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1、可信性与产品安全可信性概述可信性概述可信性管理可信性管理可信性设计可信性设计可信性的验证、确认和试验可信性的验证、确认和试验产品安全性产品安全性一、质量观念的改变；一、质量观念的改变；二、可信性的基本概念；二、可信性的基本概念；1 1、可靠性及特、可靠性及特征量征量2 2、维修性及特征量、维修性及特征量3 3、保障性、保障性4 4、可、可用性用性5 5、效能；、效能；三、常见寿命函数三、常见寿命函数 一、可信性工作的指导思想；一、可信性工作的指导思想；二、产品寿命周期各阶段的可信性工作；二、产品寿命周期各阶段的可信性工作；三、可信性保证大纲及可信性计划；三、可信性保证大纲及可信性计划；四、产品
2、可信性目标；四、产品可信性目标；五、设计评审；五、设计评审；一、可信性设计；一、可信性设计；二、可靠性预计及分配；二、可靠性预计及分配；三、系统可靠性的分析方法；三、系统可靠性的分析方法；1 1、FMEAFMEA；2 2、FTAFTA；四、元器件大纲四、元器件大纲 一、可信性试验概述一、可信性试验概述二、可靠性筛选；二、可靠性筛选；三、可靠性试验三、可靠性试验 一、安全性大纲的内容；一、安全性大纲的内容；二、安全性措施优先考虑的次序；二、安全性措施优先考虑的次序；三、产品安全性设计的要点三、产品安全性设计的要点 第一节第一节 可信性概述可信性概述 一、质量观念的改变一、质量观念的改变 性能性能
3、效能效能E(effectiveness)E EADC ADC 如飞机如飞机的速度；的速度；高度高度想用的时候能用想用的时候能用(招之即来招之即来)的可能性叫产品的可用性。的可能性叫产品的可用性。在能用的前提下，执行任务在能用的前提下，执行任务有一个过程，能完成这个过有一个过程，能完成这个过程的可能性程的可能性(来之能战来之能战)叫产叫产品的狭义可信性品的狭义可信性D D。最终，满足定量特性要求的最终，满足定量特性要求的能力能力(战之能胜战之能胜)叫产品的固叫产品的固有能力（性能）有能力（性能）可用性可用性A(avalibility)avalibility)可能性可能性D D（也叫产品的也叫产品
4、的狭义可信性）狭义可信性）固有能力固有能力C C(capability(capability）转变一：转变一：价廉价廉 转变二：转变二：“费效比费效比”即产品的即产品的效能效能E E与与LCCLCC之比之比转变三、不同方案中转变三、不同方案中作优选决策的根本因作优选决策的根本因素：素：产品的寿命周期费用产品的寿命周期费用“LCC”“LCC”(life cycle cost)(life cycle cost)。产品的质量指标是产品技术性能指标和产品可信性指标的总和。产品的质量指标是产品技术性能指标和产品可信性指标的总和。可信性指标和技术性能指可信性指标和技术性能指标最大的区别点在于标最大的区别点
5、在于：技：技术性能不涉及时间因素，术性能不涉及时间因素，它可以用仪器来测量；可它可以用仪器来测量；可信性与时间紧密联系，必信性与时间紧密联系，必须进行大量的试验分析和须进行大量的试验分析和统计分析，调查研究以及统计分析，调查研究以及数学计算。数学计算。转变四：转变四：可靠性可靠性 可信性工程可信性工程RMSRMSRMSSRMSS 包括可靠性工程包括可靠性工程R R 维修性工程维修性工程M 保障性工程保障性工程S S 安全性工程安全性工程S S产品的出现伤害或损坏产品的出现伤害或损坏的风险限制在可接受的的风险限制在可接受的水平之内的特性称为产水平之内的特性称为产品的品的“安全性安全性”（safe
6、tysafety），也即，也即产产品不品不发发生生恶恶性事故的能性事故的能力。力。不安全首先是出现故障，因此安全性与可靠性密切相关，不安全首先是出现故障，因此安全性与可靠性密切相关，但安全性还有一个后果防护问题，所以也独立发展成为一但安全性还有一个后果防护问题，所以也独立发展成为一门安全性工程。门安全性工程。二、可信性的基本概念二、可信性的基本概念 可信性可信性(dependability)(dependability)是一个非定量的集合技术语，它用是一个非定量的集合技术语，它用来表示可用性来表示可用性A A及其影响因素：可靠性及其影响因素：可靠性R R，维修性，维修性M M，保障性，保障性S
