系統可靠性理論與工程實踐

2002年8月11日系統可靠性理論與工程實踐1內容安排1系統可靠性基礎理論

理論體系探討2

工程實踐

Intersil公司、Ford公司3可靠性工程幾個熱點問題

發展趨勢展望內容安排1系統可靠性基礎理論2可靠性一個滿意的顧客會告訴8個人，一個不滿意的顧客會告訴20個人，只有可靠的產品才能帶來長期效益和忠誠的顧客！可靠性一個滿意的顧客會告訴8個人，31

系統可靠性基礎理論

系統可靠性基本術語

（1）

系統（System）一個系統是由一組零件（元件）、部件、子系統或裝配件（統稱為單元）構成的、完成期望的功能、并具有可接受的性能和可靠性水平的一種特定設計。1

系統可靠性基礎理論

系統可靠性基本術語4系統實例系統實例5對系統可靠性的認識誤區1.在特定的時間內，已知系統所有單元的可靠度為90%,則系統可靠度為90%。2.Mechanicalengineersknoweverything.3.Reliabilityisaproject.4.Thecraftsmanisonlyinvolvedinrepair,notinreliability.5.Thekeytohighreliabilityisspeedyrepair.對系統可靠性的認識誤區1.在特定的時間內，已知系統所有單元的6可靠性方塊圖

(RBDs—ReliabilityBlockDiagrams)

可靠性方塊圖是系統單元及其可靠性意義下連接關系的圖形表達,表示單元的正常或失效狀態對系統狀態的影響。在一些情況下，它不同于結構連接圖。計算機的簡化可靠性方塊圖

可靠性方塊圖

(RBDs—ReliabilityBlock7可靠性方塊

一個方塊可以代表零件（元件）、部件、子系統或裝配件，取決于它選擇的“黑箱”水平（具體層次）。系統可靠性評估的第一步是獲取數據（壽命或成功次數等），估計單元的可靠性水平。單元可靠性估計的流程可靠性方塊一個方塊可以代表零件（元件）、部件、子系統或裝配81.2系統可靠性模型

(1)串聯系統

(2)并聯系統

(3)k/n表決系統

(4)串并聯混合系統(5)

儲備系統(6)復雜系統1.2系統可靠性模型(1)串聯系統9可靠性串聯系統

系統可靠度為

可靠性串聯系統中，可靠性最差的單元對系統的可靠性影響最大。

可靠性串聯系統系統可靠度為10可靠性串聯系統

可靠性串聯系統11可靠性并聯系統系統可靠度為圖7可靠性并聯系統冗余最大例：雙工系統可靠性并聯系統系統可靠度為圖7可靠性并聯系統冗余最大12可靠性并聯系統

可靠性并聯系統13k/n表決系統

特例：1/n—串聯系統n/n—并聯系統系統可靠度：k/n表決系統特例：1/n—串聯系統14k/n表決系統

k/n表決系統15復雜系統分析方法：

1.分解分析方法：選擇關鍵單元，先分解系統，再組合計算。2.theEventSpaceMethod.3.thePath-TracingMethod.

圖9可靠性復雜系統模型示例

復雜系統分析方法：圖9可靠性復雜系統模型示例161.3

單元重要度

分析單元重要度，可以找出系統的薄弱環節。單元i的概率結構重要度：關鍵重要度FV重要度BP重要度1.3

單元重要度

分析單元重要度，可以找出系統的薄171.4

系統可靠性分析

(1)

系統可靠度估計引入單元可靠度函數，運用上述模型即可計算系統可靠度。(2)

壽命預測根據系統可靠度，可以計算系統的平均壽命、保證壽命、BX（如：B10）、可靠壽命等。此外，可以計算系統的壽命分布規律、失效率。1.4

系統可靠性分析

(1)

系統可靠度估計181.4

系統可靠性分析(3)

模擬分析模擬分析可以克服解析法的缺點，完成復雜系統的可靠性分析。其原理：基于theMonteCarlosimulationmethod,根據每個單元的失效分布產生隨機失效時間，模擬系統的工作狀態，然后對系統可靠度作經驗估計。1.4

