4产品寿命验证与评估讲义2014,0118

可靠度测试与评估(产品寿命验证与评估)台湾健峰企管集团2可靠度定义一个可以测试之产品(1).在规定之使用环境与操作条件下；(2).在规定之使用时间内；(3).完成特定功能之；(4).能力(用可靠度指标表示)。台湾健峰企管集团31.可靠度R(t)=p(t＞)系统在时间不故障的机率。表示法：限量限時,4.07.0)(1)(4.03.0)(,)()()(0nintFtRnitFNtNdttftRst可靠度指标R(t=1000h)=0.99：产品使用至t=1000h而不故障之机率为0.99(可存活的机率为0.99)。t=1000h台湾健峰企管集团42.故障率(failurerate,h(t),r(t),(t))系统在1t时间下不故障，但在2t时间(2t＞1t)故障之机率。限時,)()(,)()(,)()()()()()()()()(02201111221112211NtNtRNtNtRtNtttNtNtRtttRtRtsssss限量,)7.0(14.07.04.07.0)1(4.07.0)()()()(1)()()(lim)(intnintninnintRtftRttRtRtttRtRttλ(t=1000h)=0.001次：產品使用至=1000h沒有故障，但過了1000h之後，每單位時間平均故障次數為0.001次。t=1000hΔt台湾健峰企管集团53.机率密度函数，)(tf限量限時,)4.0(1)7.0(14.07.0)(,)()()()()()()()()(00ntintnintfNtttNtNNtNtNtttNtNtRttfssssss4.平均故障间隔时间，MTBF00)()(dttRdttftMTBF系统不是在操作至MTBF的时间，就有一半的机率故障。)(tf台湾健峰企管集团61.正态分配（normal）22121)(tetftdttftR)()()()()(tRtftMTBF例：某一机件失效时间呈常态分配，其=20000，=2000，其机件使用到t=19000之)(tR，)(t与MTBF尺度參數位置參數::壽命分佈台湾健峰企管集团76915.05.01200020000190001)19000(R000254.06915.0000176.0)19000()19000()()()(tRtftRtft20000MTBF台湾健峰企管集团82.对数常态分配（log-normal）2ln2121)(tettf若t为对数常态分配，则y=lnt为常态分配，故)(tR转成常态分配计算，)()()(tRtft，221eMTBF。例：某机件之失效时间为1,5之对数常态分配，求该机件使用至150t之)(),(ttR与MTBF尺度參數位置參數::台湾健峰企管集团9496.0)01.0(115150ln1)150(R0053.0496.000266.0)150()150()150(Rf7.24422121521eeMTBF台湾健峰企管集团103.韦氏分配)(1)(tettf1)(tt)11(MTBF例：某机件失效时间为韦氏分配，其,4,2000求该机件在使用达1500t之)(),(ttR与MTBF)()(tetR尺度參數形狀參數::台湾健峰企管集团11000844.02000)1500(4)1500()(4141tt73.0)1500()(420001500etRetRt8.1812)411(2000)11(MTBFMTBF台湾健峰企管集团124.指数分配tetf1)(tetR)(1)(tMTBF尺度參數:台湾健峰企管集团13尺度參數對數位置參數分佈對數尺度參數位置參數分佈固定參數尺度參數對數位置參數三參數對數正態分佈固定參數尺度參數二參數指數分佈:,:,)1()(.4:,:,)1()(.3:,:,:,2)(1)(.2:,:,)(.12)ln()ln(2)()()ln(21)(2ttttatateetfLogisticeetfLogisticaeattfaexf其它的分布(1)台湾健峰企管集团14尺度參數位置參數最小極值分佈固定參數尺度參數形狀參數三參數韋氏分佈固定參數尺度參數對數位置參數分佈三參數對數:,:,1)(.7:,:,:,)()(.6:,:,:,)1()(.5)()(12))ln(())ln(()(tetatatatexfaeattfaeetfLogistic其它的分布(2)台湾健峰企管集团15磨耗期状年期早夭期失效率λ(t)失效时间(t)(1)(2)(3)(4)(1).经设计变更，将产品失效率降低。(2).选择良好ESS方法及制程管制措施，将早夭零件先行剔除。(3).经设计变更，将产品寿命延长。(4).规划良好维护保养方法，使界龄产品延寿。产品生命周期（浴盆曲线）产品出厂生产与管制台湾健峰企管集团16干涉原理例︰某產品設計之規格，需承受平均70000次(R)，標準差13300次之衝擊；工程師評估產品在10年中，使用環境平均僅產生20000次(s)，標準差6700次之衝擊，試問該產品10年之可靠度？假設為常態分配。1330070000RR670020000SS)(Rf)(Sf)(),(SfRf(1).