7、 S。基于以下背景，可信性问题也日益受到人们的重视。基于以下背景，可信性问题也日益受到人们的重视。产品的日益复杂。产品的日益复杂。使用环境的日益恶劣。使用环境的日益恶劣。装配密度的不断提高。装配密度的不断提高。产品周期的不断缩短。产品周期的不断缩短。可信性直接影响总费用。可信性直接影响总费用。（一）可靠性及其特征量（一）可靠性及其特征量 1 1、可靠性（、可靠性（ReliabilityReliability）的概念）的概念 可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定的可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定的功能的能力。功能的能力。指产品工作时所处的全部外部作用条件。指产品工
8、作时所处的全部外部作用条件。包包括：气候条件括：气候条件(如温度、湿度、气压、风向、日如温度、湿度、气压、风向、日照等照等)、机械负载、机械负载(如振动、冲击、加速度如振动、冲击、加速度)、辐、辐射环境（核辐射，电磁辐射）、使用条件射环境（核辐射，电磁辐射）、使用条件(如工如工作时间、供电电压作时间、供电电压)，维护条件等。，维护条件等。同一产品在不同条件下其可靠性差别很大。同一产品在不同条件下其可靠性差别很大。指产品预定寿命指产品预定寿命 家用电器安全使用年限细则规定：彩电、家用电器安全使用年限细则规定：彩电、空调空调8 81010年，电热水器、洗衣机、煤气灶年，电热水器、洗衣机、煤气灶8
9、8年，电冰箱年，电冰箱12 12 1616年，个人电脑年，个人电脑6 6年，年，微波炉微波炉1010年，电动剃须刀年，电动剃须刀4 4年年指产品应具有的技术性能指标指产品应具有的技术性能指标 所谓可靠性，准确地说，就是在规定的使用寿命周期内，产品成所谓可靠性，准确地说，就是在规定的使用寿命周期内，产品成功地完成规定功能的能力。功地完成规定功能的能力。2 2、故障及其分类、故障及其分类（1 1）故障的定义。）故障的定义。在规定的环境条件和使用条件下，产品丧失所规定的功能称在规定的环境条件和使用条件下，产品丧失所规定的功能称为故障。（对于不可修复的产品，故障亦可称为失效）为故障。（对于不可修复的产
10、品，故障亦可称为失效）（2 2）故障的表现形式。）故障的表现形式。间隙故障和永久性故障。间隙故障和永久性故障。间隙故障是指在某一时间内呈现故障状态，然后自然地间隙故障是指在某一时间内呈现故障状态，然后自然地恢复其功能，并且反复出现的一类故障；恢复其功能，并且反复出现的一类故障；永久性故障是指由零部件发生物理性损坏而产生的故障永久性故障是指由零部件发生物理性损坏而产生的故障 可靠性的稳定性问题主要是研究间隙故障可靠性的稳定性问题主要是研究间隙故障 独立故障和从属故障。独立故障和从属故障。独立故障和从属故障。独立故障和从属故障。从属故障即是指产品中由于其他故障所引起的相关故障。从属故障即是指产品中
11、由于其他故障所引起的相关故障。局部故障和整体故障。局部故障和整体故障。产品中某些部分发生故障而使系统内某一个部分产品中某些部分发生故障而使系统内某一个部分(或几个部或几个部分分)停止功能，而产品仍可继续完成其他功能者称为局部故障。停止功能，而产品仍可继续完成其他功能者称为局部故障。而当产品某些局部发生故障后，使产品丧失全部功能时称为而当产品某些局部发生故障后，使产品丧失全部功能时称为整体故障。整体故障。区别这两种故障有利于制定维修规划、组织维修工作和确定维修区别这两种故障有利于制定维修规划、组织维修工作和确定维修方式。方式。意外故障意外故障意外故障意外故障 包括未按规定使用条件运行而引起的误用
12、故障；违反操作规包括未按规定使用条件运行而引起的误用故障；违反操作规程而引起的事故故障；由于对产品性能不充分理解或所收集的数程而引起的事故故障；由于对产品性能不充分理解或所收集的数据有错误而错误地作出据有错误而错误地作出“有故障有故障”的判定的误判故障；自然的和的判定的误判故障；自然的和人为的灾害所造成的灾害故障等。人为的灾害所造成的灾害故障等。在估计产品的可靠性时，这一类故障一般都不予考虑。在估计产品的可靠性时，这一类故障一般都不予考虑。突然故障和退化故障。突然故障和退化故障。产品突然发生故障，它通常使产品完全丧失规定的功能，产品突然发生故障，它通常使产品完全丧失规定的功能，称突然故障。称突
