可靠性理论基础复习资料
目录
第一章绪论
第二章可靠性特征量
第三章简单不可修系统可靠性分析
第四章复杂不可修系统可靠性分析
第五章故障树分析法
第六章三态系统可靠性分析
第七章可靠性预计与分配
第八章寿命试验及其数据分析
第九章马尔可夫型可修系统的可靠性
第一章：可靠性特征量
2.1可靠度
2.2失效特征量
2.3可靠性寿命特征
2.4失效率曲线
2.5常用概率分布
2.1可靠度
一、系统的分类：可修系统与不可修系统；
可修系统是指系统的组成单元发生故障后，经过维修能够使系统恢复到正常工作状态。不可修系统是指系统或其组成单元一旦发生失效，不在修复，系统处于报废状态。
二、可靠性定义
产品在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力。
1. 产品：可以是一个小零件，也可以指一个大系统。
2. 规定条件：主要是指使用条件和环境条件。
3. 规定时间：包括产品的运行时间、飞机起落架的起飞着陆次数、循环次数或旋转次数等。产品可靠性是非确定性的，并且具有概率性质和随机性质。
广义可靠性与狭义可靠性
指可修复产品在使用中或者不发生故障(通过预防性维修)，或者发生故障也易于维修，因而经常处于可用状态的能力。
广义可靠性=狭义可靠性+可维修性
广义可靠性典型事例：赛车
可靠性的分类：固有可靠性和使用可靠性
固有可靠性：通过设计、制造、管理等所形成的可靠性
(通常体现在产品的固有寿命上)
使用可靠性：产品在使用条件影响下，保证固有可靠性的发挥与实现的功能。
(通常体现在产品的实际使用寿命上)
使用条件：包括运输、保管、维修、操作和环境条件等。
例1:判断下面说法的正确性：
所谓产品的失效，即产品丧失规定的功能。对于可修复系统，失效也称为故障。(V)
例2：可靠度R(t)具备以下那些性质？ ( BCD) A. R(t)为时间的递增函数B. o w R(t) < 1
C. R(0)=1
D. R()=0
若受试验的样品数是N o个，到t时刻未失效的有Ns(t)个；失效的有N f(t)个。贝【J没有失效的概率估计值，即可靠度的估计值为
N s(t) _M(t) N o_N f(t) R(t)-
N(t)+N f(t) N o N o
例1：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，求一年时的可靠度与不可靠度。
参考答案
：R (年)=0.997
F (年)=0.003
例2:不可修产品红外灯管100只，工作到1000h 失效52只，工作到2000小时又失效28只，则其2000h 时的可 靠度为
参考答案：R(2000h)=0.2
2.2失效特征吊
谗_倉不可靠度
•设有一批产品3®°个,在规定条件下连续工作到时间J 若r ⑴ 为时间0到t 的累积失效数,则随着时间的增加, 累积失效数也逐渐增加. *当:t =如 时，r(t N ) = Nj 产品完全失效口
•如果将累积失效数(t)与产品总妳Q 的比值定义为 累积失效频率,那么当N Q 足够人时,该比值可以近似 看作寿命分布函数或不可靠度F (t). •当产品全部失效时,F (t) ^1.0
二、失效密度函数
当N 。足够大，可将累积失效数看成时间t 的连续函数，贝y ： F (t )=七丄刎出
令:
f ⑴一丄drffi
O N
o
dt
N o dt
f (t )称为失效密度函数，即产品的失效概率密度函数。
其表示为：在时刻t 后的单位时间内产品失效数与产品原有总数之比。 可靠度函数与累积故障分布函数的性质
由密度函数的性质0 f (t)d^ 1可知：
t
R(t)二 1- F(t)= 1- °f(t)dt= ]f(t)dt
因此，R(t)、F(t)与f(t)之间的关系如图所示。
三、失效(故障)率：
工作到某时刻尚未故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率，称之为产品的失效率 用数学符号表示为： “、
dr(t)
h(t) = ------
N s (t)dt
f(t)
to
图 R(t)、F(t)与f(t)关系
t
式申兄(0故障率』
(n t / )----- 1时刻后# di时同內故膛的产爲就；
—⑴一截鸟产器就.即別『时別希不就障的产晶戟
例：
公式％)=為中，dr^\<：(B)
A. 剩余产品数
B.失效数的增量
C.瞬时失效率
D.时间增量
2.3可靠性寿命特征
一、平均寿命(MTTF):
对于不可修系统，平均寿命是指一批同类产品从开始使用知道失效前的功罪时间的平均值间或者首次故
障前平均时间(mean time to failure)。
如君命月艮从扌旨数分布即二尺(Q = &
MKIF = f RQg
例：
某零件寿命服从指数分布，故障率与时间无关，
解：
由于失效率为常数，则可靠度服从指数分布
R(1000)=0.68
平均寿命MTTF=1/入=1000h.
二、可靠寿命、中位寿命与特征寿命
入=0.001求零件在50h , 1000h的可靠度,
R(50)=0.905
当产品的可靠度R=50 %时对应的工作时间, 叫做
中位寿命，记为Td5；
当产品的町黛度/? =
『©36.8%时对应的工竹Ibl fnJ,叫做特征券命，记为0 ；
叮靠寿命是指当可靠度等于给定值R时,产品对
应的工作时间,记为T R。
例：设某元件的寿命T服从指数分布，它的平均寿命为5000小时，试求其失效率和使用解：根据题意
有：0 =1/入=5000
所以入=1/5000=0.(002
由于失效率为常数，则可靠度服从指数分布
，也称为平均故障前时
以及该零件的平均寿命。
125小时后的可靠度。
当t=125小时吋,R(125)= £-000025
不正确的是(ABC)
A. 并联系统中的各单元寿命服从指数分布，其系统的寿命也服从指数分布
B. t=0时刻，产品故障率一定为零
C. 某产品的MTBF=C小时，说明该产品每工作C小
时才出一次故障
D. 可靠性是指产品在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力2.4失效率曲线
⑻早期失效期：产品早期故障反映了设计、制造、加工、装配等质量薄弱环节。
早期故障期又称调整期或锻炼期，此种故障可用厂内试验的办法来消除。
航空发动机的性能故障大多发生在此阶段。
(b) 正常工作期：在此期间产品故障率低而且稳定，表现出设备的固有可靠性，是设备工作的最好时期在这
期间内产品发生故障大多出于偶然因素，如突然过载、碰撞等，因此这个时期又叫偶然失效期。可靠性研
究的重点，在于延长正常工作期的长度。
(c) 损耗失效期：零件磨损、陈旧，引起设备故障率升高。
如能预知耗损开始的时间，通过加强维修，在此时间开始之前就及时将陈旧损坏的零件更换下来，也就是
说可延长可维修的设备与系统的有效寿命。
人方健廉白勺曲线
罔人迸喷辛皓健鹿rtfi隅
例：下列说法
使故障率下降,
人类健康的曲线
典型浴盆失效曲线包括(ABD)A .早期失效期 B .偶然失效期C .稳定失效期 D .耗损失效期
2.5
常用概率分布
止态分防
称X 是服从蚕数为励。旳上念分氛
r
一見JC
X A O
/ n -
叫
L
O
M O
=1
—f >. c Jt j rfx
心X)
—e
写出寿命服从指数分布的产品的可靠度
R (t )、失效度F ( t )和失效率 入(t )的函数表达式，并画出其分布图形。
4 1 1
心〉=£-小，
L (1 D =
】一£ f ■
< I
入 f <
1
1
-------------------------------------------
F(1)"
I
忙
u
t
z
三、
威布尔分布
f(t)=竺(1 —尸)t >0
F(t) = 1 — e ro
其中，m 称为形状参数，丫称为位置参数，tO 称为尺度参数。
也称为口斯分術:
、指数分布
I it t >
不同Y值的威布尔分布(£ =1, m —2 )
丿我石jQv久r孑if , ■ P . 衣刁。凸;LK门勺參数:>9
A.十B•尸
C. m D, to 3
第三章简单不可修系统
3.1概述
3.2串联系统
3.3并联系统
3.4贮备系统
3.1概述
一、系统和状态
系统：为了完成某一特定的功能，由若干个单元组成的综合体。
对于不可修系统，假设如下：
1 )系统或者单元只有两个状态：正常或失效；
2 )各个单元是相互独立的，任意一个单元的状态与其他单元的状态没关系；
二、可靠性框图
为了对系统可靠性进行分析、计算，可以用一种框图来表示系统内各单元之间的可靠性逻辑关系，这种逻辑框图叫可靠性框图。
両百——
阀门A I旧门口岡门A 冋「113
碌丁里国
——nn—r ——
I 一—可罪性梔图
