實用可靠性工程(《實用可靠性工程》是2020年機械工業出版社出版的圖書)

《實用可靠性工程》是2020年11月機械工業出版社出版的圖書。作者是[英]派屈克 D.T.奧康納（Patrick D.T. O'Connor）、[美]安德烈。本書包括可靠性工程簡介，可靠性中的數學，壽命數據分析和機率繪圖，蒙特卡洛仿真，載荷－強度干涉，可靠性預測與建模，可靠性設計，機械零件和系統的可靠性，電子系統的可靠性，軟體可靠性，試驗設計和方差分析。

基本介紹

• 中文名： 實用可靠性工程
• 作者：[英]派屈克 D.T.奧康納（Patrick D.T. O'Connor）、[美]安德烈
• 出版時間：2020年11月
• 出版社：機械工業出版社
• ISBN：9787111664482

內容簡介

書符合美國質量協會（ASQ）認證可靠性工程師課程的要求，包括可靠性工程簡介，可靠性中的數學，壽命數據分析和機率繪圖，蒙特卡洛仿真，載荷－強度干涉，可靠性預測與建模，可靠性設計，機械零件和系統的可靠性，電子系統的可靠性，軟體可靠性，試驗設計和方差分析，可靠性試驗，可靠性數據分析，可靠性演示與增長，製造過程中的可靠性，可維護性、維護和可用性，可靠性管理等方面的內容，確保了與所有質量保證和可靠性課程的持續相關性。適合大專院校學生和從事可靠性工程產品及系統的設計、開發、製造和維護等的專業人士閱讀使用。