13、然故障。由于零部件由于零部件(元器件元器件)的原材料老化，致使其参数逐渐变化，的原材料老化，致使其参数逐渐变化，称为退化故障称为退化故障在可靠性理论中，把故障划分为突然故障和退化故障是十分重要在可靠性理论中，把故障划分为突然故障和退化故障是十分重要的；使人们可以根据故障的性质来选择计算可靠性的方法和找出的；使人们可以根据故障的性质来选择计算可靠性的方法和找出故障位置的方法。故障位置的方法。3 3 3 3、可靠性的特征量（主要指标）、可靠性的特征量（主要指标）、可靠性的特征量（主要指标）、可靠性的特征量（主要指标）可靠性的特征量有：可靠性的特征量有：“可靠度可靠度”、“失效率失效率”、“平均故障
14、间平均故障间隔时间隔时间”、“失效前平均时间失效前平均时间”。（1 1 1 1）失效率和可靠度）失效率和可靠度）失效率和可靠度）失效率和可靠度(Reliability)Reliability)Reliability)Reliability)产品在规定的条件下，在规定的时间内丧失规定的功能的概率产品在规定的条件下，在规定的时间内丧失规定的功能的概率叫失效率，通常用叫失效率，通常用F F表示。表示。在规定的时间内，未失效的产品数与开始工作时的产品总数之在规定的时间内，未失效的产品数与开始工作时的产品总数之比叫做可靠度，用比叫做可靠度，用R R表示。表示。R+FR+F1 1 例：有例：有110110
15、只电子管，在开始工作的只电子管，在开始工作的500500小时内，有小时内，有1010只失效，求电只失效，求电子管在这段时间内的可靠度。子管在这段时间内的可靠度。失效率失效率F F 100 100 100 1009 90909 可靠度可靠度R R1-F1-F1-91-9090990909191 取取700700只电子管作寿命试验，有的电子管到只电子管作寿命试验，有的电子管到160160小时就损坏了，小时就损坏了，有的有的300300小时、小时、500500小时，有的小时，有的10001000小时、小时、15001500小时、小时、20002000小时，小时，也有的长达也有的长达30003000小
16、时左右，这时小时左右，这时700700只电子管全部损坏了。若每只电子管全部损坏了。若每次取次取700700只电子管作寿命试验，记录每只电子管的失效时间，经只电子管作寿命试验，记录每只电子管的失效时间，经过多次试验，就会积累大量数据。分析这些数据，发现电子管的过多次试验，就会积累大量数据。分析这些数据，发现电子管的寿命虽然参差不齐，但失效时间的分布是有一定规律的。寿命虽然参差不齐，但失效时间的分布是有一定规律的。设时间设时间设时间设时间titititi时失效的电子管数为时失效的电子管数为时失效的电子管数为时失效的电子管数为nininini，N N N N为试验的电子管的总数，则可求出为试验的电子
17、管的总数，则可求出为试验的电子管的总数，则可求出为试验的电子管的总数，则可求出titititi时电子管的失效频率时电子管的失效频率时电子管的失效频率时电子管的失效频率fifififi 下图是电子管的失效曲线，这条曲线表示电子管失效时间的理论分下图是电子管的失效曲线，这条曲线表示电子管失效时间的理论分下图是电子管的失效曲线，这条曲线表示电子管失效时间的理论分下图是电子管的失效曲线，这条曲线表示电子管失效时间的理论分布，称为失效密度曲线。函数布，称为失效密度曲线。函数布，称为失效密度曲线。函数布，称为失效密度曲线。函数f(t)f(t)f(t)f(t)称为失效密度函数。称为失效密度函数。称为失效密度
18、函数。称为失效密度函数。如果将失效频率的累积数如果将失效频率的累积数F(t)F(t)当纵坐标，当纵坐标，t t当横坐标；所得的当横坐标；所得的曲线，称为累积分布曲线。如图曲线，称为累积分布曲线。如图 它的数学表达式称为累积它的数学表达式称为累积它的数学表达式称为累积它的数学表达式称为累积失效分布函数。累积失效分布失效分布函数。累积失效分布失效分布函数。累积失效分布失效分布函数。累积失效分布函数与失效密度函数之间的关函数与失效密度函数之间的关函数与失效密度函数之间的关函数与失效密度函数之间的关系如下式：系如下式：系如下式：系如下式：或者或者或者或者R(t)R(t)R(t)R(t)与与与与f(t)
19、f(t)f(t)f(t)、F(t)F(t)F(t)F(t)之间的关系如下式：之间的关系如下式：之间的关系如下式：之间的关系如下式：R(t)R(t)R(t)R(t)1-F(t)=1-F(t)=1-F(t)=1-F(t)=0F0F0F0F（t t t t）1111 （当（当（当（当0t0t0t0t）产品的瞬时失效率（故障率）产品的瞬时失效率（故障率）(t)(t)，简称产品的失效率。，简称产品的失效率。它是衡量产品可靠性的一个十分重要的指标。它是衡量产品可靠性的一个十分重要的指标。它是产品工作到某一时刻它是产品工作到某一时刻它是产品工作到某一时刻它是产品工作到某一时刻t t t t，在此瞬间，单位时
