北方交通大学--可信性工程（PPT 162）
- 1. 可 信 性 工 程北方交通大学 崔贵章 二○○三年二月 北 京
- 2. 目 录第一部分 基本概念 第二部分 可信性指标 第三部分 系统的可靠性 第四部分 可靠性分析 第五部分 可靠性试验 第六部分 可信性管理
- 3. 第一部分 基本概念单元一 术 语 单元二 可信性工程
- 4. 单元一 术语一、可信性（Dependability） 用于表述可用性及其影响因素(可靠性、维修性和保障性)的集合术语 注：可信性仅用于非定量的总体描述 [IEC 60050-191：1990] GB/T/ 9000-2000：3.5.3
- 5. 二、可靠性（Reliability） 定义 产品在规定条件下和规定时间内完 成 规定功能的能力 产品在规定条件下和规定时间内完成 规定功能的概率
- 6. 可靠性（续一） 对定义的诠释 产品 三个规定/三个要件
- 7. 可靠性（续二） 可靠性的分类 固有可靠性 使用可靠性 基本可靠性(Basic Reliability) 任务可靠性(Mission Reliability)
- 8. 三、故障 在规定的环境条件和使用条件下产品丧失或部分丧失规定功能的状态 故障对规定条件而言，是个随机事件 对于不可修复的产品而言，常称其故障为“失效”
- 9. 故障（续一） 故障的表现 间歇性故障和永久性故障 独立故障和从属故障 局部故障和整体故障
- 10. 故障（续二） 意外故障 突然故障和退化故障
- 11. 四、维修性（Maintainability） 可维修产品在规定条件和规定时间 内，按规定程序和方法进行维修 时，保持或恢复到规定状态的能力
- 12. 维修性（续一） 维修性包括两个方面 维护 也叫预防性维修，是一种日常的可靠性控制过程，表现为预先检查和采用“边缘试验技术” 修理 产品发生故障后，使其恢复完成规定功能的工作
- 13. 维修性（续二） 维修性反映了可维修产品可以接受维 修的能力，在产品的论证阶段、研制 阶段、使用阶段和处理阶段的全寿命 过程，都应重视维修性要求
- 14. 五、保障性 产品的设计特性和计划的保障资 源等是 完成规定功能的能力 保障性包括两个方面 与保障有关的设计特性 保障资源的充足和适用性
- 15. 保障性（续） 产品同时具有可保障的特性和能保障 的特性，才是具有完整保障性的产品
- 16. 六、可用性（Availability） 固有可用性 在要求的外部资源得到满足的 前提下，产品在规定的条件下 和规定的时间内可以完成规 定 功能的能力 外部资源（不含维修资源）不影响固有可用 性，使用可用性则受外部资源的影响
- 17. 可用性（续） 可用性综合反映了产品可靠性、维修性和 保障性所达到的水平 可靠性、维修性和可用性是可靠性的三个 基本方面，简称为RAM问题/技术
- 18. 单元二 可信性工程一、从可靠性工程到可信性工程 成立于1952年的美国国防部电子设备可靠性咨询组（AGREE），在1957年发表了研究报告《军用电子设备可靠性》，标志着可靠性工程已成为一门独立的学科。经过60年代的发展阶段，70年代的成熟阶段，80年代更深广的发展阶段，以及90年代以来进入向综合化、自动化、智能化和实用化发展的阶段，可靠性工程已发展为包括可靠性设计、可靠性试验、可靠性维修、可靠性分析和可靠性管理的可信性工程
- 19. 二、可信性工程的意义 产品结构日益复杂 装配密度迅速提高 产品用期急剧缩短 使用环境空前严酷
- 20. 可信性工程的意义（续） 降低总费用 图1-2-1产品的可靠性与总费用产品可靠性总费用生产费用维修费用
- 21. 第二部分 可信性指标单元一 可靠性指标 单元二 维修性指标 单元三 可用性指标
- 22. 单元一 可靠性指标一、可靠度函数 产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定 功能的概率，记为R（t） R(t)=P (T＞t) 其中 T—产品故障前的工作时间 t—规定的时间
- 23. 可靠度函数（续一） R(t)=P (T＞t )≈ Ns(t) No其中 T—产品故障前的工作时间 N0—t=0时，在规定条件下投入工作的产品数 Ns(t)—在0到t时刻的工作时间内没有发生故障 的产品数
- 24. 可靠度函数（续二） 例 设t=0时，投入工作的10000只灯泡，当 t=365天时，发现有30只灯泡坏了，求 一年时的可靠度 参考答案 R（年）=0.997
- 25. 二、不可靠度函数（累积故障分布函数） 产品在规定条件下和规定时间内，丧失规定功能 的概率，记为 F(t) F(t)=P (T＜t)=1-R(t)≈ 其中 T—产品故障前的工作时间 N0—t=0时，在规定条件下工作的产品数 Nf(t)—在0到t时刻的工作时间内，发生故障 的产品数Nf (t) N0
- 26. 不可靠度函数示意图图2-1-1 F(t)、R(t)和f(t)的关系f(t)R(t)f(t)ttF(t)