系統可靠性分析(3)

模擬分析191.5

可靠性設計

在產品開發階段要盡早考慮和構造可靠性。

將可靠性和性能一樣設計到產品中去。1.5

可靠性設計

在產品開發階段要盡早考慮和構造可201.5

可靠性設計(1)

問題識別：獲取改進可靠性的機會。工具：維修數據分析、用戶意見分析、可靠性試驗、可靠性分析等。(2)

失效分析。認識失效機理和發現改進措施。工具：FMECA，FTA等。(3)

壽命周期費用和保修費用分析。(4)

比較研究（Trade-offstudies），可靠性優化，費用—效益分析。(5)

可靠性目標確定。工具：QFD等。(6)

可靠性優化分配。1.5

可靠性設計(1)

問題識別：獲取改進可靠性211.6

可靠性分配和可靠性優化

有兩個方法改進系統的可靠性：故障避免和故障容錯。避免故障，要求使用高質量和高可靠性的元件，通常比故障容錯方法的成本低些。而故障容錯，需要冗余，導致設計難度加大，成本、重量、體積等增加。典型的可靠性增長曲線1.6

可靠性分配和可靠性優化

有兩個方法改進系統的221.6

可靠性分配和可靠性優化優化前需要明確規定：a)成本函數Cost/PenaltyFunctionb)可靠度上限MaximumAchievableReliability1.6

可靠性分配和可靠性優化優化前需要明確規定：231.6

可靠性分配和可靠性優化改進難度和可靠度上限的影響1.6

可靠性分配和可靠性優化改進難度和可靠度上限的241.6

可靠性分配和可靠性優化建立系統可靠性優化的目標函數：

1.6

可靠性分配和可靠性優化建立系統可靠性優化的目251.6

可靠性分配和可靠性優化例：由三個單元組成的可靠性串聯系統，在100小時內的目標可靠度為0.90，考慮五種情況：Case1-—三個單元都服從β=1.318、η=312hrs的威布爾分布，改進可行性中等。Case2-—同Case1，但改進可行性不同：單元1—易，單元2—中，單元3—難。Case3-—在100小時內，單元1、2、3的可靠度分別為0.7、0.8、0.9，改進可行性相同：易。Case4-—在100小時內，單元1、2、3的可靠度分別為0.7、0.8、0.9，改進可行性分別為：易、中、難。Case5-—在100小時內，單元1、2、3的可靠度分別為0.7、0.8、0.9，改進可行性分別為：難、易、中。假設在100小時內，MAR均為0.999，則優化結果如右表1所示。

1.6

可靠性分配和可靠性優化例：由三個單元組成的可261.7

可修復系統

對于可修復系統，須同時考慮可靠性和維修性。類似于基于壽命數據的可靠性建模方法，可以處理修復數據獲得維修性特征量，如：維修度、修復率、平均修復時間等。可用性綜合考慮可靠性和維修性。1.7

可修復系統

對于可修復系統，須同時考慮可靠性27維修方式：事后維修和預防維修

事后維修的三個典型步驟：a)問題診斷；b)故障零件的更換或修理；c)維修確認。預防維修活動包括設備檢查，局部或全面定期檢修，換油等。預防維修可以提高系統的可靠性、減少停機時間和更換費用、優化備用件庫存。維修方式：事后維修和預防維修事后維修的三個典型步驟：預防維28預防維修：計劃維修和視情維修

計劃維修針對產品老化情況。基礎工作：維修歷史記錄分析、傳感器監測數據分析、備用件庫存優化、維修最佳間隔期的確定、設備維修模擬等。視情維修基礎：設備性能退化、測試技術和診斷技術。圖14預防維修與事后維修的費用比較預防維修：計劃維修和視情維修計劃維修針對產品老化情況。視29停機時間（維修時間）

停機時間分為等待時間和修理時間。等待時間主要與后勤工作、管理工作有關。而修復時間主要取決于維修人員和產品的可維修性設計。基于停機時間，可以建立維修度函數，統計維修性特征量。更新理論圖13系統停機時間為元件停機時間的函數