圖書目錄

第1章可靠性工程簡介1

1.1什麼是可靠性工程1

1.2為什麼要講授可靠性工程2

1.3為什麼產品會失效4

1.4可靠性中的機率7

1.5可修復和不可修復產品8

1.6不可修復產品的失效模式9

1.7可修復產品的失效模式10

1.8可靠性工程的發展10

1.9課程、會議和文獻12

1.10可靠性工作的機構13

1.11作為效能參數的可靠性13

1.12可靠性工作的各項活動14

1.13可靠性經濟效益和管理15

習題19

參考文獻20

期刊文獻20

第2章可靠性中的數學21

2.1引言 21

2.2變異21

2.3機率的概念23

2.4機率的定律25

2.5連續變數29

2.5.1集中趨勢的度量31

2.5.2分布的散度31

2.5.3累積分布函式32

2.5.4可靠性函式和風險函式32

2.5.5使用Microsoft Excel函式計算

可靠性33

2.6連續分布的函式33

2.6.1正態（高斯）分布33

2.6.2對數常態分配35

2.6.3指數分布35

2.6.4伽馬分布36

2.6.5χ2分布37

2.6.6威布爾分布37

2.6.7極值分布38

2.7連續統計分布的總結40

2.8工程中的變異43

2.8.1變異服從常態分配嗎43

2.8.2影響與原因46

2.8.3尾部47

2.9小結47

2.10離散變數48

2.10.1二項分布48

2.10.2泊松分布49

2.11統計置信度51

2.12統計假設檢驗53

2.12.1均值差異的檢驗

（z檢驗）53

2.12.2在二項試驗中套用

z檢驗55

2.12.3顯著性的χ2檢驗56

2.12.4方差間差異的檢驗，

方差比檢驗（F檢驗）56

2.13非參數推斷方法57

2.14擬合優度59

2.14.1χ2擬合優度檢驗59

2.14.2柯爾莫哥洛夫-

斯米爾諾夫檢驗60

2.15事件序列（點過程）61

2.15.1趨勢分析（時間序列分析）62

2.15.2疊加過程64

2.16統計計算機軟體64

2.17實踐總結65

習題66

參考文獻69

入門性資料69

更深入的讀物69

目錄●●●●●●●●●●實用可靠性工程第3章壽命數據分析和機率繪圖70

3.1引言70

3.1.1一般的壽命數據分析和

機率繪圖70

3.1.2統計數據分析方法70

3.2壽命數據的分類73

3.2.1完整數據73

3.2.2刪失數據73

3.2.3右刪失（中止）74

3.2.4區間刪失74

3.2.5左刪失74

3.3數據的秩75

3.3.1秩的概念75

3.3.2平均秩76

3.3.3中位秩76

3.3.4中位秩的累積二項法76

3.3.5中位秩的代數近似77

3.3.6對刪失數據求秩77

3.4威布爾分布78

3.4.1雙參數威布爾分布78

3.4.2威布爾參數估計和

機率繪圖78

3.4.3三參數威布爾分布82

3.4.4β參數與失效率和

浴盆曲線的關係84

3.4.5BX壽命85

3.5用軟體進行數據分析和

機率繪圖85

3.5.1X軸秩回歸85

3.5.2似然法87

3.5.3選用秩回歸法和

似然法的建議88

3.6壽命數據分析的置信界限89

3.6.1威布爾數據的置信區間90

3.6.2單個參數的界限91

3.6.3計算置信界限的

其他方法94

3.7選擇分布並評估結果95

3.7.1分布擬合的優度96

3.7.2混合分布97

3.7.3在工程中求出

分布的方法99

3.8小結102

習題103

參考文獻107

第4章蒙特卡洛仿真108

4.1引言108

4.2蒙特卡洛仿真的基礎108

4.3其他統計分布109

4.3.1均勻分布109

4.3.2三角形分布109

4.4對統計分布進行採樣110

4.4.1用Excel生成隨機變數110

4.4.2仿真運行次數和結果的

準確度111

4.5進行蒙特卡洛仿真的

基本步驟112

4.6蒙特卡洛方法總結117

習題117

參考文獻118

第5章載荷-強度干涉119

5.1引言119

5.2載荷與強度的分布119

5.3載荷-強度干涉分析122

5.3.1常態分配的強度與載荷122

5.3.2載荷與強度服從其他

分布的情況123

5.4安全裕度與載荷粗糙度對可靠性的

影響（施加多個載荷）123

5.5一些實際因素的考量130

習題131

參考文獻132

第6章可靠性預測與建模133

6.1引言133

6.2可靠性預測的基本限制134

6.3根據標準進行可靠性預測135

6.3.1MIL-HDBK-217136

6.3.2Telcordia SR-332

（原Bellcore）137

6.3.3IEC 62380

（原RDF 2000）138

6.3.4NSWC-06/LE10138

6.3.5PRISM和217Plus138

6.3.6中國299B

（GJB/Z 299B）139

6.3.7其他標準139

6.3.8IEEE 1413標準140

6.3.9可靠性預測的

軟體工具140

6.4可靠性預測的其他方法141

6.4.1基於返修的方法141

6.4.2現場數據和可靠性預測

標準結合141

6.4.3失效物理141

6.4.4可靠性預測的

“自頂向下法”142

6.5實際因素的考量142

6.6系統可靠性模型143

6.6.1基本的串聯可靠性模型143

6.6.2工作冗餘144

6.6.3表決系統冗餘145

6.6.4備用冗餘145

6.6.5進一步的冗餘分析146

6.7可修復系統的可用性146

6.8模組化設計150

6.9框圖分析151

6.9.1割集與合集152

6.9.2共模失效153

6.9.3啟動事件154

6.9.4實踐方面的問題154

6.10故障樹分析（FTA）155

6.11狀態空間分析

（馬爾可夫分析）158

6.11.1複雜系統160

6.11.2連續馬爾可夫過程162

6.11.3馬爾可夫分析的局限、

優點和套用162

6.12Petri 網163

6.12.1故障樹和Petri網

之間的轉換164

6.12.2小割集法165

6.12.3標誌轉換165

6.13可靠性分配167

6.14小結167

習題168

參考文獻173

第7章可靠性設計175

7.1引言175

7.2可靠性設計過程176

