《矿业系统可靠性教学课件》130924k.ppt

第三章 可靠性数据的收集与分析,第一节 可靠性数据收集与分析的概念第二节 可靠性数据收集的内容与方法第三节 可靠性数据的图形分析,2,第一节 可靠性数据收集与分析的概念,一、可靠性数据的概念及其统计特性（1）随机性（2）统计性:抽样（3）代表性 随机样本，必须能够代表其母体的性能,3,二、可靠性数据收集与分析的地位和作用,（1）在开发研制阶段:收集分析同类零部件的失效数据可以为产品的改进和定型提供科学的依据；(2)在生产制造阶段:定期抽取样品进行试验，可以动态反映产品的设计和制造水平，有利于产品质量的控制；,4,(3)在产品使用阶段:收集分析产品的实际使用和维修数据，真实反映产品的可靠性水平，可以为老产品的改进和新产品的研发提供最为权威的信息。,5,三、可靠性数据收集与分析的目的和任务,（1）为产品的改进和可靠性的提高提供必要的信息。（2）根据可靠性试验数据，改进产品的设计、制造工艺，提高可靠性，并为新技术的研究，新产品的研制提供信息。（3）改进产品维修性。,6,（4）根据可靠性数据预测系统的可靠性和维修性，开展系统的可靠性和维修性设计。（5）根据可靠性数据进行产品可靠性分析及参数评估。,7,不同的阶段有着不同的任务:（1）在研制设计阶段进行可靠性设计、维修性设计、可靠性增长试验。（2）在投入生产制造阶段前，根据可靠性试验结果，评估可靠性水平是否达到设计标准。,8,（3）在生产制造阶段，验收试验。（4）在投入市场早期，找出产品出现故障的主要早期原因，进行改进，降低产品的早期故障率，提高可靠性。（5）在产品使用中，定期对产品进行可靠性分析与评估，最终使产品达到用户的要求。,9,据美国调查，工程师通常需要花费他们研究时间的2030%来获得必要的可靠性数据，而且往往是不成功的。而有资料表明，美国一个较大的企业，全面利用数据交换网的数据，一年可以节200万美元以上。,10,我国的可靠性数据交换网与国外的先进水平存在很大差距，在传输速度和准确性方面有待加强,11,GB 11932-1989 核电厂可靠性数据交换导则 GB/T 20172-2006 石油天然气工业 设备可靠性和维修数据的采集与交换 中国电子产品可靠性信息交换网数据中心,12,四、可靠性数据信息与可靠性信息系统 管理 A类信息是具体的数字数据，包括：质量认证数据，质量评估数据，失效率数据，寿命试验数据，可靠性筛选数据，储存试验数据，现场使用数据等。,13,B类信息是可靠性文献资料，包括：可靠性试验报告，故障分析报告，可靠性标准和规范，可靠性技术文献，可靠性研究报告和技术成果，主要产品型号、规格、性能和生产厂家等。,14,可靠性信息管理 可靠性信息管理的主要任务包括：（1）收集、分析、处理和积累可靠性信息，包括可靠性试验数据，现场使用数据和有关报告、文献和各种数据库提供的数据；（2）对可靠性数据按不同类别进行传递、反馈，使数据在可靠性工程中发挥作用；,15,（3）定期提出质量动态分析报告；（4）对产品进行初步分析，提出改进措施；（5）指导质量统计员的业务活动，健全企业的数据反馈网。,16,根据失效信息，按以下程序进行失效分析：（1）失效调查与实施；（2）工程分析；（3）统计分析。,17,波音和空客与航空公司、设备供应商以及美国航空运输协会（ATA）一起，自1997年以来，共同开发行业标准数据交换协议，以便于收集和交换可靠性和维修数据。新ATA标准强调所有的数据都以统一的形式定义，在一些中立的平台上运行，向航空公司和供应商开放，无论在办公室、外场、车间或驾驶舱都可使用这些数据。