（三個元件組成的可靠性串聯系統）

停機時間（維修時間）停機時間分為等待時間和修理時間。等待時30可修復系統可用度分為瞬時可用度、穩態可用度、平均可用度、使用可用度等。維修費用分析：識別主要費用要素。失效數據分析：對同類的產品或單個產品進行統計分析，了解MTBF、主要失效模式等。可修復系統可用度分為瞬時可用度、穩態可用度、平均可用度、使用311.8可靠性管理

可靠性管理是可靠性工程組成部分，占有很重要地位，有人曾講；“產品可靠性是設計出來的、制造出來的和管理出來的……”。可靠性管理工作包括：可靠性設計、試驗和管理標準，可靠性大綱，可靠性管理機構，數據網等。從產品可靠性指標分配、預計、可靠性設計、可靠性分析、可靠性試驗、數據交換等進行系統化管理。90年代美國由于以經費為獨立變量，廢除大量的軍用標準，大力推行健壯設計和并行工程及IPPD管理。首先在美國海軍及其相關工業部門廣泛推廣“網絡化”管理。通過大量標準、規范引入和支持，為“網絡化”管理提供依據和指導，實施程序化、規范化、系統化的“網絡化”管理。1.8可靠性管理可靠性管理是可靠性工程組成部分，占有很321.9其他相關理論

(1)

供應鏈分析：企業之間的協作減少提供產品和服務的供應鏈時間，減少庫存。需求不確定性增大，需要供應鏈越敏捷。(2)

人機工程：考慮人機系統，注意人的能力和局限。包括：可維修設計（拆卸、裝配程序評估），軟硬件設計（人機界面、通訊、顯示與控制技術），可操作性試驗（錄像分析，方案比較），人操作可靠性分析等。1.9其他相關理論(1)

供應鏈分析：企業之間的協作減331.9其他相關理論(3)

制造統計技術：主要包括：統計過程和質量控制（如：SPC，抽樣，過程能力分析，改進計劃，變差減少），實驗設計（DOE），統計建模（如：SPC，回歸分析，方差分析，時序分析，多元分析，非參數分析）等。(4)

工業工程：工業工程涉及技術系統的設計、安裝、改進、評估和控制。目標是，在盡可能降低成本的同時優化系統的資源來提升質量、效率、生產率。工具：數學模型（對復雜系統應用隨機模型）、實驗設計、連續過程改進、生產性研究、計算機模擬、神經網絡（處理非線性現象，減少數據處理時間）、專家系統等。

1.9其他相關理論(3)

制造統計技術：主要包括：統計過342

工程實踐

2.1Intersil公司的Building-InReliability

Intersil（網線）公司為晶片制造商，在無線網絡、電源管理領域國際領先。2.2

Ford公司的UsefulLifeReliabilityProcessFord（汽車）公司將UsefulLifeReliabilityProcess任務作為產品開發系統的重要工作。2

工程實踐

2.1Intersil公司的Buildi353可靠性工程的幾個熱點問題

3可靠性工程的幾個熱點問題36可靠性工程的熱點問題一

無維修使用期(MFOP)在國際上早在1995年對傳統的可靠性定義提出了質疑，在歐洲開始用無維修使用期(MFOP)取代原先的MTBF，摒棄隨機失效無法避免的舊觀念，故障率浴盆曲線分布規律也就被打破。當前國際上興起在可靠工程中推行失效物理方法的新潮流，目的是設計出不存在隨機失效的產品。同時，從故障修理轉換到計劃預防維修。可靠性工程的熱點問題一無維修使用期(MFOP)37無維修使用期(MFOP)要做到“無維修使用期”必須作好如下兩項工作：一是改變可靠性設計思路：以自下而上的可靠性設計方法，取代采用MTBF進行自上而下分配方法。重點可采取如下設計措施：采用狀態監控，故障診斷和故障預測設計；容錯設計；可重構性設計；動態設計；故障軟化設計；環境防護設計；冗余設計；在任務能力不受影響下，留出可接受的降級水平設計等。

