■关于品质和可靠性 ●品质和可靠性的基础知识 （1）关于品质和可靠性
· 品质和可靠性为您带来满足感
我们在日常生活中要使用各种各样的产品（包括服务和信息等无形产品以及像继电器、电气产品这样的有形产品），
使我们的生活更加丰富多彩。
如果发生以下情况，
这时， 我们一定会很生气。
这时， 我们一定会感到很满足。
品质和可靠性如果拿满足感这个尺度来考虑， 就很容易理解了。
那么， 我们按照以下方法来考虑品质和可靠性：
| 品质....购买时的满足感 | | |
| 可靠性....使用时的满足感 | | |
| 还想再次使用时 | | |
| | | |
| 如果这样考虑， 上述示例中 | | |
| 合适的价格.........品质 | | 价格总是合适.........可靠性 |
| 需要时能够买到.........品质 | | 需要时总能买到.........可靠性 |
| 颜色、外观、功能及其能力...品质 | | 颜色、外观、功能及其能力持续固定?可靠性 |
| 可以放心使用.........品质 | | 在使用期内能够放心使用?可靠性 |
如果这样分类， 品质和可靠性就非常相似， 但是我们想让您了解，
在可靠性里面包括时间性要素（总是、持续、使用期内）。
· 品质和可靠性的范围
请再来看一下前面所讲的示例。
例如， 您能够理解品质中包括继电器的颜色、形状、作用及其特性，
却难以理解价格、购买性被排除在品质之外。
那么， 我们还是再次回到开头。
人类在反复思考中生活。在此过程中产生了各种各样的欲望， 并以要求的形式表现出来。
企业负责把这些要求加以收集整理， 并还原为产品。
但是， 只有能够满足各种性质要求的产品才能称得上是高品质产品。
广而言之， 品质包括产品及与之相关的所有要求。
可靠性也同样。
如果这样考虑， 品质、可靠性包括下列全部内容。
| ·产品（包括有形产品和无形产品）品质、可靠性 | ·服务品质、可靠性 | ·企业品质、可靠性 |
|---|
| 颜色、形状 | 样本目录 | 企业理念 | | 作用（功能）、能力（特性） | 使用说明书 | 方针 | | **性 | 规格书 | 组织、体制 | | 价格 | 说明会 | 各种系统 | | 交货期 | 技术服务 | 人 |
|
（2）品质和可靠性的概念
· 品质
在此， 我们进入稍为专业的部分吧！
品质是指：
「产品或服务为满足明确或者暗含要求而拥有的特征及特性的整体。
这些要求包括使用的便利性、**性、可用性、可靠性、维护性、经济性及环境性层面」。
〈引用〉
被定义为。
品质保证的国际标准－ISO标准的翻译和解说
我们常说「〇〇公司的□□比△△公司的◇◇品质好」， 来进行相对排序，
采用「相对品质」这个词， 来区别于「品质」。
定量进行详细的技术性评价时， 称为「品质水平」及「品质尺度」。
这样， 就扩大了「品质」概念的范围， 在ISO标准中可靠性也包含在品质中。
· 可靠性
可靠性是指：
「在条款规定的条件下， 在规定时间内交货、实现要求功能的能力即为可靠性」
〈引用〉
被定义为。
品质保证的国际标准－ISO标准的翻译和解说
人或动植物的一生， 生活在各种各样的环境中， 我们有时会患病， 接受**，
通过健康检查、各种精密检查发现早期**， 通过预防接种来防止、减少**，
为维持健康进行体育锻炼、参加健身俱乐部等， 我们想方设法使生活变得更加健康舒适。
这些办法可以分为两类：
（1） 想办法不易患病。
（2） 患病之后尽快**。
如果把这个分类用于可靠性， 可以这样表述：
（1） 是否容易患病（发生故障）.......可靠性。
（2） 患病（发生故障） 之后能否尽快**（修复）。
发生**（故障） 之前能否进行预防...维护性
如果对这些内容进行定义， 可以如下表述：
1） 可靠度（Reliability）
在规定条件下， 系统、产品在预计期间内无故障完成规定功能的概率。
2） 维护度（Maintainability）
在规定条件下， 对可修理的系统、产品进行维护时， 在规定时间内完成维护的概率。
3） 可用性（Availability）
可修理的系统、产品在某个特定瞬间维持功能的概率。
可靠性虽然可以包括在可靠度、维护度、可用性中， 但是， 不能修理的产品以可靠度为前提，
