电子设备可靠性预测方法分析

电子设备可靠性预测方法分析
电子设备可靠性预测方法分析

电子设备可靠性预测方法分析

摘要在科技高速发展的今天,电子设备使用越来越广泛,电子设备的可靠性作为电子设备质量的标准,往往决定了电子设备的使用周期。只有通过可靠性预测,达到出厂标准,才能有效保证电子设备的可靠性。本文通过对电子设备的可靠性概述,介绍了三种电子设备可靠性预测的方法,并就其预测方法展开探讨。

关键词电子设备;可靠性;预测

在现代信息时代下,电子设备占比愈来愈大,人们对于电子设备可靠性的要求也愈来愈高。自然,电子设备的可靠性成为电子设备质量的量化标准之一,只有通过可靠性预测,达到可靠度指标要求的电子设备,才能满足使用需求,否则会对用户的正常使用造成严重影响。如何才能提高电子设备的可靠性也就成为目前研究的一个重点方向。

1 电子设备可靠性概述

电子设备的可靠性是指设备能够在特定条件下,在一定时间内无故障地执行指定功能的能力。可靠性越高,意味着电子设备的质量就越好。一般来说,电子设备可靠性的评价指标主要包括可靠度、失效率等。而从电子设备可靠性预测的角度来说,其可靠性主要是由电子元器件可靠性和设计可靠性两大部分组成。电子元器件作为电子设备的基础核心部件,其可靠性在很大程度上影响了电子产品的整体可靠性;而电子元器件依照一定的连接组合及结构组合成一个整体,其连接组合及结构的设计合理与否直接决定了电子设备的可靠性高低。因此,可靠性预测方法主要就是围绕电子产品的元器件及设计可靠性进行检测,其中尤以元器件可靠度、失效率为主。

2 电子设备可靠性预测方法

2.1 电子设备元器件计数预测法

顾名思义,该种预测方法的核心在于对元器件的可靠性进行预测。一般来说,元器件技术预测法是以元器件的串联模型为基础,对电子产品中用到的所有元器件进行失效率分析,充分考虑不同数量、不同种类元器件的失效率之和。在运用该预测方法时,需要明确所有元器件的通用失效率和通用质量系数,再利用公式计算进行求解[1]。元器件计数法失效率的计算公式为。在这个公式中,代表电子设备的失效率,N代表电子元器件数量,代表通用失效率,代表通用质量系数。那么在应用这种方法预测电子设备可靠性时,首先要确定元器件是否为串联模型,其次需要充分明确各个参数,最终代入相应的数值进行计算即可得到设备的失效率。其中,通用失效率可以根据质量等级来查询《电子设备可靠性预计手册》得到,例如质量等级为的电阻器通用失效率为0.00068,质量等级为的二极管通用失效率为0.0068。

医疗器械临床前研究中的人因可靠性分析

医疗器械临床前研究中的人因可靠性分析 [摘要] 医疗器械的临床前研究是医疗器械风险控制的重要环节。在进行医疗器械的临床前研究过程中,人因可靠性是影响临床前研究结果有效性的重要因素。作者论述了人因可靠性研究的发展历程和人因可靠性分析方法,并结合医疗器械临床前研究特点,分析在医疗器械临床前研究中影响人因可靠性的相关因素,就如何提高医疗器械临床前研究中的人因可靠性提出建议和措施。 [关键词]医疗器械;医疗器械临床前研究;人因可靠性分析 [Key words]medical devices;preclinical studies of medical devices;human reliability analysis 随着科学技术的发展,医疗器械市场规模不断扩大,新型复杂医疗器械大量涌现,复杂程度不断提高,如药物复合型医疗器械、生物制品复合型医疗器械、使用新型材料的植入类医疗器械和原理复杂的高端医疗器械等等。这些医疗器械的出现使医疗水平大大提高,在给广大患者带来福音的同时,医疗器械的使用风险也随之加大,医疗器械不良事件报告逐年增加。医疗器械的风险存在于医疗器械设计开发、生产、流通、使用等各个环节,每个环节均应进行相应的风险评估和实施风险控制措施。2008年4月,国家食品和药品监督管理局发布了YY/T0316-2008《医疗器械-风险管理对医疗器械的应用》,该标准等同转化自ISO 14971:2007,代替YY/T0316-2003,自2009年6月1日起实施[1]。从医疗器械全生命周期风险示意图(图1)[2]中我们可以看出,医疗器械的上市前研究是一关键的风险控制点。 医疗器械范围广、门类多、构成复杂、原理多样[3]。为了保证医疗器械的安全性,必须在产品上市前对其进行一系列的安全性评价,这是医疗器械上市前研究的重要内容之一,也是医疗器械注册审批过程中的重要科研资料。广义上讲,医疗器械的安全性评价程序为:理化性能评价→生物学评价(包括动物模图1 医疗器械全生命周期风险示意图 型试验)→临床研究。作者在本研究中将临床研究之前的程序视为医疗器械的非临床研究,也称为医疗器械的临床前研究、临床前安全性评价,是以验证医疗器械安全性为主要目的的研究,并且是以医疗器械的注册上市为目的的。和药品的非临床研究类似,医疗器械的非临床研究是医疗器械首次应用到人类的最后一道屏障,研究结果质量的高低直接决定着人类用械风险的大小。因此,良好的医疗器械非临床研究,是保证医疗器械安全性、降低医疗器械使用风险的重要步骤。 医疗器械的非临床研究过程通常在实验室完成,随着实验室技术的飞速发展,实验室设备的先进性日益提高,并有大量辅助测试工具,如自动免疫组化机、自动化检测系统等,大大提高了实验室结果的准确性。但与此同时,高科技复杂医疗器械、使用全新材料产品、药物复合产品、带有硬件及软件的医疗器械产品