- 27. 四、故障率函数（瞬时故障率函数） 产品工作到某时刻t尚未发生故障，在该时刻后 单位时间内发生故障的概率，记为λ(t) λ(t)≈ △Nf(t) Ns(t) △t 其中 △t—时刻t后所取时间间隔 Ns(t)—到时刻t，未发生故障的产品数 △Nf(t)—时刻t后， △t时间内发生故障 的产品数 故障率的单位 1菲特（Fit)=10-9/h
- 28. 故障率函数（续一） 例 若年初投入的灯泡为9970只，若一年后坏了10只，求故障率 参考答案 λ（1年）=0.001/天 100件产品工作三年有4件发生故障，设产品每天工作12小时，求故障率 参考答案 λ（3年）=0.311×10-5/小时
- 29. 故障率函数（续二） 我国电子工业规定的故障率等级等级 符号 最大故障率（1/h） 四五级 Y3×10-5 五级W1×10-5 六级L1×10-6 七级Q1×10-7 八级B1×10-8 九级J1×10-9 十级S10×10-10
- 30. 故障率函数（续三） 浴盆曲线早期 故障偶然故障耗损故障维修后故障 率下降使用寿命规定的 故障率λ(t)AB图2-1-2
- 31. 故障率函数（续四） 浴盆曲线的讨论 没有偶然故障期或偶然故障期很短的产品，是不能投入使用的 产品出厂前，要进行可靠性筛选
- 32. 五、平均故障前时间 不可修复产品平均寿命的统计特性，记为MTTF（Mean time to failure） MTTF≈ 1 N0 No ∑tii=1 其中 N 0—不可修复产品数 ti—第i（i=1，2，…，N0)件商品的故障前时间 特别地，产品寿命服从指数分布时MTTF=1 λ
- 33. 例 设有5个不可修复产品进行寿命试验，它们发生失效的时间分别是1000h、1500h、2000h、2200h、2300h，求它们MTTF的观测值 参考答案 1800h
- 34. 六、平均故障间隔时间 可修复产品两次相邻故障间平均工作时间 的统计特性， 记为MTBF（Mean time between failure）其中 N0—可修复产品发生的故障数 ti—第i次（i=1,2,…,N0）持续工作时间 特别地，产品寿命服从指数分布时MTBF= = MTTF1 λ MTBF≈ 1 N0 No ∑tii=1
- 35. 例 设有一电子产品工作1万小时，共发生故障5 次，求该产品MTTF的观测值 参考答案 MTBF=2000h
- 36. 七、产品的寿命特征 可靠寿命 给定的可靠度所对应的产品 工作时间 使用寿命 产品在规定的条件下，具有 规定的可接受的故障率的工 作时间 贮存寿命 产品在规定的条件下贮存， 仍能满足规定质量要求的时 间长度
- 37. 单元二 维修性指标一、平均修复时间 在规定的条件下和规定的时间内，产品在任一规定 的维修级别上，修复所需总时间的平均值记为， MTTR（Mean time to repait） MTTR = 其中 ti—第i(i=1,2,…,n)次修复时间 n—修复次数ti 1 n n ∑i=1 特别地，当单位时间完成修理的瞬时概率u(t) ≡u(常数)时 MTTR= 1 u
- 38. 二、平均维护时间 产品在任一规定的维护级别上，维护所需总时间的 平均值，记为MTTM（Mean time to maintenanne） MTTM = 其中 ti—第i(i=1,2…,n)次维护时间 n—维护次数MTTM=1 Pti 1 n n ∑i=1 特别地，当单位时间内完成维护的瞬时概率 P（t）≡ P（常 数）时
- 39. 三、两点讨论 MTTR= 和MTTM= 越高，则维修时间 越短，这将降低维修费用，减少停机损失 MTBF高的产品，可以减少维修次数，但不一 定就有良好的MTTR 1 u1 p
- 40. 例 甲产品的MTBF=2000h，MTTR=200h； 乙产品的MTBF=1000h，MTTR=20h。显 然后者反而更好些。可见，维修性必须作 为可靠性的一个方面，予以足够的重视
- 41. 单元三 可用性指标一、瞬时可用概率 可修复产品是处在一个由规定状态到故障状态， 又由故障状态到规定状态的不断转移的随机过程 中，因而可以用在时刻t时产品处于规定状态的 概率作为可用性指标图2-3-1to A 0.5A(t) 1.0A(t)
- 42. 二、固有可用概率 当长期使用某一产品时，A（t）趋于一个固定值A，称之为固有可用概率，也叫“可用度”或“役时率” λ= 和 u = 时1 MTBF1 MTBRA =MTBF MTBF+MTTR 当
- 43. 三、可靠性指标可靠性指标定义单位可靠度R(t)产品在规定条件下，规定的期间内，完成规定任务的概率%故障率(瞬时故障率，失效率)λ（t）在某时刻以前工作起来的产品，在继续的单位时间内，产生故障的比例%/103h;非特(Fit)=10-9/h平均故障间隔时间(MTBF)对于可修复的产品，两相邻故障间的工作时间的平均值时间故障前平均时间(MTTF)对于不进行修理的产品，发生故障以前工作时间的平均值时间耐用寿命产品从早期失效终了，到万耗损失效开始的工作时间时间维修度可以维修的产品，在规定的条件下，规定的时间内，完成维修的概率%平均修复时间(MTTR)修复性维修所需要的时间的平均值时间平均维护时间(MTTM)对可维修产品，维护所需时音质 平均值时间平均不能工作时间(MDT)不能工作时间的平均值时间平均能工作时间(MUT)能工作时间的平均值时间可用度A(t)可以维修的产品，在某特定的瞬间，维持其功能的概率%