20、间内发生失效的，在此瞬间，单位时间内发生失效的，在此瞬间，单位时间内发生失效的，在此瞬间，单位时间内发生失效的产品数与该时刻仍正常工作的产品数之比值。产品数与该时刻仍正常工作的产品数之比值。产品数与该时刻仍正常工作的产品数之比值。产品数与该时刻仍正常工作的产品数之比值。近似公式为：近似公式为：近似公式为：近似公式为：例例：某某种种元元器器件件共共100100只只，工工作作5 5年年失失效效4 4只只，工工作作6 6年年失失效效7 7只只，求求此此种种元元器器件件在在t t5 5年时的失效率。年时的失效率。解：由失效率近似值公式解：由失效率近似值公式 电子产品失效率采用电子产品失效率采用FitF
21、it作单位。作单位。按目前的标准按目前的标准规定，规定，电子电子元元器件的失效率器件的失效率分为七个等级，分为七个等级，见右表见右表 名称名称符号符号最大失效率（最大失效率（1/1/小时）小时）亚五级亚五级Y Y310310-5-5五级五级W W110110-5-5六级六级R R110110-6-6七级七级Q Q110110-7-7八级八级B B110110-8-8九级九级J J110110-9-9十级十级S S110110-10-10表示表示10109 9个元器件在一小时内个元器件在一小时内有一个失效，或在有一个失效，或在10001000小时小时内某元器件失效的可能性为内某元器件失效的可能性
22、为百万分之一百万分之一因为：因为：所以：所以：即即 得出可靠度与失效率关系公式：得出可靠度与失效率关系公式：例：设某电子产品寿命分例：设某电子产品寿命分布服从指数分布，求该产布服从指数分布，求该产品失效率。品失效率。解：产品寿命服从指数分布，即说明此产品失效解：产品寿命服从指数分布，即说明此产品失效概率密度函数为概率密度函数为 得：得：寿命分布为指数分布的产品，它的失寿命分布为指数分布的产品，它的失效率是一个常数，与时间效率是一个常数，与时间t t无关。无关。（2 2）平均寿命）平均寿命MTTFMTTF与平均故障间隔与平均故障间隔MTBF MTBF 对于不可维修产品，从使用开始到发生故障的寿命
23、均值，称平对于不可维修产品，从使用开始到发生故障的寿命均值，称平均寿命。记为均寿命。记为MTTFMTTF（Mean Time to FailureMean Time to Failure）。）。对对于可修复于可修复产产品，从一次故障到下一次故障的品，从一次故障到下一次故障的时间时间均均值值，称，称为为平均故障平均故障间间隔，隔，记为记为MTBFMTBF（Mean Time Between FailureMean Time Between Failure）。平均寿命的倒数即故障率平均寿命的倒数即故障率 产产品品从从制制造造完完成成，交交付付使使用用到到出出现现不不修修复复的的故故障障或或不不能能
24、接接受受的的故故障率时的寿命单位数叫产品的障率时的寿命单位数叫产品的“使用寿命使用寿命”。“耐耐久久性性”（durabilitydurability）是是产产品品在在规规定定的的使使用用和和维维修修条条件件下下，其使用寿命的一种度量。它是产品可靠性的另一重要参数。其使用寿命的一种度量。它是产品可靠性的另一重要参数。产产品品在在规规定定的的条条件件下下储储存存时时，仍仍能能满满足足规规定定质质量量要要求求的的时时间间长长度度称为储存寿命称为储存寿命。对于可维修产品，一个产品的全部时间通常可以分成工作时间对于可维修产品，一个产品的全部时间通常可以分成工作时间T TU U及不工作时间及不工作时间T
25、TN N两部分，不工作是由于产品出现故障进行维修而两部分，不工作是由于产品出现故障进行维修而引起的。引起的。设其间一共出了设其间一共出了n n次故障，则产品的平均寿命次故障，则产品的平均寿命T TU Un n。平均寿命可利用求解连续随机变量的数学期望而得出。平均寿命可利用求解连续随机变量的数学期望而得出。平均故障间隔可利用求解连续的或离散的随机变量数学期望得平均故障间隔可利用求解连续的或离散的随机变量数学期望得平均故障间隔可利用求解连续的或离散的随机变量数学期望得平均故障间隔可利用求解连续的或离散的随机变量数学期望得出。因此，它与出。因此，它与出。因此，它与出。因此，它与MTTFMTTFMTT