7.3識別177

7.3.1對標178

7.3.2環境178

7.3.3環境分布178

7.3.4質量功能展開（QFD）179

7.3.5項目風險分析181

7.4設計181

7.4.1計算機輔助工程(CAE)182

7.4.2失效模式、影響與危害性分

析（FMECA）182

7.4.3FMECA的步驟183

7.4.4FMECA的套用185

7.4.5FMECA軟體工具186

7.4.6用FMECA進行可靠性預測187

7.4.7載荷-強度分析187

7.4.8危害與可操作性分析

（HAZOPS）188

7.4.9零部件、材料和過程

（PMP）的評估189

7.4.10非材料失效模式189

7.4.11關鍵項目清單190

7.4.12載荷防護190

7.4.13針對強度降低的防護191

7.4.14設計評估的管理191

7.4.15基於失效模式的設計評估

（DRBFM）193

7.4.16人因可靠性193

7.5分析194

7.6驗證195

7.6.1退化分析195

7.6.2配置控制195

7.7確認195

7.8控制196

7.8.1工藝設計分析196

7.8.2變異196

7.8.3工藝FMECA198

7.8.4Poka Yoke防錯198

7.8.5測試性分析198

7.8.6試驗輸出分析198

7.8.7維修性分析198

7.9評估一個組織的DfR能力199

7.10總結199

習題200

參考文獻201

第8章機械零件和系統的

可靠性2028.1引言202

8.2機械應力、強度和斷裂202

8.3疲勞205

8.3.1抗疲勞設計210

8.3.2易疲勞零件的維護211

8.4蠕變211

8.5磨損211

8.5.1磨損的機理211

8.5.2減小磨損的方法212

8.5.3受到磨損的系統的維護212

8.6腐蝕213

8.7振動和衝擊214

8.8溫度影響215

8.9材料217

8.9.1金屬合金217

8.9.2塑膠、橡膠217

8.9.3陶瓷217

8.9.4複合材料、黏合劑217

8.10零件218

8.11製造工藝218

8.11.1緊固件218

8.11.2黏合劑219

8.11.3熔焊和釺焊219

8.11.4密封件219

習題220

參考文獻221

第9章電子系統的可靠性222

9.1引言222

9.2電子元器件的可靠性223

9.3元器件類型和失效機理227

9.3.1積體電路（IC）227

9.3.2其他電子元器件236

9.3.3釺焊239

9.4元器件失效模式總結241

9.5電路和系統方面的影響 242

9.5.1失真和抖動242

9.5.2定時242

9.5.3電磁干擾和兼容243

9.5.4間歇失效243

9.5.5其他失效原因244

9.6電子系統設計中的可靠性244

9.6.1簡介244

9.6.2瞬變電壓防護245

9.6.3熱設計246

9.6.4應力降額247

9.6.5零件升額249

9.6.6電磁干擾和電磁兼容

（EMI/EMC）250

9.6.7冗餘251

9.6.8設計簡化251

9.6.9潛在電路分析251

9.7參數變異和公差253

9.7.1簡介253

9.7.2公差設計254

9.7.3分析方法255

9.8面向生產、測試和維護的設計257

習題258

參考文獻259

第10章軟體可靠性261

10.1引言261

10.2工程系統中的軟體263

10.3軟體錯誤264

10.3.1規範錯誤264

10.3.2軟體系統設計265

10.3.3軟體代碼生成266

10.4預防錯誤266

10.5軟體結構與模組化267

10.5.1結構267

10.5.2模組化267

10.5.3結構化和模組化程式設計

的要求268

10.5.4軟體重用268

10.6編程風格268

10.7容錯269

10.8冗餘/分集269

10.9程式語言270

10.10數據可靠性271

10.11軟體檢查272

10.11.1FMECA272

10.11.2軟體潛在分析272

10.12軟體測試273

10.13錯誤報告276

10.14軟體可靠性預測和度量277

10.14.1簡介277

10.14.2泊松模型（時間相關）277

10.14.3Musa模型278

10.14.4Jelinski-Moranda和Schick-

Wolverton 模型279

10.14.5Littlewood 模型279

10.14.6點過程分析280

10.15硬體/軟體接口280

10.16小結281

習題283

參考文獻283

第11章試驗設計和方差分析284

11.1引言284

11.2統計試驗設計和方差分析284

11.2.1單變數分析285

11.2.2多變數分析

（析因試驗）287

11.2.3非常態分配的變數291

11.2.4二級析因試驗291

11.2.5部分析因試驗293

11.3數據隨機化296

11.4對結果的工程解釋297

11.5Taguchi（田口）方法297

11.6小結301

習題302

參考文獻305

第12章可靠性試驗306

12.1引言306

12.2可靠性試驗的計畫 307

12.2.1使用設計分析數據307

12.2.2考慮變異性308

12.2.3耐久性308

12.3試驗環境309

12.3.1振動試驗311

12.3.2溫度試驗312

12.3.3電磁兼容性（EMC）

試驗312

12.3.4其他環境試驗313

12.3.5用戶模擬試驗313

12.4可靠性和耐久性

試驗：加速試驗313

12.4.1試驗開發313

12.4.2加速試驗318

12.4.3高加速壽命試驗

（HALT）319

12.4.4加速試驗的試驗方法321

12.4.5高加速壽命試驗（HALT）

和生產試驗321

12.4.6試驗設計（DOE）還是高加

速壽命試驗（HALT）？322

12.5試驗規劃322

12.6失效報告、分析和糾正措施系統

（FRACAS）323

12.6.1失效報告323

12.6.2糾正措施的有效性324

習題325

參考文獻326

第13章可靠性數據分析327

13.1引言327

13.2Pareto 分析327

13.3加速試驗數據的分析328

13.4加速因子329

