可靠性技術(shù)

        可靠性的技術(shù)基礎(chǔ)范圍是相當廣泛的，大致分為定性和定量的兩大類方法。

定量化的方法要從故障（失效）的概率分布講起，如何能定量地設(shè)計、試驗、控制和管理產(chǎn)品的可靠性。定性方法則是經(jīng)驗為主，也就是要把過去積累處理失效的經(jīng)驗設(shè)計到產(chǎn)品中，使它具有免故障的能力。定性和定量方法是相輔相成的。可靠性設(shè)計和試驗分析技術(shù)，其目的是在設(shè)計階段預(yù)測和預(yù)防所有可能發(fā)生的故障和隱患，消除于未然，把可靠性設(shè)計到產(chǎn)品中去。事中分析指產(chǎn)品在運行中的故障診斷、檢測，和壽命預(yù)測技術(shù)，以保持運行的可靠性。事后分析指產(chǎn)品發(fā)生故障或失效后的分析，找出產(chǎn)品故障模式的原因，研究預(yù)防故障的技術(shù)。尤其是事前分析，這便是可靠性研究重點的重點，美國工業(yè)中90%的可靠性成本用于設(shè)計上，而且在提高可靠性方面已積累了不少經(jīng)驗和技術(shù)，以下作簡單介紹。

一、可靠性設(shè)計經(jīng)驗

（1）選擇設(shè)計方案時盡量不采用還不成熟的新系統(tǒng)和零件，盡量采用已有經(jīng)驗并已標準化的零部件和成熟的技術(shù)。
（2）結(jié)構(gòu)簡化，零件數(shù)削減。如日本橫河記錄儀表10年中無件數(shù)削減30%，大大提高了可靠性。
（3）考慮功能零件的可接近性，采用模塊結(jié)構(gòu)等以利于可維修性。
（4）設(shè)置故障監(jiān)測和診斷裝置。
（5）保證零件部設(shè)計裕度（安全系數(shù)/降額）。
（6）必要時采用功能并聯(lián)、冗余技術(shù)。如日本的液壓挖掘機等，采用雙泵、雙發(fā)動機的冗余設(shè)計。
（7）考慮零件的互換性。
（8）失效安全設(shè)計（Failure Safe），系統(tǒng)某一部分即使發(fā)生故障，但使其限制在一定范圍內(nèi)，不致影響整個系統(tǒng)的功能。
（9）安全壽命設(shè)計（Safe Life），保證使用中不發(fā)生破壞而充分安全的設(shè)計。例如對一些重要的安全性零件如汽車剎車，轉(zhuǎn)向機構(gòu)等要保證在極限條件下不能發(fā)生變形、破壞。
（10）防誤操作設(shè)計（Fool proof）
（11）加強連接部分的設(shè)計分析，例如選定合理的連接、止推方式。考慮防振，防沖擊，對連接條件的確認。
（12）可靠性確認試驗，在沒有現(xiàn)成數(shù)據(jù)和可用的經(jīng)驗時，這是*的手段。尤其機械零部件的可靠性預(yù)測精度還很低。主要通過試驗確認。

二、可靠性設(shè)計輔助措施

為了使設(shè)計時能充分地預(yù)測和預(yù)防故障，把更多的失效經(jīng)驗設(shè)計到產(chǎn)品中，因而必須邦助設(shè)計人員掌握充分的故障情報資料和設(shè)計依據(jù)。采取以下措施：

（1）可靠性檢查表，從可靠性觀點出發(fā)，列出設(shè)計中應(yīng)考慮的重點。設(shè)計時逐項檢查。考慮預(yù)防的對策。
（2）推行FMEA，F(xiàn)TA方法。FMEA（失效模式影響分析）和FTA（故障樹分析）是可靠性分析中的重要手段。FMEA是從零部故障模式入手分析，評定它對整機或系統(tǒng)發(fā)生故障的影響程度，以此確定關(guān)鍵的零件和故障模式。FTA則是從整機或系統(tǒng)故障開始，逐步分析到基本零件的失效原因。這兩種方法在國外被看作是設(shè)計圖紙一樣重要，作為設(shè)計的技術(shù)標準資料，它收集總結(jié)了該種產(chǎn)品所有可能預(yù)料到的故障模式和原因。設(shè)計者可以較直觀地看到設(shè)計中存在的問題。
（3）故障事例集。把過去技術(shù)上的失敗和改進的事例作成手冊，供設(shè)計者隨進參考。通常用簡圖表示，將故障和改進作對比。對故障的原因、情況附有簡單說明。這手冊是各公司積累的技術(shù)財富，視同設(shè)計規(guī)范同等重要。
（4）數(shù)據(jù)庫。廣泛有效地收集設(shè)計、制造中的失敗和改進經(jīng)驗，試驗和實際用的數(shù)據(jù)形成檢索系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，使設(shè)計者能超越本單位充分利用別人實踐過的經(jīng)驗。如電子產(chǎn)品已形成世界性可靠性信息交換網(wǎng)。
（5）設(shè)計、試驗規(guī)范的不斷充實、改善。從使用實際得來的故障教訓(xùn)要反饋到設(shè)計、試驗方法的改進中，要將這些改進效果作為產(chǎn)品設(shè)計規(guī)范（包括材料選定，結(jié)構(gòu)形式，許用應(yīng)力，安全系數(shù)值）和試驗標準的改進依據(jù)，使它們成為設(shè)計技術(shù)的一部分。隨著可靠性工作開展。必須加強設(shè)計、試驗規(guī)范的研究，命名如試驗規(guī)范的制定要以實地使用條件分析為基礎(chǔ)，要調(diào)查出場的回收品和試驗室加速試驗件作對比，計算強化系數(shù)。通過失效分析反推，驗證試驗條件是否合適，從而不斷改進試驗方法和標準。因而這些規(guī)范都是公司的財富，對外不輕易泄密。如日本小松10年中試驗標準增加三倍，豐田的試驗標準有1500項之多。也可見各公司對試驗的重視程度。

三、加強失效物理技術(shù)研究

失效物理是研究故障的原因，材料劣化的機制，缺陷的檢測和消除，壽命預(yù)測和強化壽命機理，以及應(yīng)力分析等技術(shù)。對于機械來說，主要研究它的常見失效模式，如蠕變，沖擊振動，疲勞、斷裂、磨損、潤滑、腐蝕等。近年來，失效物理技術(shù)日舉國受到各國重視。例如，由美國政府財政授助的機械故障研究小組（MFWG）的影響及大，它有四個技術(shù)咨詢委員會：（1）診斷、檢測；（2）故障；（3）設(shè)計；（4）現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用推廣。研究的對象有系統(tǒng)為燃氣輪機，葉片、軸、軸承、齒輪、接頭、鍵槽、轉(zhuǎn)動件、活塞等。該小組自60年成立之后，每年召開1～2次的技術(shù)討論會，至今已有三十余屆，許多失效預(yù)防和檢測技術(shù)已投入實用。另外，國外企業(yè)都十分重視產(chǎn)品的失效分析工作，千方百計回收失效的零件和殘骸加以分析。目的是找出失效原因，作出合更換改進決策，避免內(nèi)類事故再發(fā)生。因而除各大企業(yè)配備有完善的失效分析設(shè)施外，還設(shè)有公共的失效分析中心。公司和保險機構(gòu)的技術(shù)部門都承擔分析的任務(wù)。

總之，為確保產(chǎn)品可靠，少出故障，必須加強故障的事前（設(shè)計），事中（運行的故障診斷）和事后（失效分析）的分析研究工作