一、可靠性工程基礎(chǔ)概念
可靠性工程的培訓(xùn)首先要讓學(xué)員理解可靠性的基本概念?？煽啃允侵府a(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定的功能的能力，簡(jiǎn)稱為R。這一概念表明產(chǎn)品的可靠性與規(guī)定的條件、時(shí)間和功能都密切相關(guān)。例如，在不同的使用環(huán)境（如高溫、低溫、潮濕等條件）下，產(chǎn)品的可靠性會(huì)有所不同；隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)品的可靠性可能會(huì)下降；如果對(duì)產(chǎn)品功能的要求發(fā)生變化，其可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)相應(yīng)改變。
從歷史案例來(lái)看，在第二次世界大戰(zhàn)中，美國(guó)由于飛行事故損失飛機(jī)21000架，比被擊落的還要多1.5倍，這其中很大一部分原因就是飛機(jī)相關(guān)設(shè)備的可靠性不足。1949年美國(guó)海軍電子設(shè)備有70%失效，每一個(gè)使用中的電子管，要有9個(gè)新電子管作為備件，這也反映出當(dāng)時(shí)電子設(shè)備可靠性方面存在的嚴(yán)重問(wèn)題。
我國(guó)可靠性工作起步較早，50年代就建立了溫?zé)釒Лh(huán)境暴露試驗(yàn)機(jī)構(gòu)。1972年組建了我國(guó)*的電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所，開展可靠性與環(huán)境試驗(yàn)、失效分析、數(shù)據(jù)處理等研究工作。70年代中期我國(guó)電子、機(jī)械、儀表、郵電、航天、航空、電力、三軍等系統(tǒng)陸續(xù)開展了可靠性工作。這些工作的開展都離不開對(duì)可靠性基礎(chǔ)概念的深入理解。
二、可靠性工程的重要意義
可靠性工程在現(xiàn)代工程中具有極其重要的意義。現(xiàn)代工程是一項(xiàng)涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域、多部門參與，集高技術(shù)和高風(fēng)險(xiǎn)于一體的系統(tǒng)工程?？煽啃允乾F(xiàn)代工程的生命，是現(xiàn)代工程中永恒的主題。
以美國(guó)的宇宙飛船阿波羅工程為例，該工程有700萬(wàn)只元器件和零件，參加人數(shù)達(dá)42萬(wàn)人，參予制造的廠家達(dá)1萬(wàn)5千多家，生產(chǎn)周期達(dá)數(shù)年之久。像這樣龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，一旦某一個(gè)元件或部件出現(xiàn)故障，就會(huì)造成整個(gè)工程失敗，帶來(lái)巨大損失。所以對(duì)于這類大型工程，可靠性問(wèn)題特別突出，不專門進(jìn)行可靠性研究是難以保證系統(tǒng)可靠性的。
從現(xiàn)代質(zhì)量觀念來(lái)看，質(zhì)量包含了系統(tǒng)的性能特性、專門特性、經(jīng)濟(jì)性、時(shí)間性和適應(yīng)性等方面。系統(tǒng)的性能特性可以用性能指標(biāo)來(lái)描述，如發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率；而系統(tǒng)的專門特性描述系統(tǒng)保持規(guī)定性能指標(biāo)的能力，其中就包括可靠性、維修性、保障性、安全性、測(cè)試性等，例如發(fā)動(dòng)機(jī)能連續(xù)工作若干小時(shí)并保證在此期間輸出功率不低于規(guī)定的值。如果可靠性得不到保障，那么整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量就會(huì)大打折扣。
三、可靠性數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)
- 術(shù)語(yǔ)及定義