26、FMTTF有同样的数学表达式。有同样的数学表达式。有同样的数学表达式。有同样的数学表达式。服从指数分布的产品的平均寿命服从指数分布的产品的平均寿命服从指数分布的产品的平均寿命服从指数分布的产品的平均寿命MTTFMTTFMTTFMTTF为：为：为：为：寿命分布服从指数分布的产品，其平均寿命与失效率互为倒数。寿命分布服从指数分布的产品，其平均寿命与失效率互为倒数。（二）维修性及其特征量（二）维修性及其特征量（二）维修性及其特征量（二）维修性及其特征量1 1 1 1、维修性概念、维修性概念、维修性概念、维修性概念 (Maintainability)(Maintainability)产品在规定条件下和
27、规定的时间内，按规定的程序和方法进行产品在规定条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力叫维修时，保持或恢复到规定状态的能力叫“维修性维修性”。维修（维修（maintenancemaintenance）是使产品保持规定状态或恢复到规定状态）是使产品保持规定状态或恢复到规定状态所进行的全部活动。所进行的全部活动。维修包括维护和修理两个方面。维修包括维护和修理两个方面。维护是为使产品保持规定状态所需采取的措施，也称为维护是为使产品保持规定状态所需采取的措施，也称为“保养保养”。维护是一种日常的控制过程，其目的是保持产品所具有的可靠性。维护是一种日常的控制过程，其
28、目的是保持产品所具有的可靠性。修修理理是是在在产产品品发发生生故故障障后后，寻寻找找故故障障的的部部位位并并进进行行修修复复等等一一系系列列活活动动，其其目目的的是是将将产产品品恢恢复复到到投投入入使使用用时时刻刻所所具具有有的的性性能能指指标标和和可可靠性水平。靠性水平。维修通常分为预防性维修与修复性维修。维修通常分为预防性维修与修复性维修。2 2、维修性特征量、维修性特征量 有：有：“平均修复时间平均修复时间”、“平均维护时间平均维护时间”、“维修度维修度”等。等。（1 1）维修度）维修度M M（t t）它是指在规定条件下、规定时间内它是指在规定条件下、规定时间内(0(0，t)t)按规定的
29、程序和方法按规定的程序和方法维修，使产品由故障状态恢复到完成规定功能状态的概率维修，使产品由故障状态恢复到完成规定功能状态的概率 当当t t0 0时，所有产品均处于完时，所有产品均处于完全故障状态，经过全故障状态，经过t t时间段的时间段的维修，完全恢复正常功能的产维修，完全恢复正常功能的产品所占比例。品所占比例。m m（t t）即维修概率密度函数。）即维修概率密度函数。（2 2）修复率）修复率（t t）设产品在时刻设产品在时刻t t处于维修状态，在处于维修状态，在t t时瞬时修复的概率称为产时瞬时修复的概率称为产品的修复率，记为品的修复率，记为(t)(t)。即产品在特定时刻即产品在特定时刻t
30、 t，单位时间完成修理的瞬间概率。它表，单位时间完成修理的瞬间概率。它表示修复的瞬时特性。示修复的瞬时特性。（3 3）平均修复时间（）平均修复时间（MTTRMTTR）（）（Mean Time To RepairMean Time To Repair）平均修复时间应为维修时间平均修复时间应为维修时间T T的数学期望的数学期望 一一个个产产品品的的不不工工作作时时间间T TN N包包括括在在维维修修人人员员、设设备备、备备件件等等齐齐全全的的条件下，用于直接维修工作的时间，叫条件下，用于直接维修工作的时间，叫“直接维修时间直接维修时间”Tm”Tm。设设产产品品在在其其间间一一共共出出了了n n次次
31、故故障障，从从而而维维修修n n次次，则则平平均均维维修修时时间间MTTRMTTRTmTmn n。维修性好就是平均维修时间短。维修性好就是平均维修时间短。（4 4）平均维护时间）平均维护时间MTTMMTTM（Mean Time To MaintenanceMean Time To Maintenance）与讨论平均修复时间相同与讨论平均修复时间相同 下表是可靠度与维修度的比较下表是可靠度与维修度的比较可靠度可靠度 维修度维修度 累积分布累积分布F F（t t）（有故障）（有故障）R R（t t）（无故障）（无故障）M M（t t）（已修复）（已修复）1-M1-M（t t）（尚未修复）（尚未修复
