第二節(jié) 基本的可靠性設(shè)計(jì)與分析技術(shù)(P204-212)
【大綱考點(diǎn)】：
基本的可靠性維修性設(shè)計(jì)與分析技術(shù)
1.了解可靠性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要方法
2.熟悉可靠性模型及串并聯(lián)模型的計(jì)算 (重點(diǎn))
3.熟悉可靠性預(yù)計(jì)和可靠性分配 (難點(diǎn))
4.熟悉故障模式影響及危害性分析FMECA (重點(diǎn)) (難點(diǎn))
5.了解故障樹分析FTA (重點(diǎn))
6.熟悉維修性設(shè)計(jì)與分析的基本方法;
兩個(gè)學(xué)習(xí)重點(diǎn)：計(jì)算;分析法(2個(gè)F)
一、可靠性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計(jì)出來的，生產(chǎn)出來的，也是管理出來的。產(chǎn)品開發(fā)者的可靠性設(shè)計(jì)水平對(duì)產(chǎn)品固有的可靠性影響是重大的，因此可靠性設(shè)計(jì)與分析在產(chǎn)品開發(fā)過程中具有很重要的地位?？煽啃栽O(shè)計(jì)的主要技術(shù)有：
(1)規(guī)定定性定量的可靠性要求。有了可靠性指標(biāo)，開展可靠性設(shè)計(jì)才有依據(jù)，也才有開展可靠性工作的動(dòng)力;有了可靠性指標(biāo)也才能對(duì)開發(fā)的產(chǎn)品可靠性進(jìn)行考核，以避免產(chǎn)品在顧客使用中因故障頻繁而使開發(fā)商和顧客利益受到損失。
最常用的可靠性指標(biāo)是平均故障間隔時(shí)間，即MTBF，其次是使用壽命MTTF。
(2)建立可靠性模型。用于預(yù)計(jì)或估計(jì)產(chǎn)品可靠性的模型叫可靠性模型。建立產(chǎn)品系統(tǒng)級(jí)、分系統(tǒng)級(jí)或設(shè)備級(jí)的可靠性模型，可用于定量分配、估計(jì)和評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性。
可靠性模型包括可靠性方框圖和可靠性數(shù)學(xué)模型。邏輯模型和數(shù)學(xué)模型。
并聯(lián)系統(tǒng)比串聯(lián)系統(tǒng)可靠性大，可以近似認(rèn)為串聯(lián)取決于弱者，并聯(lián)取決于強(qiáng)者。并聯(lián)是1-所有元件發(fā)生故障率!!!
計(jì)算時(shí)要分清是：相乘，還是相加。
產(chǎn)品的可靠性框圖表示產(chǎn)品中各單元之間的功能邏輯關(guān)系，產(chǎn)品原理圖表示產(chǎn)品各單元的物理關(guān)系，兩者不能混淆。
(3)可靠性分配。可靠性分配是為了將產(chǎn)品總的可靠性的定量要求分配到規(guī)定的產(chǎn)品層次。通過分配使整體和部分的可靠性定量要求協(xié)調(diào)一致。它是一個(gè)由整體到局部，由上到下的分解過程?？煽啃苑峙溆性S多方法，如評(píng)分分配法、比例分配法等。
(4)可靠性預(yù)計(jì)。可靠性預(yù)計(jì)是在設(shè)計(jì)階段對(duì)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行定量的估計(jì)，是根據(jù)相似產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、系統(tǒng)的工作環(huán)境等因素估計(jì)組成系統(tǒng)的部件及系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)的和可靠性預(yù)計(jì)是一個(gè)自下而上，從局部到整體的系統(tǒng)綜合過程
通過可靠性預(yù)計(jì)還可發(fā)現(xiàn)組成系統(tǒng)的各單位中故障率高的單元，找到薄弱環(huán)節(jié)，加以改進(jìn)?？煽啃灶A(yù)計(jì)有許多方法，如元器件計(jì)數(shù)法、應(yīng)力分析法、上下限法等。
(5)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
(6)耐環(huán)境設(shè)計(jì)。產(chǎn)品使用環(huán)境對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響十分明顯。因此，在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)應(yīng)開展抗振動(dòng)、抗沖擊、抗噪音、防潮、防霉、防腐設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)。
