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可靠性基础知识讲解

好的的产品设计，能够做到对各个方面统筹兼顾、协调一致。

某一具体的产品，所涉及的设计要求的内容，其主次轻重是不同的，要着重考虑人、机、材料、成本。

对于设计的可靠性、适用性与完善性的考虑，一般可以归结为：保证功能要求与适当使用寿命下不断降低成本。

可靠性

使用经济性

成本

人机工程学

法律、法规、安全防护

包装、运输

功能、适应性、性能

制造工艺、效率、能力

一、可靠性在产品设计中的定位

二、研究可靠性的目的和必要性

可靠性是产品质量诸多特性中的专门特性之一，产品的专门特性还包括维修性。提高产品的可靠性从设计、制造等方面开始，因此会增加产品的设计费用、材料成本、制造成本。但是由于可靠性增加，减少维修，提高寿命。

目的：通过与维修性相互协调，使产品在规定的研制费用以及时间进度、重量体积等条件下达到最佳的可靠性。或者在满足规定的可靠性指标前提下，尽理减少其体积重量、节省费用和缩短研制时间、成本。

协调的标准是总费用与可用度的权衡。

可靠性与总费用关系图

费用

可靠性R(t)

研制费用

维修费用

总费用

三、可靠性的定义

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。

产品完成功能能力的大小是以概率来表示的。产品不能完成规定功能称为失效(或故障)，产品何时出现失效与很多因素有关，因此产品出现失效时间是一个随机现象，所以研究可靠性就要研究随机现象及其规律。它是以概率论、数理统计等为数学基础，以失效物理为物理学基础。

1940s

1950s

1960S

1970S

起源于美国

●重点在于电子管和真空管的可靠性研究。

●成立AGREE，电子设备可靠性顾问委员会

Texthere

Texthere

四、可靠性发展历程

推广发展

●美国制定了一系列军用可靠性标准。

●AGREE在1957年发表的《军用电子设备的可靠性》报告成为后来全世界可靠性工作的指南。

●前苏联、日本、英国等国家开始介入可靠性研究。

●可靠性由电子设备拓展到电力、机械、动力等方面。

可靠性工程的系统化

●阿波罗项目全面采用的可靠性工程技术，极大地推动了可靠性技术在全世界的推广

●可靠性工程已经成为系统工程的一部分，日益系统化。

●可靠性统计试验逐步完善。

可靠性保证阶段

●可靠性管理的作用突出显现，美国将可靠性管理作为质量管理的核心。

●日本全面引进可靠性技术，推行全面质量管理，取得巨大效益。

1980S

可靠性体系完善

●美国建立了完备的可靠性标准体系，如可靠性通用大纲、可靠性预计、FMEA等

●可靠性工作项目不断丰富，例如电路容差设计、潜在电路分析、随机有限元分析等

●波音公司建立了完备的故障信息闭环管理体系。

1990S

可靠性工程深度拓展

●ISO9000将可靠性列入研制过程的必要工作项目。

●民用产品全面建立可靠性要求体系。

●机械、结构、机构的可靠性分析方法成熟。

●诞生了大量可靠性软件工具

可靠性引入中国

现在

可靠性工作成为产品质量的核心

●GJB450-88《武器装备可靠性通用大纲》推行，成为军工和民用产品的可靠性工作标准

●机车行业推出QS9000，强制采用可靠性工程控制

可靠性理论分为三个重要领域或三个独立学科：

1、可靠性工程：

可靠性工程是指为了达到产品可靠性要求而进行的有关设计、试验和生产等一系列工作。可靠性工程包括对零件、部件、装备和系统等产品的可靠性数据的收集、分析，可靠性设计、预测、试验、管理、控制和评价。

2、可靠性物理：

可靠性物理又称为失效物理。它从机理方面、失效本质方面研究产品的不可靠因素，研究失效的物理原因与数学物理模型、检测方法及纠正措施等，如研究机械零件的疲劳损伤、裂纹的形成和扩展规律等，从而为研制、生产高可靠性产品提供理论依据。

3、可靠性数学：

研究可靠性的理论基础。它着重研究解决各种可靠性问题的数学方法及数学模型，研究可靠性的定量问题。

主要数学手段有概率论、数理统计、随机过程、运筹学、拓扑学等数学分支，应用于数据收集、数据分析、系统设计及寿命实验。

五、可靠性内容

可靠性

1、可靠性基本理论

可靠性数学与故障物理学；

集合论与逻辑代数；

概率论与数理统计；

图论与随机过程；

系统工程与人素工程学；

环境工程学与环境应力分析；

试验及分析基础理论。

7、原件可靠性

制定原件可靠性；

元件失效分析与可靠性评价；

元器件及原材料的合理选择；

元器件的老化筛选；

元器件现场使用情况调查和反馈。

2、可靠性设计

贮备设计和裕度设计；

降额设计和构件概率设计；

热设计、抗机械力设计；

防潮、腐蚀、盐雾、尘设计；

电磁兼容设计和抗辐射设计；

电磁兼容设计和抗辐射设计；

维修性设计和使用性设计；

质量、体积、重量和经济指标综合设计。

8、系统可靠性

可靠性预计与分