浅谈机械产品可靠性设计

浅谈机械产品可靠性设计 发表时间:2018-06-12T15:23:56.743Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第4期作者:黄宝忠 [导读] 当今社会,科学技术飞速发展,人们不仅对多功能产品有强烈的需求,也需要多功能产品可以实现其应具备的功能。 摘要:当今机械系统的发展速度非常快,尤其是在现代科技的带动之下,很多新的技术和理念不断涌现,为了跟上这样的步伐,就要求我们的从业人员更加努力的来研究和提高各种机械产品的可靠性。机械可靠性问题是一个直接关系到整个机械系统运行的一个关键的质量和产品性能问题,有时候甚至会直接关系到人们的生命和财产安全,所以必须要得到足够的重视才行。 关键词:机械产品;可靠性设计 1 前言 当今社会,科学技术飞速发展,人们不仅对多功能产品有强烈的需求,也需要多功能产品可以实现其应具备的功能。产品的可靠性优化设计是以产品功能的可靠性使用为目的而应运而生的产物,从产生开始到现在,已经得到了迅速的发展与广泛地使用[1]。在进行机械工程的产品设计时,将可靠性理论与技术应用于其中,并根据需要与可能,将产品的可靠性使用作为优先考虑的设计准则;在满足时间、费用及性能的基础上,让设计出的机械工程产品符合可靠性的要求。可靠性的设计问题在涉及传统的设计技术的同时,也与价值工程、系统工程、环境工程及质量控制工程等有着密切的关系。因此,可靠性设计是多学科与多技术相互交叉融合的一种新兴技术。 2 关于可靠性设计的一些问题 要想弄清楚什么是可靠性优化设计,我们就必须要先了解什么是产品的可靠性。一般来说,产品的可靠性就是指在规定的条件与时间之内完成规定的任务或者实现固定的功能。这里的产品既包含作为单位研究的研究对象,又指各个参与实验的系统、元件或者设备等,在特殊情况之下,我们还可以将人的作用也包含进去。 在进行可靠性优化设计的过程中,我们必须要以已知的技术和理论为基础,根据日后的实际需要和可能会发生的情况优先考虑产品的可靠性要求,通俗一点的讲,就是要在满足产品费用、性能以及时间等条件之下,确保产品能够满足可靠性的要求。对于产品的可靠性优化设计来说,其是一个多技术、多学科融合的新型技术,既包含价值工程、系统工程的知识,又具有工程心理学、计算机技术以及质量控制技术的相关内容。虽然其名称是产品可靠性优化设计,但是其并非只是存在于产品的设计阶段,在产品的制造阶段、使用阶段以及管理和维护等阶段都会涉及到产品的可靠性优化设计。也正是因为这样的情况,其在机械工程中有着十分广泛的应用。 在多种历史原因的综合影响之下,我国机械制造业的整体水平要地域西方发达国家,而机械工程的可靠性优化设计也更为落后。虽然上世纪80年代末期由于国家和企业的重视,可靠性优化设计得到了一定发展,个别企业还组建了专职于可靠性优化设计的研究机构,培养了一批具有较高专业素质和扎实专业知识的人才并制定了一系列关于可靠性优化设计的工作标准,但是随着时间的推移以及社会和科学技术的发展,这些机构和标准都渐渐的变得陈旧了。因此,对于我国的可靠性优化设计来说,其具有一定的基础和实力,但是仍旧与发达国家存在着较大的差距。 3.可靠性优化设计在机械工程中的应用 机械工程产品的可靠性优化设计在产品的生产与使用周期的各环节都起着重要作用。这些环节主要有产品的设计、制造、使用及售后维修等。以下就机械工程产品的设计、制造及使用三个环节展开讨论可靠性优化设计问题。 3.1机械工程产品设计环节可靠性优化设计 机械工程产品的设计主要包括装配整体设计与零件组装设计。对机械产品进行可靠性优化设计时,可以将其当作一个整体,设计的方法主要有两种,第一种方法为:先大致了解机械的完整系统,并分析组成整体的零部件具有多大程度的可靠性,据此推断出整体具有多大程度的可靠性;这种方法即为预测整体设计可靠性的手段,预测的结果必须与设计指标相符合[3]。第二种方法为:将整体机械工程可靠性优化设计所要求的指标分配到其零部件的设计上,要求零部件必须满足各自的可靠性指标要求;常用的可靠性的分配方法有:再分配、等分配、比例分配及综合评分的分配方法。设计单个零件时,尽量采用符合国家规定且已经在生产中大量投入使用的常规零件,并用不同设计方法对重要程度不相同的零件进行优化设计,设计关键部件之前,要先行可靠性的试验。除此之外,要反复验证及修改机械工程产品设计的可靠性,直到其能够满足于可靠性优化设计所要求的标准为止。设计机械工程的人机系统也很重要,这方面的设计包括适应性及操作的舒适性设计。 3.2机械工程产品制造中的可靠性优化设计 要保证一个产品的质量,在制造环节的质量控制是最关键的部分,因此,机械产品在制造的过程中进行可靠性优化设计是非常重要的。加工的设备可靠性要得到保证,在选择加工工艺与工艺流程时,要注意其技术水平,保证制造水平尽量达到最优化。产品制造工艺流程是一个完整的系统,其中的各个方案与工序是工艺流程系统中的子系统,对每个子系统进行可靠性优化设计时,都要综合考虑各方面的因素,如工艺装备、加工设备、加工材料与工作人员素质等;只有这样才能为各个子系统设计出可靠性与合理的指标;最后,整合分析各个子系统的指标,并通过合理的方法将总系统的可靠性及优化指标整理出来。 3.3机械工程产品的使用与维修的可靠性优化设计 对机械产品进行维修,能有效延长其使用寿命;良好的售后服务水平是一个公司获得发展的必备条件。因此,生产机械设备的厂家要认真对待售后服务与维修的问题,运用先进的逻辑分析法,制定出科学的维修内容与维修方式,对机械产品的合理使用寿命作出规划。机械工程产品具有可维修性及可靠性,两者在很大程度上是相似的,可维修性是可靠性的具体指标之一[4]。对机械工程产品进行设计时就应当首先考虑到可靠性指标,以便能使设计出的机械产品在发生故障的情况下,易于检查与维修。进行机械产品维修的可靠性优化设计时,要充分考虑维修费用的问题,负责设计工作的人员在进行机械工程可靠性优化设计时,要以最少的费用获得最高程度可靠性作为设计的原则,以便能够尽量减少发现故障的时间。因此,以可靠性优化设计理论作为维修设计的基础,是非常合理的,也是非常重要的;制定经济合理的维修设计在现代化与科学化的进程中意义重大。使用符合标准的维修设备进行维修,提高维修工作人员的技能水平,使机械产品的维修工作能够朝现代化与科学化的方向发展。 结束语 经济的发展,促进了人们消费理念的进步、消费水平的提高,消费者对产品性能、产品可靠性有了更高的要求,一定意义上讲,获得