- 44. 四、可靠性指标示例使用条件修理的 可能性维护种类产品例可靠性指标例连续使用可修复预防性维护电子计算机武器、车辆、飞机、生产设备、雷达、载波机平均故障间隔时间 耐用寿命 有效度事后维护实施用电气用具和机械器具，电视机平均故障间隔时间 耐用寿命 早期失效率（一年）不可修复使用到耗 损故障期电子元器件、机械零部件、一般消费用具失效率 平均寿命 失效分布形状及其参数使用一定时 间后弃去实行预防性维护的设备的元器件和零部件，使用期比平均寿命长的元器件、零部件失效率 更新寿命 失效分布形状及其参数突然使用可修复预防性维护过负荷继电器成功率不可修复雷管、炮弹、导弹成功率
- 45. 第三部分 系统可靠性的计算单元一 概述 单元二 串联系统 单元三 并联系统 单元四 混合系统 单元五 分系统相互依赖的系统 单元六 可靠性分配 单元七 可靠性预计
- 46. 一、系统可靠性计算的意义 在设计阶段，选择系统的结构和元器件 在制造阶段，保证采购质量，不断改近工艺 在使用阶段，加强维护，及时修理 单元一 概述
- 47. 二、可靠性模型 用于预计或估计产品可靠性的模型 应建立系统级和分系统级可靠性模型 包括可靠性方框图和可靠性数学模型
- 48. 三、可靠性框图 可靠性框图 表示产品中各单元之间的逻辑功能关系 原理图 表示产品中各单元之间的物理关系
- 49. 例 振荡电路的原理图与可靠性框图C（电容）L（电感）原理图LC可靠性框图图3-1-1图3-1-2
- 50. 四、加法公式 互斥条件下的加法公式 两条件A、B互斥 C=A+B=A∪B P（C）=P（A+B）=P（A）+P（B）
- 51. 加法公式（续） 非互斥条件下的加法公式 两条件A、B不互斥 C=A+B=A∪B P（C）=P（A+B）=P（A）+P（B）-P（AB）
- 52. 加法公式（续） 非互斥条件下的加法公式 两条件A、B不互斥 C=A+B=A∪B P（C）=P（A+B）=P（A）+P（B）-P（AB）
- 53. 非独立条件下的乘法公式 两条件A、B不独立 C=AB=A∩B P（C）= P(AB)= P(A) P(BlA) = P(B)P (AlB) 乘法公式（续）
- 54. 单元二 串联系统一、可靠性框图 只有各分系统都正常工作，系统才能正常工作S1S2Sn图3-2-1
- 55. 二、可靠度的计算 记分系统Si (i=1，2，…，n) 正常工作的事件为Ai，可靠度为Ri(t), R(t)是系统的可靠度 各分系统不相互独立时 R(t)=P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1A2)…P(An| A1A2…An-1) 各系统相互独立时 R(t)=∏Ri (t) ni=1 特别地，当各分系统的故障率函数λi (t) (i=1,2，…，n) 是常数λi 的指数分布时R(t)=eλitn ∑i=1
- 56. 例 设在单元一的振荡电路电感和电容的故障率λL= λc=10-5/h，求振荡器的MTBFs 参考答案 MTBFs=50000h 设产品由独立的10个部件串联组成，若每一个部件工作10000小时的可靠度都是0.9，求该产品工作10000小时的可靠度 参考答案 R（10000）=0.348
- 57. 单元三 并联系统一、可靠性框图 只要有一个分系统正常工作，系统就能正常工作SnS2S1图3-3-3
- 58. 二、可靠度的计算 记分系统Si(i=1,2,…,n)发生故障的事件为Āi，可靠度为Ri(t), 不可靠度为Fi(t)。记系统的可靠度和不可靠度分别 为R(t)、F(t) 计算F(t) 各分系统不相互独立时 F(t)=P(Ā1)P(Ā2| Ā1)P(Ā3 |Ā1 Ā2)···P(Āi| Ā1 Ā2···Āi-1) ···P(Ān| Ā1 Ā2··· Ān-1) 各分系统相互独立时 N 计算R(t) F(t)=∏Fi (t) ni=1∏ Fi (t) =1- [1-Ri(t)] ni=1 n i-1 ∏R(t)=1-
- 59. 可靠度的计算（续） 工程上，一般用二单元或三单元并联系统 对于二单元并联系统 R(t)=R1(t)+R2(t)-R1(t) R2(t) 在单元故障率相等，即λ1= λ2= λ0（常数）时 R(t)=(2-e- λot)e- λot
- 60. 三、n中取r的并联系统 n个分系统中，只要有r个系统正常工作，系统就能正常工作 记各分系统的可靠度为R0，系统的可靠度为 R（t）=∏C R (1-R0)n-k， n≥r+1 n k= rknko