可靠性框图和原理图在联系形式和方框联系数目上都不一定相同，有时在原理图中是串联的，而在可靠性框图中却是并联的。
3.2串联系统
串联模型：
组成系统的所有单元中任一单元的故障就会导致整个系统故障的系统称串联系统。它属于非贮备可靠性模型, 其逻辑框图如图所示。
1 f 理-1 “ L
1J ................. | n
.压气机*燃烧窒--- •【涓轮------ "|［尾箱管|
根据串联系统的定义及逻辑框图，其数学模型为:
n
R s (t)二：R(t)
i 4
式中 R s (t)――系统的可靠度;
R ⑴一一第i 个单元的可靠度。
由于R(t)是个小于1的数值，由R i (t)它的连乘积就更小，所以串联的单元越多，系统可靠度越低。 若各单元的寿命分布均为指数分布，即
n
尺⑴^盘
R s (t)=n
7
式中 4――系统的故障率； 入i ——各单元的故障率。
可见，串联系统中各单元的寿命为指数分布时，系统的寿命也为指数分布。 串联系统的工作寿命：总是等于其系统中寿命最短的一个单元的寿命。
系统的平均无故障工作时间为：
f RUM
由MTBF s 可以看到，串联单元越多，贝U MTBF s 也越小。
例：有四个零件串联组成的系统如图所示，已知各零件的可靠 度分别R A =0.9, R B =0.92, R C =0.95, R D =0.98。求系统
可靠度R S
「k I | 巧：r^~i —i □ i
: F ?S c t = R A R B R O R D
= 0.9 X 0.92 X 0.95 X 0,98 =0.77
一仓库设有由火灾检测系统和喷淋系统组成的自动灭火系统。 设火灾检测系统可靠度和喷淋系统的可靠度皆为 0.99,
计算一旦失火时自动灭火失败的概率为
【 C 】
A . 0.01 C. 0.0199
结论：
1) 串联系统的可靠度低于系统中任意一个单元的可靠度； 2 )串联系统的失效率大于系统中任一单元的失效率；
3 )如果串联系统的各个单元寿命服从指数分布，则该系统的寿命也服从指数分布;
4 )串联系统可靠度等于系统所有单元的可靠度之积；
「i t i 丄
B . 0.0099 D . 0.001
在设计时，为提咼串联系统的可靠性，可从下列三方面考虑：
(a) 尽可能减少串联单元数目
(b) 提高单元可靠性，降低其故障率
(c) 缩短工作时间
3.3并联模型
组成系统的所有单元都故障时，系统才故障的系统叫并联系统，它属于工作贮备模型。其逻辑框图如图所示。
根据并联系统定义逻辑框图，其数学模型为
n F s(t)W F i(t)
i =±
式中F s(t)――系统的不可靠度；
F(t)——第i个单元的不可靠度。根据可靠度和不可
靠度的关系：
n n
R s(t)十F s(t)=w i F i(t)=n r-R(t)]
i =1 i
当各单元的塔陆服从描数分布时*并系统的可卑度为：
心⑴=/-ri【』—叮川］
1 = /
当n吃时*则：
©（f）= I ~\!-尺』0）］［/ - R"\
匚=max心
1 's(t)= ■，2 )e(1 3 e J^+e~^2t_e~(h+'2)t 系统平均工作寿命: MTBF s= j R(t)dt 二厂6一'* e—'2t-e4 1 2)t dt 当入=?2=沁时： MTBF s= MTBF0+ 1/2 MTBF o 例：有四个零件并联组成的系统如图所示，已知各零件的 可靠度分别R A=0.9，R B=0.92,R C=0.95，R D=0.98。求系统可靠度R S°解：Rs（t）= 0.999992 串联：R s（t）= 0.77 1 z 1 —T I 1 A.I 1 1 1 ■>I- 心井联系统的工件痔命：总扯等于系统中腐命最长的一个工件单元的春命” N tin同营元飯i咸的并殴系统诃堆頊圉 即使单元故障率都是常数，而并联系统的故障率不再是常数。 音矗优冬単距耐箱命令芈紛描龈令芈时# 对于n金如司单疙福并SK蠡纯，＜ 与无贮备的单个单元相比，并联可明显提高系统可靠性（特别是n=2时） 当并联过多时可靠性增加减慢 X I* 1p I, I . | | Hi wa（ ~se; 并耳关单元数•与系统rrr眷丿戈「［勺关系 申联秦枕■rt1集拿走■ -------------------------------------------------------------- --^― T 坷靠度（■賴槌疋珅〕 （加总泾*里了 尺* ▼ & —R.、R. E加洼定坤〉jF'fljF'fc « ^fefekU理） 岛.小琛鼬靠坯 » Kt/■ T1 ft. * = ■ Jrt h些命擊统尸“™ It F* J" I 柬般nlir+t dt氓--- 齐可京性 ? 厂1— LJ 1^ MsJ1 ■b 第一节系统可靠性计算 并联模型故障率曲线 T 率联系疑丰口丼強:系址工寸L匕阖 黄色XI,蓝色X2,橘色X3. 结论： 1 ）并联系统的失效率低于各个单元的失效率； 2）并联系统的可靠度高于任意一个单元的可靠度； 3）并联系统的平均寿命高于各个单元的平均寿命； 4 ）即使并联系统的各个单元寿命服从指数分布，系统寿命也不在服从指数分布； 3.4贮备系统 为了提高系统的可靠性，在正常工作单元以外，还可以贮备一些单元，以便当工作单元失效时候，能够立即通过转换开关使贮备单元依次地替换已经失效的工作单元，从而使系统能够继续工作下去，这种系统叫做贮备系统，也称为冗余系统或者旁联系统。 冷贮备：贮备单元在贮备期内不发生失效； 热贮备：系统中做贮备的单元也存在失效的可能，但贮备单元的失效率一般比工作单元小的多。 2个同样单元组成的并联系统、热储备系统、冷储备系统，若其可靠度分别为R1、R2、R3,则（ABC） A. R1 B. R1 C. R2 D. R2>R3 3.5 n中取r模型（r/n,即表决系统） 组成系统的n个单元中，不故障的单元数不少于r（r为介于1和n之间的某个数）系统就不会故障，这样的系统 称为r/n系统。它属于工作贮备模型。 如四台发动机的飞机，必须有二台或二台以上发动机正常工作，飞机才能安全飞行，这就是4中取2系统。 当n个单元都相同时，其可靠度可按二项展开式计算： R s(t) C；；R k[1 _R°]n上 k =E 式中n 系统的单元数； r――系统正常工作所必须的最少单元数。 当r=1时，即为并联系统； 当r=n时，即为串联系统。 当各单元寿命均服从指数分布时，系统的平均寿命为： =——.+; +; + …+_; 77 A (H-l (H- 2尸几 用户对电源供电系统有如下要求：平日最大供电量为6kW,紧急情况下需要12kW。假定电源分别由下列方案构成, 试比较各种方案的可靠度。（设各发电机的可靠度是相同的，且发生失效是相互独立的） 方案1, 12kW发电机1台 方案2, 6kW发电机2台 方案3, 4kW发电机3台 解： 对于紧急情况，可采用下列方案 1、12kW发电机1台，可靠度R仁R0 2、6kW发电机2台，可靠度R2=R02 3、4kW发电机3台，可靠度R3=R03 显然R1>R2>R3所以方案1最可靠。 对于平日供电情况，可采用下列方案 1、12kW发电机1台，可靠度R仁R0 2、6kW发电机1台，1/2（G）表决系统，可靠度R2=2R0-R02 3、4kW发电机2台，2/3（G）表决系统可靠度R3=3R02-2R03 比较R1,R2大小 R2-R仁R0-R02= R0（1-R0）>0所以R1 解 : 比较R1,R3大小 R1-R3= R0(1-R0)(1-2R0) R0>0.5 时，R1 混联系统 并中联痰乡充 -------- 44 MX 厂 I t I -------- 1 N | ----------- 1 q 1 1亠1 Z1 ——1 N — 3 1— 4 | ----------- 并中if 关系全充: 各分系统先串联后并联，或者先并联后串联 串并联系统: 求混联系统中系统的可靠度。其单元可靠度均为 0.9 D 路集：能保证系统功能正常的集合。 -■ P .甘 -- 耳 L — T h” F —■ ■―- ”L ¥ P --- I 4. ■ .JT ・■ ■ _ M ■ I. ［牛■■ ..—■ w -- V -------- V — I 1 , # (2,川］* I3,出)” {2, 5), I 1 , 2, 4} T {2, 3, bj . 12 T A, *>} , M , 2, ’ (2, 3. 4. S| . (1 , N* 3. 4* &) ................................. 