通用的可靠性设计分析方法

通用的可靠性设计分析方法 1.识别任务剖面、寿命剖面和环境剖面 在明确产品的可靠性定性定量要求以前,首先要识别产品的任务剖面、寿命剖面和环境剖面。 (1)任务剖面“剖面”一词是英语profile的直译,其含义是对所发生的事件、过程、状态、功能及所处环境的描述。显然,事件、状态、功能及所处环境都与时间有关,因此,这种描述事实上是一种时序的描述。 任务剖面的定义为:产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。它包括任务成功或致命故障的判断准则。 对于完成一种或多种任务的产品,均应制定一种或多种任务剖面。任务剖面一般应包括:1)产品的工作状态; 2)维修方案; 3)产品工作的时间与程序; 4)产品所处环境(外加有诱发的)时间与程序。 任务剖面在产品指标论证时就应提出,它是设计人员能设计出满足使用要求的产品的最基本的信息。任务剖面必须建立在有效的数据的基础上。 图1表示了一个典型的任务剖面。 (2)寿命剖面寿命剖面的定义为:产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。寿命剖面包括任务剖面。 寿命剖面说明产品在整个寿命期经历的事件,如:装卸、运输、储存、检修、维修、任务剖面等以及每个事件的持续时间、顺序、环境和工作方式。 寿命剖面同样是建立产品技术要求不可缺少的信息。 图2表示了寿命剖面所经历的事件。

(3)环境剖面环境剖面是任务剖面的一个组成部分。它是对产品的使用或生存有影响的环境特性,如温度、湿度、压力、盐雾、辐射、砂尘以及振动冲击、噪声、电磁干扰等及其强度的时序说明。 产品的工作时间与程序所对应的环境时间与程序不尽相同。环境剖面也是寿命剖面和任务剖面的一个组成部分。 2.明确可靠性定性定量要求 明确产品的可靠性要求是新产品开发过程中首先要做的一件事。产品的可靠性要求是进行可靠性设计分析的最重要的依据。 可靠性要求可以分为两大类:第一类是定性要求,即用一种非量化的形式来设计、分析以评估和保证产品的可靠性;第二类是定量要求,即规定产品的可靠性指标和相应的验证方法。 可靠性定性要求通常以要求开展的一系列定性设计分析工作项目表达。常用的可靠性定性设计工作项目见表1。

风险评估技术-人因可靠性分析(HRA)

人因可靠性分析(HRA) 1 概述 人因可靠性分析(Human reliability analysis,简称HRA)关注的是人因对系统绩效的影响,可以用来评估人为错误对系统的影响。 很多过程都有可能出现人为错误,尤其是当操作人员可用的决策时间较短时。问题最终发展到严重地步的可能性或许不大。但是,有时,人的行为是惟一能避免最初的故障演变成事故的防卫。 HRA的重要性在各种事故中都得到了证明。在这些事故中,人为错误导致了一系列灾难性的事项。有些事故向人们敲响警钟,不要一味进行那些只关注系统软硬件的风险评估。它们证明了忽视人为错误这种诱因发生的可能性是多么危险的事情。而且,HRA可用来凸显那些妨碍生产效率的错误并揭示了操作人员及维修人员如何“补救”这些错误和其他故障(硬件和软件)。 2 用途 HRA可进行定性或定量使用。如果定性使用,HRA可识别潜在的人为错误及其原因,从而降低了人为错误发生的可能性;如果定量使用,HRA可以为FTA(故障树)或其它技术的人为故障提供数据。 3 输入 人因可靠性分析方法的输入包括: ●明确人们必须完成的任务的信息; ●实际发生及有可能发生的各类错误的经验; ●有关人为错误及其量化的专业知识。 4 过程 HRA过程如下所示: ●问题界定——计划调查/评估哪种类型的人为参与? ●任务分析——计划怎样执行任务?为了协助任务的执行,需要哪类帮