- 61. 单元四 混合系统一、可靠性框图 各分系统先串联后并联，或者先并联后串联 并串联系统S11S12S1mS21S2mS22Sn1SnmSn2图3-4-1
- 62. 可靠性框图（续） 串并联系统sn1s21s11Sn2s22s12snms2ms1m图3-4-2
- 63. 二、可靠度的计算 假定各分系统独立工作时，具有相同的可靠度R 可靠度的计算要“逐级”进行 并串联系统的可靠度 RSP=1-(1-Rm)n 串并联系统的可靠度 RPS=[1-(1-R)n]m 并串联系统中的每一并联中具有“单元后备”，其可靠度高于串并联系统
- 64. 单元五 分系统相互依赖的系统 在系统没有受到冲击时，各分系统是相互独立的， 而受到冲击时，却是相互依赖的 在后面的讨论中，设系统由分系统S1、S2组成。 记 E—无冲击 A—S1正常|E B—S2正常|E C—S1正常|Ē D—S2正常|Ē
- 65. 一、正依赖 只要有一个正常，另一个肯定正常 P(C|D)= P(D|C)=1 P(C|D)= P(D|C)=1
- 66. 正依赖（续） 串联系统 R(t)=P(A)P(B)P(E)+P(D)P(Ē) 并联系统 R(t)=[p(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(C)P (Ē)
- 67. 二、负依赖 只要有一个不正常，另一个肯定正常 P(C|D)=P(D|C)=1 串联系统 R(t)=P(A)P(B)P(E)+[P(C)+P(D)P(Ē)] 并联系统 R(t)=[P(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(Ē)
- 68. P(D|C)=P(C) P(CD)=P(D) 串联系统 R(t)=P(A)P(B)P(E)+P(D)P(Ē) 并联系统 R(t)=[P(A)+P(B)-P(A)P(B)]P(E)+P(C)P(Ē)三、链依赖
- 69. 四、例 按给定的 P(A)=0.98，P(B)=0.97;P(Ā)=0.02,P(B)=0.03和 P(C)=P(C)=P(D)=P(D)=0.5,计算系统的可靠度 参考答案 正依赖 0.9481（串联） ，0.9944(并联) 负依赖 0.9411（串联），0.9994 (并联) 链依赖 0.9461（串联），0.9944 (并联)
- 70. 单元六 可靠性分配一、概 念 将系统可靠性的定量要求协调地分配到各个分系统，是一个由整体到局部，由上到下的分解过程 主要方法有等分配法，评分分配法，比例组合法，动态规划法等
- 71. 二、评分分配法 是一种专家群体决策法，适用于缺乏相关数据 的场合 以故障率λ为分配参数
- 72. 评分分配法（续一） 影响因素及评分影响 因素复杂度 （复杂→简单）技术成熟度 （低→ 高）重要度 （低→高）环境条件 （恶劣→ 最好）序号1234评分10~110~110~110~1
- 73. 评分分配法（续二） 计算 第i(i=1,2,…,n)个分系统的评分数 Wi=4 j∏Dij其中Dij是第i个分系统第j个因素的评分数 系统的评分数W=n ∑i=1Wi
- 74. 评分分配法（续三） 第i个分系统的评分系数 分配给第i个分系统的故障率Ci=Wi Wλi=Ci λ
- 75. 评分分配法（续四） 例 设S是由分系统S1、S2、S3和S4组成的 串联电 子系统，其可靠性的要求是MTBF=500h,下面 是请五位专家进行评分，得到的可靠性分配表
- 76. 可靠性分配表部件复杂度技术成熟度重要度环境条件各部件评分数Wi各部件评分系数Ci分配给各部件的故障率λi×10-4分配给各部件的MTBFA896834560.4269.241082.3B576816800.2254.52222.2C56659000.1202.44166.7D668514400.1933.682590.1合计：120500
- 77. 三、只考虑分系统的复杂程度和重要性 时的定量方法 定义第i个分系统的复杂程度因子ni,为其所包 含的元器件数量 定义第i个分系统的重要性因子Wi=由第i个分系统故障引起的系统故障次数 第i个分系统的故障次数对串联系统Wi≡1
- 78. 合理的要求是：λi λ ni NWi =其中 λi —第i个分系统的故障率 λ —全系统的故障率 N =∑ni 若系统为指数分布，而λ= 时LnR tλ i=niLnR NWit
- 79. 例 要求系统5个小时工作正常的可靠度为90%，有 关资料如表。试按指数分布作可靠度分配固于 分系统niwiS1500.7S2400.5S32000.8S4600.3 参考答案 λ1=0.0043/h, λ2=0.0048/h, λ3=0.0151/h, λ4=0.0120/h
- 80. 单元七 可靠性预计一、概念 根据组成系统的元器件的可靠性，定量估计系统的可靠性。是一个由局部到整体，由下到上的综合过程 主要方法有元器件计数法，应力分析法，上下限法等
