汽车产品可靠性工程框架

©2005北京运通恒达科技有限公司汽车产品可靠性工程框架陈晓彤北京运通恒达科技有限公司2019年8月汽车可靠性巡回演讲：©2005北京运通恒达科技有限公司Page2主讲人：陈晓彤现在•北京运通恒达科技有限公司－总工程师曾经•1995～2000航天第三研究院总体设计部－可靠性主任工程师•1990～1992沈阳黎明发动机制造公司－可靠性工程师联系•[e-mail]•010-82561200-230；13910672145©2005北京运通恒达科技有限公司Page3先考虑几个问题什么是汽车产品的可靠性？为什么要开展可靠性工作？汽车产品的可靠性工作目标？开展可靠性的主要困难？©2005北京运通恒达科技有限公司Page4什么是汽车产品的可靠性？Reliability－可靠性Thecapabilitythatadevicewillperformanintendedfunctionforaspecifiedintervalunderdefinedconditions(orperformancedegradation)产品在规定条件下和规定时间内，完成（或保持）规定功能的能力。©2005北京运通恒达科技有限公司Page5规定条件规定条件环境条件工作条件工作应力温度湿度振动盐雾….工作负荷循环周期©2005北京运通恒达科技有限公司Page6对于汽车产品来说…规定的条件公路条件气候条件规定的时间行驶里程行驶时间日历时间规定的功能不发生安全性事件－致命的能够正常行驶－严重的不降低功能－一般的不会引起维修－轻微的©2005北京运通恒达科技有限公司Page7环境应力对产品可靠性的影响环境越恶劣可靠性越差温度应力会提高产品的故障率振动应力会加速产品的疲劳湿度和化学应力会缩短产品的寿命环境应力和可靠性一般是指数关系：温度－Arrhenius振动－Coffin-Manson湿度和其他－Eyring有意施加恶劣的环境应力进行试验可以高效地暴露产品缺陷。©2005北京运通恒达科技有限公司Page8规定功能技术规格书要求产品赢具备的功能。故障－不能满足规定的功能故障的种类：功能丧失功能降低Surprise！故障的可恢复性可恢复－没有物理损伤不可恢复－有物理损伤规定功能常用故障判据逆向表达性能界限过应力设计裕度正常工作区破坏极限工作极限技术规范©2005北京运通恒达科技有限公司Page9TB=交付时间点TW=耗损时间点早期失效期偶然失效区耗损失效区TwTB制造缺陷工艺缺陷元件缺陷固有缺陷耗损故障时间失效率浴盆曲线浴盆曲线©2005北京运通恒达科技有限公司Page10时间瞬时故障率制造和筛选可靠性预计和验证耗损机理分析早期故障随机故障耗损故障...开箱合格率...预计和试验与环境和应力相关的疲劳和衰减机理增加检查点•改善抗恶劣环境设计•老化试验•环境应力筛选试验•可靠性评估•可靠性预计•可靠性增长试验•高加速寿命试验•材料特性•使用数据积累和分析•加速寿命试验•系统寿命模型浴盆曲线的进一步说明©2005北京运通恒达科技有限公司Page11MeanTimeBetweenFailures[MTBF]–对于一个可修产品,为累积工作时间除以累积故障次数。例如:一台电机在工作45,000小时内发生了6次故障并修复，计算其MTBF。平均故障间隔时间(MTBF)hoursMTBF500,76000,45累积故障次数累积工作时间MTBF或MTTF特别适用于哪些故障率保持恒定的产品，例如电子产品(有时也成为平均故障间隔次数MCBF：MeanCyclesBetweenFailures)©2005北京运通恒达科技有限公司Page12在给定时间内,MeanTimeToFailure[MTTF]–是发生首次故障的时间的平均值，通常用产品故障数量除以累积工作时间来计算。.举例:1000块表工作1星期.在这段时间内，有两个故障发生平均故障前工作时间－MTTFhoursMTTF000,84224*7*1000故障数量总工作时间(有时也为“平均工作次数”－MCTF等)精确吗？