《可靠性设计分析基础》是在借鉴国外可靠性技术专业教材的先进理念、吸收近十年来相关领域新技术的基础上编写完成的。全书强调基础性,以故障及其防控为线索,将各类可靠性设计分析方法有机整合,突出可靠性设计分析的基本原理和基础方法。
《可靠性设计分析基础》共分为7章。首先概述可靠性技术发展历程与趋势、设计分析特点与流程等,以建立可靠性技术的整体性认识。然后阐述故障规律和可靠性模型,体现了教材的基础性;以故障和可靠性要求为核心,以故障的分析与识别、预防与控制为主线,将各种可靠性设计分析方法有机地组织到一起,体现了教材的系统性;引入基于行为仿真的可靠性模型、基于载荷分析的薄弱环节识别以及RMS综合集成等方法,体现了教材的前沿性。
《可靠性设计分析基础》可作为高等院校质量与可靠性相关专业的本科和研究生教材,也可供型号各类产品的设计人员、可靠性工程专业技术人员等学习和参考。
第1章 概 述 1
1.1 可靠性工程技术的发展历程与趋势 1
1.1.1 可靠性及其重要性 1
1.1.2 美国可靠性工程技术的发展历程 3
1.1.3 我国可靠性工程技术的发展历程 4
1.1.4 可靠性工程技术的发展趋势 5
1.2 可靠性设计与分析的特点及流程 7
1.2.1 可靠性设计与分析的地位 7
1.2.2 可靠性设计与分析的特点 8
1.2.3 可靠性设计与分析的流程? 9
习 题 14
第2章 产品故障及其规律 15
2.1 产品故障及其定义 15
2.1.1 产品功能 15
2.1.2 产品故障 16
2.2 产品故障的度量方法 17
2.2.1 故障的概率度量 18
2.2.2 故障的时间度量 21
2.3 产品故障规律描述 25
2.3.1 故障统计模型 26
2.3.2 故障协变模型 35
2.3.3 故障物理模型 38
习 题 57
第3章 系统可靠性建模 62
3.1 可靠性模型概述 62
3.1.1 可靠性模型及分类 62
3.1.2 系统功能分析与任务定义 63
3.2 基于故障逻辑的系统可靠性模型 67
3.2.1 可靠性框图(RBD)模型 67
3.2.2 故障树模型 77
3.2.3 马尔科夫(Markov)模型? 89
3.3 基于行为仿真的系统可靠性模型? 99
3.3.1 系统可靠性仿真模型建立方法 99
3.3.2 蒙特卡洛可靠性仿真方法 104
习 题 107
第4章 系统可靠性要求、分配与预计 113
4.1 概 述 113
4.2 可靠性参数指标与要求 113
4.2.1 相关基本概念 113
4.2.2 可靠性参数指标 116
4.2.3 可靠性要求 119
4.3 可靠性要求分配 123
4.3.1 基本思想和原理 123
4.3.2 主要方法 124
4.3.3 应用案例 140
4.4 可靠性预计 144
4.4.1 单元可靠性预计 145
4.4.2 基于故障逻辑模型的系统可靠性预计 156
4.4.3 基于行为仿真模型的系统可靠性预计 164
习 题 165
第5章 故障及薄弱环节的分析与识别 170
5.1 概 述 170
5.2 故障模式影响及危害性分析 171
5.2.1 基本思想和原理 171
5.2.2 故障模式影响分析(FMEA) 172
5.2.3 危害性分析 181
5.2.4 FMECA 结果与工作要求 185
5.2.5 应用案例 187
5.3 基于载荷分析的薄弱环节识别 191
5.3.1 基本思想和原理 191
5.3.2 载荷应力分析的有限元法 192
5.3.3 可靠性薄弱环节仿真分析 197
5.3.4 应用案例 204
5.4 潜通路分析 210
5.4.1 基本思想和原理 210
5.4.2 分析的基本过程 211
5.4.3 应用案例 218
习 题 220
第6章 故障预防与控制 222
6.1 概 述 222
6.2 余度(冗余)设计 223
