淺析可靠性工程

王軫　仝義鑫　付振峰

摘 要：可靠性工程是一門新型的綜合性邊緣學科，近年來在武器裝備、航空航天等重要領域的應用日益廣泛，可靠性工程技術已成為相關領域的重要研究方向。可靠性設計、分析與實驗是可靠性工程技術的核心，對于保障裝備可靠性具有重要作用。

關鍵詞：可靠性工程；可靠性設計；可靠性分析；可靠性試驗

1 可靠性工程的概念

可靠性是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要的指標。高科技的發(fā)展以可靠性技術為基礎，科學技術的發(fā)展又推動了產(chǎn)品可靠水平的不斷提高?？煽啃岳碚撝攸c關注產(chǎn)品的故障及其統(tǒng)計分析，并以產(chǎn)品的壽命特征為研究對象，它與基礎科學、系統(tǒng)工程、環(huán)境工程、價值工程、工程心理學、質(zhì)量控制技術、維修技術、生產(chǎn)管理和使用管理技術以及計算機技術等密切相關。可靠性工程是指為了達到產(chǎn)品的可靠性要求而進行的一系列技術與管理活動?？煽啃怨こ萄芯康氖钱a(chǎn)品故障的發(fā)生、發(fā)展及其預防的規(guī)律，通過設計、分析、試驗等手段，防止和控制故障的發(fā)生和發(fā)展，提高產(chǎn)品的固有可靠性水平，達到“優(yōu)生”的目的。可靠性工程是裝備全系統(tǒng)全壽命周期管理工作的一個重要組成部分，它包括可靠性要求的確定、可靠性設計與分析、可靠性試驗與評價、可靠性管理等工作，設計裝備的論證階段、方案階段、工程研制階段、生產(chǎn)與部署階段、使用階段，適用于裝備全系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設備、組部件與元器件等各個產(chǎn)品層次，以及電子、機電、光電、機械、結構和軟件等不同類型的產(chǎn)品。

2 可靠性分析

為了提高產(chǎn)品的可靠性，在可靠性設計階段，必須對系統(tǒng)機器組成單元的故障進行詳細分析，以找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)進行針對性的改進。故障模式影響及危害性分析是分析系統(tǒng)中每一產(chǎn)品所有可能產(chǎn)生的故障模式及其對系統(tǒng)造成的所有可能影響，并按每一個故障模式的嚴重程度及其發(fā)生的概率予以分類和綜合評估的一種故障歸納分析方法。這是一種自下而上的歸納分析方法，包括故障模式影響分析和危害性分析。對于故障模式影響分析。系統(tǒng)定義包括以下內(nèi)容：明確分析范圍，2產(chǎn)品功能和任務分析3確定故障判據(jù)4故障模式分析5故障原因分析6任務階段與工作方式7故障影響分析8嚴酷度類別9故障檢測方法10補償措施。對于危害性分析1定性分析2定量分析。系統(tǒng)可靠性分析的兩種基本方法是歸納法和演繹法。上面那種方法為歸納法，它是自下而上確定產(chǎn)品可能發(fā)生故障會系統(tǒng)的影響。但它是單因分析法，只能分析單個故障模式對系統(tǒng)的影響。

故障樹分析法是一種圖形演繹方法，用一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關系圖表明產(chǎn)品哪些部分的故障或外界事件或它們的組合將導致產(chǎn)品發(fā)生一種給定的故障。其基本思想是：把系統(tǒng)最不希望發(fā)生的故障時間作為頂端事件，首先分析“有哪些直接的因素能夠造成頂端事件的發(fā)生”；然后找出這些因素中每一種又是由哪些下級因素引起的。按照這個思路和線索步步深入，一直追溯到那些最原始的或其故障機理或概率分布都是一致的，因而不在需要繼續(xù)分析的最基本因素或事件為止。因此，故障樹實質(zhì)上就是時間之間的一張邏輯關系圖，這種邏輯關系圖是一個以頂事件為跟，具有若干干支，一些干支上又有分支的類似樹木的倒立圖像，故障樹即由此得名。

3 可靠性設計

對于電子元器件的可靠性分為固有可靠性和使用可靠性兩部分。固有可靠性主要由設計階段和生產(chǎn)階段來保證，這是元器件生產(chǎn)商的任務。為保證電子設備及系統(tǒng)的可靠性，必須對元器件的選擇及使用加以控制。對于電子元器件的可靠性設計有降額設計即使原件所承受的工作應力適當?shù)陀谝?guī)定的額定值，從而達到降低基本故障率、提高使用可靠性的目的。容差設計是在電路設計上為了防止漂移性失效而采用的可靠性設計分析技術。潛在通路分析。所謂潛在通路是指在某種條件下，系統(tǒng)出現(xiàn)了沒有預期到的通路，引起了系統(tǒng)功能異常或抑制了正常功能

4 可靠性試驗

可靠性試驗是為了評價、改進產(chǎn)品的可靠性而進行的各種試驗的總稱。廣而言之，凡是研究產(chǎn)品故障有關的任何試驗都可以認為是可靠性試驗?？煽啃栽囼灥哪康陌ㄔu價可靠性和改進可靠性兩個方面：一方面可以通過對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，測定產(chǎn)品的可靠性指標，評價可靠性水平；另一方面可以通過對故障樣品進行失效分析，找出薄弱環(huán)節(jié)，提出改進措施，為產(chǎn)品研制和生產(chǎn)提供依據(jù)。

可靠性定義包括“規(guī)定條件”、“規(guī)定時間”、“規(guī)定功能”、“能力”4個要素?？煽啃栽囼炘砭褪悄M現(xiàn)場工作條件、環(huán)境條件，將各種工作模式及應力按照一定的時間關系，按照一定的循環(huán)次序反復地施加到受試產(chǎn)品上，經(jīng)過對失效的分析與處理，將信息反饋到有關環(huán)節(jié)并采取響應的改進措施，使受試對象的可靠性得到提高，同時通過實驗結果對產(chǎn)品的可靠性做出評估，做出合格與否的結論簡單地說，可靠性試驗是將規(guī)定條件按照規(guī)定時間加載到產(chǎn)品上通過檢測規(guī)定的功能是否正常，對產(chǎn)品的能力進行評價或改進。常見的可靠性試驗的基本形式是壽命試驗，在此基礎智商有可靠性驗證試驗、可靠性增長試驗、環(huán)境應力篩選。

參考文獻

[1]何國偉 戴慈莊，可靠性試驗技術， 國防工業(yè)出版社，1995

[2]張福學，可靠性工學，中國科學技術出版社，1992