- 81. 二、元器件计数法 优点是不需要详尽了解各个元器件的应 用及它们之间的逻辑关系，就可以很快 估算出产品的故障率 缺点是估计结果比较粗糙
- 82. 元器件计数法（续） 其中 λ—产品总的故障率 λGi —第i种元器件的通用故障率 πQi—第i种元器件的通用质量系系数 Ni —第i种元器件的数量 n —所用元器件的种类数目 λ= Ni n i=1(λGi πQi )∑
- 83. 三、应力分析法 要求具备了详细的文件清单、电应力比、环境温度等 信息 估计结果比元器件计数法的结果准确 三步计算法 第一步，先求出各元器件的工作故障率λp λ p= λb= πEk 其中 λb —元器件基本故障率 πE —环境系数 K — 减额因子，其值小于或等于1，由 应力等级决定
- 84. 应力分析法（续） 第二步，求出产品的工作故障率λs 其中λ pi—第i种元器件的工作故障率 Ni—第i种元器件的数量 n —产品中元器件的种类数 第三步，求出产品的MTBF λs=Ni λpi n i=1∑1 λS MTBF=
- 85. 第四部分 可靠性分析单元一 故障模式、影响及危害性分析（FMECA） 单元二 故障树分析（FTA） 单元三 残骸失效分析
- 86. 单元一 故障模式、影响及危害性分析 (FMECA)一、术语 故障模式 产品故障的表现形式 单点故障 没有冗余或替代工作程序的局部故障
- 87. 故障影响 故障模式对产品功能性、可靠性造成的影 响，一般分为对局部、高一层次和最终影 响三个等级 严酷度 故障影响的严酷程度，一般分为四类：Ⅰ (灾难性故障)、Ⅱ(致命性故障)、Ⅲ(严重 故障)、Ⅳ(轻度故障) 术 语 (续)
- 88. 二、FMEA和CA FMECA由故障模式分析(FMEA)和危害性分 析(CA)两部分组成 FMEA是在产品的设计阶段，分析各种故障 模式的影响，找出单点故障，提出补偿措施， 是一种定性方法，采取列表的形式 CA是按故障模式的严酷度及其发生概率综合 确定危害性，它是FMEA的继续。根据产品 结构及可靠性数据的获得情况，可以定性也 可以定量
- 89. 三、FMECA的步骤 掌握产品的工作条件、环境条件资料 按照产品的所有工作模式定义其功能，绘制功能方框图 绘制可靠性方框图 规定故障分析级别 确定各种故障模式的严酷度及检测方法 分析故障原因，提出预防措施 绘制FMEA表
- 90. FMECA的步骤（续一） 故障模式及影响分析表 初始约定层次 任 务 审核 第 页共 页 约定层次 分析人员 批准 填表日期 代码产品或功能标志功能故障模式故障原因任务阶段与工作方式故障影响故障检测方法补偿措施严酷度类别备注局部影响高一层次影响最终影响
- 91. 手电筒设计中的FMEA表 代码产品名称功能故障模式故障原因工作方式故障影响 故障检测方法补偿 措施严酷度类别备注局部影响高一层次影响最终影响01开关弹簧片接通电源弹性降低疲劳使用弹性降低开关接不通灯不亮目测选用弹性好的簧片Ⅱ02后盖弹簧接通电源 弹性降低疲劳使用弹性降低开关接不通灯不亮目测选用弹性好的簧丝；改进工艺Ⅱ
- 92. 手电筒设计中的FMEA表(续) 代码产品名称功能故障模式故障原因工作方法故障影响故障检测方法补偿措施严酷度类别备注局部影响高一层次影响最终影响03灯座固定灯泡；接通电源接触不良座直径公差大使用接触不良时断时通时断时通仪器测试减少公差Ⅲ04前盖保护灯泡；调焦松动公差大；磨损使用松动影响聚焦影响测试仪器聚焦减少公差；改进工艺Ⅳ减少公差拧不上公差小使用拧不上
- 93. FMECA的步骤（续二） 如果进行定量FMECA，则继续以下步骤 估计各种故障模式的概率等级 绘制危害性规律，填写CA表 级别ABCDE定性描述经常发生很可能发生偶然发生很少发生极不能发生占总故障概率 份额＞0.20.1-0.20.01-0.10.001-0.01＜0.001
- 94. 危害性矩阵 ⅠⅣⅢⅡ图4-1-1AB故障模式出现概率等级A B C D EAB
- 95. 危害性矩阵（续） 用以比较各种故障模式的危害程度，为确定补偿措施的顺序提供依据 横坐标是严酷度的类别，纵坐标是故障模式的危害度或发生概率 打出的点离原点越远，对应故障模式的危害越严重
- 96. 黑白电视机的FMECA 电路原理图(线路)~ 220VT1V1V2R1V3R2R3R4R5V4C1C2图4-1-2
- 97. 电路原理图（方框）图4-1-3降压变压器整流电路滤波电路市电输入电压调整电路比较放大电路标准电压电路稳压输出取样电路
- 98. 黑白电视机的电路单元CA表隶属系统黑白电视机电源电路单元CA分析表 年 月 日 分析者隶属整机审核者序号①产品名称②代号③失效模式④失效效应⑤影响程度⑥失效原因⑦补救办法⑧ 故障概率⑨备注⑩局部效应最终效应1硅整流桥V1开路、短路无直流输出无光栅、无伴音Ⅳ属器件早期失效对上机器件进行筛选0.002V2、C1故障率高，应采取改进措施 V2故障率高是设计原因，应在设计上减小CE电压或选用Bvceo大的器件 2大功率晶体管V2开路、短路无直流输出无光栅、无伴音Ⅳ设计原因Bvceo余量小改用Bvceo大的器件0.053中小功率晶体管V3开路输出电压升高可能烧毁无器件，造成整机失效或影响寿命Ⅲ器件随机失效更换合格器件0.001短路输出电压降低严重影响图像和伴音质量或造成整机失效Ⅳ4稳压二极管V4开路 输出电老谋深算或高可能烧毁无器件造成整机失效或影响寿命Ⅲ器件早期失效对上机器件进行筛选0.0035电解电容器C1开路输出纹波增大图像产生扭曲，伴音交流声大Ⅲ元件可靠性差进行产品质量认证 选用可靠性高的元件0.08短路无直流输出无光栅、无伴音Ⅳ
