维修费用
生产费用 产品可靠性
0
图a 可靠性与费用的关系曲线
6
可靠性设计的方法
方法
可靠性预测 设定目标
1、设定可靠性目标； 2、按照已知零部件或 各单元的可靠性数据,计 算系统的可靠性指标， 以得到比较满意的系统 设计方案；
可靠性分配 实现目标
1、将设定的目标分解到 系统的各个环节； 2、在多种设计方案中比 较、选优。
20
（二）应力分析法
失效率数学模型
λp = λb (πE πθ π Aπs2
πr πC ) = λb
其中λb是基本失效率；πi是各种系数，如πθ是质量系数 、πE是环境系数等。 适用范围 应力－强度模型认为产品所受的应力大于其允许的强度 就会失效。因此，采用应力分析法需要知道元器件所 受的应力，如温度、电压、振动等，这决定了应力分 析法只能用于详细设计阶段。
13
并联系统
并联系统可靠性框图
单元1 单元2 …… 单元n
并联系统可靠度
Rs (t ) = 1∞
[1- R (t )]
i i =1
n
系统的平均寿命
MTTFs =

0
Rs (t )dt =

∞
0
{1-
[1- R (t )]}dt
i i=1
14
n
【例题】
研究两个等可靠度的独立单元组成的并联系统的可靠度。
1.为设计决策提供科学合理的依据。
2.根据预测结果，编制可靠性关键件清单，为生产过 程质量控制提供依据； 3.为可靠性试验方案设计提供依据； 4.为产品系统的可靠性指标分配提供依据和顺序； 5.对产品使用、维护提供信息等。
17
二、可靠性预测的程序
⑴确定质量目标。 ⑵拟定使用模型。 ⑶建立产品结构。 ⑷推导数学模型。 ⑸确定单元功能。 ⑹确定环境系数。 ⑺确定系统应力。 ⑻假定失效分布。
0.980 0.980 0.904 0.817 0.739 0.668 0.603 0.545 0.493 0.446 0.403
0.970 0.970 0.859 0.737 0.633 0.544 0.467 0.401 0.344 0.296 0.254
0.960 0.960 0.815 0.665 0.542 0.442 0.360 0.294 0.240 0.195 0.159
1、考虑重要度 2、有一定认识的 系统 70% 30%
1、考虑重要度及 权重 2、很熟悉的系统 60% 40%
平均
算术平均
加权平均
25
目录
1 2 3 4 5 可靠性设计概述 系统可靠性模型 可靠性预测 可靠性的保证 可靠性设计的常用技术
26
一、元器件的选用
元件的可靠性不仅与其固有可靠性有关，而且还与设计时选择的工作参数（电压 、电流、功率 等）有关，电路形式和环境（如温度、振动、冲击等）条件有关 ，因此在电路可靠性设计中，必须重视元件的选择，设计重视各种冲击。
管理市场细分并评估绩效 管理细分市场并评估绩效
Mkt Mfg Dev LPMT Proc Svc
PMT
产品开发流程
概 念 计 划 开发 验证 发布 生命 周期
Dev Mfg Full Mkt LPDT Proc Svc SW Fin
PDT
平台与技术的开发
Mfg Td Байду номын сангаасev LTDT Proc Full
0.950 0.950 0.774
1.0
R=1 R=0.99 R=0.98
0.8
0.6
0.599 0.463 0.358 0.277 0.215 0.166 0.129 0.099
0.2 0.0 1 5 10 15 20 25 30 0.4
R=0.97 R=0.95 R=0.96
35 40 45
图13-2-3 Ri关系曲线

原因 元件在额定条件下工作，环境、工作应力的变化造成 元件的故障。实质缓慢物理化学变化，使得元件特性退 化、功能丧失。这种变化的快慢，与温度和施加在元器 件上的应力大小直接相关。


输出
11
串联系统
串联系统的可靠性框图
单元1 单元2 单元n
串联系统的可靠度Rs(t)： 假设n单元的可靠度为 Rn(t),则串联系统的可靠度
Rs (t ) = R1 (t ) R2 (t )...Rn (t ) =
R (t)
i i =1
n
串联系统的平均无故障工作时间（MTTFs）：
可靠性和维修性 产品寿命中可靠使用，便 捷维护 如冰箱的十年寿命及终身 维修 3
影响产品可靠性的因素