眾 小跆 4ft = 岗珮中去«T *任冋—产单元启就干丙杓咸時 如竝時处B 根据定义，若系统存在 m 个最小路集，计为A 1 ，A 2…A 那么至少要有一个最小路集存在， DE 组成的 M1 可靠度为 1-(1-0.9)(1-0.9)=0.99 F 和M1组成的M2可靠度为0.99*0.9=0.891 BC 组成M3的可靠度为0.9*0.9=0.81 M3 和 M2 组成 M4 的可靠度为 1-(1-0.891)(1-0.81)=0.97929 A 和M4组成的M 的可靠度为 0.9*0.97929=0.881361 求混联系统 中系统的可靠度。其单元可靠度均为 0.9。 解： DE 组成的 M1 可靠度为 1-(1-0.9)(1-0.9)=0.99 FB 组成的 M2 可靠度为 1-(1-0.9)(1-0.9)=0.99 C 和M2组成的M3的可靠度为0.99*0.9=0.891 M3 和 M1 组成的 M4 的可靠度为 1-(1-0.99)(1-0.891)=0.99891 A 和M4组成的M 的可靠度为 0.9*0.9989仁0.899019 .四个相同元件组成的串并联系统可靠度和并串联系统，其可靠度分别为 R I 和R H,则: (A ) A . R I WRn B . R I >Rn C. R I =R n 第四章复杂不可修系统可靠性分析 D .无法计算 即保持正常工作状态。 复杂系统指系统各单元之间的关系既非串联关系又非并联关系。 复杂系统可靠度求法: 最小路集法、联络矩阵法，布尔行列式法等。 (一)最小路集法 由于最小路集之间是相互包容的，所以用相容时间的加法概率公式来计算系统的可靠度: m R s=P(s)=P( A i) mm m m P(A i) — ' P(A i A j) ' P(A i A j A). (-1)m」P( A i) i 4 i 心i ::j :k i 4 互斥条件下的加法公式： 两事件A、B互斥 C = A + B = AJ B P ( C) = P (A + B) = P ( A) + P ( B) 非互斥条件下的加法公式： 两条件A、B不互斥 C = A + B = AJ B P ( C) = P (A + B) = P ( A) + P ( B) - P (AB) 用最小路集法计算上例的系统可靠度。 确定最小路集：{1, 4}, {2, 4}, {3, 5}, {2, 5} m = 4 R = P (A i) + P (A?) + P (A3) + P (A4) - P (A1A2) - P (A1A3) - P (A1A4) + P (A1A2A3) + P (A1A2A4) +P (A1A3A4) + P (A2A3A4) - P ( A1A2A3A4) 根据系统的可靠性框图，把表示单元的每个框用弧表示并表明方向，然后在各框的连接 处标上节点，即构成网络图。弧度分为有向弧和无向(双向)弧。全为有向弧的网络称为有向网络；全为无向弧的 二者均有的称为混合网络; C『：表示从节点i到节点k,再从节点k到节点j的最小路集。 2 :表示节点i，j之间有两条弧相连，称为路长为2。 例：用邻接矩阵法求系统节点1, 5之间的全部最小路集。 7 ——- A —21一- B | 冷 c ---------- r ------ D （三）布尔行列式法 第五章故障树分析法 51概述 矩阵C的平方: C2=(C(2))nn 式中: n c(2) = (C ik C kj) k=1 c r=cc r-1= （C 『） n》n 1）写出系统联络矩阵C； 2）构造矩阵U，并与C相加，得到U+C； 3）将次矩阵中对应输入的列和对应输出的行删去，构成新的行列式S; 4）将S展开成为各项代数和形式，并且令各项均取正值，即得到最小路集。 C ij(r) :表示节点i，j之间有r条弧的最短路集 52故障树的定性分析 53故障树的定量分析 54重要度分析 第五章故障树分析法 概述 故障树的基本概念 1、定义 2、目的、特点 3、FTA 工作要求 4、常用事件、逻辑门符号 故障树分析 1、定性分析 2、定量分析 3、重要度分析 概述 切尔诺贝利核泄露事故、美国的挑战者号升空后爆炸和印度的博帕尔化学物质泄露。 FMECA 单因素分析法，只能分析单个故障模式对系统的影响。 FTA 可分析多种故障因素（硬件、软件、环境、人为因素等）的组合对系统的影响。 FMECA 和 FTA 是工程中最有效的 故障分析方法， FMECA 是FTA 的基础。 各工程领域广泛应用：核工业、航空、航天、机械、电子、兵器、船舶、化工等。 泰土巳尼克海X 隹 电机故障树 基本概念 故障树定义 故障树指用以表明产品哪些组成部分的故障或外界事件或它们的组合将导致产品发生一种给定故障的逻辑图。 故障树是一种逻辑因果关系图，构图的元素是事件和逻辑门 _________ 事件用来描述系统和元、部件故障的状态 呵仆性井斤3 -- 肆 X me* * *0 送号"吃* 顷 «1, ft- < 輕 讶】 就 ，卷.距涯込*!点社 怙号* 花X 壮*牡 __ 逻辑门把事件联系起来，表示事件之间的逻辑关系 基本概念 故障树分析（FTA ） 通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素进行分析，画出故障树，从而确定产品故障原因的各种可 能组合方式和（或）其发生概率。 定性分析 定量分析 FTA 特点 特点 1、 是一种自上而下的图形演绎方法； 2、 有很大的灵活性； 3、 综合性：硬件、软件、环境、人素等； 4、 主要用于安全性分析； 孑:了 L Q r^d 卄沁鞘 样在= 』：上 淤L 弟侯仲W 件* 孙址 i 整44广7］趣作阳歯"体阪弭Hl 的特卿*件 /z 、 O 入=兔璋* 他于*旌昔G. 壬+对 Mi 典言1二»分交毎 Vi 夕卜上也一上/亠 * U ｝二m US t 位T-占H .-r> +JX 中村A 甩芒匕>i 少卜吕竹工r rb'l tt< 'V Nf t 故障权寸借用逻辑门符号 说明 母已匕=1匸 小人/ r 」的输入事十卜.A 人/门的输出半件 余B 』可时发生w A 必然发生，这利「遷轲 尤烧砂刈事仆 运 A. = Z?, B 亠 o 3t 亠t •…o 3tl ❖ rui^4n “ 1 jf i''扌陷述*世卅it 衣心式力 母“ 4II -J 入屮件中至山 H •个岌 * 佈心屮件A 耘牛.・ 称为事代 U 打峑卅°站f j 血士占勺空油表坛罠旳 a ： I I 上 “1 故障树常用逻辑门符号 故障树常用逻辑门符号符号说明 人△■和同转移符乃（A足子树代兮，川字母数字表示）：c左图表示“下面转到以字母数字为代号所指的地方去” c右图表示“由具有相同字母数字的符号处转移到这里来” 勺V 相似转移符号（A同上）: e左图表示“下面转到以字母数字为代号所指结构相似而事件标号不同的子树去”，不同事件标号在二角形旁注明心右图表示“相似转移符号所指子树与此处子树相似但事件标号不同” 可靠性理论基础复习资料 目 录 第一章 绪论 第二章 可靠性特征量 第三章 简单不可修系统可靠性分析 第四章 复杂不可修系统可靠性分析 第五章 故障树分析法 第六章 三态系统可靠性分析 第七章 可靠性预计与分配 第八章 寿命试验及其数据分析 第九章 马尔可夫型可修系统的可靠性 第一章：可靠性特征量 2.1 可靠度 2.2 失效特征量 2.3 可靠性寿命特征 2.4 失效率曲线 2.5 常用概率分布 2.1 可靠度 一、系统的分类：可修系统与不可修系统； 可修系统是指系统的组成单元发生故障后，经过维修能够使系统恢复到正常工作状态。 不可修系统是指系统或其组成单元一旦发生失效，不在修复，系统处于报废状态。 二、可靠性定义 产品在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力。 1. 产品：可以是一个小零件，也可以指一个大系统。 2. 规定条件：主要是指使用条件和环境条件。 3. 规定时间：包括产品的运行时间、飞机起落架的起飞着陆次数、循环次数或旋转次数等。 产品可靠性是非确定性的，并且具有概率性质和随机性质。 广义可靠性与狭义可靠性 指可修复产品在使用中或者不发生故障（通过预防性维修），或者发生故障也易于维修，因而经常处于可用状态的能力。 广义可靠性 = 狭义可靠性 + 可维修性 广义可靠性典型事例：赛车 可靠性的分类：固有可靠性和使用可靠性 固有可靠性：通过设计、制造、管理等所形成的可靠性 (通常体现在产品的固有寿命上) 使用可靠性：产品在使用条件影响下，保证固有可靠性的发挥与实现的功能。 （通常体现在产品的实际使用寿命上） 使用条件：包括运输、保管、维修、操作和环境条件等。 例1:判断下面说法的正确性： 所谓产品的失效，即产品丧失规定的功能。对于可修复系统，失效也称为故障。（ √ ） 例2：可靠度R(t)具备以下那些性质？（BCD) A ．R(t)为时间的递增函数 B ．