- 99. 黑白电视机电路单元CA表（续）隶属系统黑白电视机电源电路单元CA分析表 年 月 日 分析者隶属整机审核者序号①产品名称②代号③失效模式④失效效应⑤影响程度⑥失效原因⑦补救办法⑧ 故障概率⑨备注⑩局部效应最终效应6瓷电容器C2开路输出波纹稍大对图像可能有轻微影响Ⅱ元件随机失效更换合格元件0.001 C1是产品质量问题应选用可靠性高的产品 其他属于小概率事件可以不考虑， 为了提高整机可靠性，可加严上机器元件的筛选短路无直流输出无光栅、无伴音Ⅳ7电阻器R1开路无直流输出无光栅、无伴音Ⅳ元件随机失效更换合格元件0.0018阻器R2阻值变小无影响无影响Ⅰ元件受潮雨季经常加电0.0029阻器R3开路输出电压升高烧毁元器件造成整机失效Ⅲ元件随机失效更换合格元件0.00110电位器R4中心头开路输出电压升高烧毁元器件造成整机失效Ⅲ元件质量差更换质量好的元件0.00311电阻器R5开路输出电压降低对伴音、图像有一定影响Ⅳ元件随机失效更换合格元件0.00112电源变压器T1开路无直流输出无直流输出、无光栅Ⅳ变压器引出头虚焊加强对变压器的检验0.001漏磁图像产生扭曲Ⅲ铁芯质量不好
- 100. 四、FMECA的注意问题 重视总结经验 尽多地占有相关信息 把握时机
- 101. 单元二 故障树分析（FTA） 一、什么是FTA 通过对造成系统故障（顶事件）的各种可能的原因（中间事件或底事件）进行分析，画出逻辑因果图（故障树），进而确定中间事件或底事件的各种可能的组合方式及其发生概率，以便采取措施，提高系统的可靠性
- 102. 二、用途 发现薄弱环节，提供改进设计的依据， FTA常常作为FMECA的补充 系统的安全性与事故分析 系统的风险性评价 故障诊断与维修和检修表的制定
- 103. 三、程序熟悉系统，界定分析范围确定顶事件建立失效树定性分析定量分析写出分析报告，提出改进措施图4-2-1
- 104. 或门（OR） 输入 与门（AND） 输入+输出输出四、故障树的基本符号·
- 105. 故障树的基本符号（续一） 故障事件 未探讨事件 基本事件
- 106. 故障树的基本符号（续二） 例 公共照明系统电路图灯1灯2灯3调节器电源图4-2-2
- 107. 故障树的基本符号（续三） 公共照明系统故障树室内无光照明部分故障+电源 故障·灯1坏灯2坏可调灯坏+调节 器坏灯坏图4-2-3
- 108. 五、优点 是一种图形演绎法，清晰地显示了系统内在状态的联系 考虑故障因素的各种可能的组合 提供了一个形象的管理、维修和使用指南 可以定量求出可靠性参数
- 109. 六、缺点 建立故障树，需要具有一定理论知识和丰富经验的工程技术人员参加 工作量大，投入多 收集数据困难 采用图象信息技术时，有一定难度
- 110. 七、定性分析 目的是找出所有导致顶事件T发生的最小故障事件链 记全部未探讨事件和基本事件为X1、X2、···、Xn，而B{xi1,xi2,…,xiL}(L≤n)是它们中的某些事件的集合，当T是B中所有事件的与门时，称B是一个故障事件链；当B中去掉一个事件后，就不是故障事件链，则称B是一个最小故障事件链
- 111. 定性分析（续一） 在只有与门、或门的逻辑组合时，设B1， B2，···,BK是所有最小失效事件链，则T=∪ ∩ λis=1ki ∈BS
- 112. 定性分析（续二） Fussell-Yesely算法 公共照明系统故障树TG1+1·2G2+345图4-2-4
- 113. 定性分析（续三） 公共照明系统的算法123步骤 G1 2,3,G2 2,3,4 2,3,5图4-2-5
- 114. 定性分析（续四） Semanders算法123步骤 G1 2,3,G2 2,3,4 2,3,5图4-2-5G2=X4+X5 G1=X2X3G2=X2X3X4X2X3X5 T=X1+G1=X1+X2X3X4+X2X3X5
- 115. 八、定量分析 如果知道定性算式 中各故障事件发生的概率，则可用串联系统、并联系 统的算法求得P(T) 实用的近似算式是 P[(A+B)≈P(A) +P(B)] A、B独立时 P(AB)=P(A)P(B) 对于公共照明系统 P(T)=P(X1)=P(X2)+P(X3)+P(X4)+P(X2)P(X3)P(X5) s=1 i ∈BST=∪ ∩Xik
- 116. 一、概述 对失效产品进行失效模式和失效机理进行分析 重要意义在于 是促进科学技术发展的重要手段 是提高产品质量的重要途径 可以给企业带来巨大的经济效益 单元三 残骸失效分析
