可靠性设计定义
可靠性设计reliability design在产品设计过程中,为消除产品的潜在缺陷和薄弱环节,防止故障发生,以确保满足规定的固有可靠性要求所采取的技术活动。可靠性设计是可靠性工程的重要组成部分,是实现产品固有可靠性要求的最关键的环节,是在可靠性分析的基础上通过制定和贯彻可靠性设计准则来实现的。
在产品研制过程中,常用的可靠性设计原则和方法有:元器件选择和控制、热设计、简化设计、降额设计、冗余和容错设计、环境防护设计、健壮设计和人为因素设计等。除了元器件选择和控制、热设计主要用于电子产品的可靠性设计外,其余的设计原则及方法均适用于电子产品和机械产品的可靠性设计。
系统的可靠性设计是指在遵循系统工程规范的基础上,在系统设计过程中,采用一些专门技术,将可靠性"设计"到系统中,以满足系统可靠性的要求。它是根据需要和可能,在事先就考虑产品可靠性诸因素基础上的一种设计方法。系统可靠性设计技术是指那些适用于系统设计阶段,以保证和提高系统可靠性为目的的设计技术和措施。它是提高系统可靠性的行之有效的方法。
可靠性设计的重要性
可靠性设计是系统总体工程设计的重要组成部分,是为了保证系统的可靠性而进行的一系列分析与设计技术。它是通过系统的电路设计与结构设计来实现的。
“产品的可靠性是设计出来的,生产出来的,管理出来的”,但实践证明,产品的可靠性首先是设计出来的。可靠性设计的优劣对产品的固有可靠性产生重大的影响。
产品设计一旦完成,并按设计预定的要求制造出来后,其固有可靠性就确定了。生产制造过程最多只能保证设计中形成的产品潜在可靠性得以实现,而在使用和维修过程中只能是尽量维持已获得的固有可靠性。所以,如果在设计阶段没有认真考虑产品的可靠性问题,造成产品结构设计不合理,电路设计不可行,材料、元器件选择不当,安全系数太低,检查维修不便等问题,在以后的各个阶段中,无论怎么认真制造,精心使用、加强管理也难以保证产品可靠性的要求。因此,我们说产品的可靠性首先是设计出来的,可靠性设计决定产品的“优生”,可靠性设计是可靠性工程的最重要的阶段。这是因为:
(1) 设计规定了系统的固有可靠性。如果在系统设计阶段没有认真考虑其可靠性问题,如材料、元器件选择不当,安全系数太低,检查、调整、维修不便等,那么以后无论怎样注意制造、严格管理、精心使用,也难以保证产品的可靠性要求。
(2)现代科学技术的迅速发展,使同类产品之间的竞争加剧。由于现代科学技术的迅速发展,产品更新换代很快,这就要求企业不断引进新技术,开发新产品,而且新产品研制周期要短。实践告诉我们,如果在产品的设计过程中,仅凭经验办事,不注意产品的性能要求,或者没有对产品的设计方案进行严格的、科学的论证,产品的可靠性将无法保证。往往等到试制、试用后才发现产品存在质量问题,只得再做改进设计,这就使产品研制周期加长,推迟了产品投入市场的周期,降低了竞争能力。在产品的全寿命周期中,只有在设计阶段采取措施,提高产品的可靠性,才会使企业在激烈的市场竞争中取胜,提高企业的经济效益。
(3)在设计阶段采取措施,提高产品的可靠性,耗资最少,效果最佳。美国的诺斯洛普公司估计,在产品的研制、设计阶段,为改善可靠性所花费的每一美元,将在以后的使用维修方面节省30美元。
此外,我国开展可靠性工作的经验证明,在产品的整个寿命周期内,对可靠性其重要影响的是设计阶段,见图。
综上所述,可靠性设计在总体过程设计中占有十分重要的位置,必须把可靠性工程的重点放在设计阶段,并遵循预防为主,早期投入,从头抓起的方针,并以开始研制起,就要进行产品的可靠性设计,尽可能把不可靠的因素消除在产品设计过程的早期。