可靠性工程基礎

第一部分 21世紀產品可靠性的需求與展望

第1章 21世紀的可靠性工程 1

1.1 質量 1

1.2 可靠性 3

1.2.1 執(zhí)行預期功能的能力 3

1.2.2 指定的時間段 4

1.2.3 壽命周期條件 4

1.3 質量和用戶滿意度/系統(tǒng)效能 5

1.3.1 性能、質量及可靠性 6

1.3.2 性能和可靠性的另一種解釋 6

1.3.3 質量和可靠性的另一種解釋 7

1.4 可靠性和系統(tǒng)壽命周期 7

1.5 故障后果 12

1.5.1 經濟損失 12

1.5.2 公眾信任的瓦解 12

1.5.3 法律責任 13

1.5.4 無形損失 14

1.6 供應商和用戶 14

1.7 總結 14

習題 15

參考文獻 15

第2章 可靠性的概念 17

2.1 可靠度 17

2.2 概率密度函數(shù) 20

2.3 故障率 23

2.3.1 求故障率的動機 24

2.3.2 故障率函數(shù)的一些特性 25

2.3.3 條件可靠度 27

2.3.4 Ba壽命/百分位壽命 28

2.3.5 預期壽命/平均故障

前時間（MTTF） 29

2.3.6 故障時間隨機變量的矩 29

習題 32

第3章 可靠性分析中常用的概率和壽命分布 35

3.1 離散分布 35

3.1.1 二項分布 35

3.1.2 泊松分布 39

3.1.3 其他離散分布 39

3.2 連續(xù)分布 40

3.2.1 威布爾分布 42

3.2.2 指數(shù)分布 47

3.2.3 正態(tài)分布 51

3.2.4 對數(shù)正態(tài)分布 55

3.2.5 伽瑪分布 56

3.3 概率圖 58

3.4 總結 63

習題 63

第4章 系統(tǒng)可靠性建模 67

4.1 可靠性框圖 67

4.2 串聯(lián)系統(tǒng) 68

4.3 有冗余的產品 71

4.3.1 工作冗余 72

4.3.2 旁聯(lián)系統(tǒng) 74

4.3.3 切換并不理想的旁聯(lián)系統(tǒng) 75

4.3.4 共享載荷的并聯(lián)模型 77

4.3.5 （k,n）系統(tǒng) 78

4.3.6 冗余配置的局限 80

4.4 復雜系統(tǒng)的可靠性 80

4.4.1 完全列舉法 80

4.4.2 條件概率法 81

4.4.3 關聯(lián)結構的概念 82

習題 85

參考文獻 88

第二部分 產品設計和開發(fā)過程中可靠性工程活動

第5章 產品需求與約束 89

5.1 需求的定義 89

5.2 供應鏈的責任 90

5.3 需求文檔 91

5.4 多角色參與需求定義的示例 93

5.5 規(guī)范 93

5.6 需求跟蹤 94

5.7 總結 94

習題 94

參考文獻 95

第6章 產品可靠性設計 96

6.1 產品需求和約束 96

6.2 產品壽命周期條件 97

6.3 可靠性能力 98

6.4 零部件和材料選擇 98

6.5 人為因素與可靠性 99

6.6 演繹與歸納方法 100

6.7 失效模式、影響及危害性分析 101

6.8 故障樹分析 102

故障樹分析步驟 104

6.9 失效物理 108

6.10 設計審查 110

6.11 鑒定 111

6.12 制造和裝配 113

6.13 閉環(huán)反饋及根因檢測 115

6.14 總結 115

習題 116

參考文獻 116

第7章 概率設計、可靠度與安全系數(shù) 118

7.1 可靠性設計 118

7.2 概率設計的可靠度模型 120

7.3 概率設計與可靠度目標設計示例 121

7.4 可靠度、安全系數(shù)和變異性之間

的關系 122

7.5 隨機變量的函數(shù) 124

7.6 概率設計的收益和步驟 126

習題 127

參考文獻 129

第8章 壽命周期條件 130

8.1 定義壽命周期剖面 130

8.2 壽命周期事件 131

8.3 載荷及其影響 132

8.3.1 溫度 134

8.3.2 濕度 134

8.3.3 振動與沖擊 135

8.3.4 太陽輻射 136

8.3.5 電磁輻射 136

8.3.6 壓強 137

8.3.7 化學物質 137

8.3.8 沙塵 137

8.3.9 電壓 138

8.3.10 電流 138

8.3.11 人為因素 138