6.2.1 基本思想和原理 223
6.2.2 常见形式及分类 226
6.2.3 基本过程 229
6.2.4 工作要求和原则 232
6.3 降额和裕度设计 233
6.3.1 基本思想和原理 233
6.3.2 降额设计 233
6.3.3 裕度设计 239
6.4 稳健性设计? 240
6.4.1 基本思想和原理 240
6.4.2 系统设计中TRIZ方法 241
6.4.3 参数设计 244
6.4.4 容差设计 252
6.4.5 稳健优化设计 256
6.5 成品控制与管理 258
6.5.1 零部件的选择与控制 259
6.5.2 元器件的选择与控制 263
6.5.3 原材料的选择与控制 268
6.6 环境防护设计 270
6.6.1 基本思想和原理 270
6.6.2 常见的环境载荷及分类 271
6.6.3 典型环境防护设计方法 274
习 题 285
第7章 面向故障防控的RMS综合集成方法? 286
7.1 可靠性与可靠性系统工程 286
7.2 产品寿命周期故障防控体系 286
7.3 RMS综合集成机理 287
7.3.1 RMS内部集成 288
7.3.2 RMS与性能之间的集成 288
7.3.3 RMS技术与管理的集成 288
7.4 RMS综合集成技术 289
7.4.1 数据集成技术 289
7.4.2 流程集成技术 290
7.4.3 特性集成技术 291
7.5 RMS综合集成平台 293
7.5.1 集成平台的体系结构 293
7.5.2 集成平台的物理视图 294
7.5.3 集成平台的运行剖面 295
7.6 RMS综合集成典型工作场景 296
习 题 300
参考文献 301
产品的可靠性是设计、生产和管理出来的。可靠性设计是产品可靠性水平的决定性因素,其地位十分重要。随着我国军民品研制单位对可靠性工作的推进和深化,国内高校和型号研制单位对可靠性设计分析教材的需求日益旺盛,同时也提出了新的更高的要求。作为本书的重要基础,?系统可靠性设计分析教程?(北航版)自2001年出版以来,多次印刷,受到高校和工程界的广泛欢迎,被评为北京市精品教材。然而十多年过去了,我国可靠性设计分析技术通过引进创新所取得的很多新发展,通过各类工程实践所形成的丰富经验和案例,都有待进行系统性的整理、更新和补充。另一方面,近年来国内出版了不少可靠性工程技术方面的著作,但这些著作主要依据美国或中国的工程标准,偏向于工程应用,理论性和系统性稍弱,并不十分适于教学使用。
本书是在总结北航二十年可靠性工程教育教学经验并借鉴国外可靠性专业教材的先进理念和优选近十年可靠性设计分析技术新发展的基础上编写的。与?系统可靠性设计分析教程?相比,本书更加强调了可靠性设计分析的基本原理和基础方法,并反映了可靠设计分析技术的新发展。本书内容按理论基础、工程实践和综合集成的顺序组织,可划分为以下4大部分:
第一部分为全书概述,即第1章。主要介绍可靠性技术的发展历程与趋势、设计分析特点与流程等,使读者建立可靠性的基本概念和整体性认识,了解可靠性技术的产生背景和初步的可靠性工程技术框架。其中,1.2.3小节是关于可靠性设计与分析流程的内容,建议学完全书内容后,再结合系统工程理论和知识深入阅读。
第二部分为基础理论,包括第2章和第3章。可靠性设计分析是以故障为中心开展的,因此第2章从正确认知故障、度量故障和掌握故障规律的角度出发,阐述故障的定义、故障的度量参数,并重点介绍故障统计模型、故障协变模型和故障物理模型等三类基础单元故障模型,为可靠性建模与分析奠定理论基础。第3章基于单元故障规律功能逻辑关系和功能过程行为,介绍系统可靠性建模理论与方法,主要包括基于故障逻辑的可靠性模型和基于系统行为的可靠性模型两类典型模型。