0≤R(t)≤1 C ．R(0)=1 D ．R(∞)=0 若受试验的样品数是N 0个，到t 时刻未失效的有Ns(t)个；失效的有N f (t)个。则没有失效的概率估计值，即可靠度的估计值为 可靠度是一个时间的函数，随时间的变化而变化，其取值在0-1之间。 00)()()()()()(N t N N N t N t N t N t N t R f s f s s -==+= 可靠性基础知识 研究可靠性的意义 对于产品来说, 可靠性问题和人身安全, 经济效益密切相关 . 因此, 研究产品的可靠性问题, 显得十分重要 . 非常迫切 . 1) 提高产品可靠性, 可以防止故障和事故障的发生, 尤其是避免灾难性的事故发生 .86 年1 月28 日, 美航天飞机” 挑战者号” 由于 1 个密封圈失效, 起飞76S 后爆炸, 其中7 名宇航员丧生, 造成12 亿美元的经济损失;92 年我国发射” 澳星号” 时由于一个小小零件的故障, 发射失败, 造成了巨大的经济损失和政治影响到 . 2) 提高产品的可靠性, 能使产品总的费用降低 . 提高产品的可靠性, 首先要增加费用, 如选用好的元器件, 研制部分冗余功能的电路及进行可靠性设计、分析、实验，这些都需要经费。然而，产品可靠性的提高使得维修费及停机检查损失费大大减小，使总费用降低。 3 ）提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高产品可用率，一台设备可顶几台用，可以发挥几倍的效益。美国GE 公司经过分析认为，对于发电、冶金、矿山、运输等连续作业的设备，即使可靠性提高1% ，成本提高10% 也是合算的。 4 ）对于公司来讲，提高产品的可靠性，可以改善公司信誉，增强竞争力，扩大市场份额，从而提高经济效益。 一般所说的“ 可靠性” 指的是“ 可信赖的” 或“ 可信任的” 。我们说一个人是可靠的，就是说这个人是说得到做得到的人，而一个不可靠的人是一个不一定能说得到做得到的人，是否能做到要取决于这个人的意志、才能和机会。同样，一台仪器设备，当人们要求它工作时，它就能工作，则说它是可靠的；而当人们要求它工作时，它有时工作，有时不工作，则称它是不可靠的。根据国家标准的规定，产品的可靠性是指：产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。 我国的可靠性工作起步较晚，20 世纪70 年代才开始在电子工业和航空工业中初步形成可靠性研究体系，并将其应用于军工产品。其他行业可靠性工作起步更晚，差距更大，与先进国家差距20 ～30 年，虽然国家已制订可靠性标准，但尚未引起所有企业的足够重视。 对产品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的产品，可以长时间正常工作（这正是所有消费者需要得到的）；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间就越长。 可靠性工程基本理论 可靠性工程是一种工程学科，主要涉及如何对产品和系统的可靠性进行评估、设计和管理等。可靠性工程的基本理论包括可靠性的定义、可靠性的特征、可靠性的评估方法、可靠性的设计原则和可靠性预测方法等。 1. 可靠性的定义 可靠性是指产品或系统在规定条件下保持正常运行的能力。从概率学的角度来看，可靠性是指产品或系统在规定时间内不出现故障的概率。具体来说，可靠性可以用以下公式来表示： 可靠性= (正常运行时间)/(正常运行时间+故障时间) 2. 可靠性的特征 可靠性具有以下几个特征： （1）可度量性：可靠性可以通过概率和统计方法进行量化和评估。 （2）时效性：产品或系统的可靠性是随着时间变化的，需要及时进行检测和更新。 （3）风险性：可靠性与风险直接相关，风险越高，可靠性要求越高。 （4）系统性：可靠性需要从整个系统的角度考虑，而非单个组成部分的可靠性。 3. 可靠性的评估方法 可靠性评估方法主要包括故障模式和效应分析（FMEA）、故障 树分析（FTA）、可靠性增长法（RAM）和可靠性试验等。 （1）故障模式和效应分析（FMEA）是一种从设计阶段就开始进 行的预防性可靠性评估方法。其主要思想是通过对每个零部件的故 障模式和故障后果进行识别、分类和评估，推断出产品或系统的可 靠性并采取相应的预防措施。 （2）故障树分析（FTA）是一种基于逻辑的可靠性评估方法。 它将故障模式和事件之间的因果关系表示为一棵树状结构，通过逐 层分析和推断出故障的原因，进而评估产品或系统的可靠性。 （3）可靠性增长法（RAM）是一种逐步提高产品或系统可靠性 的方法。通过在产品或系统的使用过程中收集和分析故障数据，以 修正设计和制造过程中不足之处，最终提高产品或系统的可靠性。 （4）可靠性试验是通过对样品进行一系列可靠性测试，从而评 估产品或系统的可靠性。常见的可靠性试验方法包括加速寿命试验、高温试验、低温试验、振动试验、冲击试验等。 4.可靠性的设计原则 可靠性的设计原则包括下列几个方面： （1）原则上应对可能引起故障的所有因素（如环境因素）进行 评估和控制。 （2）应该选用可靠的材料和制造工艺。 （3）设计时应充分考虑容错、检错、修正错和报警等功能。 （4）应该采用模块化的设计，方便故障的定位和维修。 WORD 完满格式编写 一、靠谱性概论 靠谱性工程的发展及其重要性 1、靠谱性工程发源与第二次世界大战（日本，齐藤善三郎）。20 世纪 60 年月是靠谱性全面发展的阶段， 20 世纪 70 年月是靠谱性发展步入成熟的阶段， 20 世界 80年月是靠谱性工程向更深更广的方向发展。 2、1950 年 12 月，美国成立了“电子设施靠谱性特意委员会”，1952年8月，组成“电子设施靠谱性咨询组（ AGREE），1957 年 6 月发布《军用电子设施靠谱性》，标记着靠谱性已经成为一门独立的学科，是靠谱性发展的重要里程碑。 3、靠谱性工作的重要性和紧急性：①武器装备的靠谱性是发挥作战效能的重点，民用产品的靠谱性是用户满意的重点②成为参加国际竞争的重点要素③是影响 公司盈余的重点④是影响公司创立品牌的重点⑤是实现由制造大国向制造强国 转变的必由之路。 4、靠谱性重点产品是指一旦发生故障会严重影响安全性、可用性、任务成功及 寿命周期花费的产品、价钱昂贵的产品。 靠谱性定义及分类 1、产品靠谱性指产品在规定的条件下和规定的时间内，达成规定功能的能力。 概率胸怀成为靠谱度。 2、寿命剖面是指产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的所有事 件和环境的时序描绘，包含一个或几个任务剖面。任务剖面是指产品在达成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描绘。 3、产品靠谱性可分为固有和使用靠谱性，固有靠谱性水平必定比使用靠谱性水 平高。 产品靠谱性也可分为基本靠谱性和任务靠谱性。基本靠谱性是产品在规定条件下和规准时间内无故障工作的能力，它反应产品对维修资源的要求。任务靠谱性是产品在规定的任务剖面内达成规定功能的能力。同一产品的基本靠谱性水平必定比任务靠谱性水平要低。 故障及其分类 1．电力系统可靠性包括( )和( )两个方面。( ) A）充裕性、安全性B)充裕性、可靠性C) 可靠性、安全性D) 可用性、安全性 2．可靠性评估方法包括( )方法和概率性方法两种。 A）可用性B) 确定性C) 可靠性D) 安全性 3．根据电力系统元件的可靠性参数，建立元件和系统的可靠性数学模型，通过数值计算方法获得系统的各项指标的评估方法称为（） A）模拟法B) 统计法C) 解析法D) 概率法 4．通常根据预想的元件故障（规定电力系统应能承受的发电系统或输电系统计划和非计划停运组合），通过计算分析给出系统性能的方法称为（） A）模拟法B) 确定性方法C) 解析法D) 概率性方法 5．根据元件故障、修复、切换、安装等过程的统计参数，通过对系统运行方式和元件故障模式的概率模拟，计算负荷点、系统的运行可靠性指标，得到概率可靠性指标和概率经济指标，从而对系统的可靠性能有一个较为全面和客观的评价的方法称为（） A）模拟法B) 确定性方法C) 解析法D) 概率性方法 6．根据已发生的元件停运事件，经统计分析以确定元件可靠性水平的过程称为（） A）模拟法B) 确定性方法C) 解析法D) 概率性方法 7．以下哪项不属于系统的可靠性统计评价（） A）分析元件、负荷点、系统可靠性逐年的变化趋势 B) 分析同类元件中不同生产厂家的可靠性性能差异 C) 制定未来元件、系统的可靠性参考标准 D) 辨识系统薄弱环节 8．以下哪项不属于系统的可靠性评估（） A）负荷点、系统固有的理论可靠性水平 B) 开展可靠性优化分析 C) 对系统进行增强性措施分析、成本效益分析 D) 辨识系统薄弱环节 9．