13.5加速模型330

13.5.1溫度和濕度加速模型330

13.5.2電壓與電流加速模型333

13.5.3振動加速模型333

13.6試驗與實際工況的對應335

13.7加速試驗數據的統計分析336

13.8可修復系統的可靠性分析338

13.8.1可修復系統的失效率338

13.8.2多插座系統340

13.9累積和（CUSUM）圖表344

13.10數據外推分析及比例

風險模型346

13.11現場數據與保修數據

分析348

13.11.1對現場和保修數據的

考慮348

13.11.2保修數據格式348

13.11.3保修數據分析350

習題351

參考文獻355

第14章可靠性演示與增長357

14.1引言357

14.2可靠性指標357

14.3通過性試驗（test tosuccess）358

14.3.1二項分布法358

14.3.2通過性試驗中出現失效359

14.4破壞性試驗359

14.5壽命試驗的延長360

14.5.1參數化二項法360

14.5.2參數化二項模型的

局限性361

14.6連續試驗361

14.7退化分析362

14.8使用貝葉斯統計法合併

試驗結果363

14.9非參數方法365

14.10可靠性演示軟體365

14.11可靠性驗證的一些

實際因素366

14.12可修復系統的標準方法367

14.12.1機率比序貫試驗（PRST）

（美國MIL-HDBK-781）367

14.12.2試驗計畫368

14.12.3機率比序貫試驗的

統計基礎368

14.12.4作業特性曲線和期望試驗

時間曲線370

14.12.5試驗標準的選擇370

14.12.6試驗樣機數量371

14.12.7老煉試驗371

14.12.8機率比序貫試驗

（PRST）的實際問題371

14.12.9一次性產品的可靠性

演示372

14.13可靠性增長監測373

14.13.1杜安（Duane）法373

14.13.2M(t)法378

14.13.3用失效數據分析計算可靠

性增長380

14.14促進可靠性增長381

14.14.1試驗、分析與糾正382

14.14.2可靠性增長曲線382

習題383

參考文獻385

第15章製造過程中的可靠性386

15.1引言386

15.2對生產中變異的控制386

15.2.1過程能力387

15.2.2過程控制圖388

15.3對人因變異的控制390

15.3.1檢驗390

15.3.2操作員控制391

15.4驗收抽樣391

15.4.1屬性抽樣391

15.4.2變數抽樣394

15.4.3對抽樣的一般評論394

15.5工藝改進396

15.5.1簡單圖表396

15.5.2控制圖397

15.5.3多元變數圖397

15.5.4統計方法398

15.5.5“零缺陷”399

15.5.6質量小組399

15.6電子產品的質量控制400

15.6.1測試方法400

15.6.2連線的可靠性402

15.7應力篩選403

15.8生產失效報告、分析和糾正

措施系統（FRACAS）405

15.9小結406

習題407

參考文獻408

ⅩⅦ第16章可維護性、維護和

可用性409

16.1引言409

16.2可用性的度量410

16.2.1固有可用性410

16.2.2可達可用性410

16.2.3運行可用性411

16.3維修時間分布411

16.4預防性維護策略412

16.5維護計畫中的

FMECA和FTA415

16.6維護時間表416

16.7相關的技術問題416

16.7.1機械方面416

16.7.2電子和電氣方面416

16.7.3“未發現故障”416

16.7.4軟體417

16.7.5機內測試（BIT）417

16.8校準418

16.9可維護性的預計418

16.10可維護性的演示419

16.11面向可維護性的設計419

16.12綜合後勤保障419

習題420

參考文獻421

第17章可靠性管理422

17.1企業的可靠性方針422

17.2可靠性綜合計畫422

17.3可靠性與成本425

17.3.1可靠性的成本425

17.3.2不可靠的成本427

17.4安全性和產品責任429

17.5可靠性、質量和安全性標準429

17.5.1ISO/IEC 60300（可信性）430

17.5.2ISO 9000（質量體系）430

17.5.3IEC 61508（與安全性相關的電氣/電子/可程式電子系統的功能安全）431

17.6規定可靠性要求432

17.6.1失效定義433

17.6.2環境規範433

17.6.3說明可靠性需求434

17.7可靠性達標契約434

17.7.1可靠性改進保證435

17.7.2全面服務契約435

17.8管理下級供應商436

17.9可靠性手冊437

17.10項目可靠性計畫437

17.11利用外部服務機構438

17.12用戶的可靠性管理439

17.13可靠性工作人員的選拔和

培訓441

17.14可靠性的組織442

17.14.1基於質量保證的

組織結構443

17.14.2基於工程的組織

結構443

17.14.3組織類型的對比443

17.15組織的可靠性能力和

成熟度444

17.15.1可靠性能力445

17.15.2可靠性成熟度445

17.16管理生產質量446

17.16.1建立生產質量標準447

17.16.2監測生產的質量工作

成效和成本447

17.16.3質量保證培訓447

17.16.4專業設施和服務447

17.16.5質量審核448

17.17質量管理方法448

17.17.1質量體系448

17.17.2“六西格瑪”449

17.17.3質量小組449

17.17.4質量獎449

17.17.5全面質量管理449

17.18選擇方法：戰略層面和

戰術層面450

17.19小結451

習題452

參考文獻453

附錄454

附錄1標準累積常態分配函式454

附錄2χ2(α,ν)分布值455

附錄3柯爾莫哥洛夫－斯米爾

諾夫表458

附錄4秩表（5%，95%）459

附錄5失效報告、分析和糾正措施

系統（FRACAS）分析469

附錄6可靠性、可維護性（及安全性）計畫示例471

附錄7矩陣代數複習476ⅩⅧ