第三部分为工程方法,包括第4章、第5章和第6章,是基础理论在工程上的运用,介绍可靠性设计分析领域中的主要工程方法。其中,第4章讲解可靠性设计分析涉及的基本概念和常用参数,并重点介绍可靠性要求的制定方法、可靠性定量参数的分配方法和预计方法。第5章以故障及薄弱环节的分析与识别为线索,介绍故障模式影响及危害性分析、载荷应力分析、可靠性仿真分析、潜通路分析等可靠性分析方法。第6章以故障的预防与控制为线索,介绍余度设计、降额与裕度设计、稳健性设计、成品控制与管理、环境防护设计等可靠性设计方法。
第四部分为综合应用,即第7章。从可靠性系统工程的基本理论出发,以构建产品寿命周期内的故障防控体系为中心,介绍RMS综合集成机理、综合集成方法及综合集成平台。该部分涉及内容较广,不仅包括可靠性工程过程,也涵盖了维修性工程和保障性工程等内容,具有较强的综合性,建议在学习相关知识的基础上研读。
本书以故障为中心,将各种可靠性设计分析方法有机地组织到一起,体现了知识的系统性。其中,基于行为仿真的系统可靠性模型(3.3节)、基于载荷分析的薄弱环节识别(5.3节)、面向故障防控的RMS综合集成方法(第7章)等方法的阐述,体现了可靠性工程领域的技术前沿性,这些内容主要介绍相关的概念、原理和方法流程,而具体的技术内容和方法不进行介绍,也不作为教学要求。
参与本书编写工作的有曾声奎(第1章)、任羿(第2章、第3章)、孙博(2.3节、第4章、5.3节、6.2节、6.5节)、冯强(第5章、6.1节、6.6节、第7章)、郭健彬(第6章、3.3节)。全书由曾声奎主编,任羿副主编,王自力、赵廷弟主审。
本书可作为高等院校质量与可靠性相关专业的本科和研究生教材(其中标有?号的章节可作为选修内容),也可供型号各类产品的设计人员、可靠性工程专业技术人员等学习和参考。
由于水平有限,书中错误或不当之处在所难免,望读者指正。
编者
2015年7月于北京航空航天大学为民楼
读完这本书,我感觉自己仿佛经历了一场关于“稳健”与“脆弱”的深刻对话。过去,我总以为一个产品只要按照设计图纸制造出来,功能正常,就达到了“可靠”的标准。然而,这本书让我明白,真正的可靠性,是一种能够经受住时间、环境和意外考验的内在品质,是一种在面对不确定性时依然能够保持稳定运行的能力。作者在开篇便以一个引人入胜的故事,生动地揭示了简单设计背后可能隐藏的巨大风险。书中对“失效分析”的探讨,让我意识到,失效并非单一的事件,而是多种因素相互作用的复杂过程。作者详细讲解了如何通过“根本原因分析”(Root Cause Analysis)来追溯失效的根源,并提出了多种有效的分析工具,如“帕累托分析”、“鱼骨图”等。我尤其欣赏书中关于“可靠性测试”的章节。作者对不同类型的可靠性测试进行了详细的介绍,例如“环境可靠性测试”、“寿命可靠性测试”、“冲击和振动可靠性测试”等,并对测试的实施、数据采集和结果分析提出了严谨的要求。这让我意识到,看似简单的测试背后,蕴含着丰富的科学原理和严谨的流程。书中还对“标准与规范”在可靠性设计中的作用进行了阐述,强调了遵循行业标准和国家标准的重要性,这对于确保产品质量的统一性和可比性具有至关重要的意义。这本书不仅提升了我的技术认知,更塑造了我对工程质量的全新理解。
评分这本书以其深刻的见解和详实的论述,成功地为我打开了可靠性设计分析领域的大门。在此之前,我对这个概念的理解仅停留在字面意思,认为它只是关于产品能否正常工作的基本判断。然而,随着阅读的深入,我才意识到可靠性设计远不止于此,它是一门融合了统计学、工程学、概率论甚至心理学等多学科知识的系统性学问。作者在开篇便以生动形象的案例,将抽象的理论具象化,例如通过分析汽车零部件在不同工况下的失效模式,清晰地展现了可靠性分析的实际应用价值。我尤其欣赏书中对“失效”一词的多维度解读,它不仅仅指产品的完全损坏,还包括性能下降、寿命缩短、甚至不符合用户期望的任何表现。