1、可靠性概述“可靠性”作為衡量產品質量的一個重要指標，早己不是一個新的概念。可 靠性理論是以產品的壽命特征作為主要研究對象的一門綜合性和邊緣性科學，它 涉及到基礎科學、技術科學和管理科學的許多領域。長期以來，一切注重產品 信譽的廠家，為了爭取顧客都在追求其產品具有好的可靠性。因為只有那些可靠 性好的產品才能長期發揮其使用性能而受到客戶的歡迎。不僅如此，有些產品如 汽車、輪船、飛機，如果其關鍵零部件不可靠，不僅會給用戶帶來不便，耽誤時 間、推遲日程，造成經濟損失，甚至還可能直接危及使用者的生命安全。像美國 “挑戰者”號航天飛機、蘇聯切爾諾貝利核電站等發生的重大可靠性事故所引起 的嚴重后果，都足以說

2、明產品的可靠性差會引起一系列嚴重問題，甚至會危及國 家的榮譽和安全。而 1957 年蘇聯第一顆人造衛星升天， 1969 年美國阿波羅 11 號宇宙飛船載人登月等可靠性技術成功的典范，不僅為其國家帶來榮耀，而且說 明了高科技的發展要以可靠性技術為基礎，科學技術的發展又要求高的可靠性。早期人們對“可靠性”這一概念的理解僅僅從定性方面，而沒有數值量度。 但為了更好地表達可靠性的準確定義，不能只從定性方面來評價它，而應有定量 的尺度來衡量它。在第二次世界大戰后期，德國火箭專家R Lusser 首先提出用概率乘積法則，將系統的可靠度看成其各子系統的可靠度乘積，從而算得VII 型火箭誘導裝置的可靠度為 7

3、5，首次定量地表達了產品的可靠性。但只是從50 年代初期開始，在可靠性的測定中更多地引進了統計方法和概率概念以后，定量的 可靠性才得到廣泛應用，可靠性問題才作為一門新的學科被系統地加以研究。60 年代以來，空間技術和宇航技術的發展提高了可靠性的研究水平，擴展 了其研究范圍，對可靠性的研究，以及由電子、航空、宇航、核能等尖端工業部 門擴展到電機與電力系統、機械、動力、土木等一般產業部門，擴展到工業產品 的各個領域。對機械產品，尤其是對大批量生產的汽車產品的可靠性研究，已成 為重要課題，并且取得了可喜的成果，例如， 1959 年在國際市場上小轎車的保 用期為 90天或 4000英里，而到 70年代

4、初提高到 5年或 50000英里 19 。當今， 提高產品的可靠性己經成為提高產品質量的關鍵。今后只有那些可靠性高的產品 及其企業，才能在競爭日益激烈的世界上幸存下來。不僅如此，國外還把對產品 可靠性的研究工作提高到節約能源和資源的高度來認識。這不僅因為高可靠性產 品的使用期長，而且通過可靠性設計，可以有效地利用材料，減少加工工時，獲 得體積小、重量輕的產品。利用概率論的方法可把產品發生故障的規律作為隨機現象來研究。所以，通 常所說的可靠度，一般不是指某一特定具體產品的可靠度，而是對該種型號產品 總體可靠度而言。當然，就一些單個產品而言，如果能在其長期運行的條件下， 觀測其故障規律，則不僅能夠

5、估計出一些產品的可靠性，也能估計出該種產品總 體的可靠性。在現代生產中，可靠性技術已貫穿于產品的開發研制、設計、制造、試驗、使 用、運輸、保管及維修保養等各個環節。從經濟的觀點來講，為了減少 維修費用，提高產品的利用率，高可靠性是非常必要的。但也不是可靠性最好時 總的消耗費用一定最低，因為還有產品的制造成本問題，需要綜合考慮、優化選 擇，以找出使總費用最低的最佳可靠度。產品的可靠性是設計出來的，生產出來的，管理出來的四。這一思想越來越 為人們所理解。多年來世界各國開展可靠性工作的經驗證明，可靠性設計對產品 可靠性有重要影響。據日本電子行業的統計，產品不可靠的原因中，設計占 80% 元器件占 1

6、5%，制造工藝占 5%。又據美國海軍電子實驗室統計，產品的不可靠的原因中，設計占 40%，元器件占 30%，使用和維護占 20%，制造占 10%。這 些統計數據表明， 要提高產品的可靠性和維修性， 關鍵在于搞好產品的可靠性設計工作。 由 于產品復雜性的不斷提高及新技術的不斷應用，產品更新換代加速， 設計一種產品，需要有一個不斷深化認識、逐步改進和完善的過程。初始產品（或稱為樣機 ）在試驗或運行中故障較多，存在許多設計和工藝方面的缺陷。通過有 計劃地改進設計和工藝，根除故障產生的原因，提高產品的可靠性水平，逐步達 到預期的目標。當然，使用中又會進一步發現設計和制造工藝的不足之處，同時 還會不斷地

7、收到使用中故障信息的反饋，通過改進產品使可靠性進一步提高。實 現可靠性的關鍵在于發現故障，分析原因，并采取糾正措施。因此，進行 Li/Mn02 扣式電池成套自動設各的可靠性的研究具有深遠的現實意義。可靠性定義最早的可靠性定義由美國 AGREE 在 1957 年的報告中提出， 19“年美國的 MILSTD-721 B 又較正規地給出了傳統的或經典的可靠性定義:“產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的能力” 。它為世界各國的標準所引證，我國 的 GB3187-82 給出的可靠性定義也與此相同。但在實際應用中己經感到了上述定 義的局限性，因為它只反映了任務成功的能力。于是美國于 1980 年

