【中國塑料機(jī)械網(wǎng) 技術(shù)交流】現(xiàn)代化的科研與工業(yè)大生產(chǎn)離不開各種各樣的儀器儀表，它是人類在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)過程中進(jìn)進(jìn)自動化檢測和自動化控制的關(guān)鍵性的技術(shù)工具之一。比如我們在化工生產(chǎn)現(xiàn)場常見到電磁流量計(jì)，超聲波流量計(jì)等各種各樣的流量計(jì)和液位計(jì)等，隨著生產(chǎn)協(xié)作的復(fù)雜化關(guān)聯(lián)程度的加深，儀器儀表的結(jié)構(gòu)功能也越來越趨于復(fù)雜，根據(jù)工業(yè)品生產(chǎn)的規(guī)律，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與功能愈復(fù)雜，其可靠性也隨著下降，而對于儀器儀表來說同，目前的要求儀表的使用壽命不僅要延長，其運(yùn)行過程中的可靠性也必須得到保證。因此，對儀器儀表進(jìn)行可靠性研究成為儀表生產(chǎn)企業(yè)的一項(xiàng)重要的工作，對此加大投入，有效地增強(qiáng)產(chǎn)品的可靠性，將有力地增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力。本文即重點(diǎn)針對于儀表的可靠性評價(jià)指標(biāo)作相關(guān)介紹。
　　
　　一、儀表可靠性
　　
　　可靠性表述目前學(xué)術(shù)界有多種，但歸納起來可以下兩種來作為代表：*：所謂可靠性是指零部件（或系統(tǒng)）在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件下、完成規(guī)定功能的可能性。第二：所謂可靠性是指“系統(tǒng)、機(jī)器、零部件等的功能在時(shí)間上的穩(wěn)定性”。其實(shí)，無論哪種表述，都概括了可靠性的四大要素：
　　
　　1、研究對象包括系統(tǒng)、機(jī)器、零部件等等。它可以是非常復(fù)雜的產(chǎn)品，也可以是一個(gè)簡單的零件。比如一個(gè)自動化控制的系統(tǒng)就包括了電磁閥，電磁流量計(jì)，磁翻板液位計(jì)等各種控制與測量儀表在內(nèi)的一整套設(shè)備的的協(xié)同作業(yè)。
　　
　　2、功能系指零部件、系統(tǒng)的預(yù)期功能，即它應(yīng)實(shí)現(xiàn)的使用目的。功能，如電燈泡的照明功能，汽車的運(yùn)行功能等。如果對象在實(shí)際使用中，不能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的功能時(shí)，就稱為研究的對象發(fā)生失效或功能故障，反之則稱為對象可靠，能正常工作。
　　
　　3、規(guī)定條件包括環(huán)境條件、維護(hù)條件及使用條件。環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、濕度、振動、潤滑狀況等；維護(hù)條件，如能否維修保養(yǎng)、維修條件、使用者的技術(shù)水平等；使用條件，如使用方法、使用頻率等。對象如果超載運(yùn)行、誤用、操作不當(dāng)或故意的破壞行為等情況均會產(chǎn)生對象的功能故障，故研究對比可靠性必須規(guī)定條件。
　　
　　4、規(guī)定時(shí)間是指對象的工作期限，或經(jīng)濟(jì)壽命期（ELT），可以用時(shí)間表示，也可以隨對象的不同采用諸如次數(shù)、周期、距離等表示。例如，滾動軸承的工作期限用時(shí)間，車輛的工作行程用公里數(shù)，齒輪的壽命用應(yīng)力循環(huán)次數(shù)表示。
　　
　　二、可靠性的評價(jià)尺度
　　
　　1、可靠性的評價(jià)指標(biāo)是為了評價(jià)機(jī)械零部件、機(jī)器、系統(tǒng)等的可靠性、對可靠性而制定并量化的衡量指標(biāo)。
　　
　　2、儀表可靠性的衡量指標(biāo)主要有：可靠度、故障率、平均壽命、維修度，有效度、重要度等。
　　
　　3、儀表可靠性的衡量指標(biāo)具有以下特點(diǎn)：
　　
　　（1）可靠性尺度具有多指標(biāo)性。在不同的場合和不同的情況下，可用不同的指標(biāo)來表示系統(tǒng)的可靠性。
　　
　　（2）可靠性尺度具有隨機(jī)性。研究對象在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保持正常功能的可靠性是隨機(jī)的，一般用概率方法進(jìn)行定量衡量。
　　
　　（3）可靠性具有定量表示的時(shí)間性，即定量指標(biāo)多是時(shí)間的函數(shù)。
　　
　　三、衡量指標(biāo)概論
　　
　　1、可靠度
　　
　　與可靠度對立的就是不可靠度，它表示零部件或系統(tǒng)的不可靠程度：，可靠度與不可靠度存在下述關(guān)系，即R（t）與F(t)互補(bǔ)：R（t）+F（t）=1。
　　
　　2、故障率
　　
　　故障率系指零件、產(chǎn)品、系統(tǒng)工作到t時(shí)刻后在單位時(shí)間內(nèi)故障的概率，它反映了研究對象在任一瞬時(shí)故障概率的變化趨勢。
　　