,18,信息产业部电子第五研究所（中国赛宝实验室）的元器件优选综合信息系统,（1）基础支撑信息库 10000多种曾用于各型号工程的元器件 500多种已通过电子元器件质量认证的产品 9000多种列入国家新品研制计划的新型元 器件 50000条以上国外电子元器件信息,19,（2)优选信息库 经实践证明质量稳定、可靠性较高、近期试验合格、工程应用良好、供货有保障的2000多种国产元器件和1000多种进口元器件。参阅：,20,信息产业部电子第五研究所（中国赛宝实验室）的CARMES软件,ARMES软件附带的元器件的预计参数库将进行扩充，形成超过40万种型号规格产品的可靠性预计参数库。,21,北京机科易普可靠性数据库软件,22,失效案例,23,模具失效案例,24,查询,25,例3-1 汽车可靠性数据收集与分析 汽车可靠性试验数据库的建立参考国家汽车质量监督检验测试中心对汽车行业进行的15000km整车质量抽查试验的内容。汽车可靠性行驶里程分配如下：一般公路：2500+12500C1;山路:12500C2;高速公路：12500C3;强化环路：12500C4。,26,其中C1、C2、C3、C4分别为试验场定型可靠性试验规程规定的基本型车定型可靠性行驶里程中的一般公路、山路、高速路、强化环路所占的比例。,27,表3-1 野马牌某车型的故障数据表,28,根据上面的数据建立汽车的可靠性数据库，编制相应的管理程序。形成完整的数据库系统，可以实现数据输入、检索、维护等一系列功能,29,国产汽车整车可靠性评价,30,1、可靠性数据收集的内容（1）收集对象：例如产品、系统、材料、零部件等具体事项；（2）环境影响：例如温度、湿度、地区、工作环境等影响；（3）使用条件：例如应力大小、人机界面、维修情况及效果等条件；（4）失效状况：例如故障性质、失效时间、寿命数据等信息。,第二节 可靠性数据收集的内容与方法,31,2、可靠性数据收集的方法（1）直接收集法。（2）调查表法。（3）定期反馈法。（4）可靠性实验法。,32,3、可靠性试验的类型 1）摸底 2）鉴定 以判断设计和生产工艺是否符合可靠性要求，发现在设计、材料和工艺方面的各种缺陷。3）验收 用户验收 可靠性,33,34,图3-3破坏性质进行的可靠性试验分类,35,加速性试验、截尾试验和抽样试验等特殊试验方法。a.加速试验 b.截尾试验 定时截尾定数截尾 c.抽样试验,36,4现场数据的收集（1）现场数据收集的目的 1）验证产品的可靠性指标。2）发现产品实际存在的缺陷。3）比较实验室试验数据，验证实验室模拟环境和应力条件是否合理（2）现场数据收集的特点 1）综合性：系统综合、环境综合和配套综合（后勤保障、设备维修）2）真实性。3）经济性。,37,第三节 可靠性数据的图形分析,一、故障数据的排列图分析二、故障数据的因果图分析三、故障数据的直方图分析四、故障数据的概率图分析,38,一、故障数据的排列图分析,39,按累计百分数把影响原因，根据重要程度分为A、B、C三级：A级：约占累计频率的7080%。B级：除去A级的所占频率，占剩余累计频率的95%。C级：是除去A、B级剩余的部分。,40,二、故障数据的因果图分析 由于因果图是对某一失效故障进行分析，所以做因果图应当注意：（1）所要分析的失效故障应提得尽量具体，一种故障应做一张因果图。（2）作图时除主要设计人员、试验人员外，还应吸收有关人员参加并充分发表意见，特别应当重视现场人员的意见，分析应尽可能深入细致。,41,（3）各种原因归类要注意合理恰当，分析出的主要原因应当作标记，通过试验进行验证并到现场调查后提出改进措施。