無維修使用期(MFOP)要做到“無維修使用期”必須作好如下兩38無維修使用期(MFOP)二是改變可靠性工程工作方法：必須把人力、精力集中于產品研發早期階段。應做如下工作：失效物理分析、研究與應用；開展可靠性研制試驗，及早暴露設計缺陷，采取有效糾正措施；開展高加速應力試驗(HAST)，暴露產品薄弱環節予以糾正；嚴格設計評審制度，消除設計隱患；制訂合理預防維修計劃并予以實施。無維修使用期(MFOP)二是改變可靠性工程工作方法：必須把人39可靠性工程的熱點問題二可靠性指標體系及其驗證

在產品可靠性驗證與評價中，在確認故障，采用什么方法對故障數據進行處理，直接關系到產品的生存和發展。一般都把可靠性驗證試驗中產品的存在狀態簡化為“二元狀態（成功、故障）”處理。故障統計也比較簡單，要么為0，要么為1，對故障既不分類，也不加權，這在工程實施顯然存在問題。如果把這些后果嚴重程度不同的故障，等同看待，客觀上是不合理的，與實際情況也是不相符的。可靠性工程的熱點問題二可靠性指標體系及其驗證40可靠性指標體系及其驗證早在70年代美國在地面產品廣泛地采用故障加權。在1980年美軍標準MIL－STD－785B頒布后，故障加權處理方法被取締。產品可靠性指標細化分解，分別驗證。MIL－STD－7810《工程研制鑒定和生產可靠性試驗》正式文本中，首次提出在可靠性驗證中按后果嚴重程度把發生故障區分為：致命故障，嚴重故障和輕度故障三類。我們國家有標準可查的就有近20種門類產品對故障進行加權處理。目前對故障加權有爭議。

可靠性指標體系及其驗證早在70年代美國在地面產品廣泛地采用故41可靠性工程的熱點問題三加強軟件可靠性設計

隨著社會日益信息化，系統(或設備)軟件功能較硬件功能占系統功能比例越來越高。時至今日軟件可靠性工程的有關技術還不夠成熟，還有許多問題有待研究。可靠性工程的熱點問題三加強軟件可靠性設計42軟件可靠性設計在開展可靠性工程工作時，對軟件可靠性提及甚少，原因有二：一是開展軟件可靠性工作較晚。二是軟件可靠性技術較為復雜，研究和應用難度較大，其中有如下幾個方面：a)可靠性模型非指數分布，一般屬于正態分布或威布爾分布，可靠性數學模型建立難度很大；b)可靠性指標確定多樣化；c)目標的實現、測試、評估和驗證、模式的不確定性；d)設備的軟件可靠性很難與硬件可靠性剝離。有些軟件故障是由硬件設計缺陷和故障所引發的。軟件可靠性設計在開展可靠性工程工作時，對軟件可靠性提及甚少，43可靠性工程的熱點問題四改變傳統觀念實施集成化結構設計

傳統的汽車機械系統即將走入歷史。FlexRay網絡通訊系統用以整合包括Brake-by-Wire（電子制動）、Steer-by-Wire（電子轉向）等控制系統，讓汽車發展成百分之百的由單一電子系統控制車輛。可靠性工程的熱點問題四改變傳統觀念實施集成化結構設計44集成化結構設計在技術上深入開展軟件可靠性、機械可靠性，全面推廣計算機輔助設計(CAD)技術在可靠性工程中應用，積極采用模塊化、綜合化、容錯設計、光導纖維和超高速集成電路等新技術來全面提高現代武器系統的可靠性。電子產品結構設計＝機械件可靠性設計＋熱設計＋EMC設計＋維修性設計＋三防設計集成化結構設計在技術上深入開展軟件可靠性、機械可靠性，全面推45可靠性工程的熱點問題五推行IPPD（IntegratedProductandProcessDesign）管理

美國國防部研制試驗、系統工程與評價局系統工程副局長Markschaeffer總結美國質量管理的三個階段：(一)早期階段，推行質量檢驗；(二)80年代，質量重點轉移，推行TQM(TotalQualityManagement)；(三)90年代，重點抓產品研發設計，推行IPPD。可靠性工程的熱點問題五推行IPPD（IntegratedP46IPPD管理