助? ●人为错误分析——任务执行失败的原因?可能出现什么错误?怎样补救 错误? ●表示——怎样将这些错误或任务执行故障与其他硬件、软件或环境事项 整合起来,从而对整个系统故障的概率进行计算? ●筛查——有不需要细致量化的错误或任务吗? ●量化——任务的单项错误和失败的可能性如何? ●影响评估——哪些错误或任务是最重要的?哪些错误或任务是可靠性或 风险的最大诱因? ●减少错误——如何提高人因可靠性? ●记录——有关HRA的哪些详情应记录在案? 在实践中,HRA会分步骤进行,尽管某些部分(例如任务分析及错误识别)有时会与其他部分同步进行。 5 输出 输出包括: ●可能会发生的错误的清单以及减少损失的方法——最好通过系统改造; ●错误模式、错误类型、原因及结果; ●错误所造成风险的定性或定量评估。 6 优点及局限 HRA的优点包括: ●H RA提供了一种正式机制,对于人在系统中扮演着重要角色的情况,可以将人为错误置于系统相关风险的分析中; ●对人为错误的模式和机制的正式分析有利于降低错误所致故障的可能性。 局限包括: ●人的复杂性及多变性使我们很难确定那些简单的失效模式及概率; ●很多人为活动缺乏简单的通过/失败模式。HRA较难处理由于质量或决策不当造成的局部故障或失效。

第4章典型系统的可靠性分析

第四章典型系统的可靠性分析 4.1 系统及系统可靠性框图 4.1.1概述 所谓系统是指为了完成某一特定功能,由若干个彼此有联系的而且又能相互协调工作的单元组成的综合体。 在可靠性研究中,按系统是否可以维修可以将系统分为不可修复系统和可修复系统。不可修复系统是指系统一但失效,不进行任何维修或更换的系统,例如日光灯管、导弹以及卫星推进器等一次性使用的系统。不可修复是指技术上不能修复、经济上不值得修复,或者一次性使用不必要再修复。可修复系统是指通过修复而恢复功能的系统。机械电子产品大多数都是可修复系统,但不可修复系统相对可修复系统来说简单得多,而且对不可修复系统的研究方法与结论也适用于可修复系统,同时是研究可修复系统的基础。 4.1.2系统可靠性框图 系统是由若干个彼此有联系的而且又能相互协调工作的单元组成的综合体,因此各个单元之间必然存在一定的关系,为了分析系统的可靠性,就必须分析系统各单元之间的关系,首先要将所要分析的系统简化为合理的物理模型,然后在由物理模型进一步得到参数和设计变量的数学模型。 对于复杂产品,用方框表示的各组成部分的故障或它们的组合如何导致产品故障的逻辑图,称为可靠性框图。可靠性框图可以用来评价产品或系统的设计布置以及确定子系统或元件的可靠性水平;可靠性框图和数学模型是可靠性预测和可靠性分配的基础。 下面通过实例来说明如何建立可靠性框图。 例4.1 如图4.1所示是一个流体系统工程图,表示控制管中的流体的两个阀门通过管道串联而成。试确定系统类型。 图4.1两阀门串联流体系统示意图

解要确定系统类型,要从分析系统的功能及其失效模式入手。 1.如果其功能是为了使液体通过,那么系统失效就是液体不能流过,也就是阀门不能打开。若阀门1和阀门2这两个单元是相互独立的,只有这两个单元都打开,系统才能完成功能,因此,该系统的可靠性框图如图3.2a)所示。 2.如果该系统的功能是截流,那么系统失效就是不能截流,也就是阀门泄漏。那么可以看到,要是系统完成预定功能,要求两个阀门至少有一个正常,因此,该系统的可靠性框图如图 3.2b)所示。 a)功能是流体流通时的串联系统可靠性框图b)功能是截流时的并联系统可靠性框图 图4.2 系统可靠性框图 从上面的例子中可以看到:对于同样一个系统,如果它所完成的功能不同,或者定义它的失效状态不同时,其可靠性框图的形式可能时不同的。 例4.2 如图4.3所示是电路中经常使用的并联电容器电路图。从可靠性角度讨论该系统的类型。 图4.3 并联电容器系统图 解:如果所设计的系统在电容器短路时失效,显然,任何一个电容器的失效均会导致该电路的失效,因此,从功能关系来看,该电容器系统的可靠性框图是一个串联系统。如图4.4a)所示。 如果所设计的系统在电路开路时失效,显然,只有全部电容器均失效才会导致该电路的失效,因此,从功能关系来看,该电容器系统的可靠性框图是一个并联系统。如图4.4b)所示。 图4.4 电容系统可靠性框图 讨论题:一个系统由完全相同的三台设备组成,在工作期间系统的负载水平(功能)不同。可以将这项任务分为3个阶段,各个阶段的负载情况是第一阶段必须至少有一阀门阀门 输输 阀门 输 阀门 输 1 2 n a) 串联模型b) 并联模型 1 2 n

人因可靠性分析实用版

YF-ED-J3347 可按资料类型定义编号 人因可靠性分析实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. (示范文稿) 二零XX年XX月XX日

人因可靠性分析实用版 提示:该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密,并有很强可操作性的计划,在进行中紧扣进度,实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改,请根据实际需要调整使用。 第一节人因可靠性研究 一、人因可靠性分析的研究背景 随着科技发展,系统及设备自身的安全与 效益得到不断提高,人-机系统的可靠性和安全 性愈来愈取决于人的可靠性。核电厂操纵员可 靠性研究是“核电厂人因工程安全”的主要组 成部分。在核电厂发生的重大事件和事故中, 由人因引起的已占到一半以上,震惊世界的三 里岛和切尔诺贝利核电厂事故清楚地表明,人 因是导致严重事故发生的主要原因。 据统计,(20~90)%的系统失效与人有关,

