可靠性技術

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

一、可靠性設計經驗

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

二、可靠性設計輔助措施

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

（1）可靠性檢查表，從可靠性觀點出發，列出設計中應考慮的重點。設計時逐項檢查。考慮預防的對策。
（2）推行FMEA，FTA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發生故障的影響程度，以此確定關鍵的零件和故障模式。FTA則是從整機或系統故障開始，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計圖紙一樣重要，作為設計的技術標準資料，它收集總結了該種產品所有可能預料到的故障模式和原因。設計者可以較直觀地看到設計中存在的問題。
（3）故障事例集。把過去技術上的失敗和改進的事例作成手冊，供設計者隨進參考。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財富，視同設計規范同等重要。
（4）數據庫。廣泛有效地收集設計、制造中的失敗和改進經驗，試驗和實際用的數據形成檢索系統和數據庫，使設計者能超越本單位充分利用別人實踐過的經驗。如電子產品已形成世界性可靠性信息交換網。
（5）設計、試驗規范的不斷充實、改善。從使用實際得來的故障教訓要反饋到設計、試驗方法的改進中，要將這些改進效果作為產品設計規范（包括材料選定，結構形式，許用應力，安全系數值）和試驗標準的改進依據，使它們成為設計技術的一部分。隨著可靠性工作開展。必須加強設計、試驗規范的研究，命名如試驗規范的制定要以實地使用條件分析為基礎，要調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。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，壽命預測和強化壽命機理，以及應力分析等技術。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，它有四個技術咨詢委員會：（1）診斷、檢測；（2）故障；（3）設計；（4）現有技術的應用推廣。研究的對象有系統為燃氣輪機，葉片、軸、軸承、齒輪、接頭、鍵槽、轉動件、活塞等。該小組自60年成立之后，每年召開1～2次的技術討論會，至今已有三十余屆，許多失效預防和檢測技術已投入實用。另外，國外企業都十分重視產品的失效分析工作，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，避免內類事故再發生。因而除各大企業配備有完善的失效分析設施外，還設有公共的失效分析中心。公司和保險機構的技術部門都承擔分析的任務。

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