今天的質量是面向預防和過程驅動，從而使質量的全部職責由質量專業人員轉移到機構中的每一個人。質量不再是“單個煙囪”式的學科。而質量必須是工程，制造軟件編程和產品維護的一個綜合要素。質量必須是商務活動的組成部份。推行IPPD的實施強調并行工作和協作精神，從產品設計開始，來自設計、制造、試驗、使用和保障等各方面的人員組成多學科的綜合產品組(IPT)，協同工作，所有人員都要了解產品的總目標和技術要求，統一考慮并共同解決各學科問題。這種管理方法確保R&M&S(包括測試性、保障性和安全性)，從設計一開始就與傳統的性能一起設計到產品中去。IPPD管理今天的質量是面向預防和過程驅動，從而使質量的全47IPPD管理要作好IPPD管理，必須作好如下工作：a)在產品研發一開始就要樹立將質量與可靠性設計到產品中去的思想，在分案設計時就應組織IPT小組。b)解決如何把技術性、可靠性、維修性、測試性、保障性、經濟性、安全性等統一權衡優化，并行設計到產品中去的技術問題。c)開展網絡化管理，加強可靠性與質量監控工作。d)使IPT有效工作，必須加強團隊合作精神，更重要的是“溝通”，“溝通”的核心問題是如何將數據轉換成有用的信息，使IPT小組更好工作。IPPD管理要作好IPPD管理，必須作好如下工作：48可靠性工程的熱點問題六開辟可靠性管理新模式，實施網絡化管理“網絡化”管理的要點是：a)實施并行工程。在產品研發過程中要全過程、全因素、全方位(技術性、可靠性、維修性、保障性、安全性、經濟性等)并行進行。b)加強過程監控。尤其在產品研發過程中的可靠性判決點上即網絡結點上，進行嚴格評審。c)加強信息傳遞與管理。網絡化管理能夠有效運轉關鍵在于信息的溝通和快速傳遞。d)實施制度化和規范化管理。可靠性工程的熱點問題六開辟可靠性管理新模式，實施網絡化管理49系統可靠性理論與工程實踐

2002年8月11日系統可靠性理論與工程實踐50內容安排1系統可靠性基礎理論

理論體系探討2

工程實踐

Intersil公司、Ford公司3可靠性工程幾個熱點問題

發展趨勢展望內容安排1系統可靠性基礎理論51可靠性一個滿意的顧客會告訴8個人，一個不滿意的顧客會告訴20個人，只有可靠的產品才能帶來長期效益和忠誠的顧客！可靠性一個滿意的顧客會告訴8個人，521

系統可靠性基礎理論

系統可靠性基本術語

（1）

系統（System）一個系統是由一組零件（元件）、部件、子系統或裝配件（統稱為單元）構成的、完成期望的功能、并具有可接受的性能和可靠性水平的一種特定設計。1

系統可靠性基礎理論

系統可靠性基本術語53系統實例系統實例54對系統可靠性的認識誤區1.在特定的時間內，已知系統所有單元的可靠度為90%,則系統可靠度為90%。2.Mechanicalengineersknoweverything.3.Reliabilityisaproject.4.Thecraftsmanisonlyinvolvedinrepair,notinreliability.5.Thekeytohighreliabilityisspeedyrepair.對系統可靠性的認識誤區1.在特定的時間內，已知系統所有單元的55可靠性方塊圖

(RBDs—ReliabilityBlockDiagrams)

可靠性方塊圖是系統單元及其可靠性意義下連接關系的圖形表達,表示單元的正常或失效狀態對系統狀態的影響。在一些情況下，它不同于結構連接圖。計算機的簡化可靠性方塊圖

可靠性方塊圖

(RBDs—ReliabilityBlock56可靠性方塊

一個方塊可以代表零件（元件）、部件、子系統或裝配件，取決于它選擇的“黑箱”水平（具體層次）。系統可靠性評估的第一步是獲取數據（壽命或成功次數等），估計單元的可靠性水平。單元可靠性估計的流程可靠性方塊一個方塊可以代表零件（元件）、部件、子系統或裝配571.2系統可靠性模型

(1)串聯系統

(2)并聯系統

(3)k/n表決系統

(4)串并聯混合系統(5)