其中直接或间接引发事故的比率为(70~90)%,这其中包括许多重大灾难事故,如: l 印度Bhopal化工厂毒气泄漏 l 切尔诺贝利核电站事故 l 三里岛核电站事故 l 挑战者航天飞机失事 因此,如何把人的失误对于风险的后果考虑进去,以及如何揭示系统的薄弱环节,在事故发生之前加以防范,便成为亟待解决的重要问题。而这些都以详尽和准确的人因可靠性分析(Human Reliability Analysis,HRA)为基础。对人因加以研究,在核电厂各个阶段应用人因工程的原则来防止和减少人的失误,已成

机械可靠性设计发展及现状

编订:__________________ 审核:__________________ 单位:__________________ 机械可靠性设计发展及现 状 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号:KG-AO-1230-100 机械可靠性设计发展及现状 使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高,产品的可靠性也越来越成为产品竞争的焦点。产品的可靠性是设计出来的,生产出来的,管理出来的。可靠性设计是使产品的可靠性要求在设计中得以落实的技术。可靠性设计决定了产品的固有可靠性。 所谓可靠性是指“产品在规定时间内,在规定的使用条件下,完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。长期以来,随着电子技术的发展和电子产品可靠性理论的成熟,电子产品可靠性的相对稳定,电子产品的可靠性试验技术已经发展的相对成熟;机械可靠性试验技术则由于存在理论难题而发展相对较慢。为了机械可靠性的切实发展,美国可靠性分析中心一直坚持鼓励其组织机构广泛收集机械产品可靠性数据。同时美国可靠性分析中心在提到的

可靠性数据分析的计算方法

可靠性数据分析的计算方法

PROCEEDINGS,Annual RELIABILITY and MAINTAINABILITY Symposium(1996) 可靠性数据分析的计算方法 Gordon Johnston, SAS Institute Inc., Cary 关键词:寿命数据分析加速试验修复数据分析软件工具 摘要&结论 许多从事组件和系统可靠度研究的专业人员并没有意识到,通过廉价的台式电脑的普及使用,很多用于可靠度分析的功能强大的统计工具已经用于实践中。软件的计算功能还可以将复杂的计算统计和图形技术应用于可靠度分析问题。这大大的便利了工业统计学家和可靠性工程师,他们可以将这些灵活精确的方法应用于在可靠度分析时所遇到的许多不同类型的数据。 在本文中,我们在SAS@系统中将一些最有用的统计数据和图形技术应用到例子的当中,这些例子主要包涵了寿命数据,加速试验数据,以及可修复系统中的数据。随着越来越多的人意识到创新性软件在可靠性数据分析中解决问题的需要,毫无疑问,计算密集型技术在可靠性数据分析中的应用的趋势将会继续扩大。 1.介绍 本文探讨了人们在可靠性数据分析普遍遇到的三个方面: 寿命数据分析 试验加速数据分析 可修复系统数据的分析 在上述各领域,图形和分析的统计方法已被开发用于探索性数据分析,可靠性预测,并用于比较不同的设计系统,供应商等的可靠性性能。 为了体现将现代统计方法用于结合使用高分辨率图形的使用价值,在下面的章节中图形和统计方法将被应用于含有上述三个方面的可靠性数据的例子中。2.寿命数据分析 概率统计图的寿命数据分析中使用的最常见的图形工具之一。Weibull 图是最常见的使用可靠性的概率图的类型,但是当Weibull概率分布并不符合实际数据的时候,类似于对数正态分布和指数分布这一类的概率图在寿命数据分析中也能够起到帮助。 在许多情况下,可用的数据不仅包含故障时间,但也包含在分析时没有发生故障的单位的运行时间。在某些情况下,只能够知道两次故障发生之间的时间间隔。例如,在测试大量的电子元件时,如果记录每一个发生故障的元件的故障时间,那么这可能不经济。相反,在固定的时间间隔内

可靠度分析方法的一般概念

精心整理基于性能的设计过程为分为三个步骤: ①按照建筑物的用途以及用户对建筑物的需求来确定性能的要求,从而建立一个目标性能; ②根据建立好的目标性能选用一种合适的结构设计方法; ③对各项性能指标进行综合评定,判断所设计的建筑物能否满足目标性能的要求。一般采用风险率 (1 (2 (3 (4 在实际工程中,极限状态函数往往是很难用显式表达出来,响应面法是在设计验算点附近用多项式来拟合复杂的极限状态函数,然后用一般的可靠度计算方法计算结构可靠度,因此响应面法在实际工程的计算当中得到广泛应用。 蒙特卡洛法的原理是: 对所研究的问题建立相似的概率模型,根据其统计特征值(如均值、方差等),采用某种特定方法

产生随机数和随机变量来模拟随机事件,然后对所得的结果进行统计处理,从而得到问题的解。(1)根据待求的问题构造一个合适的随机模型,所求问题的解应该对应于该 模型中随机变量的均值和方差等统计特征值;在主要特征参数方面,所构造的模 型也应该与实际问题相一致。 (2)根据模型中各个随机变量的统计参数和概率分布,随机产生一定数量的 随机数。通常我们先产生服从均匀分布的随机数,然后通过某种变换转化为服从 (3 (4 (5 1 2 3 4、重复2、3过程过程N次(N=600)。 5、统计分析上述过程产生的组抗力,得到偏压柱在偏心距为时的抗力 平均值和标准差。 6、给出一组偏心距值,重复以上步骤,便可得到混凝土偏心受压柱截面抗 力—曲线,平均值及标准差。

验算点法(JC): 洛赫摩和汉拉斯在研究荷载组合时提出了按当量正态化条件,将非正态随机变量当量为正态随机变量进行可靠度计算的新方法。该方法较为直观、易于理解,是国际安全度联合会推荐(JCSS)推荐使用的方法,又称为JC法。 需要已知验算点的坐标值,但对于非正态随机变量和非线性极限状态方程,其坐标值不能预先求得,所以需进行迭代计算。 JC (2)BP 1957 则应对边界条件具 有“最小偏见”的,这实际上是个优化问题,即最大熵原理的定义。 随机有限元法 采用有限元法分析具有确定性物理模型的结构可靠度,可先确定极限状态函数中每项参数如作用效应和结构抗力等的统计参数和概率分布;再通过有限元分析求出结构的随机反应,如结构反应的平