有没有问题？©2005北京运通恒达科技有限公司Page13B10寿命B10寿命：B10寿命是个产品的工作时间点，产品工作到这个时间点后，预期有10％的产品将会发生故障。BX寿命：比B10寿命更广泛的描述为BX寿命，当X为10时称为B10寿命，当X为5时称为B5寿命。比较常见的BX寿命是B0.1、B1、B5、B10、B50寿命，对于汽车类产品，一般用B10寿命表达其整车和成件的可靠性。©2005北京运通恒达科技有限公司Page14BX寿命要求级别故障后果更换或大修时间备注1导致安全事故（无前兆、无报警、无补偿）B0.001这种情况在设计中决不允许出现2导致安全事故（有前兆、无报警、无补偿）B0.01这种情况在设计中决不允许出现3导致安全事故（有报警、无补偿）B0.1加强定期检测4导致安全事故（有报警、有补偿）B15系统丧失基本功能B5如车辆不能行使6系统基本功能降低B10如车辆不能正常行使7系统丧失附加功能B50如车辆空调失效©2005北京运通恒达科技有限公司Page15可靠性与质量的关系可靠性到底要解决哪些问题，是否能归入质量管理一并解决？产品出现的问题哪些要归罪于质量，哪些应归罪与可靠性？可靠性工作系统的工作重点是设计管理还是质量控制？可靠性管理机构应归属质量部门还是设计部门？©2005北京运通恒达科技有限公司Page16质量与可靠性的同可靠性是质量的核心提高产品的可靠性，减少故障的发生，是从根本上保证产品质量的措施，因此可靠性是产品质量的技术核心，这个观点是近几年提出的并被广为接受。换句话说，为了保证产品的质量水平，最根本的工作是提高产品的可靠性。可靠性是质量的有力补充TQM、PDCM、APQP、主次图、鱼骨图、SPC等是广为人之的质量管理工具，但是这些工具并不适合在设计过程中对产品的质量和可靠性进行有效控制，而质量和可靠性的潜在问题需要尽早发现并控制，这样就需要专门的可靠性设计和分析工具进行控制，例如可靠性预计、FMEA、FTA、可靠性设计准则等等。©2005北京运通恒达科技有限公司Page17可靠性与质量的异工作重点不同质量强调的是“管理”，通过各种各样的管理手段对人、机、料、法、环等因素进行管理，保证设计、生产和工艺的稳定性，通常不深究设计和工艺的技术细节；可靠性强调的是“设计和分析”，寻找可能发生故障的技术源头，从根本上解决问题，必须深究设计和工艺的技术细节。工作范围不同产品出现的一切不符合质量要求的状况（如外观）均属质量问题，但仅有影响到产品功能的问题才属可靠性问题，因此可靠性主要是保证产品能够在规定的功能下运行。工作方法不同质量管理虽然强调全员管理，通常状况下设计工艺人员需遵守质量方面的相关要求和规定，一般不需开展专门的质量工作，专门的质量工作一般由质量管理人员借助于一些统计分析工具进行；而可靠性的专项可靠性工作需要第一线的设计和工艺人员进行，需要借助于一些可靠性的专业工具将可靠性设计到产品中去。©2005北京运通恒达科技有限公司Page18汽车产品的可靠性可靠性是产品质量的核心，但是质量工作不能代替可靠性工作产品的可靠性主要是由产品的设计决定的，设计决定了产品的固有可靠性产品可靠性工作的核心是可靠性管理©2005北京运通恒达科技有限公司Page19先考虑几个问题什么是汽车产品的可靠性？为什么要开展可靠性工作？汽车产品的可靠性工作目标？开展可靠性的主要困难？©2005北京运通恒达科技有限公司Page20为什么要开展可靠性工作？可靠性不高，故障多的汽车产品会：市场竞争能力不高三包费用大幅度增加风险成本增加投诉抱怨增多影响企业后续发展©2005北京运通恒达科技有限公司Page21汽车产品的三大要素费用购买费用效能使用费用维修费用功能性能外观维持能力可靠性©2005北京运通恒达科技有限公司Page22效能任务效能能力可用性性能和功能外观和操作可靠性保障性维修性©2005北京运通恒达科技有限公司Page23全寿命周期费用系统的寿命周期费用（LifeCycleCosts，以下简称LCC），是指在系统的整个寿命周期内，为获取并维持系统的运营（包括处置）所花费的总费用。