可修理的产品则重视可靠度、维护度和可用性。由于继电器不能进行修理和再次使用，
因此可靠度十分重要。
· 动作可靠度
装置实际使用时的可靠度称作动作可靠度Ro(Operational Reliability)。
按照下述方法考虑时， 将更加通俗易懂：
RO≒RI · RU
在此， RI称为固有可靠度（Inherent Reliability） ,是生产厂家在标准环境下测定、保证的值；
RU称为使用可靠度（Use Reliability） ,是在移交给*终用户的过程中及使用过程中， 由各种环境决定的值。
由于动作可靠度Ro近似于固有可靠度RI和使用可靠度RU的积， 因此需要提高各个可靠度。
为提高固有可靠度RI， 厂家应在设计中反映使用状态， 努力改善生产系统， 以进行合理设计， 并维持设计的可靠性。
另外一方面， 使用者为提高使用可靠度， 必须注意使用方法， 考虑负载的种类和环境等。
样本目录等中记载的*小适用负载（参考值） 用故障率公式λ60＝0.1×10-6 （P水平） 来表示标准状态下的固有可靠性。
在此λ60表示故障率(λ)为可靠水平60%。
（3）品质和可靠性术语
· 可靠性尺度
可靠性中经常使用以下尺度。
| 可靠性尺度 | JIS（Z8115）中的定义 | 使用产品示例 |
| 可靠度（R） | 系统、设备、零件等在规定的条件下、在预计期间内完成规定功能的概率 | 航空、航天系统 |
| 故障率（λ） | 运行到某个时间后的系统、设备或零件等，在连续的单位时间内发生故障的比例 | 电子零件机械零件 |
| 平均故障时间（MTBF） | 边修理边使用的系统、设备、零件等，相邻故障间的动作时间的平均值 | 电子计算机 车辆 |
| 发生故障前的平均时间（MTTF） | 不进行修理的系统、设备、零件等，在发生故障前的动作时间的平均值 | 电子零件 |
| 耐用寿命 有用寿命 | 故障率低于规定值的期间长短 | 家用电器 机械器具 |
| 维护度 | 可以修理的系统、设备、零件等在规定的条件下实施维护时，在规定的时间内完成维护的概率 | 车辆 生产设备 |
不可动作的平均时间（MTTR）
或平均停机时间（MDT） | 不能运行的平均时间（MTTR与MD虽然意思相同，但有时事后维护的情况叫做MTTR，以示区别。） | 电子交换器 |
| 工作率（可用性） | 可修理的系统、设备、零件等在某个特定瞬间下维持功能的概率，计算时多用以下公式 ：
可用率=（可以运用的时间）/（（可以运用的时间）+（不能运行的时间）） | 生产设备 电子计算机 |
· 基本术语
可靠性中使用以下基本术语：
（1） 故障概率密度函数.........f(t)
（2） 累积故障分布函数.........F(t)
（3） 可靠度函数.........R(t)
（4） 瞬间故障率.........λ(t)
· 检查特性曲线
（OC曲线： Operating Characteristic Curve）
判定每批继电器的可靠度时， 必须理解以下内容。
进行全数检查时， 由于无需考虑故障率λ的大概范围， 因此在下图中成为折线ABCDE。
但是为观察可靠度， 如果进行全数试验， 那么在重要的实际装置上使用的继电器将全部消失。
因此， 实际上必须抽取几个来推测全体的可靠度。ACE曲线表示在这种情况下是否合格。
作为判定标准， 在消费者看来， 当故障率λ1的位置（C点） 为60％时即表示可靠水平为60%。
领域ABC的纵轴表示即使故障率小于λ1， 也可能出现不合格的情况， 称为「生产者危险」。
另外，领域CDE的纵轴表示即使故障率大于λ1，也可能出现合格的情况， 称为「消费者危险」。
由于无法进行全数检查， 因此可靠性评价中会出现上述情况，
因此必须在充分理解λ60的基础上把握可靠性。
很多可靠性试验的故障率非常低， 很多情况下会演变成为破坏性试验，
这是因为一方面由于试验需要较长的时间， 考虑到危险率α、β及成本的平衡，
可靠水平多取60%。另外， 在继电器的样本目录中， 记载有参考值。
在重要系统中， 为保障使用零件的故障率， 我们必须改变抽取条件，
合格判定条件， 提高可靠水平。在继电器的出货方面， 初期可以进行检查，
并且可进行试验（不会带来破坏或老化）， 例如对动作电压、复位电压、