(7)元器件選用和控制。
(8)電磁兼容性設(shè)計(jì)。對(duì)電子產(chǎn)品來說，電磁兼容設(shè)計(jì)是不可缺少的。它包括抗靜電、浪涌、雷擊、電源波動(dòng)及瞬間跌落、射頻電場輻射等。
(9)降額設(shè)計(jì)與熱設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將元器件零部件的工作應(yīng)力設(shè)計(jì)在其額定值之下，并留有余地。對(duì)于熱設(shè)計(jì)，應(yīng)利用熱傳導(dǎo)、對(duì)流、熱輻射等原理結(jié)合必要的自然通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)、以致水冷及熱管等技術(shù)進(jìn)行合理的熱設(shè)計(jì)，以降低其周圍的環(huán)境溫度。
二、可靠性分配
可靠性分配的常用方法有評(píng)分分配法、比例分配法等。以下以評(píng)分分配法為例針對(duì)串聯(lián)電子系統(tǒng)介紹可靠性分配的操作過程。評(píng)分分配法適用于缺乏可靠性數(shù)據(jù)的場合。
分?jǐn)?shù)越高，故障率越高，可靠性越少。MTBF越小。MTBF=MTTF=1/λ。
選擇故障率λ 為分配參數(shù)，主要考慮四種影響因素——復(fù)雜度、技術(shù)成熟度、重要度及環(huán)境條件。每一種因素的分值在1-10之間。
復(fù)雜度：最復(fù)雜的評(píng)10分，最簡單的評(píng)1分。
技術(shù)成熟度：技術(shù)成熟度低評(píng)10分，技術(shù)成熟度高評(píng)1分。
重要度：重要性最低的評(píng)10分，重要性的評(píng)1分。
環(huán)境條件：經(jīng)受惡劣的評(píng)10分，環(huán)境條件的評(píng)1分。
【大綱考點(diǎn)】：
基本的可靠性維修性設(shè)計(jì)與分析技術(shù)
1.了解可靠性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要方法
2.熟悉可靠性模型及串并聯(lián)模型的計(jì)算 (重點(diǎn))
3.熟悉可靠性預(yù)計(jì)和可靠性分配 (難點(diǎn))
4.熟悉故障模式影響及危害性分析FMECA (重點(diǎn)) (難點(diǎn))
5.了解故障樹分析FTA (重點(diǎn))
6.熟悉維修性設(shè)計(jì)與分析的基本方法;
兩個(gè)學(xué)習(xí)重點(diǎn)：計(jì)算;分析法(2個(gè)F)
一、可靠性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計(jì)出來的，生產(chǎn)出來的，也是管理出來的。產(chǎn)品開發(fā)者的可靠性設(shè)計(jì)水平對(duì)產(chǎn)品固有的可靠性影響是重大的，因此可靠性設(shè)計(jì)與分析在產(chǎn)品開發(fā)過程中具有很重要的地位?？煽啃栽O(shè)計(jì)的主要技術(shù)有：
(1)規(guī)定定性定量的可靠性要求。有了可靠性指標(biāo)，開展可靠性設(shè)計(jì)才有依據(jù)，也才有開展可靠性工作的動(dòng)力;有了可靠性指標(biāo)也才能對(duì)開發(fā)的產(chǎn)品可靠性進(jìn)行考核，以避免產(chǎn)品在顧客使用中因故障頻繁而使開發(fā)商和顧客利益受到損失。
最常用的可靠性指標(biāo)是平均故障間隔時(shí)間，即MTBF，其次是使用壽命MTTF。
(2)建立可靠性模型。用于預(yù)計(jì)或估計(jì)產(chǎn)品可靠性的模型叫可靠性模型。建立產(chǎn)品系統(tǒng)級(jí)、分系統(tǒng)級(jí)或設(shè)備級(jí)的可靠性模型，可用于定量分配、估計(jì)和評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性。
可靠性模型包括可靠性方框圖和可靠性數(shù)學(xué)模型。邏輯模型和數(shù)學(xué)模型。
并聯(lián)系統(tǒng)比串聯(lián)系統(tǒng)可靠性大，可以近似認(rèn)為串聯(lián)取決于弱者，并聯(lián)取決于強(qiáng)者。并聯(lián)是1-所有元件發(fā)生故障率!!!