强度与应力属已知分配台湾健峰企管集团179996.0)10(9996.0)36.3(1)0(,36.3148925000000)0()10(14892670013300500002000070000),,(~,)6700,20000(),(~)13300,70000(),(~:2222222222年查常態分配表可得年則設因tRZypZyptRNySRyNNSNNRLyyLySRySRyyySSRR1489250000Sy)(yf0y台湾健峰企管集团18統計模擬法台湾健峰企管集团19台湾健峰企管集团20台湾健峰企管集团21范例：间隙分配之模拟孔径D=100±1.2mm(98.8~101.2)轴径d=98±0.9mm(97.1~98.9)分析间隙y=D-d之分配。)4.0,100(),(,3.039.0,984.032.1,10022NsDNDsdsDDdD假設)3.0,98(),(22NsdNdd台湾健峰企管集团22(2).強度與應力屬未知分配應力(S):n=7,825,920,945,975,1030,1070,1250。強度(K):n=10,1150,1280,1366,1380,1425,1425,1480,1510,1540,1690。計算產品之可靠度(R=K-S0)？台湾健峰企管集团231).壽命函數確認台湾健峰企管集团24為常態分配台湾健峰企管集团25為對數常態分配台湾健峰企管集团262).估計函數參數值21.1401424台湾健峰企管集团271207.09038.6台湾健峰企管集团283).繪製強度與應力之圖形(1).模擬數據台湾健峰企管集团29台湾健峰企管集团30台湾健峰企管集团31仿真之数据台湾健峰企管集团32(2).计算仿真数据之机率台湾健峰企管集团33台湾健峰企管集团34台湾健峰企管集团35仿真数据之机率台湾健峰企管集团36(3).图形绘制数据相加台湾健峰企管集团37台湾健峰企管集团38台湾健峰企管集团39台湾健峰企管集团404).可靠度計算強度-應力之排序,共有127個負號。9873.0100001271R:可靠度台湾健峰企管集团41(3).强度与应力复杂组合之分配估计)167.0,10()2355,78500()01.0,10()333.0,50()200,4000(22222NnNGNdNDNQ之分配及其參數估計求438,GdnQDy台湾健峰企管集团421).分配模拟)200,4000(2NQ台湾健峰企管集团43)0333,50(2ND台湾健峰企管集团44)01.0,10(2Nd台湾健峰企管集团45)2355,78500(2NG台湾健峰企管集团46)167.0,10(2Nn台湾健峰企管集团47之分配模擬438).2GdnQDy台湾健峰企管集团48仿真数据台湾健峰企管集团49确认分配台湾健峰企管集团50台湾健峰企管集团51估计分配之参数台湾健峰企管集团52台湾健峰企管集团533).绘制分配图形计算分配数据之机率台湾健峰企管集团54台湾健峰企管集团55绘制分配之图形台湾健峰企管集团560635.09296.3normalLog台湾健峰企管集团57(一).寿命分配指数常态对数常态韦氏(Weibull)其它(二).试验方法(1).全数据失效试验(2).截尾试验(3).中止寿命试验(4).加速寿命试验可靠度试验数据分析台湾健峰企管集团581.数据删失及其在工作表的表示方式台湾健峰企管集团59抽查6件元件寿命，得到观测值是320，550+，465，550+，521，550+，则可以在工作表上表示如下图的左图；也可以利用频数计数法将重复的删失数据并在一起，在工作表上如下右图所示。C1C2寿命删失否1320125500346514550055211655007C1C2C3寿命删失否频数1320112465113521114550035範例9.1(限時截尾)删失否：「1」表示观测值为确切时间「0」表示观测值为右删失时间1.R(t=300)=0.948611，R(t=500)=0.6567092.R=0.45→t=561.785，R=0.995→t=73.22063.MTBF=527.851F(t)=最小极值实验至550小时即停止台湾健峰企管集团60删失否：「1」表示观测值为确切时间「0」表示观测值为右删失时间台湾健峰企管集团61在时刻表6，12，24，48检查11件设备，在时刻6发现有6件已损坏，在时刻12发现又有2件损坏，在时刻24没有发现新的损坏，但在24和48之间移出了一件设备，在时刻48有发现有2件损坏。範例9.2(中止寿命试验)1.R(t=5)=0.665278，R(t=20)=0.1958902.R=0.45→t=9.79642，R=0.995→t=0.06149593.MTBF=12.2684F(t)=指数分配台湾健峰企管集团62＊：表示「右刪失時間」或「左刪失時間」台湾健峰企管集团632.参数分配模式台湾健峰企管集团64对13个零件进行试验直到10个零件失效为止。10个零件失效时间（单位：小时）是：0.22，0.50，0.88，1.00，1.32，1.33，1.54，1.76，2.50，3.00。由这13个数据可以看出用什么模型拟合比较好？範例9.3(限量截尾)1.R(t=0.5)=0.903318，R(t=1.5)=0.5446402.R=0.45→t=1.83749，R=0.995→t=0.09750703.MTBF=2.78771F(t)=對數logistic台湾健峰企管集团65删失否：「1」表示观测值为确切时间「0」表示观测值为右删失时间台湾健峰企管集团66台湾健峰企管集团67台湾健峰企管集团68台湾健峰企管集团69拟