浅析可靠性工程

王轸　仝义鑫　付振峰

摘 要：可靠性工程是一门新型的综合性边缘学科，近年来在武器装备、航空航天等重要领域的应用日益广泛，可靠性工程技术已成为相关领域的重要研究方向。可靠性设计、分析与实验是可靠性工程技术的核心，对于保障装备可靠性具有重要作用。

关键词：可靠性工程；可靠性设计；可靠性分析；可靠性试验

1 可靠性工程的概念

可靠性是衡量产品质量的一个重要的指标。高科技的发展以可靠性技術为基础，科学技术的发展又推动了产品可靠水平的不断提高。可靠性理论重点关注产品的故障及其统计分析，并以产品的寿命特征为研究对象，它与基础科学、系统工程、环境工程、价值工程、工程心理学、质量控制技术、维修技术、生产管理和使用管理技术以及计算机技术等密切相关。可靠性工程是指为了达到产品的可靠性要求而进行的一系列技术与管理活动。可靠性工程研究的是产品故障的发生、发展及其预防的规律，通过设计、分析、试验等手段，防止和控制故障的发生和发展，提高产品的固有可靠性水平，达到“优生”的目的。可靠性工程是装备全系统全寿命周期管理工作的一个重要组成部分，它包括可靠性要求的确定、可靠性设计与分析、可靠性试验与评价、可靠性管理等工作，设计装备的论证阶段、方案阶段、工程研制阶段、生产与部署阶段、使用阶段，适用于装备全系统、子系统、设备、组部件与元器件等各个产品层次，以及电子、机电、光电、机械、结构和软件等不同类型的产品。

2 可靠性分析

为了提高产品的可靠性，在可靠性设计阶段，必须对系统机器组成单元的故障进行详细分析，以找出系统的薄弱环节进行针对性的改进。故障模式影响及危害性分析是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度及其发生的概率予以分类和综合评估的一种故障归纳分析方法。这是一种自下而上的归纳分析方法，包括故障模式影响分析和危害性分析。对于故障模式影响分析。系统定义包括以下内容：明确分析范围，2产品功能和任务分析3确定故障判据4故障模式分析5故障原因分析6任务阶段与工作方式7故障影响分析8严酷度类别9故障检测方法10补偿措施。对于危害性分析1定性分析2定量分析。系统可靠性分析的两种基本方法是归纳法和演绎法。上面那种方法为归纳法，它是自下而上确定产品可能发生故障会系统的影响。但它是单因分析法，只能分析单个故障模式对系统的影响。

故障树分析法是一种图形演绎方法，用一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图表明产品哪些部分的故障或外界事件或它们的组合将导致产品发生一种给定的故障。其基本思想是：把系统最不希望发生的故障时间作为顶端事件，首先分析“有哪些直接的因素能够造成顶端事件的发生”；然后找出这些因素中每一种又是由哪些下级因素引起的。按照这个思路和线索步步深入，一直追溯到那些最原始的或其故障机理或概率分布都是一致的，因而不在需要继续分析的最基本因素或事件为止。因此，故障树实质上就是时间之间的一张逻辑关系图，这种逻辑关系图是一个以顶事件为跟，具有若干干支，一些干支上又有分支的类似树木的倒立图像，故障树即由此得名。

3 可靠性设计

对于电子元器件的可靠性分为固有可靠性和使用可靠性两部分。固有可靠性主要由设计阶段和生产阶段来保证，这是元器件生产商的任务。为保证电子设备及系统的可靠性，必须对元器件的选择及使用加以控制。对于电子元器件的可靠性设计有降额设计即使原件所承受的工作应力适当低于规定的额定值，从而达到降低基本故障率、提高使用可靠性的目的。容差设计是在电路设计上为了防止漂移性失效而采用的可靠性设计分析技术。潜在通路分析。所谓潜在通路是指在某种条件下，系统出现了没有预期到的通路，引起了系统功能异常或抑制了正常功能

4 可靠性试验

可靠性试验是为了评价、改进产品的可靠性而进行的各种试验的总称。广而言之，凡是研究产品故障有关的任何试验都可以认为是可靠性试验。可靠性试验的目的包括评价可靠性和改进可靠性两个方面：一方面可以通过对试验数据进行统计分析，测定产品的可靠性指标，评价可靠性水平；另一方面可以通过对故障样品进行失效分析，找出薄弱环节，提出改进措施，为产品研制和生产提供依据。

可靠性定义包括“规定条件”、“规定时间”、“规定功能”、“能力”4个要素。可靠性试验原理就是模拟现场工作条件、环境条件，将各种工作模式及应力按照一定的时间关系，按照一定的循环次序反复地施加到受试产品上，经过对失效的分析与处理，将信息反馈到有关环节并采取响应的改进措施，使受试对象的可靠性得到提高，同时通过实验结果对产品的可靠性做出评估，做出合格与否的结论简单地说，可靠性试验是将规定条件按照规定时间加载到产品上通过检测规定的功能是否正常，对产品的能力进行评价或改进。常见的可靠性试验的基本形式是寿命试验，在此基础智商有可靠性验证试验、可靠性增长试验、环境应力筛选。

参考文献

[1]何国伟 戴慈庄，可靠性试验技术， 国防工业出版社，1995

[2]张福学，可靠性工学，中国科学技术出版社，1992