构成示意图 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 24现代设计思想的转变现代设计思想的转变性能向效能的延伸采购费用向寿命周期费用的延伸 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 25先考虑几个问题先考虑几个问题 什么是汽车产品的可靠性
18、？为什么要开展可靠性工作？汽车产品的可靠性工作目标？开展可靠性的主要困难？2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 26 可靠性的工作目标可靠性的工作目标改善产品的可靠性水平，提高市场竞争能力提高系统的安全性，减少法律纠纷降低产品全寿命周期费用保持产品的型号/批次的性能稳定性 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 27汽车产品可靠性的工作目标汽车产品可靠性的工作目标 减少“老故障”的发生 老故障是什么？老故障是什么？过去是怎样解决的过去是怎样解决的？如何进行控制如何进行控制？减少“新故障”的发生 新产品必然会带来新的故障新产品必然会带来新
19、的故障 如何识别新故障如何识别新故障？如何控制新故障如何控制新故障？避免“大故障”的发生 人的安全人的安全 政策法规政策法规 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 28先考虑几个问题先考虑几个问题 什么是汽车产品的可靠性？为什么要开展可靠性工作？汽车产品的可靠性工作目标？开展可靠性的主要困难？2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 29汽车可靠性的主要困难汽车可靠性的主要困难可靠性和开发进度之间的矛盾可靠性和开发进度之间的矛盾可靠性和成本之间矛盾可靠性和成本之间矛盾缺乏可靠性专业人才缺乏可靠性专业人才可靠性数据积累不足可靠性数据积累不足
20、 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 30汽车产品可靠性工程框架汽车产品可靠性工程框架 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 31如何开展产品的可靠性工作？如何开展产品的可靠性工作？开展什么？可靠性管理可靠性设计与分析可靠性试验在什么时候开展？概念设计阶段原型开发阶段试制阶段批生产针对什么开展？产品设计系统，成件，组件，零部件产品工艺生产，装配产品信息故障信息，使用信息其它备件、运输谁来开展？设计单位生产单位零部件供应商维修站怎么开展？2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 32可靠性工程技术分类可靠性工
21、程技术分类可靠性管理技术可靠性试验技术可靠性设计分析技术 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 33汽车产品可靠性工程框架汽车产品可靠性工程框架可靠性工程框架可靠性工作系统产品可靠性要求可靠性工作流程可靠性信息系统 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 34产品可靠性工程框架产品可靠性工程框架可靠性工程框架可靠性工作系统产品可靠性要求可靠性工作流程可靠性信息系统组织体系责任体系工作体系可靠性责任 系统总负责人是谁系统总负责人是谁？产品的可靠性负责人是谁产品的可靠性负责人是谁？各个部门的工作责任各个部门的工作责任可靠性管理机构 可靠性规
22、范、计划制定可靠性规范、计划制定 可靠性数据库维护可靠性数据库维护 可靠性流程监控可靠性流程监控 共性技术研究共性技术研究可靠性工作角色 可靠性人员可靠性人员 设计人员设计人员 质量人员质量人员 服务人员服务人员 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 35典型的可靠性工作系统典型的可靠性工作系统Ford模式集团总裁 分工司总裁分工司总裁 可靠性机构 研发部门 生产部门 可靠性管理 可靠性试验 可靠性设计分析 制定规范 可靠性信息 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 36产品可靠性工程框架产品可靠性工程框架可靠性工程框架可靠性工作系统
23、产品可靠性要求可靠性工作流程可靠性信息系统提出可靠性要求实现可靠性要求确认可靠性要求定量要求可靠性指标要求可靠性指标要求可靠性指标验证方法可靠性指标验证方法定性要求可靠性设计要求可靠性设计要求可靠性分析要求可靠性分析要求 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 37如何提出产品的可靠性指标？如何提出产品的可靠性指标？建立产品可靠性指标体系，例如汽车产品：MTTFMTTF平均首次故障时间平均首次故障时间MTBFMTBF平均故障间隔时间平均故障间隔时间B10 B10 寿命寿命确定可靠性考核环境任务剖面任务剖面环境剖面环境剖面试验剖面试验剖面确定可靠性验证方法可靠性指标的
