可靠性工程:提高系統可靠性工程技術-中文百科頻道

系統可靠性

可靠性工程

reliabilityengineering

衡量系統可靠性有三個重要指标。①保險期：系統建成後能有效地完成規定任務的期限，超過這一期限系統可靠性就會逐漸降低。②有效性：系統在規定時間内能正常工作的概率。概率的大小取決于系統故障率的高低、發現故障部分的快慢和故障修複時間的長短。③狹義可靠性：由結構可靠性和性能可靠性兩部分組成。前者指系統在工作時不出故障的概率，後者指系統性能滿足原定要求的概率。

系統可靠性不能僅僅依靠對系統的檢驗和試驗來獲得，還必須從設計、制造和管理等方面加以保證。首先，設計是決定系統固有可靠性的重要環節，制造部門力求使系統達到固有的可靠性，而管理則是保證系統的規劃、設計、試驗、制造、使用等階段都按科學的程序和規律進行，即對整個系統研制實行嚴格的可靠性控制。

可靠性數學

用來定量描述系統可靠性的數學工具。常用的度量指标主要有可靠度、故障率、平均無故障工作時間和平均故障修複時間等。①可靠度R()：系統在規定工作時間内無故障的概率。如數字電壓表工作24小時的可靠度為0.9,即意味着多次抽取一定數量的該産品樣品，在規定條件下工作24小時，平均有90%能保持全部産品性能處于有效的工作狀态。

相應地，系統在時間内發生故障的概率用F()表示，稱為不可靠度,與可靠度R()的關系為R()=1-F()。②故障率λ：系統工作到時刻時單位時間内發生故障的概率。系統在正常工作狀況下，其故障率趨于穩定，可靠度與故障率的關系為R()=。③平均無故障工作時間：系統在相鄰兩次故障間隔内有效工作時的平均時間。④平均故障修複時間：系統出現故障後到恢複正常工作時的平均時間。

定義

可靠性是指産品在規定的條件下和規定的時間内，完成規定功能的能力。産品的可靠性與外界環境的應力狀态和對産品功能的需求密切相關。理解産品的可靠性需要從兩個角度出發，其一是按照産品的層次結構理解可靠性，其二是按照産品的全壽命周期理解可靠性。按照産品的層次結構理解可靠性是指需要根據産品各層次特點開展相應的可靠性工作；按照産品的全壽命周期理解可靠性是指在需求分析、總體設計、分項設計和生産、試驗、使用、維修維護等過程都需開展相應的可靠性工作。

具體項目

産品的可靠性是設計出來的，生産出來的，管理出來的。可靠性工程是為了達到系統可靠性要求而進行的有關設計、管理、試驗和生産一系列工作的總和，它與系統整個壽命周期内的全部可靠性活動有關。可靠性工程是産品工程化的重要組成部分，同時也是實現産品工程化的有力工具。利用可靠性的工程技術手段能夠快速、準确地确定産品的薄弱環節，并給出改進措施和改進後對系統可靠性的影響。可靠性工程具體如下圖1所示。

産品在需求分析階段、設計階段、工程研制階段和生産制造階段都需開展一定的可靠性設計分析、管理、試驗工作。開展的時機和推薦開展的項目如下表所示：

按照産品的層次結構，産品的系統層次、裝置層次、部件層次和零件層次都分别有相應的可靠性工作内容，即産品不同層次的可靠性影響因素和薄弱環節各有特點，需要分别開展相應的可靠性設計、管理、試驗工作項目解決。總師和項目管理者需要在産品的工程化角度把握可靠性工程的開展和實施。影響器件可靠性的主要因素包括器件的種類和數量、器件的額定工作電參數和電應力、額定工作溫度和環境溫度、元器件的質量等級和品質保證等級，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、耐環境、信号完整性、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構、工藝、連接；影響系統可靠性的主要因素包括冗餘設計、人機工程和系統可靠性設計。

建立可靠性工程體系，開展和實施可靠性工程是産品高可靠性的必要條件，可靠性設計分析是可靠性工程的基礎，可靠性設計水平差的産品可靠性必然低；可靠性的設計需要可靠性管理，可靠性管理是開展可靠性設計的技術管理保證和組織結構保證；設計出的産品在生産階段難免引入“瑕疵”，需要可靠性試驗“暴露”。