电力系统可靠性统计是电网可靠性评估及评价的（），为电力系统规划、 第五章可靠性基础知识 第五章可靠性基础知识 【考试趋势】 单选3-4题，多选4-5题，综合分析1题。考查方式以理解题和计算题为主。 总分值25-35分。总分170分。 【大纲考点】 基本脉络：可靠性概念——测量——模型——分析——试验——管理。 一、可靠性的基本概念及常用度量 1．掌握可靠性、维修性与故障(失效)的概念与定义（重点） 2．熟悉保障性、可用性与可信性的概念（难点） 3．掌握可靠性的主要度量参数（难点） 4．熟悉浴盆曲线（重点） 5．了解产品质量与可靠性的关系 二、基本的可靠性维修性设计与分析技术 1．了解可靠性设计的基本内容和主要方法 2．熟悉可靠性模型及串并联模型的计算（重点） 3．熟悉可靠性预计和可靠性分配（难点） 4．熟悉故障模式影响及危害性分析（重点）（难点） 5．了解故障树分析（重点） 6．熟悉维修性设计与分析的基本方法； 三、可靠性试验 三、可靠性试验 1.掌握环境应力筛选（重点） 2.了解可靠增长试验和加速寿命试验（重点） 3.手续可靠性测定试验（难点） 4.了解可靠性鉴定试验 四、可信性管理 1．掌握可信性管理基本原则与可信性管理方法（难点） 2．了解故障报告分析及纠正措施系统（重点） 3．了解可信性评审作用和方法 第一节可靠性的基本概念及常用度量 【考点解读】 第一节可靠性的基本概念及常用度量 学习目标要求： 1、掌握可靠性、维修性与故障的概念与定义 2、熟悉保障性、可用性及可信性的概念 3、掌握可靠性的主要度量参数 4、了解浴盆曲线 5、了解产品质量与可靠性关系 基本脉络是：可靠性——不可靠（故障）——可靠度——可靠度函数——常用指标——模型——地位意义（与质量的关系） 典型考题 典型考题： 单选题 22、下述设计方法中不属于可靠性设计的方法是（）。 a、使用合格的部件 b、使用连续设计 c、故障模式影响分析 d、降额设计 23、产品使用寿命与（）有关。 a、早期故障率 b、规定故障率 c、耗损故障率 d、产品保修率 一、故障（失效）及其分类 一、故障（失效）及其分类 1、故障 定义：产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态称为故障。对于不可修复的产品如电子元器件和弹药等也称失效。 简单地说，故障就是产品丧失了规定的功能。严格地说，故障是指产品不能执行规定功能的状态。 可靠性理论基础复习资料 目录 第一章绪论 第二章可靠性特征量 第三章简单不可修系统可靠性分析 第四章复杂不可修系统可靠性分析 第五章故障树分析法 第六章三态系统可靠性分析 第七章可靠性预计与分配 第八章寿命试验及其数据分析 第九章马尔可夫型可修系统的可靠性 第一章：可靠性特征量 2.1可靠度 2.2失效特征量 2.3可靠性寿命特征 2.4失效率曲线 2.5常用概率分布 2.1可靠度 一、系统的分类：可修系统与不可修系统； 可修系统是指系统的组成单元发生故障后，经过维修能够使系统恢复到正常工作状态。不可修系统是指系统或其组成单元一旦发生失效，不在修复，系统处于报废状态。 二、可靠性定义 产品在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力。 1. 产品：可以是一个小零件，也可以指一个大系统。 2. 规定条件：主要是指使用条件和环境条件。 3. 规定时间：包括产品的运行时间、飞机起落架的起飞着陆次数、循环次数或旋转次数等。产品可靠性是非确定性的，并且具有概率性质和随机性质。 广义可靠性与狭义可靠性 指可修复产品在使用中或者不发生故障(通过预防性维修)，或者发生故障也易于维修，因而经常处于可用状态的能力。 广义可靠性=狭义可靠性+可维修性 广义可靠性典型事例：赛车 可靠性的分类：固有可靠性和使用可靠性 固有可靠性：通过设计、制造、管理等所形成的可靠性 (通常体现在产品的固有寿命上) 使用可靠性：产品在使用条件影响下，保证固有可靠性的发挥与实现的功能。 (通常体现在产品的实际使用寿命上) 使用条件：包括运输、保管、维修、操作和环境条件等。 例1:判断下面说法的正确性： 所谓产品的失效，即产品丧失规定的功能。对于可修复系统，失效也称为故障。(V) 例2：可靠度R(t)具备以下那些性质？ ( BCD) A. R(t)为时间的递增函数B. o w R(t) < 1 C. R(0)=1 D. R()=0 若受试验的样品数是N o个，到t时刻未失效的有Ns(t)个；失效的有N f(t)个。贝【J没有失效的概率估计值，即可靠度的估计值为 1、朱兰质量螺旋的意义：曲线是一条螺旋式上升的曲线，把全过程中各质量只能按逻辑顺序串联起来，用以表征产品质量形成的整个过程和规律性。反映了产品质量形成的客观规律，是质量管理的理论基础，对现代质量管理的发展具有重大的意义。 2、什么是两种质量？他们之间有什么联系？：综合产品质量和工序产品质量。前者指包括本工序以及上道工序加工在内的总质量，称总质量。后者指该工序本身的加工质量，称分质量。总质量是由本工序的分质量以及上道工序的影响构成。 3、何谓过程能力？过程能力指数？过程性能指数？他们的作用各式什么？：过程能力：加工质量满足技术标准的能力。短期过程能力反映短期差异，长期过程能力反映长期差异。过程能力指数：度量过程加工质量符合要求的规范，即企业满足顾客要求的指标。过程性能指数：。。。。。。作用：反映质量可改进范围，评估过程，偏离稳态的稳定程度。 4、试说明早期失效，偶然失效与损耗失效的特征。 早期失效：故障发生概率较大，但失效率随时间增加而迅速下降。 偶然失效：失效是随机的，失效率基本是常数。 损耗失效：失效率迅速上升，直至报废。 4、什么是质量成本？构成项目包括哪些？ 质量成本又称为质量费用，是指为了确保和保证合格的质量而发生的费用以及没有达到合格的质量所造成的损失。包括预防成本,，鉴定成本，内部损失成本，外部损失成本，外部质量保证成本 5、什么是DMAIC？D(界定)M（测量）A（分析）I（改进）C（控制） .什么是PDCA？如何推动PDCA循环？ 答：计划-执行-检查-总结，推动PDCA循环关键在于总结过程，通过总结经验形成一定的标准制度或规定，使工作做的更好，才能促进质量水平提高。 7.简述抽检过程中的两种错误 答：第一类错误：弃真错误，把合格品判为不合格品的概率错误。第二类错误：纳伪错误，把不合格品判为合格品的概率错误。 8.简述百分比抽样法的不合理性。 答：在质量水平相同时，接收概率随批量大小不同而不同。批量大接收概率小，批量小接收概率大，致使对大批量要求过严，小批量要求过宽。 9.试述平均出厂质量AOQ和平均出厂质量极限AOQL的基本含义是什么？ 答：AOQ：对于一定质量的待验收产品，利用某一验收抽样方案检验后，检出产品的预期平均质量水平。AOQ的最大值称为平均出厂质量极限AOQL. 10.质量成本控制的目的和步骤？ 答：目的：有利于企业领导便于质量决策，有利于提高经济效益，便于对有关质量费用进行控制，有利于提高企业质量费用的有效性。步骤：事前控制，事中控制，事后控制。 5．美国质量管理的特点：（1）强调质量专家的作用；（2）加强检验部门与质量管理部门；（3）重视质量成本的分析；（4）强调关键因素的控制；（5）广泛应用质量管理新技术 日本质量管理的特点：（1）开展全公司性的质量管理；（2）实行质量管理的审核制度；（3）重视质量管理的教育和培训；（4）开展质量管理小组活动；（5）灵活应用质量管理的统计方法；（6）广泛应用新技术；（7）开展全国范围的“质量月”活动。 1．抽样检验的本质就是数理统计的假设检验。据数理统计，在显著性检验时，可能会犯弃真（第一类）或纳伪（第二类）错误。犯第一类错误（弃真错误）的概率，称为弃真概率，记为α；犯第二类错误（纳伪错误）的概率，称纳伪概率，记为b 在生产方与使用方的验收抽样检验中，犯弃真错误不利于生产方，因此称犯弃真错误的概率为生产方风险；犯存伪错误对使用方不利，故称犯纳伪错误的概率为使用方风险。 2．质量成本是指企业为达到和保持既定的质量水平所需的费用。它包括为确保满意的质量而发生的费用以及没有达到满意的质量所造成的损失。由五部分构成，分别是：预防成本、鉴定成本、内部损失成本、外部损失成本，特殊情况下，还包括外部质量保证成本。 3．最适宜的质量水平，从理论上来说，就是对应于质量成本总额曲线最低点的质量水平。在该区域内，如果产品合格率过低，会因故障成本过大而使质量成本总额升高；如果靠加大鉴定成本而使产品合格率过高，也会使质量成本总额升高，从而使质量经济性变差，这也是得不偿失的。也就是说，质量适宜区是质量成本处于最低的范围。在该区域内的一定条件下，质量管理工作的重点在于维持和控制现有的质量水平。 