計(jì)算時(shí)要分清是：相乘，還是相加。
產(chǎn)品的可靠性框圖表示產(chǎn)品中各單元之間的功能邏輯關(guān)系，產(chǎn)品原理圖表示產(chǎn)品各單元的物理關(guān)系，兩者不能混淆。
(3)可靠性分配。可靠性分配是為了將產(chǎn)品總的可靠性的定量要求分配到規(guī)定的產(chǎn)品層次。通過分配使整體和部分的可靠性定量要求協(xié)調(diào)一致。它是一個(gè)由整體到局部，由上到下的分解過程?？煽啃苑峙溆性S多方法，如評(píng)分分配法、比例分配法等。
(4)可靠性預(yù)計(jì)。可靠性預(yù)計(jì)是在設(shè)計(jì)階段對(duì)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行定量的估計(jì)，是根據(jù)相似產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、系統(tǒng)的工作環(huán)境等因素估計(jì)組成系統(tǒng)的部件及系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)的和可靠性預(yù)計(jì)是一個(gè)自下而上，從局部到整體的系統(tǒng)綜合過程
通過可靠性預(yù)計(jì)還可發(fā)現(xiàn)組成系統(tǒng)的各單位中故障率高的單元，找到薄弱環(huán)節(jié)，加以改進(jìn)?？煽啃灶A(yù)計(jì)有許多方法，如元器件計(jì)數(shù)法、應(yīng)力分析法、上下限法等。
(5)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
(6)耐環(huán)境設(shè)計(jì)。產(chǎn)品使用環(huán)境對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響十分明顯。因此，在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)應(yīng)開展抗振動(dòng)、抗沖擊、抗噪音、防潮、防霉、防腐設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)。
(7)元器件選用和控制。
(8)電磁兼容性設(shè)計(jì)。對(duì)電子產(chǎn)品來說，電磁兼容設(shè)計(jì)是不可缺少的。它包括抗靜電、浪涌、雷擊、電源波動(dòng)及瞬間跌落、射頻電場輻射等。
(9)降額設(shè)計(jì)與熱設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將元器件零部件的工作應(yīng)力設(shè)計(jì)在其額定值之下，并留有余地。對(duì)于熱設(shè)計(jì)，應(yīng)利用熱傳導(dǎo)、對(duì)流、熱輻射等原理結(jié)合必要的自然通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)、以致水冷及熱管等技術(shù)進(jìn)行合理的熱設(shè)計(jì)，以降低其周圍的環(huán)境溫度。
二、可靠性分配
可靠性分配的常用方法有評(píng)分分配法、比例分配法等。以下以評(píng)分分配法為例針對(duì)串聯(lián)電子系統(tǒng)介紹可靠性分配的操作過程。評(píng)分分配法適用于缺乏可靠性數(shù)據(jù)的場合。
分?jǐn)?shù)越高，故障率越高，可靠性越少。MTBF越小。MTBF=MTTF=1/λ。
選擇故障率λ 為分配參數(shù)，主要考慮四種影響因素——復(fù)雜度、技術(shù)成熟度、重要度及環(huán)境條件。每一種因素的分值在1-10之間。
復(fù)雜度：最復(fù)雜的評(píng)10分，最簡單的評(píng)1分。
技術(shù)成熟度：技術(shù)成熟度低評(píng)10分，技術(shù)成熟度高評(píng)1分。
重要度：重要性最低的評(píng)10分，重要性的評(píng)1分。
環(huán)境條件：經(jīng)受惡劣的評(píng)10分，環(huán)境條件的評(píng)1分。