机械设备可靠性分析论文

机械设备可靠性分析摘要:机械的可靠性设计在机械设计中具有重要的作用,它对机械是否能够稳定的工作起决定性的作用。本文主要介绍了机械可靠性设计的特点,机械可靠性设计的流程,以及在机械可靠性设计中的常用的可靠性分析方法和设计技术,最后结合最近的机械可靠性的发展,介绍了机械可靠性设计的发展趋势,从而对可靠性技术在机械领域的应用和发展有一个全面的、客观的认识。 引言:随着科学技术的发展,对产品的要求不断提高,不仅要具有好的性能,更要具有高的可靠性水平。采用可靠性设计弥补了常规设计的不足,使得设计方案更加贴近生产实际。所谓可靠性是指“产品在规定时间内,在规定的使用条件下,完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。可靠性工程的诞生已近半个世纪的历史, 以电子产品可靠性设计为先导的可靠性工程迄今发展得比较成熟, 已形成一门独立的学科。相比之下, 机械产品的可靠性设计与研究则起步较晚。所谓机械可靠性,是指机械产品在规定的使用条件下、规定的时间内完成规定功能的能力。由于工程材料特性的离散性以及测量、加工、制造和安装误差等因素的影响,使机械产品的系统参数具有固有的不确定性,因此考虑这种固有随机性的可靠性设计技术至关重要。据有关方面统计,产品设计对产品质量的贡献率可达70%~80%,可见设计决定了产品的固有质量特性(如:功能、性能、寿命、安全性和可靠性等),赋予了产品“先天优劣”的本质特性。上世纪60年代, 对机械可靠性问题引起了广泛的重视并开始对其进行了系统研究。虽然国内外都投入了研究力量, 取得了一定的进展,但终因机械产品可靠性涉及的领域太多、可靠性研究的范围大、基础性数据缺乏等原因,机械可靠性设计在工程实际中应用得并不广泛。本文简要介绍了可靠性技术在机械领域中的应用,主要介绍了一些在机械产品设计中应用的较为成熟的可靠性技术和可靠性设计方法,并且结合当今可靠性工程学科的发展,指出了可靠性技术在机械领域中的发展和趋势。 正文:机械产品的可靠性要受到诸多因素的影响,从产品的设计、制造、试验,到产品使用和维护,都会涉及到可靠性间题,也就是说它贯穿于产品的整个寿命周期之内。如何使产品在整个寿命周期内失效率最小,有效度高,维修性好,经济效益大,经济寿命长,是我们对产品进行可靠性设计的根本目的。机械产品的可靠性设计并不是一种崭新的设计方法, 而是在传统机械设计的基础上引入以概率论和数理统计为基础的可靠性设计方法。这样的设计可以更科学合理地获得较小的零件尺寸、体积和重量, 同时也可使所设计的零件具有可预测的寿命和失效率, 从而使产品的设计更符合工程实际。 目前在机械工程中可靠性设计主要应用在产品的设计、制造、使用和维修等方面。现代生产的经验表明,在设计、制造和使用的三个阶段中,设计决定了产品的可靠性水平,即产品的固有可靠性,而制造和使用的任务是保证产品可靠性指标的实现。可靠性试验数据是可靠性设计的基础,但是试验不能提高产品的可靠性,只有设计才能决定产品的固有可靠性。图1所示为三者的关系。 图1 机械产品与可靠性关系框图 机械产品的设计,它包括整机产品的设计和零部件的设计。整机产品可将其作为一个系统进行设计,设计的方式主要有两种,第一种是根据零部件的可靠性预测结果,计算产品系统的可靠性指标,这就是系统的可靠性预测,其结果满足指标要求即可。如果不能满足要求,就要按第二种方式

机械可靠性设计发展及现状.docx

机械可靠性设计发展及现状 随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高,产品的可靠性也越来越成为产品竞争的焦点。产品的可靠性是设计出来的,生产出来的,管理出来的。可靠性设计是使产品的可靠性要求在设计中得以落实的技术。可靠性设计决定了产品的固有可靠性。 所谓可靠性是指“产品在规定时间内,在规定的使用条件下,完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。长期以来,随着电子技术的发展和电子产品可靠性理论的成熟,电子产品可靠性的相对稳定,电子产品的可靠性试验技术已经发展的相对成熟;机械可靠性试验技术则由于存在理论难题而发展相对较慢。为了机械可靠性的切实发展,美国可靠性分析中心一直坚持鼓励其组织机构广泛收集机械产品可靠性数据。同时美国可靠性分析中心在提到的关于将来安全相关技术发展备选课题,在可靠性领域中把机械可靠性作为三大课题( 另外两个是加速试验和软件可靠性) 之一。机械可靠性试验技术是机械可靠性技术中一个关键的问题,因此被广泛关注。 机械可靠性试验的发展 自1946 年Freuenthal在国际上发表“结构的安全度”一文以来,可靠性问题开始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。上世纪60 年代,对机械可靠性问题引起了各国广泛重视并开始对其进行了系统研究,其中美国、前苏联、日本、英国等国家对机械产品可靠性进行了深入研究,并在机械产品可靠性理论研究和实际应用方面取得了相当进展: 1.1.20世纪40年代,德国在V-1火箭研制中,提出了火箭系统的可靠性等于所有元器件可靠度乘积的理论,即把小样本问题转化为大样本问题进行研究。 1.2.1957年6月4日,美国的“电子设备可靠性顾问委员会”发布了《军用电子设备可靠性报告》,提出了可靠性是可建立的、可分配的及可验证的,从而为可靠性学科的发展提出了初步框架。 1.3.3.20世纪50年代至60年代,美国、苏联相继把可靠性应用于航天计划,于是机械系统的可靠性研究得到发展,如随机载荷下机械结构和零件的可靠性,机械产品的可靠性设计、试验验证等。 1.4.日本于20世纪50年代后期将可靠性技术推广到民用工业,设立了可靠性研究机构和可靠性工程控制小组,大大提高了日本产品的可靠度。 NASA 在六十年代中期便开始了机械部件的应力验证和利用应力强度干涉模型进行可靠性概率设计的研究。1974年美国和日本成立了结构可靠性分析方法研究组,澳大利亚、瑞典