这种广阔的视角让我开始审视自己过去设计产品时存在的盲点,例如仅仅关注功能实现,而忽略了产品在长时间使用、恶劣环境下以及用户疲劳状态下的表现。书中对不同类型失效(如随机失效、磨损失效)的分类和分析方法,更是为我提供了解决问题的具体工具。作者没有停留在理论的堆砌,而是花了大量篇幅讲解如何通过数据采集、统计建模、故障树分析(FTA)、失效模式与影响分析(FMEA)等方法来量化和预测产品的可靠性。我曾尝试将书中的一些方法应用于我目前正在进行的一个小型项目,虽然只是初步尝试,但已经能够显著提高我对潜在风险的预判能力。书中的图表和公式虽然不少,但作者的讲解逻辑清晰,循序、有度,使得我这个非统计学专业背景的读者也能逐步掌握。特别是关于置信区间和假设检验的应用,让我对如何科学地评估实验数据的可靠性有了更深的理解。总而言之,这本书不仅是一本技术指南,更是一次思维方式的重塑,它让我看到了一个更加严谨、更加人性化的设计世界。
评分这是一本让我爱不释手的工程技术类书籍,其内容之充实、分析之透彻,远远超出了我的预期。我原本购买这本书的初衷,是希望能够提升自己在使用某些复杂工程软件时的理解深度,特别是那些涉及仿真和优化模块的部分。然而,这本书的内容却远远超越了软件操作层面,而是深入到了可靠性设计的哲学和方法论层面。作者从历史发展的角度,梳理了可靠性工程从早期基于经验的判断,到如今高度依赖数据驱动和数学模型的演进过程,这让我对整个学科的脉络有了宏观的认识。书中的章节安排,从基础概念的建立,到高级分析技术的介绍,再到实际应用案例的剖析,环环相扣,层层递进,阅读起来既有挑战性,又充满成就感。我特别喜欢书中关于“冗余设计”和“容错机制”的讲解。作者通过对航空航天、核工业等高可靠性领域案例的深入分析,阐述了如何通过增加冗余部件、设计故障检测和隔离系统来提高系统的整体可靠性。这些理论在书中得到了非常详尽的数学建模和仿真说明,让我能够理解其背后的原理,而不是仅仅停留在“多一个部件就更可靠”的直观认知上。此外,书中对“寿命测试”和“加速寿命试验”的阐述也让我受益匪浅。过去,我总是认为寿命测试需要漫长的时间和巨大的成本,而作者通过引入加速寿命试验的设计理念,以及相关的统计推断方法,让我看到了在有限时间和资源下,有效评估产品长期可靠性的可能性。书中关于 Weibull 分布在寿命数据分析中的应用,以及如何通过不同形状参数来反映不同的失效机理,更是为我打开了一个新的数据分析视角。阅读这本书的过程,就像是在与一位经验丰富的工程师进行一场深度对话,从中汲取了宝贵的知识和经验。
评分我必须承认,在翻开这本书之前,我对“可靠性设计分析”这个词汇的理解是相当模糊的,甚至带有一些“锦上添花”的功利性认知。然而,随着阅读的推进,我逐渐意识到,可靠性设计并非可有可无的附加项,而是产品生命周期中至关重要的一环,甚至是决定其生死存亡的关键。作者在书中以非常审慎且严谨的态度,剖析了各种产品在设计和使用过程中可能遇到的形形色色的“风险”和“不确定性”。书中对“风险管理”在可靠性设计中的地位进行了深入阐述,让我理解到,可靠性设计分析的本质就是一种系统化的风险评估和控制过程。作者并没有回避复杂性,而是将诸如贝叶斯统计、蒙特卡洛模拟等先进的分析工具,以易于理解的方式引入。我尤其对书中关于“可靠性增长”的章节印象深刻。作者阐述了如何在产品开发过程中,通过迭代的设计、测试和改进,不断提升产品的可靠性水平,并提出了量化这种增长的方法。这对于我们这些长期从事产品开发的人来说,具有极强的指导意义。过去,我们常常依赖经验和直觉进行改进,而这本书则为我们提供了一种更加科学、更加可量化的路径。书中还详细介绍了各种可靠性设计方法,例如“应力-强度干涉理论”、“可靠性分配”等,并提供了相应的计算公式和实例。作者的讲解细致入微,一步一步地引导读者进行推导和计算,让我深刻体会到,看似抽象的理论,在实际工程中却有着如此具体而强大的应用。这本书为我提供了一个全新的思考框架,让我能够以更加系统、更加前瞻的视角来审视产品设计和质量控制。