32、）密度函数密度函数失效率失效率（故障率）（故障率）（维修率）（维修率）指数分布平均时间指数分布平均时间MTBF=1/MTBF=1/MTTR=1/MTTR=1/可靠性很高的产品，当然可以减少维修的次数，然而，这样的产品可靠性很高的产品，当然可以减少维修的次数，然而，这样的产品并不一定就有良好的维修性。并不一定就有良好的维修性。（三）保障性（三）保障性S S（SupportabilitySupportability）产产品品的的设设计计特特性性和和计计划划的的保保障障资资源源能能满满足足使使用用要要求求的的能能力力称称为为产品的产品的“保障性保障性”。在规定的条件下和规定的时间内，产品在某一规定的
33、维修级别在规定的条件下和规定的时间内，产品在某一规定的维修级别上的维修延误时间反映产品的上的维修延误时间反映产品的“保障性保障性”。一个产品的全部时间构成如图一个产品的全部时间构成如图全部时间全部时间T T工作时间工作时间TuTu不工作时间不工作时间T TN N直接维修时间直接维修时间T TM 延误时间延误时间T TD D 在维修人员、设备、备在维修人员、设备、备件等齐全的条件下，用件等齐全的条件下，用于直接维修工作的时间于直接维修工作的时间由于保障由于保障资资源源补给补给或管或管理原因未能及理原因未能及时对产时对产品品进进行行维维修所延修所延误误的的时间时间 T TD D是是一一个个随随机机
34、变变量量，它它的的数数学学期期望望为为平平均均延延误误时时间间（Mean Mean Delay Delay TimeTime，MDTDT）。）。MDTDT T TD Dn n。（。（n n为故障次数）为故障次数）MDTDT是保障性的重要参数。是保障性的重要参数。MDTDT愈短愈好。在理想情况下，愈短愈好。在理想情况下，MDT=0DT=0。（四）可用性（有效性）及其特征量（四）可用性（有效性）及其特征量1、可用性（、可用性（Availability）概念）概念 产品在任一随机时刻需要开始和执行任务时，处于可工作或产品在任一随机时刻需要开始和执行任务时，处于可工作或可使用状态的程度叫产品的可使用状
35、态的程度叫产品的“可用性可用性”。可用性是关于产品可用能力的一般概念，它是综合反映了产可用性是关于产品可用能力的一般概念，它是综合反映了产品可靠性和维修性所达到的成绩。是在任意时刻使用产品时，该产品可靠性和维修性所达到的成绩。是在任意时刻使用产品时，该产品在这一时刻可用的能力。（即，所谓可用性是指可维修产品在某品在这一时刻可用的能力。（即，所谓可用性是指可维修产品在某一时刻具有或维持规定功能的能力。）一时刻具有或维持规定功能的能力。）2 2、可用性特征量、可用性特征量可用度（有效度）可用度（有效度）A A（t t）设设产产品品所所处处状状态态为为X(t)X(t)，且且在在任任意意时时刻刻t t
36、只只可可能能出出现现正正常常工工作作或故障两种可能性的任意一种，即对于或故障两种可能性的任意一种，即对于t t0 0时时 可用度就是产品在时刻可用度就是产品在时刻t t处于正常工作状态的概率，记为处于正常工作状态的概率，记为A(t)A(t)。即：即：A(t)A(t)PX(t)PX(t)0 0 （可用产品数与所有产品数之比）（可用产品数与所有产品数之比）该定义不考虑该定义不考虑t t时刻之前产品曾否失效或经过维修，仅考虑时刻之前产品曾否失效或经过维修，仅考虑t t时刻时刻所处状态，是一个瞬时概率问题。所处状态，是一个瞬时概率问题。是不发生故障的可靠度与排除故障的维修度的综合度量。是不发生故障的可
37、靠度与排除故障的维修度的综合度量。对单位产品来说：由产品的时间构成得出对单位产品来说：由产品的时间构成得出可用性取决于可靠性参数可用性取决于可靠性参数MTBFMTBF，维修性参数，维修性参数MTTRMTTR及保障性参数及保障性参数MDTMDT。MDT=0MDT=0时，上式转化为固有可用性时，上式转化为固有可用性Ai Ai 例例例例:统统统统计计计计了了了了81818181个个个个主主主主液液液液压压压压泵泵泵泵的的的的故故故故障障障障发发发发生生生生时时时时间间间间如如如如下下下下表表表表所所所所示示示示并并并并规规规规定定定定，该该该该泵泵泵泵700700700700小小小小时时时时进进进进