　　設(shè)有N個(gè)零件，從t=0開始工作，到時(shí)刻t時(shí)故障總數(shù)為n(t)，則殘存數(shù)N－n(t)，又設(shè)在(t+△t)時(shí)間內(nèi)又有△n(t)個(gè)零件故障，則定義時(shí)刻t的故障率為：，故障率與可靠度的關(guān)系為：。通過浴盆曲線我們不難發(fā)現(xiàn)故障的三個(gè)特征時(shí)間期：
　　
　　(1)早期故障期：系統(tǒng)一開始工作時(shí)故障率較高，但隨工作時(shí)間的增長呈下降趨勢。通常是由于設(shè)計(jì)、制造、工藝缺陷或檢驗(yàn)等原因引起的，它可以通過篩選、檢驗(yàn)、強(qiáng)化試驗(yàn)等方法加以排除。
　　
　　(2)隨機(jī)故障期：系統(tǒng)故障率很低且在數(shù)值上基本保持恒定，故障處于*不可預(yù)測的狀態(tài)。零部件或系統(tǒng)的故障是由偶然原因所引起的，這一時(shí)期是零部件或系統(tǒng)的正常工作時(shí)期，因此我們總希望其故障率低且持續(xù)時(shí)間長。
　　
　　(3)耗損故障期：系統(tǒng)故障率隨時(shí)間逐漸上升，且上升趨勢較快，此種形式多見于機(jī)械零件的磨損壽命。該類型的故障是由零部件或系統(tǒng)的耗損與老化所引起的，一般可以通過“事前維修”來加以防止。
　　
　　3、平均壽命
　　
　　平均壽命對不可修與可修的零部件或系統(tǒng)其含義不同?？尚尴到y(tǒng)和不可修系統(tǒng)平均*工作時(shí)間表述各有不不同，但都可歸納為：平均壽命等于所有零件的總工作時(shí)間除以總的故障次數(shù)。
　　
　　4、維修度
　　
　　維修度系指可修的系統(tǒng)、機(jī)器或零部件等在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成維修的概率，用M(t)表示。
　　
　　維修度與可靠度相對比知它們均是時(shí)間的函數(shù)，且都是用概率來度量的，用曲線的形式表達(dá)。但它們之間具有不同點(diǎn)，即維修度還與人的因素有關(guān)，一般地維修度受到以下三個(gè)因素的影響。
　　
　?。?）受承受維修設(shè)備的影響，即結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上故障發(fā)生是否容易發(fā)現(xiàn)和易于排除。
　　
　?。?）維修技術(shù)人員水平的高低。
　　
　?。?）維修條件，即設(shè)備維修與工具的*性及是否齊備。
　　
　　5、平均維修時(shí)間
　　
　　現(xiàn)場維修時(shí)間包括預(yù)防維修時(shí)間、維修準(zhǔn)備時(shí)間和修復(fù)性維修時(shí)間，其平均值稱為平均維修時(shí)間。修復(fù)性維修時(shí)間也稱為維修時(shí)間，它是故障診斷時(shí)間和修理時(shí)間之和。MTTR的定義為：在規(guī)定的維修條件下和規(guī)定的維修時(shí)間內(nèi)，機(jī)械系統(tǒng)在某一規(guī)定的維修級別上，維修時(shí)間總和與維修故障總數(shù)之比。當(dāng)已知機(jī)械系統(tǒng)維修度分布密度函數(shù)m(t)時(shí)，MTTR由下式計(jì)算：。當(dāng)維修時(shí)間分布函數(shù)已知且服從指數(shù)分布，MTTR為一常量。一般研制中的系統(tǒng)只考慮平均維修時(shí)間，這也是系統(tǒng)的固有特性。
　　
　　6、有效度
　　
　　有效度是將可靠度與維修度綜合起來的一個(gè)可靠性評價(jià)尺度。它表示系統(tǒng)、機(jī)器或零部件在規(guī)定的使用條件下使用時(shí)，在任意時(shí)刻正常工作的概率。
　　
　　一般地對可修產(chǎn)品的可靠度，若發(fā)生故障但因能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)修復(fù)后又能正常工作，從而使系統(tǒng)、機(jī)器或零部件處于正常工作的概率增大。系統(tǒng)長時(shí)間使用的平均有效度可以用時(shí)間系數(shù)加以表示，即有效地等于可工作時(shí)間除以可工作時(shí)間與故障停機(jī)時(shí)間之和。
　　
　　7、重要度
　　
　　重要度是指系統(tǒng)或機(jī)器的某構(gòu)成部份發(fā)生故障時(shí)，能引起系統(tǒng)或機(jī)器發(fā)生故障的概率，可用下式表示：重要度，當(dāng)E=1時(shí)，表示該構(gòu)成部分
　　
　　發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)必將喪失工作能力；當(dāng)E=0時(shí)，表示該構(gòu)成部分發(fā)生故障時(shí)，不影響系統(tǒng)正常工作；當(dāng)E在（0，1）區(qū)間變化時(shí)，表示該構(gòu)成部分發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)以相應(yīng)的概率發(fā)生故障。
　　
　　目前，隨著生產(chǎn)自動化的不斷加快，可靠性研究也變得越來越重要，提高儀表研究水平，對促進(jìn)生產(chǎn)，減少損失將發(fā)揮著重要作用。(本文由潤中儀表科技有限公司整理發(fā)布，