接触电阻、耐电压等试验项目进行全数检查后出厂。这种情况下， 无论是否合格， α、β都接近于零。
关于抽样检查请参考JIS Z9001 「抽样检查通则」等资料。关于
继电器的故障率试验请参考JIS C5003。
· Bath-tub曲线
众所周知， 人的死亡率呈下图所示的形状。以鱼为代表， 其他动物也都呈现出这样的倾向。
在装置中， 就不能说死亡率了， 而是故障率， 即Bath-tub曲线所表示的形状。
如下图所示， 所有继电器的一生几乎都相同。将继电器的一生划分为三个期间来考虑，其意义就更加容易理解了。
上图中的①期间称为初期故障期间。
这个期间意味着， 随着动作次数的增加， 故障率变小， 让人感觉到好转。
但是， 原本会引发故障的产品在早期即被淘汰， 仅留下健全的产品。
产品在移交给用户前， 必须经历这样一个阶段。这个阶段也叫做「调试（debug）」。
厂家出厂时， 对动作、复位电压、接触电阻、耐电压、时间特性、线圈脉冲检查等基本特性进行全数检查，
使继电器的初期故障率接近为0。
上图中的②期间称为偶发故障期间。
这个阶段的特征是， 与动作次数无关， 故障率几乎没有任何变化。在这个期间内， 产品能有效地发挥功能。
虽然厂家和用户都希望把这个期间内的故障率降低为零， 但是在现实是不可能做到的，
只能努力使其「尽量接近零」。由于根据各种条件的不同，各个具体机型的故障率水平有所差异，
因此我们可以看到： 机型和使用条件的选择大大影响着实际装置的故障率。
上图中的③期间称为磨损故障期间。
这个期间的特征是， 故障率随着动作次数的增加而增大， 紧接着全部发生消耗和破坏。
对继电器这样带有机械性运动的部分的机构零件来说， 必然会有消耗、变形、疲劳等，
因此我们必须考虑继电器的「寿命」。
对于继电器来讲， 一般可以把故障和寿命分开考虑：
（1） 故障
通过监视器能够发现的功能变化的状态、偶发的误动作、间歇性的特性老化。
（2） 寿命
由于消耗、变形、疲劳等的累积， 而不能发挥功能的状态。
由于可确认实际运转、性能， 并进行预测， 因此可事先进行维护。
· 威布尔分布
上一页中的Bath-tub曲线可以用威布尔分布函数来表示。
威布尔分布， 由于瑞典的W.Weibull 是**适用于钢球寿命的分布， 因此而得名。
这个分布能够很好地说明： 破坏一个局部*薄弱的地方， 将会破坏整体功能。
从概念上可以看作是指数分布的扩张。即使从实用方面来看， 使用「威布尔概率坐标纸」可以
简便地进行数据分析， 这一点可以说是一个较大的优点。在此，m<1的情况下，
即为初期故障期间；m＝1的情况下， 即为偶发故障期间；m>1的情况下，
与磨损故障期间的分布相似。在此， 可以用以下的函数和图来表示威布尔分布。
如果把上图与Bath-tub曲线比较，可发现m <1相当于①， m=1相当于②， m>1相当于③。
威布尔概率坐标纸是根据这个威布尔分布函数制作而成的。使用威布尔概率坐标纸可以解析故障。
威布尔概率坐标纸在纵轴上取F(t),在横轴上取t。用此绘出试验结果， 进行解析。其中， 拿继电器来说，
从图中导出的直线斜率越大， 并且越靠近右边， 其特性越好。
这意味着两层含义： 一，继电器集中达到使用寿命；二， 继电器的使用寿命长。
这种特性是设计、生产继电器过程中所不断追求的。现实中， 故障相关要素较大，
人们不断努力使继电器集中达到使用寿命。一方面， 从继电器的使用者的角度来说，
如果使用寿命明确， 就容易预测装置的维护时间和耐用寿命。
· 指数分布
偶发故障期间内的无故障动作次数按照指数进行分布。这种分布是伽马分布和威布尔分布的特例，
是伽马分布和威布尔分布的特例， 是可靠性寿命分布的基础分布。伽马分布是发生数次（k次）
随机振动后才发生故障时的模型， 因此， k=1即一次振动与故障直接联系时的伽马分布即等于指数分布。
另外，在威布尔分布中形状参数m等于1时即为指数分布，这点可从上一幅图中看出。
指数分布的各种函数如下：
· 正规分布
在磨损故障期间内， 故障在某个时期不是仅发生一次。因此可以认为故障按照926页的分布发生。
正规分布的各种函数如下：
必须理解寿命取残存个数的百分之多少还是采用平均寿命取值。必须注意的是， 继电器中一般考虑95%的残存个数，但是根据生产厂家和机型的不同， 有时也用平均寿命来表示