38、行行行行一一一一次次次次预预预预防防防防维维维维修修修修。据据据据统统统统计计计计所所所所需需需需预预预预防防防防维维维维修修修修时时时时间间间间为为为为30303030小小小小时时时时。又又又又知知知知该该该该泵泵泵泵故故故故障障障障后后后后的的的的平平平平均均均均修修修修复复复复时时时时间间间间(MTTR)(MTTR)(MTTR)(MTTR)为为为为15151515小小小小时时时时。试试试试求求求求该该该该泵泵泵泵的的的的R(t)R(t)R(t)R(t)、失失失失效效效效率率率率(t)(t)(t)(t)、平平平平均均均均无无无无故故故故障障障障工工工工作作作作时时时时间间间间MTBFMTB
39、FMTBFMTBF、维维维维修修修修度度度度M(t)M(t)M(t)M(t)、维维维维修修修修率率率率(t)(t)(t)(t)及有效度及有效度及有效度及有效度A A A A。表表 81 81个主液压泵的故障发生时间个主液压泵的故障发生时间 单位单位(时时:分分)124:40 263:29 200:51 26:47 105:49 124:40 263:29 200:51 26:47 105:49 195:05 177:30 225 152:31 131 195:05 177:30 225 152:31 131 198 95 30 87 296 198 95 30 87 296 0:22 266:
40、49 67:14 335:42 310 0:22 266:49 67:14 335:42 310 400 379 22:37 189:59 103 400 379 22:37 189:59 103 191 162 176:25 152:16 11:12 191 162 176:25 152:16 11:12 228:48 40:31 74:10 49:23 29:13 228:48 40:31 74:10 49:23 29:13 92:11 148:30 13 302 91:12 92:11 148:30 13 302 91:12 68 179:39 489 175 331 68 179:39
41、 489 175 331 127 266 4 56:12 583:31 127 266 4 56:12 583:31 259 547 591:27 652:50 631 259 547 591:27 652:50 631 619:34 260:39 31:52 188 243:12 619:34 260:39 31:52 188 243:12 33:49 66:15 289:10 104:42 636:15 33:49 66:15 289:10 104:42 636:15 39:12 49:11 161:31 50 126 39:12 49:11 161:31 50 126 198 126 1
42、19 7 167 198 126 119 7 167 112 261 389 251 230 112 261 389 251 230 16 16 解：解：1 1确定可靠度函数确定可靠度函数R(t)R(t)将将表表中中数数据据从从0 0至至700700小小时时分分成成1414组组，取取时时间间间间隔隔tt5050小小时时，N N8181。(1)(1)作产品故障数直方图，第作产品故障数直方图，第i i组故障数组故障数rri i。(2)(2)作产品累积故障数直方图作产品累积故障数直方图 产品累积故障数为：产品累积故障数为：j=1j=1j=1j=1，14141414(3)(3)作产品累积故障频率直方图
43、作产品累积故障频率直方图 累积故障频率：累积故障频率：R(tR(tR(tR(t)(4)(4)作产品可靠度曲线作产品可靠度曲线 R(t)R(t)1-F(t)1-F(t)图中曲线可近似看作指数曲线。图中曲线可近似看作指数曲线。由此得知，由此得知，该泵该泵的累的累积积失效失效分布函数可假分布函数可假设为设为指数分布。指数分布。为验证为验证假假设设的正确性，可的正确性，可进进行皮行皮尔尔逊逊2 2检验检验，可靠度函数表，可靠度函数表达达为为：其中：其中：为泵的失效率为泵的失效率 2 2计算泵的平均无故障工作时间计算泵的平均无故障工作时间 3.3.计算计算(t)(t)由于泵的累积失效分布为指数分布：由于
44、泵的累积失效分布为指数分布：1/MTBF1/MTBF1/1971/1975 50761007610-3-3小时小时 4 4计算计算M(t)M(t)及及(t)(t)按按规规定定，该该泵泵700700小小时时进进行行一一次次预预防防维维修修，所所要要维维修修时时间间为为3030小小时时。由由于于该该泵泵的的平平均均无无故故障障工工作作时时间间为为197197小小时时，所所以以在在预预防防维维修修周周期期700700小小时时内内，平平均均会会发发生生700/197=3700/197=3次次故故障障。又又知知这这种种故故障障的的平平均均修修复复时时间间为为1515小小时时，所所以以泵泵在在一一个个工工