5．“质量至善论”认为，在质量至善区内，其鉴定成本最大。这说明企业为了追求质量采取了过多的预防、检验等措施，结构导致总成本急剧上升，从经济的角度来看是不合理的。因此在实际中要采取必要的改进措施，在保证质量水平的基础上降低鉴定费用。 6．质量成本控制的目的可归纳为以下几个方面： （1）有利于企业领导进行质量决策； （2）有利于提高经济效益； （3）便于对有关质量费用进行控制； （4）有利于提高企业质量体系的有效性。 质量成本控制的步骤为： （1）事前控制； （2）事中控制； （3）事后控制。 6．质量认证的作用。（1）提高具有已认证产品的企业及 3．选出不同类的一项是C．服务用语的文明程度 4．供货时间及运输方式对硬件产品而言，属于B．赋予特性 5．质量不仅指产品质量，也可以指C．过程和体系的质量 6．质量目标是在质量方面所追求的目的，其通常依据A．组织的质量方针制定。 7．属固有特性的有B．机器的生产率 8．B．在质量方面指挥和控制组织的协调的活动叫做质量管理。 9．质量方针是企业经营总方针的组成部分，是B．企业管理者对质量的指导思想和承诺 10．全面质量管理可以这样来表述。D．以质量为中心，以全员参与为基础，目的在于通过让顾客满意和本组织所有者、员工、供方、合作伙伴或社会等相关方受益而达到长期。。。。 11．方针目标管理是（A．中长期）目标。 12．方针目标制订的程序不包含D．实施应用 13．菲根堡姆提出地质量管理的主要任务是C．建立质量管理体系 14．统计质量控制的缺点是C．不能进行废品的先兆分析 15．质量管理从单纯地事后检验进入检验加预防阶段地标志是A．数理统计方法地应用 1．质量检验就是对产品的一个或多个质量特性进行观察、（C．测量）、试验，并将结果和规定的质量要求进行比较，以确定每项质量特性合格情况的技术性检查活动。 2．质量检验的各种功能中最主要最基本的一项功能是（B．把关功能）。 3．质量检验计划是对检验涉及的活动、过程和资源及相互关系做出的（B．规范化 ）书面规定，用以指导检验活动正确、有序、协调地进行。 4．编制质量检验计划的目的是指导检验人员完成检验工作，保证检验工作的（D．质量 5．检验指导书是具体规定检验（B．操作要求）的技术文件。 8．进货检验的主要对象是（） C．原材料及其他对产品形成和最终产品质量有最大影响的采购物品和物资 9．进货检验具体步骤正确的是（）。 （1）记录检验、试验数据和结果，鉴认保存 （2）按检验规则（细则）要求进行实物及样品的外观检查，有无质量问题 （3）采购物质、物品因生产急需来不及检验、验证而需放行的，应对该产品作出明确标识，做好记录，经规定的授权人员签字，并在检验证实不符合质量要求时能及时追回和更换的情况下，才允许放行，投入作业过程（工序） （4）进货检验一般由采购方质量检验及相当机构负责执行 （5）查验供货方提供的质量凭证 （6）有包装和标签的，查看实物状态，核对实物数量，确认是否文实相符 （7）对不合格品采取隔离措施，并按规定作出处理决定 （8）按照检验规程（细则）规定进行检验、试验，对测量结果进行数据处理，并对照规定判定是否合格B．（5）（6）（2）（8）（1）（7）（4）（3） 10．过程检验的对象是（B．本过程（工序）完成的产品 11．过程检验最重视（A．首件检查 12．抽样检验的主要缺点是（C．有一定的风险）。 14．下列是非破坏性检验的有C．过程检验 15．计数检验中的“计件检验”是指（A．根据给定的计数指标，将单位产品分为合格品或不合格品的检验16．检验批是作为检验对象而汇集起来的一批产品，有时也称为交检批，一个检验批应由（D．基本条件的制造条件、一定时间内制造出来的同种产品）构成。 17．单位产品是（C．为实施抽样检验而划分的单位体或单位量 19．规定了每批应检验的（C．单位产品数和有关接收准则）的一个具体方案称为抽样方案。 20．在抽样检验中，不合格是（B．指单位产品的任何一个质量特性不符合规定要求）。 21．不属于产品批量的表示方法有（D．批单位产品不合格率 23．对批量为50的外购产品作抽样检验，采用的抽样方案为（5，1），则批不合格品率为P=6%时的接收概率L(P)为（A．0.997 ）。 24．百分比抽样方案的不合理性在于（）。 A．批质量相同的条件下，批量N越大，L(P)越小，方案越严 25．生产方风险α和使用方风险β的含义分别是（） 可靠性工程师考试资料（二）引言概述： 可靠性工程师是现代工程领域中一个非常重要的职位，他们负责确保产品和系统的可靠性，以及减少可能出现的故障和风险。为了成为一名合格的可靠性工程师，需要有一定的知识储备和专业技能。本文将深入探讨可靠性工程师考试相关的资料，帮助考生更好地准备考试。 正文内容： 一、可靠性基础知识 1. 可靠性概念与定义：介绍可靠性的基本概念，如MTBF（平均无故障时间）、故障率、可靠度等，以及它们的定义与计算方法。 2. 可靠性工程原理：解析可靠性工程的基本原理，包括可靠性需求分析、可靠性设计、可靠性测试与评估等环节，以及它们之间的关系。 3. 可靠性统计方法：介绍可靠性工程中常用的统计方法，如生存分析、故障模式与影响分析（FMEA）、故障树分析（FTA）等，以及它们的应用场景和具体步骤。 二、可靠性设计与优化 1. 可靠性要求确定：阐述如何根据产品和系统的使用环境、功能需求等因素确定可靠性要求，并建立相应的性能指标和测试标准。 2. 可靠性设计方法：介绍常用的可靠性设计方法，如设计失效模式与影响分析（DFMEA）、故障模式与影响分析（FMEA）、信号完整性分析等，以及它们的步骤和工具的应用。 3. 可靠性验证与验证测试：详细描述可靠性验证的流程和关键步骤，包括设计评审、模拟测试与实验验证等，以及常用的验证测试方法和技术。 三、可靠性评估与维护 1. 可靠性评估方法：介绍可靠性评估的方法和指标，如可靠性预测、可靠性增长试验等，以及它们的原理和适用范围。 2. 故障数据分析与故障诊断：解析如何进行故障数据的分析和故障诊断，包括故障率分析、故障模式与效应分析等方法和工具的使用。 3. 可靠性维护与改进：探讨如何进行可靠性维护和改进，包括维护计划的制定、故障处理与预防措施等方面的技巧和方法。 四、可靠性测试与试验 可靠性理论基础知识 可靠性理论基础知识 1.可靠性定义 我国军用标准GIB 451A-2005《可靠性维修性保障性术语》中，可靠性定义 为：产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。“规定时间”是指产品规定了的任务时间。 “规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。 可靠性的评价可以使用概率指标或时间指标，这些指标有：可靠度、失效率、平均无故障工作时间、平均失效前时间、有效度等。典型的失效率曲线是浴盆曲线，其分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。早期失效期的失效率为递减形式，即新产品失效率很高，但经过磨合期，失效率会迅速下降。偶然失效期的失效率为一个平稳值，意味着产品进入了一个稳定的使用期。耗损失效期的失效率为递增形式，即产品进入老年期，失效率呈递增状态，产品需要更新。 1.1可靠性参数 1、失效概率密度和失效分布函数 失效分布函数就是寿命的分布函数，也称为不可靠度，记为)(t F 。它是产品或系统在规定的条件下和规定的时间内失效的概率，通常表示为 )()(t T P t F ≤= 失效概率密度是累积失效概率对时间t 的倒数，记为f(t)。它是产品在 包含t 的单位时间内发生失效的概率，可表示为)() ()('t F dt t dF t f ==。 2、可靠度 可靠度是指产品或系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的概率。可靠度是时间的函数，可靠度是可靠性的定量指标。可靠度是时间的函数，记为 )(t R 。通常表示为?∞ =-=>=t dt t f t F t T P t R )()(1)()( 式中t 为规定的时间，T 表示产品寿命。 3、失效率 已工作到时刻t 的产品，在时刻t 后单位时间内发生失效的概率成为该产品时刻 t 的失效率函数，简称失效率，记为)(t λ。) (1) ()()()()()(''t F t F t R t F t R t f t -===λ。 4、不可修复的产品的平均寿命是指产品失效前的平均工作时间，记为MTTF （Mean Time To Failure)。?∞ =0)(dt t R MTTF 。 5、平均故障间隔时间（MTBF ） 平均故障间隔时间是一个标志产品平均能工作多长时间的特征量。