评分在这本《可靠性设计分析基础》的字里行间,我找到了一种全新的“安全感”。过去,我总是在产品交付后,怀揣着一丝忐忑,担心它是否会在用户手中出现问题。而这本书,则为我提供了一种更加主动、更加科学的“防御机制”。作者在书中以一种非常“系统化”的视角,阐述了可靠性设计分析的逻辑和方法。他将整个过程分解为一系列相互关联的步骤,从需求分析、概念设计,到详细设计、制造和测试,每一个环节都融入了可靠性思考。我特别欣赏书中关于“故障树分析”(FTA)的讲解。作者以清晰的图示和详实的步骤,展示了如何构建故障树,识别引起系统失效的各种基本事件,并计算整体系统的失效概率。这对于我们这种需要处理复杂耦合系统设计的工程师来说,具有极强的实用价值。书中还对“质量功能展开”(QFD)在可靠性设计中的应用进行了阐述。作者强调了如何将用户的“需求”转化为“设计特性”,并通过可靠性分析来验证设计是否能够满足这些需求。这让我意识到,可靠性设计不仅仅是技术层面的问题,更是与用户需求紧密相关的。这本书不仅提升了我的技术能力,更重要的是,它让我拥有了一种更加自信、更加从容的态度来面对工程设计。
评分如果说这是一本关于技术方法的书,那也未免过于片面。这本书更像是一本关于“智慧”的书,它教会我如何以一种更加聪明、更加有效的方式来应对工程设计中的挑战。作者在书中以一种非常“故事化”的方式,将枯燥的统计学和概率论知识,变得生动有趣。我被书中关于“极端值理论”的应用深深吸引。作者通过分析一些罕见的、但后果极其严重的失效案例,让我深刻理解到,即使是发生概率极低的事件,其潜在的影响也可能是不容忽视的。他介绍了如何利用极端值理论来评估和管理这些“小概率”事件的风险。此外,书中关于“可靠性分配”的内容也让我受益匪浅。作者详细讲解了如何根据产品的整体可靠性目标,将可靠性指标合理地分配到各个子系统和关键部件上。这对于我们在设计复杂系统时,如何进行合理的资源分配和优先级排序,具有非常重要的指导意义。书中还对“可靠性增长模型”进行了深入的探讨,介绍了不同的增长模型及其适用场景。这让我认识到,可靠性并非一成不变,而是可以通过持续的努力不断提升的。这本书不仅仅是一本技术手册,更是一门关于如何“思考”的课程,它帮助我构建了一种更加理性、更加系统化的工程思维模式。
评分这本书以一种非常“接地气”的方式,将“可靠性设计分析”这一看似高深的领域,化繁为简,呈现在读者面前。我之所以会被这本书吸引,是因为我在日常工作中,经常面临着如何才能让产品“少出问题”的难题。作者在书中没有直接给我答案,而是通过引导我思考“为什么会出问题”,从而让我自己找到解决问题的方向。书中对“设计优化”在可靠性提升中的作用进行了深入的分析。作者强调,可靠性设计并非仅仅是后期修补,而是应该贯穿于整个设计过程的始终。他介绍了诸如“参数设计”、“公差设计”等方法,以及如何在设计阶段就引入各种约束和优化目标,以最大化产品的可靠性。我尤其对书中关于“可靠性建模”的内容印象深刻。作者以图文并茂的方式,讲解了如何构建各种可靠性模型,例如“概率模型”、“寿命模型”等,并展示了如何利用这些模型来预测产品的可靠性指标,如平均无故障时间(MTTF)、平均故障间隔时间(MTBF)等。这让我对这些抽象的指标有了更加直观的理解。书中还对“可靠性管理”在项目中的地位进行了阐述,强调了如何建立一套完整的可靠性管理体系,从项目启动到产品交付,全程跟踪和控制可靠性。这对于提高团队的整体可靠性意识和能力,具有非常重要的指导意义。这本书不仅仅是关于技术的,更是关于一种严谨、负责任的工程文化。