- 117. 二、工作内容 评价与处理 责任与索赔 质量改进
- 118. 三、工作程序 接受任务 调查研究 根据失效模式确定失效机理 采取对策
- 119. 四、工作要求 质量部门牵头，责任部门承担相应职能 经费必须落实 对参加人员进行系统培训 一切资料归档保管
- 120. 第五部分 可靠性试验 单元一 概述 单元二 工程试验 单元三 统计试验
- 121. 单元一 概述 一、概念 试验 按照程序确定一个或多个特性 GB/T 19000-2000：3.8.3 应力 对产品功能有影响的各种因素 可靠性试验 为了确定产品在一定应 力下的可靠性而进行的 试验
- 122. 二、作用 判定产品的合格与不合格 决定产品的接收或拒收 促使产品可靠性增长
- 123. 三、分类 按照实试场所 现场试验 实验室试验 按照试验目的 工程试验 统计试验
- 124. 单元二 工程试验一、环境应力筛选试验 在产品上施加一定的环境应力，排除早期故障的试验 适用于早期故障用常规方法或目视方法发现的情况 针对早期故障机理制定筛选条件，不应超过设计极限
- 125. 环境应力筛选试验（续） 在产品的开发阶段和早期生产阶段，在产品的各层次上都应100%进行；在批量产阶段后期，对组件层以上的产品按质量稳定情况抽样进行 正常筛选的淘汰率不应超过15%，淘汰率过大时，应停止试验 对电子产品而言，施加随机振动和温度循环应力 环境应力试验不能提高产品固有可靠性，但有利于可靠性增长
- 126. 二、可靠性增长试验 在规定的环境应力下，为暴露产品故障并检验改进措施的实验 规定的环境应力可以是产品工作时的实际环境应力，模拟环境应力或加速变化的环境应力
- 127. 可靠性增长试验（续） 包括对产品功能的监测、故障检测和分析以及改进设计有效性的检验，一般称此过程为试验——分析——改进 应制定一个完整的可靠性增长计划，并通过监测试验过程对增长计划进行管理 可靠性增长试验不能提高产品的可靠性，只有采取了改进措施，才能真正的提高可靠性
- 128. 单元三 统计试验 一、可靠性测定试验 是一种测定产品可靠性水平的试验 如果试验时间达到规定的T*时就停止的试验，叫定时截尾 试验 如果计出现的故障数达到规定的r时就停止的试验，叫定数截尾试验
- 129. 可靠性测定试验（续） 对于定时截尾试验 MTBF的点估计为 = MTBF的单边置信下限为 L =T* rΛ θ2r X α (2r+2）MTBFΛ θΛ θΛ θ
- 130. 二、可靠性鉴定试验 验证 通过提供客观证据对规定要求已得到 满足的认 GB/T19000-2000：3.8.4 可靠性鉴定试验是用具有代表性的产品在 规定条件下进行的验证试验
- 131. 可靠性鉴定试验（续） 验证实险在方法上是一种抽样检验程序，选取的指标与时间有关，一般样本大小为2-3 寿命服从指数分布的定时截尾可靠性鉴定试验有标准的试验方案
- 132. 常用的定时截尾试验方案方案序号方案特征参数鉴别比试验时间判别标准（失效次数）判断风险标称值%αβD=θ0 / θ1（ θ1的倍数）拒收数（r≥）110 %10 %1.545.037210 %20 %1.529.926320 %20 %1.521.118410 %10 %2.018.814510 %20 %2.012.410620 %20 %2.07.86710 %10 %3.09.36810 %20 %3.05.44920 %20 %3.04.331030 %30 %1.58.171130 %30 %2.03.731230%30%3.01.11
- 133. 三、可靠性验收试验 用已交付或可交付的产品在规定条件下所做的试验，目的在于确定产品是否符合规定的可靠性要求 规定的试验条件要与可靠性鉴定试验中的综合环境相同
- 134. 可靠性验收试验（续） 要定义批量的大小，试验样品要有代表性 试验前，应进行详细的性能测试 可采用序贯试验方案、定时或定数截尾试 验方案
- 135. 第六部分 可靠性管理单元一 概述 单元二 故障报告、分析和纠正措施系统 （FRACAS） 单元三 设计中的可靠性管理 单元四 制造和使用中的可靠性管理
- 136. 一、含义 从系统的观点出发，通过制定并实施一项科学 的计划，去组织、领导和控制可靠性活动的开 展，以保证用最少的资源实现顾客对产品可靠 性的要求单元一 概述
- 137. 二、基本原则 系统观点，过程方法 组织保证，全员参与 早期投入，开展TPM 健全法规，用数据说话
- 138. 三、职能 计划 组织 领导 控制
- 139. 一、作用 单元二 建立故障报告、分析和纠正措施系统（FRACAS） 保证故障信息的及时性、正确性和完整性 全方位地利用故障信息，全过程地促进产 品可靠性增长
- 140. 二、故障报告 在规定的试验期间，产品的任何功能等级 发生的故障，都要向规定等级的管理部门 报告故障报告要形成文件，以便审查、追 踪和存档 故障报告的内容：故障现象，故障环境， 机内测试（BIT）指示，故障观测者等 要充分利用已有的信息管理系统