可修产品的平均寿命是指相邻两次故障间的平均工作时间，称为平均无故障工作时间，通常记为MTBF(Mean Time Between Failure)，平均无故障工作时间与可靠度之间的关系表达式为:?∞ =0)(dt t tf MFBF 。 2.可靠性模型中常用的失效分布 1.指数分布 指数分布的失效密度函数为0)(≥=-t e t f t λλ。式中，λ是常数。 2.正态分布 正态分布记为),(2 σμN ，其分布密度函数为] )(2 1[221 )(σ μ 一、单选题（共20题，40分） 1、威布尔分布发特点是当β和Y不变，威布尔分布曲线的形状不变。随着α的减小，曲线由同一原点向右扩展，（）。（2.0） A、最大值变大 B、最大值减小 C、最大值不变 D、最小值变大 正确答案： B 2、以下哪项不属于元件的可靠性参数（）（2.0） A、故障率 B、修复时间 C、平均停运持续时间 D、继电保护动作时间 正确答案： D 3、逻辑简化是根据布尔代数逻辑运算法则，通过（）等运算实现对故障树的简化。（2.0） A、交换 B、结合 C、吸收 D、以上都是 正确答案： D 4、故障树分析中"最小割集"的概念是：（2.0） A、顶事件发生充分、必要的事件组合 B、顶事件不发生充分、必要的事件组合 C、结构重要性 D、都不是 正确答案： A 5、感知能力、记忆能力及思维能力等多种能力因素构成的认知能力叫做（）（2.0） A、操作技能 B、智力 C、单项能力 D、智力技能 正确答案： B 6、绘制矿井通风网络图的目的是（）（2.0） A、找出风流通过的井巷谁长,谁短 B、找出通风井巷的空间关系 C、分析通风系统中风道的连接关系及其特点 D、判断通风的难易程度 正确答案： C 7、故障树分析法（FTA）（）年由贝尔实验室的H.A.Watson提出。（2.0） A、 1961 B、 1965 C、 1970 D、 1971 正确答案： A 8、常用寿命分布函数中（0,1）分布，如果随机变量X只可能出现两种实验结果，假若其中一种结果用（）来表示，另外一种用（X=0)表示（2.0） A、 X=1 B、X≤1 C、X≥1 D、X≧1 正确答案： A 9、串联系统的平均寿命小于各单位平均寿命，且串联单元越多，系统平均寿命（）（2.0） A、越大 B、不变 C、越小 D、无法判断 正确答案： C 10、在系统的可靠性设计过程中，串联系统的可靠性随着系统内单元的数量及单元本身的可靠性的变化是（）（2.0） A、系统内单元的数量越多，单元本身的可靠性越大，系统可靠性越高 B、系统内单元的数量越多，单元本身的可靠性越大，系统可靠性越低 C、系统内单元的数量越少，单元本身的可靠性越小，系统可靠性越高 D、系统内单元的数量越少，单元本身的可靠性越小，系统可靠性越低 正确答案： D 11、可靠性试验基础的内容包括（）（2.0） A、可靠性试验概述 B、可靠性试验方法模型 C、可靠性试验设计 D、以上都是 正确答案： D 12、一个随机变量的取值为（），则称此随机变量为离散型随机变量（2.0） 复习(fùxí)要点： ❖可靠性 ❖广义可靠性 ❖失效率 ❖MTTF〔平均寿命〕 ❖MTBF〔平均事故间隔〕 ❖维修性 ❖有效性 ❖修复度 ❖最小路集及求解 ❖最小割集及求解 ❖可靠寿命 ❖中位寿命 ❖特征寿命 ❖研究可靠性的意义 ❖可靠性定义中各要素的实际含义 ❖浴盆曲线 ❖可靠性中常见的分布 ❖简述串联系统特性 ❖简述并联系统特性 ❖简述旁联系统特性 ❖简述r/n系统的优势 ❖并－串联系统与串－并联系统的可靠性关系 ❖马尔可夫过程 ❖可靠性设计的重要性 ❖建立可靠性模型的一般步骤 ❖降额设计的根本原理 ❖冗余(余度)设计的根本原理 ❖故障树分析优缺点 广义可靠性：包括可靠性、维修性、耐久性、平安性。可靠性:产品在规定时期内规定条件规定的时间完成规定功能能力。耐久性：产品在规定的使用和维修条件下，到达某种技术或经济指标极限时，完成规定功能能力。平安性：产品在一定的功能、时间、本钱等制约条件下，使人员和设备蒙受伤害和损失最小的能力 可靠度R(t)：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率 累积失效概率F(t)：也称不可靠度，产品在规定条件下和规定时间内失效的概率 失效概率密度f(t)：产品在包含t的单位时间内发生失效的概率 失效率λ(t):工作到t时刻尚未失效的产品，在该时刻t后的单位时间内发生失效的概率。根本：实验室条件下。应用：考虑到环境，利用，降额和其它因素的实际使用环境条件下。任务：元器件在执行任务期间，即工作条件下的根本 不可修产品平均寿命MTTF：指产品失效前的平均工作时间可修MTBF：指相邻两次故障间的平均工作时间，称为平均无故障工作时间或平均故障间隔时间维修性：在规定的条件下使用的可维修产品，在规定的时间内，按规定的程序和法进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能的能力 维修度M(t)：是指在规定的条件下使用的产品发生故障后，在规定的时间(0，t)内完成修复的概率。修复率μ(t)：修理时间已到达某一时刻但尚未修复的产品在该时刻后的单位 . .; 第二章 复习提纲 一、设某产品的寿命T 服从指数分布，其失效密度为)0,0()(≥>=-t e t f t λλλ，试计算大于平均寿命的产品百 分比。（8分） 二、某不可修复产品的故障率为，并为常数），0()(>=c ct t λ求其可靠度函数及故障概率密度函数。（10分） 三、一种设备的的寿命T 服从参数为λ的指数分布，假设其平均寿命为3700小时，试求其连续工作300小时和 900小时的可靠度各为多少？要达到r=0.9的可靠寿命是多少？（12分） 四、假设某产品由2×104个电子元器件串联组成，其寿命服从指数分布，如果要求其连续不间断工作3天的可 靠度为0.8，试求元器件的平均故障率。（8分） 五、设失效率为偶然失效型的， ⎩ ⎨⎧<<≤=)(0)0,()(γλγλλt t t 求其失效分布函数和可靠度函数。（8分） 六、有一寿命服从指数分布的产品，当工作时间等于产品的MTBF 时，有百分之几的产品能正常工作？当工作时 间等于产品的MTBF 的1/10时，产品的可靠度是多少？（8分） 七、某元件维修时间服从指数分布，使用单位要求最大维修时间t 0.95=1h ，试求MTTR 和中位修复时间。（10） 八、某机件的修复率/134.0=μ小时，试求维修时间为1小时、2小时、10小时的维修度。 九、某机件维修时间服从指数分布，使用单位要求最大维修时间h t 195.0=，试求MTTR 。 十、某种飞机部件的疲劳寿命是威布尔分布类型，已知m=2，ŋ＝200小时，试计算该部件在100小时之内的最大 失效率和在100小时之内的平均失效率。（10分） 十一、 设某元件的寿命T 服从指数分布，它的平均寿命为2000小时，试求其失效率和使用80小时后的可靠度。 十二、 有失效率为100菲特的集成逻辑电路，试分别计算下列各情况的可靠度（1菲特=10-9/h ） (1)1个电路，工作1000小时； (2)10个电路串联，工作1000小时； (1)10个电路串联，工作100小时； 十三、 设某元件的寿命T 服从指数分布，它的平均寿命为2000小时，试求其失效率和使用80小时后的可靠度。 十四、 有一电源装置由4个大功率晶体管、12个二极管、24个电阻器和8个电容器组成，部件的MTTF 如下： 大功率晶体管 510小时 二极管 5105⨯小时 电阻器 5105⨯小时 电容器 4105⨯小时 设电源工作时间为9小时，求电源的可靠度。 十五、 某不可修复产品的故障率为，并为常数），0()(>=c ct t λ求其可靠度函数及寿命分布函数。 十六、 某元件维修时间服从指数分布，使用单位要求最大维修时间t 0.95=1h ，试求MTTR 。 十七、 某产品的失效率为h /1025.04-⨯=λ，求中位寿命和可靠度为99％的可靠寿命。 十八、 某元件的修复率μ＝0.162/小时，试求维修时间为1小时和10小时的维修度。 结构可靠度理论及应用复习题 1什么是施加于结构上的作用？荷载与作用有什么区别？ 结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称，包括直接作用和间接作用。引起结构产生作用效应的原因有两种，一种是施加于结构上的集中力和分布力，例如桥梁结构自重，作用于桥而的车辆、人群，施加于结构物上的风圧力、水压力、上压力等，它们都是直接施加于结构，称为直接作用。另一种是施加于结构上的外加变形和约束变形，例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应，温度变化引起结构约朿变形产生的内力效应，由于地丧造成地而运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。