儲備系統(6)復雜系統1.2系統可靠性模型(1)串聯系統58可靠性串聯系統

系統可靠度為

可靠性串聯系統中，可靠性最差的單元對系統的可靠性影響最大。

可靠性串聯系統系統可靠度為59可靠性串聯系統

可靠性串聯系統60可靠性并聯系統系統可靠度為圖7可靠性并聯系統冗余最大例：雙工系統可靠性并聯系統系統可靠度為圖7可靠性并聯系統冗余最大61可靠性并聯系統

可靠性并聯系統62k/n表決系統

特例：1/n—串聯系統n/n—并聯系統系統可靠度：k/n表決系統特例：1/n—串聯系統63k/n表決系統

k/n表決系統64復雜系統分析方法：

1.分解分析方法：選擇關鍵單元，先分解系統，再組合計算。2.theEventSpaceMethod.3.thePath-TracingMethod.

圖9可靠性復雜系統模型示例

復雜系統分析方法：圖9可靠性復雜系統模型示例651.3

單元重要度

分析單元重要度，可以找出系統的薄弱環節。單元i的概率結構重要度：關鍵重要度FV重要度BP重要度1.3

單元重要度

分析單元重要度，可以找出系統的薄661.4

系統可靠性分析

(1)

系統可靠度估計引入單元可靠度函數，運用上述模型即可計算系統可靠度。(2)

壽命預測根據系統可靠度，可以計算系統的平均壽命、保證壽命、BX（如：B10）、可靠壽命等。此外，可以計算系統的壽命分布規律、失效率。1.4

系統可靠性分析

(1)

系統可靠度估計671.4

系統可靠性分析(3)

模擬分析模擬分析可以克服解析法的缺點，完成復雜系統的可靠性分析。其原理：基于theMonteCarlosimulationmethod,根據每個單元的失效分布產生隨機失效時間，模擬系統的工作狀態，然后對系統可靠度作經驗估計。1.4

系統可靠性分析(3)

模擬分析681.5

可靠性設計

在產品開發階段要盡早考慮和構造可靠性。

將可靠性和性能一樣設計到產品中去。1.5

可靠性設計

在產品開發階段要盡早考慮和構造可691.5

可靠性設計(1)

問題識別：獲取改進可靠性的機會。工具：維修數據分析、用戶意見分析、可靠性試驗、可靠性分析等。(2)

失效分析。認識失效機理和發現改進措施。工具：FMECA，FTA等。(3)

壽命周期費用和保修費用分析。(4)

比較研究（Trade-offstudies），可靠性優化，費用—效益分析。(5)

可靠性目標確定。工具：QFD等。(6)

可靠性優化分配。1.5

可靠性設計(1)

問題識別：獲取改進可靠性701.6

可靠性分配和可靠性優化

有兩個方法改進系統的可靠性：故障避免和故障容錯。避免故障，要求使用高質量和高可靠性的元件，通常比故障容錯方法的成本低些。而故障容錯，需要冗余，導致設計難度加大，成本、重量、體積等增加。典型的可靠性增長曲線1.6

可靠性分配和可靠性優化

有兩個方法改進系統的711.6

可靠性分配和可靠性優化優化前需要明確規定：a)成本函數Cost/PenaltyFunctionb)可靠度上限MaximumAchievableReliability1.6

可靠性分配和可靠性優化優化前需要明確規定：721.6

可靠性分配和可靠性優化改進難度和可靠度上限的影響1.6

可靠性分配和可靠性優化改進難度和可靠度上限的731.6

可靠性分配和可靠性優化建立系統可靠性優化的目標函數：

1.6

可靠性分配和可靠性優化建立系統可靠性優化的目741.6

可靠性分配和可靠性優化例：由三個單元組成的可靠性串聯系統，在100小時內的目標可靠度為0.90，考慮五種情況：Case1-—三個單元都服從β=1.318、η=312hrs的威布爾分布，改進可行性中等。Case2-—同Case1，但改進可行性不同：單元1—易，單元2—中，單元3—難。Case3-—在100小時內，單元1、2、3的可靠度分別為0.7、0.8、0.9，改進可行性相同：易。Case4-—在100小時內，單元1、2、3的可靠度分別為0.7、0.8、0.9，改進可行性分別為：易、中、難。Case5-—在100小時內，單元1、2、3的可靠度分別為0.7、0.8、0.9，改進可行性分別為：難、易、中。假設在100小時內，MAR均為0.999，則優化結果如右表1所示。