典型认知模型及其在人因可靠性分析中的应用评述[1]

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典型认知模型及其在人因可靠性分析中的应用评述 作者:蒋英杰, 孙志强, 李龙, 宫二玲, 谢红卫, JIANG Ying-jie, SUN Zhi-qiang, LI Long, GONG Er-ling, XIE Hong-wei 作者单位:国防科学技术大学机电工程与自动化学院,长沙,410073 刊名: 安全与环境学报 英文刊名:JOURNAL OF SAFETY AND ENVIRONMENT 年,卷(期):2011,11(1) 被引用次数:1次 参考文献(41条) 1.冯述虎;侯运炳Human reliability qualitative and quantitative analysis in coal production 1999(45) 2.周前祥载人航天过程中人的可靠性研究[期刊论文]-上海航天 2001(4) 3.黄曙东,张力核电站人因可靠分析与应用[期刊论文]-南华大学学报(理工版) 2002(1) 4.DHILLON B S Human reliability and error in medical system 2003 5.苏畅,张恒喜飞机作战效能评估中人的可靠性的引入方法[期刊论文]-航空学报 2006(2) 6.隋东,韩明良,董襄宁,王世锦空中交通管制员认知可靠性研究[期刊论文]-南京航空航天大学学报 2007(3) 7.刘维平,曹伟国,杨立强,金丽亚装甲装备中人的可靠性统计与分析[期刊论文]-兵工学报 2007(1) 8.王以群,李鹏程,张力网络信息安全中的人因失误分析[期刊论文]-情报科学 2007(11) 9.SWAIN A D;GUTTMANN H E Handbook of human reliability analysis with emphasis on nuclear power plant applications,NUREG/CR-1278 1983 10.HANAMAN G W;SPURGIN A J;LUKIC Y Human cognitive reliability model for PRA analysis,NUS-4531 1984 11.EMBREY D E SLIM-MAUD:an approach to assessing human error probabilities using structured expert judgment,NUREG/CR-3518 1983 12.谢红卫,孙志强,李欣欣,李政仪,张明,史秀建,李龙典型人因可靠性分析方法评述[期刊论文]-国防科技大学学报 2007(2) 13.FORESTER J;KOLACZKOWSKI A;COOPER S E ATHEANA user's guide 2007 14.HOLLNAGEL E Cognitive reliability and error analysis method(CREAM) 1998 15.CGANG Y H J;MOSLEH A Cognitive modeling and dynamic probabilistic simulation of operating crew response to complex system accidents,Part 1-5 2007(08) 16.高佳,沈祖培,何旭洪第二代人的可靠性分析方法的进展[期刊论文]-中国安全科学学报 2004(2) 17.王遥,沈祖培CREAM--第二代人因可靠性分析方法[期刊论文]-工业工程与管理 2005(3) 18.高文宇;张力Second general HRA method-CREAM and its applied research 2002(04) 19.FUKUDA M;UCHIDA T;HIRANO M Trial application of ATHEANA to SGTR in level 1 for a Japanese PWR 2004 20.DOUGHERTY E Context and human reliability analysis 1993(01) 21.GARETH W P Suggestions for an improved HRA method for use in probabilistic safety assessment 1995(01) 22.KONTOGIANNIS T A framework for the analysis of cognitive reliability in complex systems:a recovery centered approach 1997(02) 23.HANNAMANN G;SPURGIN A Systematic human action reliability procedure(SHARP) 1984