45、作作周周期期内内总总的的维维修修时间为时间为30+15330+1537575小时。小时。平均修复时间：平均修复时间：MTTRMTTR15(15(小时小时)修复率：修复率：1/MTTR1/MTTR1/151/150 00666706667小时小时 维修度：维修度：5 5计算有效度计算有效度A A（五）效能及（五）效能及LCCLCC 1 1、效能（、效能（EffectivenessEffectiveness，E E）产产品品在在规规定定的的条条件件下下满满足足给给定定定定量量特特征征和和服服务务要要求求的的能能力力称为产品的效能。称为产品的效能。效能是产品可用性、狭义可信性及固有能力的综合反映。效
46、能是产品可用性、狭义可信性及固有能力的综合反映。简单的表达式简单的表达式为：为：E=ADCE=ADC是在任意时刻开始是在任意时刻开始使用产品时，该产使用产品时，该产品在这一时刻可用品在这一时刻可用的能力。的能力。在规定的任务剖面在规定的任务剖面（任务执行中）的任（任务执行中）的任一随机时刻，能够使一随机时刻，能够使用且能完成规定功能用且能完成规定功能的能力称为产品的狭的能力称为产品的狭义可信性，一般用符义可信性，一般用符号号D D表示。表示。产品在给定的内在产品在给定的内在条件下，满足给定条件下，满足给定的定量特性要求的的定量特性要求的自身能力。自身能力。（CapabilityCapabili
47、ty，C C）。）。传统的产品性能就传统的产品性能就属于固有能力。属于固有能力。取决于与任务取决于与任务有关的产品可有关的产品可靠性及维修性靠性及维修性的综合影响。的综合影响。2 2、寿命周期费用、寿命周期费用LCCLCC（Life Cycle CostLife Cycle Cost）产品从提出任务起到退出服务为止的整个寿命周期。产品从提出任务起到退出服务为止的整个寿命周期。在产品寿命周期或其预期的有效寿命期内，在产品设计、研在产品寿命周期或其预期的有效寿命期内，在产品设计、研究和研制、投资、使用、维修及产品保障中发生的或可能发生的究和研制、投资、使用、维修及产品保障中发生的或可能发生的一切直
48、接的、间接的、派生的或非派生的与其他有关费用的总和一切直接的、间接的、派生的或非派生的与其他有关费用的总和称为寿命周期费用称为寿命周期费用.3 3、效费比、效费比 效能与效能与LCCLCC之比称之比称为为效能效能费费用比，是用比，是领导领导部部门优选产门优选产品品可行方案的重要依据。可行方案的重要依据。表表 产品所用可信性指标示例产品所用可信性指标示例 使使 用用条件条件修理可能修理可能性性 维护种类维护种类产品示例产品示例可信性指标示例可信性指标示例 连续连续使用使用 可修复可修复 预防性维修预防性维修电电子子计计算算机机，武武器器、车车辆辆、飞飞机机、生生产产设设备备、雷雷达达、指指挥仪、
49、锅炉挥仪、锅炉平均故障间隔时间平均故障间隔时间耐用寿命耐用寿命可用度可用度 事后维修事后维修机机械械器器具具、家家庭庭用用电电器器、电电视机等视机等平均故障间隔时间平均故障间隔时间耐用寿命耐用寿命早期失效率（如一年）早期失效率（如一年）不可修复不可修复 使使用用到到耗耗损损失效为止失效为止电电子子元元器器件件、机机械械零零部部件件、一般消费用具等一般消费用具等失效率失效率平均寿命平均寿命失效分布情况及其参考失效分布情况及其参考 使使用用到到一一定定时间后弃去时间后弃去实实行行预预防防性性维维护护的的武武器器装装备备、设设备备的的零零部部件件、元元器器件件，使使用用期期比比平平均均寿寿命命长长的
50、的零零部部件件、元器件等元器件等失效率失效率平均寿命平均寿命失效分布情况及其参考失效分布情况及其参考 突突 然然使用使用可修复可修复 预防性维护预防性维护过负荷继电器，某些武器等过负荷继电器，某些武器等效能（成功率）效能（成功率）不可修复不可修复雷管、枪弹、炮弹、导弹等雷管、枪弹、炮弹、导弹等效能（成功率）效能（成功率）三、常用寿命分布函数（寿命及平均寿命）三、常用寿命分布函数（寿命及平均寿命）可信性研究的重点可信性研究的重点在于延长偶然失效期，即延长产品的有效寿命。在于延长偶然失效期，即延长产品的有效寿命。这就需要研究寿命分布类型，这就需要研究寿命分布类型，即研究即研究产产品失效分布函数，它