系统寿命周期费用构成示意图©2005北京运通恒达科技有限公司Page24现代设计思想的转变性能向效能的延伸采购费用向寿命周期费用的延伸©2005北京运通恒达科技有限公司Page25先考虑几个问题什么是汽车产品的可靠性？为什么要开展可靠性工作？汽车产品的可靠性工作目标？开展可靠性的主要困难？©2005北京运通恒达科技有限公司Page26可靠性的工作目标改善产品的可靠性水平，提高市场竞争能力提高系统的安全性，减少法律纠纷降低产品全寿命周期费用保持产品的型号/批次的性能稳定性©2005北京运通恒达科技有限公司Page27汽车产品可靠性的工作目标减少“老故障”的发生老故障是什么？过去是怎样解决的？如何进行控制？减少“新故障”的发生新产品必然会带来新的故障如何识别新故障？如何控制新故障？避免“大故障”的发生人的安全政策法规©2005北京运通恒达科技有限公司Page28先考虑几个问题什么是汽车产品的可靠性？为什么要开展可靠性工作？汽车产品的可靠性工作目标？开展可靠性的主要困难？©2005北京运通恒达科技有限公司Page29汽车可靠性的主要困难可靠性和开发进度之间的矛盾可靠性和成本之间矛盾缺乏可靠性专业人才可靠性数据积累不足©2005北京运通恒达科技有限公司Page30汽车产品可靠性工程框架©2005北京运通恒达科技有限公司Page31如何开展产品的可靠性工作？开展什么？可靠性管理可靠性设计与分析可靠性试验在什么时候开展？概念设计阶段原型开发阶段试制阶段批生产……针对什么开展？产品设计－系统，成件，组件，零部件产品工艺－生产，装配产品信息－故障信息，使用信息其它－备件、运输…谁来开展？设计单位生产单位零部件供应商维修站怎么开展？©2005北京运通恒达科技有限公司Page32可靠性工程技术分类可靠性管理技术可靠性试验技术可靠性设计分析技术©2005北京运通恒达科技有限公司Page33汽车产品可靠性工程框架可靠性工程框架可靠性工作系统产品可靠性要求可靠性工作流程可靠性信息系统©2005北京运通恒达科技有限公司Page34产品可靠性工程框架可靠性工程框架可靠性工作系统产品可靠性要求可靠性工作流程可靠性信息系统组织体系责任体系工作体系可靠性责任系统总负责人是谁？产品的可靠性负责人是谁？各个部门的工作责任可靠性管理机构可靠性规范、计划制定可靠性数据库维护可靠性流程监控共性技术研究可靠性工作角色可靠性人员设计人员质量人员服务人员©2005北京运通恒达科技有限公司Page35典型的可靠性工作系统Ford模式集团总裁分工司总裁分工司总裁可靠性机构研发部门生产部门可靠性管理可靠性试验可靠性设计分析制定规范可靠性信息©2005北京运通恒达科技有限公司Page36产品可靠性工程框架可靠性工程框架可靠性工作系统产品可靠性要求可靠性工作流程可靠性信息系统提出可靠性要求实现可靠性要求确认可靠性要求定量要求可靠性指标要求可靠性指标验证方法定性要求可靠性设计要求可靠性分析要求©2005北京运通恒达科技有限公司Page37如何提出产品的可靠性指标？建立产品可靠性指标体系，例如汽车产品：MTTF－平均首次故障时间MTBF－平均故障间隔时间B10寿命确定可靠性考核环境任务剖面环境剖面试验剖面确定可靠性验证方法可靠性指标的阶段性©2005北京运通恒达科技有限公司Page38可靠性指标的验证方法试验验证部件试验验证成件试验验证车辆试验验证在整个研制过程中的各项试验都要考虑到可靠性验证使用验证计算验证注意：最好采用分阶段验证方法©2005北京运通恒达科技有限公司Page39可靠性设计要求通用设计准则元器件/零部件的选用控制降额设计要求•电子产品－降额等级规定，降额检查单•机械结构产品－安全系数，强度较核热设计要求容错设计要求专用设计准则历史上相似产品曾经出现过哪些故