24、阶段性 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 38可靠性指标的验证方法可靠性指标的验证方法试验验证部件试验验证部件试验验证成件试验验证成件试验验证车辆试验验证车辆试验验证在整个研制过程中的各项试验都要考虑到可靠性验证在整个研制过程中的各项试验都要考虑到可靠性验证使用验证计算验证注意：最好采用分阶段验证方法 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 39可靠性设计要求可靠性设计要求通用设计准则元器件元器件/零部件的选用控制零部件的选用控制降额设计要求降额设计要求电子产品降额等级规定，降额检查单机械结构产品安全系数，强度较核热设计要求热设计要
25、求容错设计要求容错设计要求专用设计准则历史上相似产品曾经出现过哪些故障？历史上相似产品曾经出现过哪些故障？这些故障的发生频次如何？影响如何？这些故障的发生频次如何？影响如何？故障原因故障原因纠正措施纠正措施实施效果实施效果 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 40产品可靠性工程框架产品可靠性工程框架可靠性工程框架可靠性工作系统产品可靠性要求可靠性工作流程可靠性信息系统做什么？谁来做？怎么做？2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 41可靠性工作流程管理可靠性工作流程管理 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Pag
26、e 42可靠性工作项目排序可靠性工作项目排序RANKTASKSCORE1FRACAS（故障报告、分析和纠正措施系统）88.32Design Reviews（设计检查）83.83Subcontractor Monitoring（承包商监控）72.14Parts Control（元器件控制）71.25FMECA（故障模式影响分析）68.56RQT（可靠性认证试验）65.37Prediction（可靠性预计）62.28TAAF（可靠性增长）59.59Thermal Analysis（热分析）58.610Environmental Stress Screening（环境应力筛选）54.1 根据美国可靠
27、性分析中心（RAC）发布的一份有关可靠性工作任务的报告，在众多的可靠性任务中，FRACAS排分最高，因此其重要性已被国际公认。2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 43国外典型的可靠性工作程序国外典型的可靠性工作程序AVL公司 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 44汽车行业典型的可靠性工作项目汽车行业典型的可靠性工作项目 可靠性设计准则 故障模式影响分析（FMEA）可靠性预计技术 可靠性试验 可靠性评估 可靠性增长 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 45产品可靠性工程框架产品可靠性工程框架可靠性工
28、程框架可靠性工作系统产品可靠性要求可靠性工作流程可靠性信息系统信息的收集和管理故障信息闭环控制可靠性信息再利用 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 46可靠性信息系统可靠性信息系统质量与可靠性信息平台故障管理流程和闭环控制可靠性参数计算和寿命分析质量统计和趋势分析FMEA维修体系和备件优化可靠性增长计划 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 47故障信息闭环故障信息闭环故障信息闭环管理亦称为“故障报告、分析及纠正措施系统”（FRACAS）FRACAS是利用“信息反馈，闭环控制”的原理，通过一套规范化的程序，使发生的产品故障能得到及时
29、的报告和纠正，从而实现产品可靠性的增长，达到对产品可靠性和维修性的预期要求，防止故障再现。2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 48为什么要开展为什么要开展 FRACAS?FRACAS?建立质量与可靠性信息管理平台 规范化问题/故障信息的报告、分析、纠正、闭环和利用 解决问题解决问题/故障处理不及时的问题故障处理不及时的问题 解决信息传递的不规范的问题解决信息传递的不规范的问题 提高质量和可靠性的工作效率提高质量和可靠性的工作效率 科学地积累产品研制经验 建立完整的问题建立完整的问题/故障信息数据库故障信息数据库 建立科学地利用经验数据的方法建立科学地利用经验数据的方法 建立型号知识库和专家库建立型号知识库和专家库 是其它可靠性工作的数据基础 可靠性增长可靠性增长 故障模式影响分析（故障模式影响分析（FMEAFMEA）可靠性评估可靠性评估 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 49故障信息管理流程故障信息管理流程 2005 北京运通恒达科技有限公司北京运通恒达科技有限公司Page 50运用运用 FRACAS FRACAS！及时有效地处理当前故障 过去发生的故障不再重现 建立企业的质量可靠性经验 谢 谢！