- 在可靠性工程培訓(xùn)中，需要掌握一些常用的術(shù)語(yǔ)及定義。這是進(jìn)行后續(xù)可靠性分析的基礎(chǔ)。例如對(duì)于可靠性的定義我們已經(jīng)知道，還有諸如不可靠度等相關(guān)概念。不可靠度是與可靠度相對(duì)應(yīng)的概念，它反映了產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能完成規(guī)定功能的概率。
- 主要數(shù)量特征之關(guān)系
- 可靠性的主要數(shù)量特征之間存在著一定的關(guān)系。例如可靠度、不可靠度、故障率等之間有著相互關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。這些關(guān)系有助于在實(shí)際工程中通過(guò)已知的一些數(shù)據(jù)來(lái)推算其他相關(guān)的可靠性指標(biāo)。
- 常用的系統(tǒng)可靠性模型
- 常用的系統(tǒng)可靠性模型包括串聯(lián)模型、并聯(lián)模型等。在串聯(lián)模型中，系統(tǒng)的可靠度等于各個(gè)組成部分可靠度的乘積。這意味著只要其中一個(gè)部件不可靠，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)失效。而在并聯(lián)模型中，系統(tǒng)的不可靠度等于各個(gè)組成部分不可靠度的乘積，這種模型可以提高系統(tǒng)的可靠性，因?yàn)橹灰幸粋€(gè)部件可靠，系統(tǒng)就有可能正常工作。
- 對(duì)于正態(tài)分布，在機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)中大量應(yīng)用，如材料強(qiáng)度、磨損壽命、齒輪輪齒彎曲、疲勞強(qiáng)度以及難以判斷其分布的場(chǎng)合。若產(chǎn)品壽命或某特征值有故障密度符合正態(tài)分布的表達(dá)式，則可以通過(guò)相應(yīng)的數(shù)學(xué)計(jì)算得出不可靠度、可靠度和故障率等參數(shù)。正態(tài)分布計(jì)算可用數(shù)學(xué)代換把上式變換成標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，通過(guò)查表簡(jiǎn)單計(jì)算得出各參數(shù)值。
- 指數(shù)分布在可靠性領(lǐng)域里應(yīng)用最多，由于它的特殊性，以及在數(shù)學(xué)上易處理成較直觀的曲線，故在許多領(lǐng)域中首先把指數(shù)分布討論清楚。
四、研制任務(wù)書的可靠性要求
在可靠性工程培訓(xùn)中，關(guān)于研制任務(wù)書的可靠性要求也是重要內(nèi)容。研制任務(wù)書是對(duì)產(chǎn)品研發(fā)的一個(gè)規(guī)劃性文件，其中對(duì)可靠性有著明確的要求。這些要求會(huì)根據(jù)不同的產(chǎn)品類型、使用環(huán)境、功能需求等因素而有所不同。例如對(duì)于一些航天航空產(chǎn)品，由于其使用環(huán)境復(fù)雜、任務(wù)關(guān)鍵，對(duì)可靠性的要求就極高，可能要求在很長(zhǎng)的工作時(shí)間內(nèi)故障率極低；而對(duì)于一些普通民用產(chǎn)品，雖然可靠性要求相對(duì)較低，但也要滿足基本的使用需求，保證在正常使用條件下一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)故障。
五、可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)
- 編制可靠性工作計(jì)劃
- 這是可靠性設(shè)計(jì)的第一步。在編制可靠性工作計(jì)劃時(shí)，需要考慮項(xiàng)目的各個(gè)階段，從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試到最終的交付使用等。例如在概念設(shè)計(jì)階段，要確定可靠性的目標(biāo)和指標(biāo)；在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，要將可靠性要求融入到具體的設(shè)計(jì)參數(shù)中；在制造階段，要考慮如何保證生產(chǎn)過(guò)程中的可靠性等。
- 元器件的選用與控制