8.4 關于LCP開展的思考和建議 139

8.4.1 基于特殊極限的設計

（全局環(huán)境和局部環(huán)境） 139

8.4.2 基于標準的文檔資料 139

8.4.3 組合載荷條件 140

8.4.4 變化量值和變化率量值 142

8.5 估計壽命周期載荷的方法 142

8.5.1 市場調研和作為數(shù)據(jù)源的

基于標準的剖面 142

8.5.2 載荷條件的實地監(jiān)測 142

8.5.3 現(xiàn)場測試記錄、服務記錄和

失效記錄 143

8.5.4 關于相似零件，裝配體或

產品的載荷歷史的數(shù)據(jù) 143

習題 143

參考文獻 143

第9章 可靠性能力 144

9.1 能力成熟度模型 144

9.2 可靠性關鍵方法 144

9.2.1 可靠性要求和規(guī)劃 145

9.2.2 培訓和開發(fā) 145

9.2.3 可靠性分析 146

9.2.4 可靠性試驗 146

9.2.5 供應鏈管理 147

9.2.6 失效數(shù)據(jù)跟蹤和分析 147

9.2.7 確認與驗證 147

9.2.8 可靠性改進 148

9.3 總結 148

習題 149

參考文獻 149

第10章 零部件的選擇與管理 151

10.1 零部件的評估過程 151

10.1.1 性能評估 152

10.1.2 質量評估 152

10.1.3 工序能力指數(shù) 152

10.1.4 平均檢出質量 155

10.1.5 可靠性評估 155

10.1.6 裝配評估 157

10.2 零部件管理 157

10.2.1 供應鏈管理 157

10.2.2 零部件變更管理 158

10.2.3 工業(yè)變更控制政策 159

10.3 風險管理 160

習題 161

參考文獻 161

第11章 失效模式、機理和影響分析 162

11.1 引言 162

11.2 失效模式、機理和影響分析方法 163

11.2.1 系統(tǒng)定義、單元和功能 164

11.2.2 潛在失效模式 164

11.2.3 潛在失效原因 165

11.2.4 潛在失效機理 165

11.2.5 失效模型 165

11.2.6 壽命周期剖面 165

11.2.7 失效機理優(yōu)先級處理 166

11.2.8 文檔 168

11.3 案例分析 168

11.4 結論 170

參考文獻 171

第12章 降額和升額 173

12.1 元器件額定值 173

12.1.1 最大絕對額定值 173

12.1.2 推薦工作條件 174

12.1.3 確定額定值的因素 174

12.2 降額 174

12.2.1 如何進行降額 175

12.2.2 降額方法的局限 179

12.2.3 如何確定極限 184

12.3 升額 185

12.3.1 元器件的選擇與管理 186

12.3.2 升額能力評價 186

12.3.3 升額方法 187

12.3.4 持續(xù)的保證 189

12.3.5 總結 189

習題 189

參考文獻 190

第三部分 生產和裝配過程中的可靠性工程活動

第13章 過程控制與過程能力 193

13.1 過程控制系統(tǒng) 193

13.2 變異來源 194

13.3 控制圖在問題識別上的應用 195

13.4 統(tǒng)計控制 196

13.5 控制圖 196

13.6 對于變量的控制圖 203

13.6.1 和R圖 203

13.6.2 和S圖 208

13.7 屬性控制圖 209

13.8 控制圖優(yōu)點 212

13.9 平均出廠質量 213

13.10 過程能力研究 214

13.11 高級控制圖 218

習題 220

參考文獻 224

第14章 產品篩選與老煉策略 225

14.1 老煉數(shù)據(jù)分析 225

14.2 老煉數(shù)據(jù)討論 226

14.3 無篩選具有更高的現(xiàn)場可靠性 227

14.4 推薦方法 228

參考文獻 229

第四部分 可靠性試驗和驗證活動的設計和計劃

第15章 產品鑒定與試驗 230

15.1 貫穿壽命周期的產品試驗與

試驗規(guī)程 230

15.2 可靠性估計 232

15.3 統(tǒng)計基本概念 233

15.4 正態(tài)分布的置信區(qū)間 235

15.5 比例的置信區(qū)間 237