1.6

可靠性分配和可靠性優化例：由三個單元組成的可751.7

可修復系統

對于可修復系統，須同時考慮可靠性和維修性。類似于基于壽命數據的可靠性建模方法，可以處理修復數據獲得維修性特征量，如：維修度、修復率、平均修復時間等。可用性綜合考慮可靠性和維修性。1.7

可修復系統

對于可修復系統，須同時考慮可靠性76維修方式：事后維修和預防維修

事后維修的三個典型步驟：a)問題診斷；b)故障零件的更換或修理；c)維修確認。預防維修活動包括設備檢查，局部或全面定期檢修，換油等。預防維修可以提高系統的可靠性、減少停機時間和更換費用、優化備用件庫存。維修方式：事后維修和預防維修事后維修的三個典型步驟：預防維77預防維修：計劃維修和視情維修

計劃維修針對產品老化情況。基礎工作：維修歷史記錄分析、傳感器監測數據分析、備用件庫存優化、維修最佳間隔期的確定、設備維修模擬等。視情維修基礎：設備性能退化、測試技術和診斷技術。圖14預防維修與事后維修的費用比較預防維修：計劃維修和視情維修計劃維修針對產品老化情況。視78停機時間（維修時間）

停機時間分為等待時間和修理時間。等待時間主要與后勤工作、管理工作有關。而修復時間主要取決于維修人員和產品的可維修性設計。基于停機時間，可以建立維修度函數，統計維修性特征量。更新理論圖13系統停機時間為元件停機時間的函數

（三個元件組成的可靠性串聯系統）

停機時間（維修時間）停機時間分為等待時間和修理時間。等待時79可修復系統可用度分為瞬時可用度、穩態可用度、平均可用度、使用可用度等。維修費用分析：識別主要費用要素。失效數據分析：對同類的產品或單個產品進行統計分析，了解MTBF、主要失效模式等。可修復系統可用度分為瞬時可用度、穩態可用度、平均可用度、使用801.8可靠性管理

可靠性管理是可靠性工程組成部分，占有很重要地位，有人曾講；“產品可靠性是設計出來的、制造出來的和管理出來的……”。可靠性管理工作包括：可靠性設計、試驗和管理標準，可靠性大綱，可靠性管理機構，數據網等。從產品可靠性指標分配、預計、可靠性設計、可靠性分析、可靠性試驗、數據交換等進行系統化管理。90年代美國由于以經費為獨立變量，廢除大量的軍用標準，大力推行健壯設計和并行工程及IPPD管理。首先在美國海軍及其相關工業部門廣泛推廣“網絡化”管理。通過大量標準、規范引入和支持，為“網絡化”管理提供依據和指導，實施程序化、規范化、系統化的“網絡化”管理。1.8可靠性管理可靠性管理是可靠性工程組成部分，占有很811.9其他相關理論

(1)

供應鏈分析：企業之間的協作減少提供產品和服務的供應鏈時間，減少庫存。需求不確定性增大，需要供應鏈越敏捷。(2)

人機工程：考慮人機系統，注意人的能力和局限。包括：可維修設計（拆卸、裝配程序評估），軟硬件設計（人機界面、通訊、顯示與控制技術），可操作性試驗（錄像分析，方案比較），人操作可靠性分析等。1.9其他相關理論(1)

供應鏈分析：企業之間的協作減821.9其他相關理論(3)

制造統計技術：主要包括：統計過程和質量控制（如：SPC，抽樣，過程能力分析，改進計劃，變差減少），實驗設計（DOE），統計建模（如：SPC，回歸分析，方差分析，時序分析，多元分析，非參數分析）等。(4)

