设备可靠性工程的发展和概念

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1、1概述1.1研究可靠性的重要性1．产品的失效可能造成灾难性的后果随着现代科学技术的发展，产品（包括机电一体化高科技产品）的结构日益复杂，如图1所示，性能参数越来越高，工作环境更加严酷，往往由于一个关键零件的失效，会造成灾难性的后果。最令人难忘的事件是1986年1月28日美国航天飞机“挑战者”号在发射70s后，因助推火箭燃料箱的密封装置在低温下失效（腐蚀疲劳），使燃料溢出而引起爆炸。零（元）件数102103图I-I产品结构的复杂化类似触目惊心的事故还有许多。例如，1984年12月，美国联合碳化公司设在印度中央帮首府博帕尔的农药厂，由于地下毒气罐阀门失效，毒气溢出，造成3

2、000人死亡的严重事故；1984年，一架波音747客机由于尾翼隔板疲劳断裂而在日本坠毁，造成521人死亡；2010年5月．英国石油公司(BP)在墨西哥湾的海洋平台在钻井时发生油管爆炸而沉没，由于油井的防喷阀门失效，造成有史以来最大的海面污染，BP将面临高达数百亿美元的经济索赔和善，处理等。2．产品的可靠性涉及巨大的经济效益从个例来看，一台30万kW汽轮发电机组因叶片失效而被迫停机1天，则直接损失超过100万元，间接损失超过2000万元。一条货车生产线因焊接机器人发生故障而又没有备件，则停工1h造成的产值损失超过100万美元。早在20世纪60年代，美国有人预言，今后在激

3、烈的国际市场竞争中，只有可靠性高的[品及其企业才能幸存下来。到了20世纪80年代，日本有人断言：“今后产品竞争的焦点是可靠性”。最有说服力的例子是，日本汽车由于可靠性高，已经在美国市场取得了竞争优势。值得深思的是，1969年，日本在战后首次销往美国的汽车被全部退货。经重新设计和改进后，日本汽车于20世纪70年代中后期在美国市场站住了脚。而到了21世纪初，日本汽车已在美国市场取得优势地位，丰田超过通用，成为全球第一，丰田一家的年利润远远超过美国三大汽车公司利润的总和。美国三大汽车公司的市场占有率从1979年的80070（当年丰田的市场占有率仅为7.1070）降至目前的不

4、到500700究其原因，主要是美国汽车的可靠性不如日本。机械可靠性——理论·方法·应用目前国际上盛行的产品责任法、保用期、索赔制、召回等都与产品的可靠性有关。国际市场上机械产品的价格与市场占有率都与其可靠性水平的高低直接相关。重要产品在投标、签订合同、鉴定和验收时都有可靠性条款和指标，可靠性已经成为商品广告和新闻中的一个亮点。3．可靠性影响到国家的安全和声誉例如，1979年3月28日美国三涅岛核电站发生的放射性物质泄漏事故是由于硬件（冷凝器循环泵）的故障和操作人员的不可靠（出水阀门在检修后忘记复位到开启状态，操作盘上也有灯显示，但操作人员没有注意到）所造成的。又如，1

5、986年4月，苏联切尔诺贝里榜电站爆炸事故，都对国家的安全和声誉造成了严重的损害。所以，对于重要的大型成套设备，如电站、冶金、化工设备等都应进行可靠性、安全性的设计和风险分析与评估，对于环境保护和居民安全进行评估，以控制其失效概率为最低。4．可靠性是国防和军工的需要国际上，几乎所有的军事订货合同中都有可靠性和维修性条款020世纪70年代后期，美国的国防技术政策有了引入注目的变化，从过去主要追求武器系统的高性能转而更加重视武器系统的可靠性与维修性c道理很明显，如果可靠性不高，性能便无从发挥。如果维修性不高，便难以保持可靠性，从而降低了可用性，并大大增加了寿命期费用。此外

6、．发达国家还把可靠性问题提高到节约资源和能源的高度来认识。1。1.2可靠性的范畴和机械可靠性的发展1，可靠性的范畴自从可靠性的科学概念和理论、方法得到确认以来，它在下面几个领域中得到了发展。（1）可靠性数学可靠性数学主要是研究解决各种可靠性问题的数学模型和数学方法，它属于应用数学的范畴，涉及的面比较广，主要内容包括概率论和数理统计、随机过程、运筹学等：可靠性数学的代表人物及其著作有：①R.E.Barlow.F.Prochan和L.C.Hunter的《MathematicalTheoryofRealiablity》(1965)；②G.J.Hahn和S.S.Shapiro

7、的《StatisticalModelsinEngineering）(1967);③M.L.Shooman的《ProbabilisticReliability-AnEngineeringApproach》(1968);@R.E.Barlow和E.M.Scheuer的IntroductionofReliabilityTheory(1969)；⑤N.R.Mann.R.E.Schafe】和N.D.Singpurwalla的《可靠性与寿命数据的统计分析方法》(1974)等。研究较多的领域有：相干结构理论、更新理论、可用性理论、极值分布理论、最佳维修方针、贝叶斯