机械产品可靠性设计综述

机械产品可靠性设计综述 一、可靠性设计的基本概念 可靠性设计的定义: 定义1:对系统和结构进行可靠性分析和预测,采用简化系统和结构、余度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。 定义2:为了满足产品的可靠性要求而进行的设计。 可靠性设计即根据可靠性理论与方法确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程。设计水平是保证产品可靠性的基础。 可靠性设计是产品的一个重要的性能特征,产品质量的主要指标之一,是随产品所使用时间的延续而在不断变化的。可靠性设计的任务就是确定产品质量指标的变化规律,并在其基础上确定如何以最少的费用以保证产品应有的工作寿命和可靠度,建立最优的设计方案,实现所要求的产品可靠性水平。 可靠性问题的研究是因处理电子产品不可靠问题于第二次世界大战期间发展起来的。可靠性设计用在机械方面的研究始于20世纪60年代,首先应用于军事和航天等工业部门,随后逐渐扩展到民用工业。 可靠性设计的一个重要内容是可靠性预测,即利用所得的资料预报一个零件、部件或系统实际可能达到的可性,预报这些零部件或系统在规定的条件下和在规定时间内完成规定功能的概率。在产品设计的初期阶段,及时完成可靠性预测工作,可以了解产品各零部件之间可靠性的相互关系,找出提高产品可靠性的有效途径。 二、可靠性设计的基本原理 (1)选择设计方案时尽量不采用还不成熟的新系统和零件,尽量采用已有经验并已标准化的零部件和成熟的技术。 (2)结构简化,零件数削减。如日本横河记录仪表10年中无件数削减30%,大大提高了可靠性。 (3)考虑功能零件的可接近性,采用模块结构等以利于可维修性。 (4)设置故障监测和诊断装置,保证零件部设计裕度(安全系数/降额)。 (5)必要时采用功能并联、冗余技术。如日本的液压挖掘机等,采用双泵、双发动机的冗余设计。 (6)失效安全设计(Failure Safe),系统某一部分即使发生故障,但使其限制在一定范围内,不致影响整个系统的功能。 (7)安全寿命设计(Safe Life),保证使用中不发生破坏而充分安全的设计。例如对一些重要的安全性零件如汽车刹车,转向机构等要保证在极限条件下不能发生变形、破坏。 (8)加强连接部分的设计分析,例如选定合理的连接、止推方式。考虑防振,防冲击,对连接条件的确认。 (9)可靠性确认试验,在没有现成数据和可用的经验时,这是唯一的手段。尤其机械零部件的可靠性预测精度还很低。主要通过试验确认。 三、可靠性设计的基本方法 为了使设计时能充分地预测和预防故障,把更多的失效经验设计到产品中,因而必须邦助设计人员掌握充分的故障情报资料和设计依据。采取以下措施:

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可靠性失效分析常见思路 失效分析在生产建设中极其重要,失效分析的限期往往要求很短,分析结论要正确无误,改进措 施要切实可行。 1失效分析思路的内涵 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线,是在思想中以机械失效的规律( 即宏观表象特征和微观过程机理 ) 为理论依据,把通过调查、观察和实验获得的失效信息( 失效对象、失效现象、失效 环境统称为失效信息 ) 分别加以考察,然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察,以获取的客观事 实为证据,全面应用推理的方法,来判断失效事件的失效模式,并推断失效原因。因此,失效分析思 路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应,自成思考体系,把失效分析的指导思路、推理方法、 程序、步骤、技巧有机地融为一体,从而达到失效分析的根本目的。 在科学的分析思路指导下,才能制定出正确的分析程序; 机械的失效往往是多种原因造成的,即一 果多因,常常需要正确的失效分析思路的指导; 对于复杂的机械失效,涉及面广,任务艰巨,更需要正 确的失效分析思路,以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之,掌握并运用正确的分析思路, 才可能对失效事件有本质的认识,减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性,大大提高工 作的效率和质量。因此,失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分,而且是失效分析的灵 魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程,结果和原因具有双重性,因此,失效分析 可以从原因入手,也可以从结果入手,也可以从失效的某个过程入手,如“顺藤摸瓜”,即以失效过 程中间状态的现象为原因,推断过程进一步发展的结果,直至过程的终点结果“; 顺藤找根”,即以失 效过程中间状态的现象为结果,推断该过程退一步的原因,直至过程起始状态的直接原因“; 顺瓜摸 藤”,即从过程中的终点结果出发,不断由过程的结果推断其原因“顺; 根摸藤”,即从过程起始状态 的原因出发,不断由过程的原因推断其结果。再如“顺瓜摸藤+顺藤找根”、“顺根摸藤+顺藤摸瓜”、“顺藤摸瓜 +顺藤找根”等。 2失效分析的主要思路 常用的失效分析思路很多,笔者介绍几种主要思路。 “撒大网”逐个因素排除的思路 一桩失效事件不论是属于大事故还是小故障,其原因总是包括操作人员、机械设备系统、材料、 制造工艺、环境和管理 6 个方面。根据失效现场的调查和对背景资料( 规划、设计、制造说明书和蓝图)

人因可靠性分析(最新版)

( 安全技术 ) 单位:_________________________ 姓名:_________________________ 日期:_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 人因可靠性分析(最新版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

人因可靠性分析(最新版) 第一节人因可靠性研究 一、人因可靠性分析的研究背景 随着科技发展,系统及设备自身的安全与效益得到不断提高,人-机系统的可靠性和安全性愈来愈取决于人的可靠性。核电厂操纵员可靠性研究是“核电厂人因工程安全”的主要组成部分。在核电厂发生的重大事件和事故中,由人因引起的已占到一半以上,震惊世界的三里岛和切尔诺贝利核电厂事故清楚地表明,人因是导致严重事故发生的主要原因。 据统计,(20~90)%的系统失效与人有关,其中直接或间接引发事故的比率为(70~90)%,这其中包括许多重大灾难事故,如:l印度Bhopal化工厂毒气泄漏 l切尔诺贝利核电站事故

l三里岛核电站事故 l挑战者航天飞机失事 因此,如何把人的失误对于风险的后果考虑进去,以及如何揭示系统的薄弱环节,在事故发生之前加以防范,便成为亟待解决的重要问题。而这些都以详尽和准确的人因可靠性分析(HumanReliabilityAnalysis,HRA)为基础。对人因加以研究,在核电厂各个阶段应用人因工程的原则来防止和减少人的失误,已成为国际上核电事业发展所面临的重大课题。 目前,我国核电厂操纵员的可靠性研究还处于起步阶段。在理论方面,以往的研究主要停留在利用国外较成熟的理论模型阶段,对理论模型的深入研究较为缺乏;在实际方面,所进行的研究还未能与我国的核电厂实际运行紧密配合。 因此,对我国核电厂操纵员进行可靠性研究有着重要的意义:第一,填补在高风险情况下人对事故响应的可靠性数据的空白; 第二,了解操纵员或其他电厂人员如何对事故进行响应,改进核电厂的操作规程;

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