可靠性設計

本書共18 章，主要內容包括可靠性建模，設計、過程和軟體FMECA,軟體可靠性設計，可靠性設計中的六西格瑪方法，可靠設計中的人為因素，高加速壽命試驗，可靠性中的極值環境設計，故障預測和健康管理，組織的可靠性能力評估, 可靠性管理、風險管理，可靠性設計工具和範例等內容，涵蓋了目前可靠性設計領域的最新研究成果。

本書是為工業界設計工程師、可靠性工程師和管理人員而編寫的，也可作為高等院校本科生和研究生的教學參考之用。

第1 章 可靠性設計範例 1

1.1 為什麼要進行可靠性設計 1

1.2 對可靠性當前狀態的反響 2

1.3 可靠性設計範例 3

範例1 學會精益求精而不是平均 3

範例2 在需求分析上多花時間 4

範例3 用壽命周期成本來衡量可靠性 6

範例4 2 倍壽命設計 6

範例5 安全———關鍵組件應該被設計為4 倍壽命 7

範例6 學會改變成本和性能悖論以達到雙贏局面 7

範例7 設計以避免潛在製造缺陷 8

範例8 故障預測健康監測設計 9

1.4 總結 10

參考文獻 10

第2 章 可靠性設計工具 11

2.1 引言 11

2.2 產品壽命周期中的可靠性工具 11

2.3 工具的需求：理解和溝通可靠性性能 13

2.3.1 工程 13

2.3.2 管理人員 14

2.3.3 客戶 14

2.4 可靠性工具 14

2.4.1 早期計劃階段(概念設計) 14

2.4.2 零件、材料和工藝選擇 18

2.4.3 應力分析和設計指南 19

2.4.4 設計故障模式、影響及危害性分析 19

2.4.5 機內測試定義和有效性分析 20

幡

2.5 詳細的設計階段 21

2.5.1 持續應力分析 21

2.5.2 過程FMECA 21

2.5.3 分析工具的持續使用 21

2.6 設計驗證階段 21

2.6.1 故障報告及糾正措施系統 21

2.6.2 根因分析和故障樹/石川魚骨圖 22

2.7 試驗數據分析 24

2.7.1 壽命試驗與加速因子 24

2.7.2 可靠性增長建模 25

2.7.3 生產和外場支持 25

2.7.4 生產檢驗 25

2.8 總結 27

參考文獻 27

第3 章 開發可靠的軟體 28

3.1 引言 28

3.2 軟體可靠性：定義和基本概念 30

3.3 軟體可靠性設計注意事項 33

3.4 可靠性需要有效的變更管理 36

3.5 運行時軟體可靠性模型 36

3.6 測試前的軟體可靠性預測工具 37

參考文獻 38

第4 章 可靠性建模 40

4. 1 引言 40

4.2 可靠性框圖：系統建模 42

4.3 使用RBD 分析系統可靠性模型實例 43

4.4 可靠性增長模型 44

4.5 相似性分析和物理模型類別 45

4.6 蒙特卡羅模型 46

4.7 馬爾可夫模型 47

參考文獻 48

第5 章 設計故障模式、影響及危害性分析 50

5.1 FMEA 和FMECA 介紹 50

5.2 設計FMECA 50

5.3 如何消除或避免單點故障 52

5.4 FMECA - MA 的原理 53

5.5 過程FMECA 與設計FMECA 的區別 54

5.6 D - FMECA 方法 54

5.7 設計FMECA 過程示例 56

5.8 風險優先數 62

5.9 RPN 排序 63

5.10 建議的措施 64

5.11 措施效果和修正的RPN 64

5.12 總結 65

參考文獻 65

第6 章 過程故障模式、影響和危害性分析 67

6.1 引言 67

6.2 P - FMECA 的原理 67

6.3 P - FMECA 的使用 68

6.4 開始前需要什麼 69

6.5 按步實施P - FMECA 70

6.6 改進措施 76

6.7 報告結果 77

參考文獻 78

第7 章 應用於軟體開發的FMECA 79

7.1 引言 79

7.2 軟體開發的FMECA 範圍 79

7.3 軟體開發的FMECA 步驟 81

7.4 對軟體FMECA 角色和職責的重要提示 88

7.5 從實施軟體FMECA 學到的經驗教訓 89

7.6 總結 91

參考文獻 91

第8 章 需求開發的六西格瑪方法 92

8.1 試驗設計的早期經歷 92

8.2 六西格瑪基礎 94

8.3 六西格瑪的含義 94

愈峪

8.4 六西格瑪的三方面倡議 96

8.5 RASCI 工具 97

8.6 六西格瑪設計 98

8.7 需求開發：系統可靠性面臨的主要挑戰 99

