在一家汽车企业的展厅里,我看到了这样一个安全可靠性目标:“10年百万分之一失效率”。根据上述表述,我做了一个简单的换算:
使用寿命:10年=10x365x24=87600小时(每辆车每天工作24小时);
安全失效率:百万分之一,即〖1×10〗^(-6)/小时;
10年的可靠度按下式计算为0.916
不可靠度(累积失效概率)等于1-可靠度为0.084。
这样的计算结果意味着10年内百万辆车中有84000辆发生事故,显然这样高的事故次数是企业和市场都不能接受的。
企业想表达的意思应该是:“10年每百万辆车仅允许出1次事故”。我们再看看按照这样的理解进行换算的结果:
10年内每百万辆车有1辆发生事故:意味着
安全可靠度:R=0.999999;
使用寿命:10年=10x365x24=87600小时(每辆车每天工作24小时)
安全失效率:0.000000000011416/小时=1.14×10^(-11)/小时
所以“10年每百万辆车仅允许出1次事故”这样的表达要求的与安全相关的失效率是相当低的!这是一个十分具有挑战性的高安全性指标。
可靠度、失效率/故障率、累积失效/故障概率、使用寿命等等这些基本概念,对于没有学过可靠性知识的工程师常常会导致望文生义。那么如何理解可靠性指标呢?还是用浴盆曲线来解释。
虽然在工程实践中,很难得到统计学意义上的浴盆曲线,但是已经有物理学家给出了基于科学原理的浴盆曲线的证明。所以浴盆曲线是理解可靠性基本概念、洞察故障率变化规律的最直观的曲线。
浴盆曲线的纵坐标是产品失效率,横坐标是产品工作时间。因为整个失效率曲线类似一个浴盆的形状,故得名浴盆曲线。上图中浴盆底的长度(AB两点之间的距离)被定义为使用寿命,而浴盆底的高度就是产品的失效率。企业在制定产品的可靠性指标时,通常都要以这两个指标为基础。有了这两个指标,再按照数学上的变换可以推导出其它相关的可靠性指标。
可靠性工作的基本方针是“消除早期故障、控制偶然故障、设计使用寿命”。从浴盆曲线来看,一要采取物料检验、老化筛选、初始(固有)可靠度设计等技术手段消灭掉早期故障,不能让早期故障留到用户使用初期;二要分析产品的全生命周期内的使用场景,找出可能诱发产品故障的偶然因素并加以屏蔽和控制,使偶然故障的故障率在一个可接受的范围内;三要主动设计产品的使用寿命满足市场用户的预期(比如高可靠、长寿命)或企业的经营策略(比如保修期内高可靠、各零部件等寿命设计)。
一个卓越的企业,可以充分运用技术和管理手段,抵达可靠性定量设计的自由王国,实现“阎王让你三更死,绝不五更来敲门”的可靠性工作最高境界。