工業工程：工業工程涉及技術系統的設計、安裝、改進、評估和控制。目標是，在盡可能降低成本的同時優化系統的資源來提升質量、效率、生產率。工具：數學模型（對復雜系統應用隨機模型）、實驗設計、連續過程改進、生產性研究、計算機模擬、神經網絡（處理非線性現象，減少數據處理時間）、專家系統等。

1.9其他相關理論(3)

制造統計技術：主要包括：統計過832

工程實踐

2.1Intersil公司的Building-InReliability

Intersil（網線）公司為晶片制造商，在無線網絡、電源管理領域國際領先。2.2

Ford公司的UsefulLifeReliabilityProcessFord（汽車）公司將UsefulLifeReliabilityProcess任務作為產品開發系統的重要工作。2

工程實踐

2.1Intersil公司的Buildi843可靠性工程的幾個熱點問題

3可靠性工程的幾個熱點問題85可靠性工程的熱點問題一

無維修使用期(MFOP)在國際上早在1995年對傳統的可靠性定義提出了質疑，在歐洲開始用無維修使用期(MFOP)取代原先的MTBF，摒棄隨機失效無法避免的舊觀念，故障率浴盆曲線分布規律也就被打破。當前國際上興起在可靠工程中推行失效物理方法的新潮流，目的是設計出不存在隨機失效的產品。同時，從故障修理轉換到計劃預防維修。可靠性工程的熱點問題一無維修使用期(MFOP)86無維修使用期(MFOP)要做到“無維修使用期”必須作好如下兩項工作：一是改變可靠性設計思路：以自下而上的可靠性設計方法，取代采用MTBF進行自上而下分配方法。重點可采取如下設計措施：采用狀態監控，故障診斷和故障預測設計；容錯設計；可重構性設計；動態設計；故障軟化設計；環境防護設計；冗余設計；在任務能力不受影響下，留出可接受的降級水平設計等。

無維修使用期(MFOP)要做到“無維修使用期”必須作好如下兩87無維修使用期(MFOP)二是改變可靠性工程工作方法：必須把人力、精力集中于產品研發早期階段。應做如下工作：失效物理分析、研究與應用；開展可靠性研制試驗，及早暴露設計缺陷，采取有效糾正措施；開展高加速應力試驗(HAST)，暴露產品薄弱環節予以糾正；嚴格設計評審制度，消除設計隱患；制訂合理預防維修計劃并予以實施。無維修使用期(MFOP)二是改變可靠性工程工作方法：必須把人88可靠性工程的熱點問題二可靠性指標體系及其驗證

在產品可靠性驗證與評價中，在確認故障，采用什么方法對故障數據進行處理，直接關系到產品的生存和發展。一般都把可靠性驗證試驗中產品的存在狀態簡化為“二元狀態（成功、故障）”處理。故障統計也比較簡單，要么為0，要么為1，對故障既不分類，也不加權，這在工程實施顯然存在問題。如果把這些后果嚴重程度不同的故障，等同看待，客觀上是不合理的，與實際情況也是不相符的。可靠性工程的熱點問題二可靠性指標體系及其驗證89可靠性指標體系及其驗證早在70年代美國在地面產品廣泛地采用故障加權。在1980年美軍標準MIL－STD－785B頒布后，故障加權處理方法被取締。產品可靠性指標細化分解，分別驗證。MIL－STD－7810《工程研制鑒定和生產可靠性試驗》正式文本中，首次提出在可靠性驗證中按后果嚴重程度把發生故障區分為：致命故障，嚴重故障和輕度故障三類。我們國家有標準可查的就有近20種門類產品對故障進行加權處理。目前對故障加權有爭議。

可靠性指標體系及其驗證早在70年代美國在地面產品廣泛地采用故90可靠性工程的熱點問題三加強軟件可靠性設計

隨著社會日益信息化，系統(或設備)軟件功能較硬件功能占系統功能比例越來越高。時至今日軟件可靠性工程的有關技術還不夠成熟，還有許多問題有待研究。可靠性工程的熱點問題三加強軟件可靠性設計91軟件可靠性設計在開展可靠性工程工作時，對軟件可靠性提及甚少，原因有二：一是開展軟件可靠性工作較