15.6 對于成—敗型試驗的可靠性

估計與置信限 237

15.7 可靠度估計和指數(shù)分布的置信限 240

15.8 總結 243

習題 243

參考文獻 244

第16章 產品加速鑒定與試驗 245

16.1 鑒定指南 245

16.2 案例研究：封裝系統(tǒng)墜落

試驗鑒定 250

第五部分 可靠性工作程序和工作過程的設計和管理

第17章 分析產品失效機理和根因 263

17.1 引言 263

17.2 根因分析過程 264

17.2.1 預先規(guī)劃 265

17.2.2 為分析和評價直接原因

收集數(shù)據(jù) 266

17.2.3 根因假設 267

17.2.4 證據(jù)的分析和說明 269

17.2.5 根因的識別和糾正措施 270

17.2.6 糾正措施評估 271

17.3 無故障發(fā)現(xiàn) 272

參考文獻 276

第18章 保修分析 278

18.1 關于保修的法律實踐 278

18.2 如何使用或不使用保修返回信息 279

18.3 保修策略 280

18.4 保修和可靠性 281

18.5 保修成本分析 283

18.6 簡化系統(tǒng)特征 288

18.7 保修與可靠性管理 289

18.8 結論 290

參考文獻 290

第19章 故障預測與系統(tǒng)健康管理 292

19.1 故障預測的概念模型 292

19.2 可靠性與故障預測 294

19.3 電子產品PHM 295

19.4 PHM的概念與方法 297

19.4.1 保險和預警裝置 298

19.4.2 故障預兆的監(jiān)測和推理 300

19.4.3 環(huán)境監(jiān)測和損傷模型

使用條件 304

19.5 “系統(tǒng)系（System-of-Systems）”

PHM的實施 308

19.6 總結 309

參考文獻 309

第20章 六西格瑪和六西格瑪設計 313

20.1 什么是六西格瑪 313

20.2 為什么要采用六西格瑪方法 314

20.3 六西格瑪是如何實施的 314

20.3.1 六西格瑪過程的步驟 315

20.3.2 六西格瑪步驟總結 320

20.3.3 六西格瑪未來趨勢 321

20.4 六西格瑪流程的優(yōu)化問題 321

20.5 DFSS 324

參考文獻 329

本書面向21世紀的產品可靠性需求，從“可靠性工程是產品壽命周期中一系列技術與管理活動的集成”這一視角，整合了國外最新的可靠性技術與管理方法。書中回顧了可靠性工程的發(fā)展史，展望了21世紀的產品可靠性需求，詳細介紹了確定產品可靠性要求需考慮的原則和因素，產品設計、開發(fā)、生產和裝配中的可靠性工程活動及其所用的技術方法，產品壽命周期中的可靠性試驗設計及計劃制定，以及可靠性工作程序和過程的設計與管理。

《質量控制與可靠性工程基礎《質量控制與可靠性工程基礎》共分七章，內容包括質量控制概論、質量控制技術、質量檢驗、質量經濟性分析、可靠性工程的基本概念、系統(tǒng)可靠性分析與設計、可靠性管理等。

《質量控制與可靠性工程基礎》可作為全日制高等工科院?；虺扇烁叩仍盒９I(yè)工程和管理工程等專業(yè)高年級學生的教學用書，也可作為機電工程類專業(yè)高年級學生的選修課教學參考書。同時，《質量控制與可靠性工程基礎》還適合工業(yè)企業(yè)質量工程、質量管理和可靠性工程技術人員、科研部門研究人員以及大專院校師生學習參考使用。

第一章　質量控制概論

第一節(jié)　質量、質量管理與質量控制

一、質量

二、產品質量形成規(guī)律

三、質量管理與質量控制

第二節(jié)　質量管理的意義及發(fā)展

一、質量管理的意義

二、質量管理的發(fā)展過程

三、質量管理發(fā)展趨勢

第三節(jié)　全面質量管理

一、全面質量管理的含義

二、全面質量管理的特點

三、全面質量管理的指導思想和工作原則

四、全面質量管理的基礎性工作

第四節(jié)　ISO 質量管理體系

一、ISO　族標準簡介

二、質量管理的八項基本原則

三、全面質量管理與ISO　標準的關系

四、質量管理體系基礎

五、質量管理體系的建立和實施

第二章　質量控制技術

第一節(jié)　基礎知識

一、工序質量波動

二、質量管理應用的數(shù)據(jù)

第二節(jié)　工序質量控制

一、工序質量的兩種狀態(tài)