8、頒發的 MIL-STD-785B 按照 DODD5000.40 指令 （國防重要武器系統采辦指令 ）將可靠 性分為任務可靠性和基本可靠性。任務可靠性的定義:“產品在規定的任務剖面內完成規定功能的能力” 。它反映了產品的執行任務成功的概率，它只統計危及 任務成功的致命故障。基本可靠性的定義 :“產品在規定條件下，無故障的持續 時間或概率” 。它包括了全壽命單位的全部故障，它能反映產品維修人力和后勤 保障等要求。例如 MTBF（ 平均無故障間隔時間 ），MCBF（ 平均故障間的使用 次數 ）。把可靠性概念分為兩種不同用途的可靠性概念，是美國國防部對可靠性 工作實踐經驗總結和對這一問題認識的深化。這

9、無疑是一個新的重要發展。我國 1988 年頒布的軍標 GJB450-88 就引用這兩種新的可靠性定義 230 產品的可靠性可用其可靠度 （Reliability） 來衡量。可靠度是用概率表示的產品 的可靠性程度的。 可靠性工程可靠性工程是對產品 （零部件，元器件，總成，設備或系統 ）的失效及其發 生的概率進行統計、分析，對產品進行可靠性設計、可靠性預測、可靠性試驗、 可靠性評估、可靠性檢驗、可靠性控制、可靠性維修及失效分析的一門包含了許 多工程技術的邊緣性工程學科。它是立足于系統工程方法，運用概率論與數理統 計等數學工具 （屬可靠性數學 ），對產品的可靠性問題進行定量的分析 ;采用失 效分析方

10、法 （可靠性物理 ） 和邏輯推理對產品故障進行研究，找出薄弱環節，確 定提高產品可靠性的途徑，并綜合地權衡經濟、功能等方面的得失，將產品的可 靠性提高到滿意的程度的一門學科。它包含了對產品可靠性進行工作的全過程， 即從對零件、部件和系統等產品的可靠性方面的數據進行收集與分析做起，對失 效機理進行研究，在這一基礎上對產品進行可靠性設計;采用能確保可靠性的制造工藝進行制造 ;完善質量管理與質量檢驗以保證產品的可靠性;進行可靠性試驗來證實和評價產品的可靠性 ;以合理的包裝和運輸方式來保持產品的可靠性;指導用戶對產品的正確使用、提供優良的維修保養和社會服務來維持產品的可靠 性。即可靠性工程包括了對零件

11、、部件和系統等產品的可靠性數據的收集與分析、 可靠性設計、預測、試驗、管理、控制和評價。在可靠性工程中，很重視對現場使用的數據和試驗數據的收集與交換。許多國家都有全國性的數據收集與交換組織，建立有各種數據庫。因為數據是可靠性 設計和可靠性研究的基礎。在整個可靠性工程中，都是通過可靠性數據和信息反 饋來改進產品的可靠性。可靠性設計是可靠性工程的一個重要分支，因為產品的可靠性在很大程度上取決于設計的正確性。在可靠性設計中要規定可靠性和維修性的指標，并使其達 到最優。可靠性預測是可靠性設計的重要內容之一，它是一種預報方法，在設計階段 即從所得的失效率數據預報零部件和系統實際可能達到的可靠度，預報這些

12、零 件、部件和系統在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的概率。在設備設 計的初期，及時完成可靠性預測工作，可以了解該設備中各零件、部件之間可靠 度的相互關系，找出提高整個設備的可靠度的有效途徑。可靠性設計的另一重要內容是可靠性的分配，它是將系統規定的容許失效概 率合理地分配給該系統的零、部件。在可靠性設計中采用最優化方法進行系統的 可靠性分配，是當前可靠性研究的重要方向之一，稱為可靠性優化設計。在可靠性設計中有時采用冗余設計法或貯備法。冗余法或貯備法是在系統中 配置作貯備用的零件或部件，當原有零件或設備出現故障時，貯備件立即替換上 去。并聯冗余即并行工作貯備法是使完成同一職能的一批零、部件

13、或設備同時(并行)工作，且當其中某個或部分失效時，其余的仍能保證系統的正常工作。在系 統設計中采用貯備法，可成倍地提高系統的可靠度。對系統貯備的分配，也廣泛 地采用最優化方法。由于在不同領域中可靠性工程所處理的具體問題有所不同，內容也會有差 異，但都是以系統的方法、綜合的方法，以長遠的眼光來研究問題，不僅重視技 術，也重視管理，以取得系統的最大經濟效益和運行的安全可靠為目的。 可靠性評估指標平均故障間隔時間(Mean Time Between Failure，簡記為MTBF) 可修產品可靠性的一種基本指標，也稱為產品的壽命。其度量方法為：在規定的條件下和規定的時間內，產品的壽命單位總數和故障總數之比。(2) 平均故障前時間(Mean Time To Failure，簡記為 MTTF)不可修復產品可靠性的一種基本指標，其度量方法為在規定的條件下和規定 的時間內產品壽命單位總數與故障產品總數之比。(3) 平均維修時間(Mean Time To Repair,簡記為 MTTR)可修產品維修性的一種基本指標，其度量方法為故障維修時間單位總數與故 障總數之比。可靠度(Reliability)產品的工作時間是一個隨機變量，可用T表示，t表示規定的工作時間，則可靠度為-?'''為故障概率分布函數。(5) 維修度(Ma