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

可靠性是衡量產品質量的一個重要的指標。高科技的發展以可靠性技術為基礎，科學技術的發展又推動了產品可靠水平的不斷提高。可靠性理論重點關注產品的故障及其統計分析，并以產品的壽命特征為研究對象，它與基礎科學、系統工程、環境工程、價值工程、工程心理學、質量控制技術、維修技術、生產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品的可靠性要求而進行的一系列技術與管理活動。可靠性工程研究的是產品故障的發生、發展及其預防的規律，通過設計、分析、試驗等手段，防止和控制故障的發生和發展，提高產品的固有可靠性水平，達到“優生”的目的。可靠性工程是裝備全系統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、生產與部署階段、使用階段，適用于裝備全系統、子系統、設備、組部件與元器件等各個產品層次，以及電子、機電、光電、機械、結構和軟件等不同類型的產品。

2 可靠性分析

為了提高產品的可靠性，在可靠性設計階段，必須對系統機器組成單元的故障進行詳細分析，以找出系統的薄弱環節進行針對性的改進。故障模式影響及危害性分析是分析系統中每一產品所有可能產生的故障模式及其對系統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。系統定義包括以下內容：明確分析范圍，2產品功能和任務分析3確定故障判據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品可能發生故障會系統的影響。但它是單因分析法，只能分析單個故障模式對系統的影響。

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品哪些部分的故障或外界事件或它們的組合將導致產品發生一種給定的故障。其基本思想是：把系統最不希望發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，因而不在需要繼續分析的最基本因素或事件為止。因此，故障樹實質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階段來保證，這是元器件生產商的任務。為保證電子設備及系統的可靠性，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低于規定的額定值，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，系統出現了沒有預期到的通路，引起了系統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，凡是研究產品故障有關的任何試驗都可以認為是可靠性試驗。可靠性試驗的目的包括評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據進行統計分析，測定產品的可靠性指標，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，找出薄弱環節，提出改進措施，為產品研制和生產提供依據。

可靠性定義包括“規定條件”、“規定時間”、“規定功能”、“能力”4個要素。可靠性試驗原理就是模擬現場工作條件、環境條件，將各種工作模式及應力按照一定的時間關系，按照一定的循環次序反復地施加到受試產品上，經過對失效的分析與處理，將信息反饋到有關環節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，可靠性試驗是將規定條件按照規定時間加載到產品上通過檢測規定的功能是否正常，對產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， 國防工業出版社，1995

[2]張福學，可靠性工學，中國科學技術出版社，1992