二、工序分析

三、工序控制

四、工序能力

五、工序能力指數(shù)及其計算

六、工序能力指數(shù)與不合格品率的關系

七、工序能力的判斷及處理

八、工序能力調查

第三節(jié)　質量控制常用方法

一、直方圖

二、排列圖

三、因果圖

四、散布圖法

五、分層法

六、調查表法

第四節(jié)　工序質量控制圖

一、控制圖的原理

二、控制界限的確定

三、分析用控制圖和控制用控制圖

四、常規(guī)控制圖的分類

五、控制圖的觀察與分析

六、控制圖的使用

第三章　質量檢驗

第一節(jié)　質量檢驗概述

一、質量檢驗的定義

二、質量檢驗的職能

三、質量檢驗的內容和意義

四、質量檢驗的分類

第二節(jié)　基本質量檢驗的實施

一、質量檢驗實施的準備工作

二、進貨檢驗

三、過程檢驗

四、成品檢驗

第三節(jié)　抽樣檢驗

一、全數(shù)檢驗與抽樣檢驗

二、抽樣檢驗的特點及適用情況

三、抽樣檢驗中常用的名詞術語

四、抽樣檢驗方案的分類

五、抽樣檢驗的基本原理

六、接受概率

七、抽查特性曲線（OC曲線）

八、百分比抽樣檢驗的不合理性

九、抽樣檢驗中的兩種錯誤及兩種風險

第四節(jié)　計數(shù)標準型抽樣檢驗

一、計數(shù)標準型抽樣檢驗的特點

二、計數(shù)標準型抽樣檢驗程序

第五節(jié)　計數(shù)調整型抽樣檢驗

一、計數(shù)調整型抽樣檢驗的特點

二、計數(shù)調整型抽樣檢驗適用情況

三、GB 抽樣系統(tǒng)的設計原則

四、GB　的抽樣檢驗程序

第六節(jié)　計量調整型抽樣檢驗

一、計量抽樣檢驗的特點

二、計量調整型抽樣檢驗程序

第七節(jié)　理化分析與計量管理

一、理化分析

二、理化分析在失效分析中的應用

三、理化檢驗管理

四、計量管理

第四章　質量經濟性分析

第一節(jié)　質量經濟性概述

一、質量經濟性的基本概念

二、壽命周期經濟性

三、質量經濟效益的構成

第二節(jié)　質量成本

一、質量成本的基本概念

二、質量成本的構成

三、質量成本管理的意義

第三節(jié)　質量成本分析

一、質量成本分析方法

二、質量成本報告

第四節(jié)　質量成本的計劃和控制

一、質量成本的預測

二、質量成本計劃

三、質量成本控制

第五節(jié)　質量成本優(yōu)化

一、質量成本的合理構成

二、質量成本特性曲線

三、質量成本優(yōu)化方法

第六節(jié)　質量經濟性分析

一、質量的經濟性

二、產品質量水平與質量經濟性

三、提高質量經濟性的途徑

第五章　可靠性工程的基本概念

第一節(jié)　可靠性工程概述

一、可靠性的定義及三大指標

二、可靠性的發(fā)展

三、可靠性工程的研究內容

四、研究可靠性工程的意義

第二節(jié)　可靠性常用指標

一、可靠性的特征量

二、維修性的特征量

三、有效性特征量

第三節(jié)　常用壽命分布

一、指數(shù)分布

二、正態(tài)分布

三、對數(shù)正態(tài)分布

第四節(jié)　多器件系統(tǒng)的失效（故障）特征

一、失效（故障）率與時間的關系曲線（浴盆曲線）

二、系統(tǒng)失效（故障）三個階段的特征、形成原因及對應措施

第六章　系統(tǒng)可靠性分析與設計

第一節(jié)　不可修復系統(tǒng)的可靠性

一、系統(tǒng)的組成及功能邏輯框圖

二、串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性

三、并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性

四、混聯(lián)系統(tǒng)的可靠性

五、k/n（G）表決系統(tǒng)的可靠性

六、復雜系統(tǒng)的可靠性

第二節(jié)　失效分析

一、系統(tǒng)失效

二、失效模式

三、失效機理

四、失效分析的基本內容

第三節(jié)　故障模式影響及致命性分析

一、概述

二、FMECA與FMEA

三、致命性分析

第四節(jié)　故障樹分析

一、概述

二、故障樹的編制

三、故障樹定性分析

四、故障樹定量分析

五、基本事件的重要度分析

第七章　可靠性管理

第一節(jié)　概述

一、可靠性管理與質量管理的關系

二、可靠性管理的必要性

三、可靠性管理的特點

四、可靠性管理的內容

五、可靠性數(shù)據(jù)管理

六、可靠性標準

第二節(jié)　可靠性過程管理

一、設計階段的可靠性管理

二、制造過程的可靠性管理

三、銷售服務過程的可靠性管理

四、使用維修過程的可靠性管理

第三節(jié)　軟件可靠性

一、概念

二、 軟件失效機理

三、軟件的可靠性模型

四、軟件的質量保證

附錄

附錄一 標準正態(tài)分布函數(shù)Φ（x）表

附錄二 常用統(tǒng)計分布表

附錄三 泊松累積分布表

附錄四 GB/T　2828—1987中的抽樣檢驗用表

附錄五 正常檢查一次抽樣方案

附錄六 放寬檢查一次抽樣方案

附錄七 加嚴檢查一次抽樣方案

附錄八 正常檢查二次抽樣方案

參考文獻2100433B

電力系統(tǒng)可靠性涉及可靠性管理和可靠性評估兩個領域。電力可靠性管理主要是對已運行的電力系統(tǒng)及主要設備進行統(tǒng)計與管理，包括擬定電力行業(yè)可靠性管理的標準、準則；電力行業(yè)各項可靠性信息的采集、統(tǒng)計、分析；電力系統(tǒng)運行可靠性的監(jiān)督等。

可靠性評估主要是研究電力系統(tǒng)可靠性評價的方法、模型，對電力系統(tǒng)擴展的設計方案進行可靠性與經濟性比較分析等。 2100433B