评分在浩瀚的工程技术书籍海洋中,这本书犹如一颗璀璨的明珠,以其独特的视角和深刻的洞察力,为我带来了前所未有的启发。我之所以会选择阅读这本书,是因为我在工作中经常遇到一些看似合理的设计,却在实际应用中出现意想不到的失效,这让我倍感困惑和沮丧。这本书的主题——可靠性设计分析——恰恰触及了我内心最深处的痛点。作者在书中并没有简单地罗列技术方法,而是首先构建了一个完整的哲学体系,强调了“预防为主”的设计理念。我非常赞赏作者在书中对“设计鲁棒性”的深刻阐述,以及如何通过各种手段来提高产品在各种外部干扰下的稳定性。书中对“环境因素”对产品可靠性的影响进行了详尽的分析,例如温度、湿度、振动、电磁干扰等,并提供了相应的分析模型和评估方法。这让我意识到,我们过去在设计中往往只关注产品自身的性能,而忽略了它所处的外部环境的巨大影响。此外,书中对“人为因素”在可靠性设计中的作用也进行了深入探讨,例如操作人员的失误、维护不当等,并提出了一些降低人为因素影响的设计策略。这对于我们这些需要与操作人员密切配合的工程师来说,具有非常重要的借鉴意义。书中关于“系统可靠性建模”的部分,更是让我大开眼界。作者以复杂的系统为例,讲解了如何将子系统的可靠性指标进行组合,从而预测整个系统的可靠性。这种整体性的思维方式,对于理解和优化复杂工程系统至关重要。
评分初次接触这本书,我被其标题所吸引,认为它能提供一些关于如何让产品“更耐用”的技巧。然而,随着阅读的深入,我才意识到,这本书的内容远不止于此,它为我打开了一个全新的工程设计视角。作者在书中并没有回避复杂性,而是以一种循序渐进的方式,将许多看似晦涩的概念,如“概率分布”、“统计推断”、“回归分析”等,与可靠性设计分析紧密结合起来。我尤其对书中关于“蒙特卡洛模拟”的应用印象深刻。作者通过生动的例子,展示了如何利用蒙特卡洛模拟来对复杂系统的可靠性进行定量评估,尤其是在传统解析方法难以应对的情况下。这让我看到了解决一些棘手问题的全新途径。书中还对“可靠性预测”的各种方法进行了详细的介绍,包括基于历史数据的方法、基于物理模型的方法以及基于专家经验的方法。这让我了解到,可靠性预测并非单一的模式,而是可以根据具体情况选择不同的策略。此外,书中还对“可靠性分配”和“可靠性优化”进行了深入的探讨,提出了多种优化算法和设计策略,以在满足可靠性目标的同时,实现成本和性能的最佳平衡。这本书不仅是一本技术指南,更是一次思维的拓展,它让我能够以更加科学、更加全面的方式来理解和实施可靠性设计。
评分这本书带给我最大的惊喜,在于它彻底颠覆了我对“失败”的认知。过去,我总是将失败视为一种遗憾,一种需要极力避免的负面事件。然而,这本书却告诉我,失败并非一无是处,它更像是一个宝贵的“反馈信号”,能够指引我们走向更高的可靠性。作者在书中以一种极具哲学思辨的方式,探讨了“从失败中学习”的重要性。他详细介绍了如何通过“失效模式与影响分析”(FMEA)来系统地识别潜在的失效模式,评估其发生的可能性和影响,并制定相应的预防和控制措施。我特别欣赏书中关于“统计过程控制”(SPC)的讲解。作者以大量的实际案例,展示了如何利用SPC工具来监控生产过程中的关键参数,及时发现和纠正偏差,从而预防潜在的质量问题和失效。这让我意识到,质量控制并非事后检验,而是应该融入到生产的每一个环节。书中还对“可靠性数据的收集与分析”进行了详细的阐述。作者强调了数据的重要性,并介绍了多种有效的数据收集方法和统计分析工具,例如“概率密度函数”、“累积分布函数”等。这让我对如何科学地处理和利用可靠性数据有了更深的认识。这本书为我提供了一个全新的视角,让我能够更加积极地面对和利用“失败”,将其转化为提升产品可靠性的宝贵资源。
评分正版
评分非常好的书,很好,北航的书不错
评分不错的书,上课用
评分呵呵
评分好好好好好好好
评分不错,正版书籍
评分感觉还可以,比较经典的工具书了
评分不错的书,上课用
评分挺好的,优惠很大,一次性买了20多本
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