- 141. 三、故障分析 故障调查 工程分析 统计分析 查明故障原因和责任
- 142. 四、故障纠正 对纠正措施要进行分析、计算和必要的验证 通过评审的纠正措施，方可实施 按技术状能控制要求或图样管理制度，对设 计或工艺进行修改 纠正活动完成后，编写故障分析报告并立案 归档 对未查明原因或未纠正的故障，应说明理由 并立案归档
- 143. 五、闭环故障报告分析和纠正措施系统图 可靠性 研制试验故障观测将改正措施用于研制的设备故障报告故障核实故障隔离更换有怀 颖的产品验证有怀颖的产品故障分析数据搜集确定根本原因确定改正措施将改正措施用于生产是确定改正措施有效性否图6-2-1
- 144. 一、公理化设计原则 单元三 设计中的可靠性管理 独立公理（模块化） 保持功能要求的独立性 信息公理（简化） 信息含量最小化
- 145. 二、可靠性评审 评审 为确定主题事项达到规定目标的适宜 性、 充分性和有效性所进行的活动 注： 评审也可包括确定效率 示例： 管理评审、设计和开发评审、 顾客要求评审和不合格评审 GB/T 19000-2000：3.8.7
- 146. 可靠性评审（续一） 可靠性评审是运用及早告警原理和同行评议的原则，对可靠性设计等有关可靠性工作进行的评审 可靠性评审不改变原有技术责任制，更不能代替设计者作出决策 可靠性评审要分阶段进行，设计评审未获通过，原则上不能转入下一阶段的工作
- 147. 可靠性评审（续二） 可靠性评审的作用 评价产品设计是否符合要求 发现薄弱环节，提出改进建议 指出资源配置是否恰当 检查可靠性保障大纲的实施情况 减少设计更改、缩短开发周期
- 148. 三、采用冗余技术 冗余技术是利用两个并联的元件以减少 故障的概率 组合冗余是采用两个功能组合单元，并 联接有故障探测器
- 149. 采用冗余技术（续一） 故障探测用于反馈控制系统的技术 正常通道和冗余通道都具有输入端，共用的 探测器并联到两通道的输出端 组合2组合112n12n正常通道故障探测器212n正常通道故障探测器112n冗余通道冗余通道图6-3-1
- 150. 采用冗余技术（续二） 仅对运行通道进行连续的检测 2正常通道冗余通道组合112n1n故障探测器212n正常通道故障探测器112n冗余通道组合2图6-3-2
- 151. 采用冗余技术（续三） 将外部的的测试系统输入到正常通道和冗余 通道中去
- 152. 正常通道故障控测器1n高频测试正常通道高通滤波器n++12高通滤波器冗余通道++12故障控测器2n高频测试高通滤波器n++12高通滤波器冗余通道++12高频测试高频测试组合1组合2图6-3-3
- 153. 四、其它措施 推行标准化 向设计者提供具有基本故障率值的标准 元器件手册 执行有关标准规定的可靠性设计 发展新材料、新技术、采用新型元器件
- 154. 其它措施（续） 减额使用 0.0340.0300.0260.0220.0180.0140.0100.0061.00..90.0020.80.70.60.50.40.30.20.1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180应力比=工作应力值/额定应力值环镜温度，℃失效率 10-6/h图6-3-4 NPN硅晶体管故障率曲线图
- 155. 一、质量控制 单元四 制造和使用中的可靠性管理 保证和提高采购质量 使制造过程处于稳定状态 苛刻运行
- 156. 质量控制（续） 整机老化运行 美国军用标准规定的标准环境： 温度 23℃±10 ℃（73F ± 18F） 相对湿度50% ±30% 大气压力96.7% ± Kpa+6.8Kpa
- 157. 二、全面生产维护 全面生产维护 生产维修 预防维修 追求经济性√ √√维修方式系统化√√ 操作人员自主维护√
- 158. 三、实现零故障的对策 加强培训 全面推行“3F”技术 执行人机工程标准 避免误操作 加强技术状态管理
- 159. 四、P—M分析法 主要用于分析造成设备慢性损失的原因 有关因素是 现象（Pheuomena） 物理性的（Physical） 问题（Problem） 机理（Mechanism） 设备（Machine） 人力（Manpower） 材料（Material）
- 160. P—M 分析法（续） 步骤 明确问题与现象 对问题进行物理性分析 列出与问题相关的潜在条件 评价各种因素及其影响 制定进行因素调查范围和方向的计划 找出问题 制定改进方案
- 161. 五、世界级OEE目标 设备综合效率（Ovevall Eguipment Effecti Effectiveness ） OEE=时间开动率×性能开动率×合格品率
- 162. 世界级OEE目标（续） 世界一流的公司取得了85%的OEE 时间开动率超过90% 性能开动率超过95% 合格品率超过99%
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