- 元器件是產(chǎn)品的基礎(chǔ)組成部分，其可靠性直接影響到產(chǎn)品的整體可靠性。在培訓(xùn)中，會(huì)涉及到如何選擇合適的元器件，例如要考慮元器件的質(zhì)量等級(jí)、生產(chǎn)廠家的信譽(yù)、以往的使用經(jīng)驗(yàn)等。同時(shí)，還要對(duì)元器件進(jìn)行有效的控制，包括采購(gòu)、檢驗(yàn)、存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)。
- 可靠的系統(tǒng)和電路設(shè)計(jì)
- 在系統(tǒng)和電路設(shè)計(jì)方面，要遵循可靠性設(shè)計(jì)原則。例如采用冗余設(shè)計(jì)來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性，在電路設(shè)計(jì)中合理選擇電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、元件參數(shù)等，以減少故障發(fā)生的可能性。
- 可靠性分析
- 可靠性分析包括故障模式、影響及危害性分析（FMEA）等方法。通過(guò)FMEA可以識(shí)別產(chǎn)品可能的故障模式，分析這些故障模式對(duì)產(chǎn)品功能的影響以及其危害程度，從而采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。
- 可靠性設(shè)計(jì)與分析報(bào)告
- 在完成可靠性設(shè)計(jì)和分析工作后，需要撰寫可靠性設(shè)計(jì)與分析報(bào)告。這份報(bào)告要詳細(xì)記錄可靠性設(shè)計(jì)的目標(biāo)、過(guò)程、采用的方法、分析結(jié)果以及對(duì)產(chǎn)品可靠性的評(píng)估等內(nèi)容。
六、可靠性試驗(yàn)
可靠性試驗(yàn)是檢驗(yàn)產(chǎn)品可靠性的重要手段。通過(guò)可靠性試驗(yàn)，可以獲取產(chǎn)品在不同條件下的可靠性數(shù)據(jù)，驗(yàn)證產(chǎn)品是否滿足可靠性要求?？煽啃栽囼?yàn)包括環(huán)境試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、加速壽命試驗(yàn)等。
環(huán)境試驗(yàn)可以模擬產(chǎn)品在不同環(huán)境條件下的工作情況，如高溫、低溫、濕熱、振動(dòng)、沖擊等環(huán)境，觀察產(chǎn)品在這些環(huán)境下是否能夠正常工作。壽命試驗(yàn)則是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行測(cè)試，以確定產(chǎn)品的使用壽命和可靠性指標(biāo)。加速壽命試驗(yàn)是在不改變產(chǎn)品失效機(jī)理的前提下，通過(guò)提高試驗(yàn)應(yīng)力來(lái)縮短試驗(yàn)時(shí)間，從而快速獲取產(chǎn)品的可靠性信息。
七、故障樹分析與事件樹分析
- 故障樹分析
- 故障樹分析是一種圖示模型，它的構(gòu)造是使用各種邏輯門按照系統(tǒng)與元件的因果關(guān)系組合而成的。從頂事件出發(fā)，通過(guò)中間事件到各個(gè)有關(guān)的基本事件有機(jī)地連成一棵倒置的事件樹。在建樹之前，必須了解和熟悉在故障樹中經(jīng)常使用的各種符號(hào)，如與門、或門等邏輯門符號(hào)，以及圓形表示的基本事件、菱形表示的未做進(jìn)一步分解的事件、橢圓形表示的條件事件、房形表示的外部事件等事件符號(hào)。故障樹本身是一種定性的模型，可以幫助分析人員找出導(dǎo)致系統(tǒng)故障的各種可能原因。
- 事件樹分析
- 事件樹分析與故障樹分析相對(duì)應(yīng)，它是從初始事件開始，按照事件發(fā)展的順序，分析可能導(dǎo)致的各種結(jié)果。事件樹分析可以考慮不同的事件發(fā)展路徑以及在每個(gè)路徑上的概率，從而對(duì)系統(tǒng)的安全性和可靠性進(jìn)行評(píng)估。
南京的可靠性工程培訓(xùn)內(nèi)容豐富多樣，涵蓋了從基礎(chǔ)概念到實(shí)際應(yīng)用的多個(gè)方面，旨在培養(yǎng)專業(yè)的可靠性工程人才，以滿足不同領(lǐng)域?qū)煽啃怨こ痰男枨蟆?/p>
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