产品故障原因分析
故障原因 设计上的原因

所占比列 40％ 30％ 20％ 10%
元器件质量上的原因 操作和维修原因 制造上的原因

产品故障70％是同设计有关
4
失效率曲线
早期失效期，失效率曲线为递减型。产品投稿使用的早期，失效率较高而下降很快。主要由于设计、制造、贮存、运输 等形成的缺陷，以及调试、起动不当等人为因素所造成的。必须设法规避早期失效的发生； 偶然失效期，失效率曲线为恒定型，即t0到ti间的失效率近似为常数。失效主要由非预期的过载、误操作、意外的天灾以 及一些尚不清楚的偶然因素所造成。由于失效原因多属偶然，故称为偶然失效期。偶然失效期是能有效工作的时期，这 段时间称为有效寿命。为降低偶然失效期的失效率而增长有效寿命，应注意提高产品的质量，精心使用维护。 耗损失效期，失效率是递增型。在t1以后失效率上升较快，这是由于产品已经老化、疲劳、磨损、蠕变、腐蚀等所谓有耗 损的原因所引起的，故称为耗损失效期。针对耗损失效的原因，应该注意检查、监控、预测耗损开始的时间，提前维修； 早期失效期：设计失误、 工艺缺陷、材料缺陷、 筛选不充分；质量问题； （往往跟时间有关，具 有隐蔽性） 偶然失效期：静电损伤、 过电损伤；可靠性问题； （往往是突发性事件， 现象明显）
元器件选用原则
1、少用高失效率元件 （1）试制品、触点多、 易振动； （2）出现磨损、氧化；
2、考虑费用、工艺成熟度 、触点少 （1）少用真空器件； （2）少用耗损性器件，如 继电器、开关；
27
二、元器件的降额设计
降额设计是使元器件或产品在工作时承受的工作应力适当低于额定值， 达到降低元器件或产品的基本失效率，提高使用可靠性的目的。
1.2
n Ri
1 5 10 15 20 25 30 35 40 45
1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
0.990 0.990 0.951 0.904 0.860 0.818 0.778 0.740 0.703 0.669 0.636
TDT
一流的子流程
项目管理 需求管理
配置与变更 CBB—重用
技术评审 采购/外协管理 IPD工具
质量管理 管道管理
文档管理 软硬件设计
绩效管理
基于战略和流程的KPI体系
共用工具（业务，技术）
24
24
可靠性分配的一般方法
可靠性分配可采用的方法：
等同分配
代数分配
加权分配
1、操作简单，不考 虑重要度 2、未知或全新系统 50% 50%
21
π
i
（三）相似产品法
预测的基本公式
λs =
λ
i =1
n
i
或 T BFS
1
=
T
i =1
n
1
BFi
其中TBFS是系统的MTBF(h)；TBFi是第i分系统的MTBF(h) 适用范围 相似产品法是根据以前研制和生产功能相似的产品时，所获得的失 效率数据和特定的经验，估计新设计产品的可靠性参数。在机械 、电子、机电类具有相似可靠性数据的新产品方案论证、初步设 计阶段，可用相似产品法进行可靠性预计 相似产品法的一般步骤 (1)确定与新设计产品在类型、使用条件及可靠性特征最相似的现 有产品； (2)对相似产品在使用期间所有数据进行可靠性分析； (3)根据相似产品的可靠性，作适当修正，作出新产品所具有的可 靠性水平。
22
目录
1 2 3 4 5 可靠性设计概述 系统可靠性模型 可靠性预测 可靠性的保证 可靠性设计的常用技术
23
由流程保证可靠性的实现
IPD整体框架
产品战略
产品战略 市场信息 客户反馈 竞争信息 技术趋势 产品组合
集成组合管理团队（IPMT）
市场管理流程
理解 市场 市场 细分 制定细 整合、 组合 分策略 优化业 分析 及计划 务计划

耗损失效期：元器件老
Q( t ) 1 e
[(
t

)]

Q( t ) 1 R( t ) 1 e
t
Q( t )
t
1 t 2 ( ) 1 e 2 dt 2
化；可靠性问题； （往往跟时间有关，具 有隐蔽性）
5
可靠性与费用的关系
费用
总费用
可靠性设计
目录
1 2 3 4 5 可靠性设计概述 系统可靠性模型 可靠性预测 可靠性的保证 可靠性设计的常用技术
2
前言
产品质量
成本
技术性能
技术指标 所要实现的功能 如冰箱的温度、功耗
安全性
低成本 可靠性越高，成本越高 返修率越高，成本越高
可用性
安规指标 不能对客户的安全造成威胁 如电子产品的阻燃性、外壳 接地
MTTFs =

∞
0
tf (t )dt =