可靠性基础

1 概论

1.1 基本概念

可靠性一般是指产品再规定时间和规定环境下完成规定功能的能力，与可靠性息息相关的有贮存寿命和维修性。

1.2 特征量

衡量产品可靠性的特征量有可靠度，累积失效概率，失效概率密度，失效率，以及产品的寿命特征，包括平均寿命、可靠寿命、特征寿命、中位寿命，可靠性特征量之间可以相互转换。

1.3 常用失效分布

失效分布是指累积失效概率函数和失效概率密度函数的分布，有指数分布，威布尔分布，正态分布，对数正态分布。

2 系统模型

2.1 可靠性框图

可靠性框图是反映产品最小单元之间的逻辑关系，通过串联、并联、混联和表决系统，将产品的最小单元与产品总体之间的关系表达出来。

2.2 数学基础

这里要掌握的是集合之间的运算，包括：布尔运算，容斥原理，不交型算法。

3 预计分配

通过确定产品各个单元的可靠度范围以及产品预期的可靠度，通过单元和产品的关系式，对产品各个单元的可靠度进行分配，使整个产品的可靠度达到预期。

4 FMECA

故障模式影响及危害分析是可靠性工程的核心，一般确定产品的组成元件，元件的失效模式，失效模式对应的失效原因，失效模式对应的影响，失效模式相对于该元件其它失效模式发生的概率，失效模式危害等级，失效模式损失概率，可能采取的措施。

5 FTA

故障树通过逻辑门符号构建基本事件与产品的关系，由上到下，由果析因。与可靠性框图最大的不同是一个是以正常工作为1，一个是以出现故障为1，两者之间可以相互转化。

6 试验

测量可靠性特征量，需要通过试验，一般由于产品的贮存寿命和实际使用寿命比较长，不可能通过一般的自然方式测得，通过增加环境应力或者电应力，进行寿命试验，我们称这种寿命试验叫做加速寿命试验，通过加速寿命试验我们可以得到产品的可靠性参数，通过数学对应关系可以通过此参数得到正常使用条件下产品的可靠性参数。

可靠性增长试验是另一种试验，通过试验不断找出产品的薄弱环节进行改进，有三种改进方式，一种是发现问题立即改进，一种是等问题累积到足够多再改进，最后一种是根据问题的性质决定是立即改进还是累积改进。

我们常说的产品老练，是寿命试验的一种，寿命试验最重要的两点是：不要引入新的失效机理，不要使原有的失效机理发生变化。

综合以上观点，可靠性在设计阶段，生产阶段，维修清理阶段都有一定的作用，在设计阶段主要是可靠性建模，进行各个环节可靠性的评估与分配，为选材和加工工艺做准备，也为选择更合适的设计方案提供评估依据。生产阶段要注意元器件的筛选和生产过程重要加工指标的监控。维修清理阶段要注意故障诊断，产品失效机理，及时发现问题进行改进。

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参考书籍：《可靠性工程基础》（第四版）

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