例3-2对于某轴承光洁度达不到指定要求而做出的按工序分类的因果图。,42,轴承光洁度达不到要求,图3-6 按工序分类的因果图,乳化液,牌号,成分,刀具刃损,扩孔,车,下料,研磨剂,技术,磨孔,调治,铰孔,硬度低,刀痕,有裂纹,乳化液,走偏,钻孔,材料,刀具磨损,技术,43,因果分析图与排列分析图各有侧重点，要优势互补，配合使用，其效果将更佳，往往能取得事半功倍、意想不到的结果。,44,三、故障数据的直方图分析（1）在收集到的一批数据中，找出数据的最大值Xmax和最小值Xmin。（2）确定区间个数。直方图的区间个数大约为 并取整数，其中 N为数据的个数（3）确定区间间隔C。区间间隔C为极差除以，得到一个近似的值，然后圆整取1，2，5乘以（a=1，2，）。,45,（4）确定各区间边界，令Xmin一最小分辨值的一半为起始边界，逐次增加区间间隔C,以此类推逐步确定各区间的边界值。（5）计算各区间的中心值，各区间中心值ti=（上限+下限）/2。（6）计算落入各区间的频数，并检验频数的总和应等于数据的总数。（7）计算样本平均值为。,46,（8）计算样本标准差。（9）根据频率分布作出直方图。,47,例3-3 表3-2中列出了100台某品牌电风扇的转动寿命试验数据，做出直方图。表3-2某品牌电风扇的转动寿命试验数据,48,（1）找出最大值为Xmax=99和最小值Xmin=1，R=Xmax-Xmin=98；（2）确定区间个数，由于，取区间的间隔位；（3）确定的起始边界值为10.5=0.5；（4）根据起始边界值和区间间隔C计算各区间边界值和中心之列于表3-3,49,表3-3边界值和区间间隔C的计算,50,（5）样本均值为=56.64；（6）样本标准差为=18.47；（7）所做出的直方图如图3-7。Cf：与第二章失效频率直方图的区别(例2-1),51,52,不同概率分布在相应的概率坐标图纸上作图是一条直线。,四、故障数据的概率图分析,53,一般概率纸的横坐标表示观测到的数值，纵坐标表示累积分布函数值，即累计失效概率。应用概率图法进行分析前，先要把收集到的数据画在概率纸上，并作出经验分布曲线。,54,其步骤和方法如下：（1）观测数值排序。按照由小到大的次序排队为。（2）计算累计分布函数，可选用累计分布函数有：平均秩：中位秩：众数：i-第i个数据,55,注意此处的中位秩为近似值，实际应用时应查中位秩表。上述三个公式在n比较大时，数值十分接近，但当 时，宜选平均秩。,56,表3-4 观测数值与对应的累积分布函数 表,57,（3）绘点画线将数点，依次画在相应的概率纸上，并连接成分布曲线，如图3-8所示。,58,59,（4）分析分布曲线。如果在哪种概率纸上，该线近似于直线，则母体为该概率分布。（5）进行点估计。根据各概率分布概率纸的特性可以进行均值、方差以及分布函数的参数估计。,60,（6）置信区间估计。根据百分位秩，可以得到 的置信上限 和置信下限，连接 和 可以得到分布函数曲线 的置信上限曲线U(t)和置信下限曲线L(t)，构成置信区间。,61,62,例3-4 对某零件以两倍于规定条件的应力进行加速寿命试验，已知n=10发生的故障时间（以100小时计）：0.2，0.35，0.5，0.7，0.9，1.3，1.5，1.8，2.5，3.0，利用威布尔概率纸法求估计值。,63,表3-5数值表,数据,65,minitab作图,66,解：查中位秩表得到 如表3-5，将数据点，依次画在威布尔概率纸上，分析得该线近似于直线，则此分布为威布尔分布。该直线的斜率为威布尔分布的形状参数 的估计值=1.452。,外推求的尺度参数 的估计值=1.41x100=141h,