它们都是间接作用于结构，称为间接作用。 “荷载”仅指施加于结构上的直接作用；而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。 2结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？ 结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用和偶然作用：按空间位置变异可分为固泄作用和自由作用；按结构反应性质可分为静态作用和动态作用。 3什么是荷载的代表值？它们是如何确定的？ 荷载代表值是考虑荷载变异特征所赋予的规泄疑值，工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值：标准值，组合值，频遇值和准永久值。荷载可根拯不同设计要求规定不同的代表值，其中荷载标准值是荷载的基本代表值，其它代表值都可在标准值的基础上考虑相应的系数得到。 4试述公路桥梁汽车荷载的等级和组成？车道荷载的计算图式和标准值？ 公路桥梁汽车荷载分为公路一I级和公路一II级两个级別，分别由车道荷载和车辆荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载，车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡上墙土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载和车道荷载的作用不得叠加。 车道荷载是个虚拟荷载，它的荷载标准值办和"k是在不同车流密度、车型、车重的公路上，对实际 汽车车队车重和车间距的测定和效应分析得到。车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上：集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线岐值处。 车道荷载的计算图式见图2.28。公路一I级车道荷载的均布荷载的标准值为乞=Q5kN/m：集中荷载标 准值按以下的规左选取：桥梁计算跨径小于或等于5m, ^=180kN:桥梁计算跨径等于或大 于50m时，以=360kN：桥梁的计•算跨径在5m^50in 之间时， 几值采用宜线内插求得。计算剪力的效应时，上述集中荷载的 标准值几应乘以1.2的系数。 图1车道荷载的计算图式公路一II级车逍荷载的均布荷载标准值办和集 中荷载标准值几按公路一I级车道荷载的0. 75倍采用。 第一章现代质量管理概述 1.什么是质量？如何理解质量的概念？质量：是指产品、体系或过程的一组固有特性满足顾客和其他相关方要求的能力（程度）。理解：①质量可存在于各个领域或任何事物中。②质量由一组固有特性组成。③满足要求是指应满足明示的、通常是隐含的、或必须履行的需要和期望。④质量的“动态性”。⑤质量的“相对性”。⑥比较质量的优劣时应在同一“等级”的基础上进行比较。 2.产品质量包括哪些？ 是指产品的一组固有特性满足要求的程度。 产品是过程的结果，它包括服务(如运输)、硬件(如机械零件)、流程性材料(如润滑油)、软件(如程序)或其组合。 3.何为广义质量？何为狭义质量？ 狭义质量：指的是仅仅从用户的角度去看质量，即性能、可信性、安全性、外观、经济性、可靠性、服务等。 广义质量：不仅从用户的角度去看质量，同时还应从社会的角度去理解，如是否环保等。 4.何为工作质量？产品质量、过程质量与工作质量之间有什么关系？ 工作质量：是指企业生产经营中各项工作对过程、产品和服务质量的保证程度。取决于人的素质，包括质量意识、责任心、业务水平等。 过程：是将输入转化为输出的一组彼此相关的资源和活动。 过程质量：是指过程的固有特性满足要求的程度。包括：规划过程质量、设计过程质量、制造过程质量、使用过程质量、报废处理过程质量等。 服务：是指为满足顾客的需要，供方和顾客之间接触的活动以及供方内部活动所产生的结果。 服务质量：是指服务的固有特性满足要求的程度。服务的特性如：反应速度、服务能力、信誉、及时提供配件等。 5.质量工程发展各个阶段各有什么特点？ ①质量检验阶段（事后检验阶段）这一阶段的质量管理仅限于质量的检验，依靠检验挑出不合格品。②统计质量控制阶段③全面质量管理阶段。④计算机辅助质量管理阶段。 6.何为寿命循环周期质量？ 一个产品的寿命总是有限的，它从“摇篮”到“坟墓”，再到“转生”，陈伟产品的寿命周期循环。在产品寿命周期循环的各个阶段，都会有大量的质量活动，称为产品的寿命循环质量。 8.朱兰质量三部曲 ①质量计划（策划）：实现质量目标的准备程序。 ②质量控制：对过程进行控制保证质量目标的实现。 ③质量改进：有助于发现更好的管理工作方式。 9.质量管理的发展阶段 ①质量检验阶段（事后检验阶段）这一阶段的质量管理仅限于质量的检验，依靠检验挑出不合格品。②统计质量控制阶段③全面质量管理阶段。④计算机辅助质量管理阶段。 第二章全面质量管理 1.全面质量管理有哪些主要特点？ 全面质量管理的特点主要体现在全员参与、全过程控制、管理对象的全面性、管理方法的全面性和经济效益的全面性等几个方面。 2.全面质量管理的核心观点是什么？ 用户至上的观点、一切凭数据说话的观点、预防为主的观点、以质量求效益的观点、以零缺陷为目标的观点。 3.全面质量管理包括哪些基本内容？ 可靠性工程基本理论 1 可靠性（Reliability）可靠性理论是从电子技术领域发展起来，近年发展到机械技术及现代工程管理领域，成为一门新兴的边缘学科。可靠性与安全性有密切的关系，是系统的两大主要特性，它的很多理论已应用于安全管理。可靠性的理论基础是概率论和数理统计，其任务是研究系统或产品的可靠程度，提高质量和经济效益，提高生产的安全性。产品的可靠性是指产品在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力。产品可以是一个零件也可以是一个系统。规定的条件包括使用条件、应力条件、环境条件和贮存条件。可靠性与时间也有密切联系，随时间的延续，产品的可靠程度就会下降。可靠性技术及其概念与系统工程、安全工程、质量管理、价值工程学、工程心理学、环境工程等都有十分密切的关系。所以，可靠性工程学是一门综合性较强的工作技术。 2 可靠度（Reliablity）是指产品在规定条件下，在规定时间内，完成规定功能的概率。可靠度用字母R表示，它的取值范围为0≤R≤1。因此，常用百分数表示。若将产品在规定的条件下，在规定时间内丧失规定功能的概率记为F，则R=1－F。其中F称为失效概率，亦称不可靠度。设有N个产品，在规定的条件下，在规定的时间内，有n个产品失效，则F=n/N R=(N-n)/N=1－F 可靠度与时间有关，如100个日光灯管，使用一年和使用两年，其损坏的数量 是不同的，失效率和可靠度也都不同。所以可靠度是时间的函数，记成R（t），称为可靠度函数。图5-1是可靠度函数R（t）和失效概率F（t）变化曲线。图5-1可靠度 3 失效率（Failure rate）失效率是指工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时该后，单位时间内发生失效的概率。在极值理论中，失效率称为“强度函数”；在经济学中，称它的倒数为“密尔（Mill）率”；在人寿保险事故中，称它为“死亡率强度”。失效率是衡量产品在单位时间内失效次数的数量指标；它也是描述产品在单位时间内失效的可能性。失效率的单位是“1/h”。如果以R（t）表示可靠度函数，则失效率可以用时间函数表示：λ（t）=〔-dR(t)/dt〕·〔1/R（t）〕可靠度函数R（t）可用λ（t）表示：R(t)=exp[-∫＜sup＞t＜/sup＞λ＜sub＞o＜/sub＞(t)dt] 一般将失效率分为瞬时失效率和平均失效率。但一般多指瞬时失效率。平均失效率定义如下：平均失效率=总失效率（该工作时间内）/总工作时间 4 无故障率对于控制系统，无故障率是指在实际的使用条件下和所要求的时间内，系统参数处于给定偏差范围内的概率。计算时常常使用它的相对量—失效率。失效的结果，使控制系统由正常状态过渡到不正常状态。无故障率是系统可靠性的主要和有决定意义的指标之一。 5 浴盆曲线（Bath tub curve）浴盆曲线是不可修复产品的失效率的变化曲线，因该曲线形似浴盆，故得名。见图5-2。产品（或可靠性理论基础复习资料
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