浅谈机电产品可靠性的特点

0　前言
　　机电产品的可靠性，是指其在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定的功能的能力。它综合反映了机电产品的耐久性、无故障性、维修性、有效性和使用经济性等，可用各种定量指标表示。

1　指标分析
1.1　规定条件下的可比性
　　从可靠性的定义看出，一个产品的可靠性受三个“规定”的限制。
　　“规定的时间内”是说，对保持产品的质量和性能要有一定的时间要求，即产品的可靠性随时间而变化。一般机电类产品的功能、性能都有随时间衰退的特点。同一产品不同的使用时间范围，其可靠性水平是不同的。这里的时间定义是广义的，可以是统计的日历小时，也可以是工作循环次数，作业班次或行驶里程等，根据产品具体特性而定。
　　“规定的条件下”是指产品的使用条件，如温度、湿度、载荷、振动、介质等。使用工况和环境条件的不同，可靠性水平有很大差异。例如，要求恒温或净化环境下使用的设备，如果放到不同的环境下工作，可靠性将会成倍的下降。因此，要保证使用可靠性，必须严格明确使用条件和环境，对不按规定条件使用的产品，不能要求保证达到原定的可靠性水平。
　　“规定的功能”是指机电产品的技术性能指标，如精度、效率、强度、稳定性等。规定的产品功能判据不同，将得到不同的可靠性评定结果。完成功能和发生故障是可靠性问题的正反两个方面，产品完成了规定的功能认为是可靠的，丧失了功能就是发生了故障或失效。同一产品，规定的功能要求不一样，其可靠性也不同。例如，同一辆汽车，一种规定是只要汽车能行驶就算完成功能；另一种规定是即使汽车能行驶，但是若噪声、油耗超标或者发生螺钉松动、漏水、漏油等现象时也要算作故障，这两种判据下的可靠性数值将有很大差异。
　　所以，在讨论和评估产品的可靠性时，应明确上述三个“规定”，否则会失去可比性。
1.2　时间质量指标
　　一般的产品功能、性能参数，只要产品制成就能测定，在出厂前可进行检验和考核，故一般称为t=0(使用时间为零)的质量。可靠性是指产品在规定时间内保持功能的能力或是保持功能的时间，为产品功能的维持性。对它的评定要等产品使用之后，或者通过模拟使用试验后才能进行，故称为t＞0的质量。因此，分析评定一个产品的可靠性有两种方法，一是试验，二是利用现场使用数据的反馈，尤其是后者，是研究电机产品可靠性的主要途径。
1.3　可用性
　　可靠性和寿命有关，但是和传统的机械设备寿命概念有些不同。可靠性并不是笼统地要求长寿命，而是强调在规定的使用时间内能否充分发挥其功能，即产品的可用性(可靠性指标之一，可用性=可用时间/(可用时间+因故障维修等不可用时间)%)。提高可用性可以从两个方面入手，或是保证产品在规定的使用时间内不出故障，少出故障；或是出了故障能迅速修复，目的都是使设备不可利用的时间降到最低程度，为此须提高产品的无故障性或维修性。尤其是机电设备，大多是可维修产品，从保证可用性的成本角度考虑，对于某些部件要花费很高成本提高寿命和可靠性，不如采用维修性设计，改进维修策略等措施更为有效。
1.4　统计、抽样特性
　　一个产品何时出现故障受许多随机因素影响，致使最终产品的无故障工作时间也具有随机特性。因此产品的可靠性观测值是多少，很难预料，可以利用概率统计理论估计整批产品的可靠度。可靠度就是指产品在规定条件下、规定时间内完成规定功能的概率，可用百分比表示。如果说某批产品的可靠度是90%，则表示该批产品在规定条件下工作到规定时间内，有10%的产品可能丧失功能而失效，90%的产品有可能完成规定功能。
　　另外，由于产品的可靠性要经过使用或模拟使用试验后才能评定，一般不能对整批产品逐个试验，需要采用抽样和截尾试验的方式。因为是抽样试验评定，就有判断的风险问题，即以抽得的子样评定结果代表整批产品的可靠性水平的可信程度，称为置信度。例如，如果说某批产品的可靠度估计值大于90%，置信度为70%，即表示对该批产品抽样试验评定可靠度，若抽样100次，将有70次评定的可靠度结果是大于90%。
1.5　指标体系
　　一般，一个产品的可靠性可由多种指标形式表示。因此可靠性是个综合特性，它综合表现了产品的耐久性、无故障性、维修性、可用性和经济性，可用各种定量指标表示，形成一个指标体系，具体一个产品采用什么样的指标要根据产品的复杂程度和使用特点而定。一般对于可以修理的复杂系统、机器设备，常用可靠度、平均无故障工作时间、平均修复时间、有效寿命，可用度和经济性指标。对于不能或者不予修理的产品，例如，耗损件、元器件等，常用可靠度、可靠寿命、故障率、平均寿命。材料则采用性能均值和均方偏差等特性作为指标。

2　结语
　　可靠性弥补了传统的质量、寿命概念的不足，表达了产品的时间质量特性，更符合实际使用目的要求。因此，现代的全面质量管理，质量保证等活动中都把可靠性作为管理的目标之一。

作者简介：李云新(1958-)，男，湖南攸县人，讲师，现从事教学工作