8.8 GQM 工具 100

8.9 思維導圖工具 101

參考文獻 103

第9 章 可靠性設計中人的因素 104

9.1 人因工程 104

9.2 設計工程師關注的人的因素 104

9.3 以人為中心的設計 105

9.4 人因分析過程 109

9.5 人因和風險 113

9.6 人為差錯 113

9.7 容錯設計 115

9.8 檢查單 115

9.9 人因設計試驗驗證 116

參考文獻 116

第10 章 設計中以排除故障為目的的應力分析 117

10.1 應力分析的原則 117

10.2 機械應力分析或耐久性分析 117

10.3 有限元分析 118

10.4 概率性與確定性的方法和故障對比 118

10.5 應力分析如何有助於可靠性設計 119

10.6 降額和應力分析 119

10.7 應力強度曲線 120

10.8 軟體應力分析和測試 123

10.9 結構增強以提高結構完整性 124

參考文獻 125

第11 章 高加速壽命試驗 126

11.1 引言 126

11.2 時間壓縮 129

11.3 測試覆蓋率 129

愈御

11.4 HALT 的環境應力 130

11.5 對應力的敏感性 131

11.6 設計裕度 133

11.7 總結 135

參考文獻 135

第12 章 耐極端環境設計 136

12.1 引言 136

12.2 耐極端環境設計 136

12.3 冷設計 136

12.4 熱設計 138

參考文獻 142

第13 章 可信性設計 143

13.1 引言 143

13.2 軟體結構對可靠性的影響 144

13.3 模塊和組件 145

13.4 重用策略 148

13.5 設計原則 149

13.6 使系統可信的設計約束 151

13.7 總結 156

參考文獻 157

第14 章 故障預測與健康管理能力以提高可靠性 159

14.1 引言 159

14.2 PHM 是美國國防部的政策 161

14.3 視情維修與基於時間的維修 161

14.4 PHM 是視情維修的一部分 162

14.5 故障預兆的監測和推理 162

14.6 監測環境和使用負載以進行故障建模 162

14.7 故障檢測、故障隔離和故障預測 163

14.8 自動應力監測感測器 164

參考文獻 165

第15 章 可靠性管理 166

15.1 引言 166

愈愈

15.2 可靠性對管理重要性的一個案例 166

15.3 可靠性計劃管理 167

15.4 可靠性：產品壽命的關鍵要素 168

15.5 計劃、執行和文檔 171

15.6 關閉反饋迴路：可靠性評估、問題歸零和可靠性增長 173

參考文獻 174

第16 章 風險管理、異常處理及變更管理 175

16.1 引言 175

16.2 風險管理的重要性 176

16.3 為什麼許多風險被忽視了 176

16.4 項目風險 178

16.5 設計風險 179

16.6 風險評估 180

16.7 風險識別 181

16.8 風險估計 182

16.9 風險評價 182

16.10 風險消減 184

16.11 風險溝通 185

16.12 風險和競爭力 186

16.13 變更過程中的風險管理 186

16.14 配置管理 186

參考文獻 187

第17 章 可靠性設計與安全性設計的集成 188

17.1 引言 188

17.2 安全設計的開始 188

17.3 系統安全性設計中的可靠性 189

17.4 安全性分析技術 189

17.5 應用風險評估指數矩陣進行安全性評估 193

17.6 詳細安全性設計的設計與開發過程 194

17.7 包括可靠性的安全性設計驗證 194

17.8 結合可靠性數據的安全設計實例 195

17.9 最後思考 195

參考文獻 199

第18 章 組織的可靠性能力評估 200

18.1 引言 200

18.2 IEEE 1624—2008 的優點 201

18.3 組織的可靠性能力 202

18.4 可靠性能力評估 202

18.5 設計能力和可執行性 203

18.6 設計能力對可靠性能力的影響 203

18.7 IEEE 1624 評分準則 206

18.8 SEI CMMI 評分準則 207

18.9 組織可靠性能力評估過程 207

18.10 高可靠性優點 211

18.11 總結 211

參考文獻 212"