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第1章 产品效能与价值1

1.1 引言1

1.2 影响效能的产品特征1

1.3 影响产品效能的计划因素3

1.3.1 产品效能4

1.3.2 运行准备状态和可用性5

1.3.3 可信性6

1.3.4 产品能力6

1.3.5 可靠性7

1.3.6 维修性8

1.3.7 时间元素之间的关系10

1.4 任务目标分解11

1.4.1 行政管理时间12

1.4.2 后勤支持时间12

1.4.3 维修实施时间和运行时间12

第2章 与可靠性相关的概念15

2.1 引言15

2.2 可靠度15

2.3 概率密度函数18

2.4 故障率19

2.5 条件可靠性21

2.6 失效时间21

练习22

第3章 统计推论概念24

3.1 引言24

3.2 统计估计24

3.2.1 点估计24

3.2.2 区间估计27

3.3 假设检验27

3.3.1 频率直方图28

3.3.2 适合度检验29

3.4 可靠性回归模型的拟合34

3.4.1 Gauss-Markov理论和线性回归34

3.4.2 比例风险（PH）模型和加速寿命（AL）模型38

3.4.3 恒定应力下的加速寿命回归39

3.4.4 时间相关应力下的加速寿命回归41

3.5 结论42

参考文献42

第4章 产品可靠性分析的实用概率分布44

4.1 引言44

4.2 离散型分布44

4.2.1 二项分布44

4.2.2 Poisson分布47

4.2.3 其他离散分布48

4.3 连续型分布48

4.3.1 Weibull分布49

4.3.2 指数分布52

4.3.3 正态分布54

4.3.4 对数正态分布56

4.4 绘制概率曲线58

第5章 置信区间64

5.1 引言64

5.2 概念64

5.2.1 定义65

5.2.2 置信水平65

5.2.3 置信区间和样本量的关系66

5.3 置信区间估计方法66

5.4 正态分布的置信区间67

5.4.1 已知方差，未知均值总体的置信区间67

5.4.2 未知方差，未知均值总体的置信区间68

5.4.3 已知方差，但均值不同的两个总体的置信区间68

5.5 MTBF的置信区间——假设为指数分布69

5.6 总体比例置信区间71

5.7 总结71

参考文献72

第6章 硬件可靠性73

6.1 引言73

6.2 失效机理和损伤模型75

6.2.1 异常的机械性能76

6.2.2 异常的热学性能77

6.2.3 异常的电学性能77

6.2.4 屈服78

6.2.5 扭曲79

6.2.6 断裂79

6.2.7 接触面脱离粘连80

6.2.8 疲劳81

6.2.9 蠕变83

6.2.10 磨损83

6.2.11 相互扩散引起的老化84

6.2.12 离子辐射引起的老化84

6.2.13 其他老化现象85

6.2.14 腐蚀85

6.2.15 金属迁移86

6.3 载荷、应力和材料行为86

6.4 变异性与可靠性87

6.5 可靠性预测技术88

6.6 案例研究：微电子封装中的丝焊组装90

6.6.1 失效机理和应力分析90

6.6.2 变异性和可靠性的随机建模93

6.6.3 疲劳寿命和可靠性预测96

6.7 鉴定试验和加速试验98

6.8 降额和后勤决策100

6.9 制造问题101

6.9.1 工艺鉴定101

6.9.2 工艺性、工艺变化和缺陷、产出101

6.9.3 工艺验证试验和统计过程控制103

6.10 总结104

参考文献105

第7章 软件可靠性106

7.1 引言106

7.2 相关定义106

7.3 软件开发：经典的瀑布式生命周期109

7.3.1 各阶段描述110

7.3.2 软件开发标准114

7.3.3 软件开发生命周期和相关成本中的错误分布114

7.4 改进软件可靠性的技术114

7.4.1 可靠软件的设计114

7.4.2 容错软件的设计117

7.4.3 测试119

7.4.4 形式化方法123

7.4.5 软件开发过程成熟度124

7.5 软件可靠性评估技术125

7.5.1 软件分析方法125

7.5.2 软件度量127

7.5.3 软件可靠性模型130

7.6 总结137

参考文献138

第8章 失效模式、机理及影响分析141

8.1 引言141

8.2 失效模式、机理及影响分析方法143

8.2.1 系统的定义、元素和功能143

8.2.2 潜在失效模式144

8.2.3 潜在失效原因144

8.2.4 潜在失效机理144

8.2.5 失效模型145

8.2.6 生命周期剖面145

8.2.7 失效机理的优先排序145

8.2.8 文件编制148

8.3 案例研究148

8.4 总结151

参考文献152

第9章 可靠性设计154

9.1 引言154

9.2 产品需求和约束154

9.3 产品的生命周期条件155

9.4 可靠性能力156

9.5 零件和材料选择157

9.6 失效模式、机理及影响分析157

9.7 失效物理158

9.7.1 应力裕度158

9.7.2 失效机理的模型分析159

9.7.3 降额159

9.7.4 保护结构159

9.7.5 冗余160

9.7.6 预测160

9.8 鉴定160

9.9 制造和装配162

9.9.1 工艺性162

9.9.2 工艺验证试验163

9.10 闭环根源监测164

9.11 总结165

参考文献165

练习165

第10章 系统可靠性建模167

10.1 引言167

10.2 可靠性框图167

10.3 串联系统167

10.4 冗余系统169

10.4.1 工作冗余169

10.4.2 备用系统171

10.4.3 表决系统171

10.4.4 冗余的限制因素172

10.4.5 复杂系统173

10.5 故障树分析175

10.6 故障树分析的步骤176

参考文献179

练习179

第11章 冗余和容错产品的可靠性分析181

11.1 静态冗余——组合建模182

11.1.1 简单冗余182

11.1.2 掩蔽冗余185

11.1.3 故障树188

11.2 时间相关性190

11.2.1 平均失效时间191

11.2.2 故障率192

11.3 动态冗余——Markov模型192

11.3.1 备用冗余193

11.3.2 TMR／单一系统195

11.3.3 可修复产品197

11.4 关联失效199

11.4.1 共模失效199

11.4.2 关联失效率200

11.4.3 多模失效201

11.5 容错计算机产品的覆盖建模202

11.5.1 相关术语203

11.5.2 不完全覆盖的影响203

11.5.3 覆盖模型的一般结构204

11.5.4 近重合故障207

11.5.5 把覆盖模型纳入到产品模型209

11.6 有界近似模型212

11.6.1 截断穷尽状态枚举213

11.6.2 截断的不相交积之和215

11.6.3 Markov链的截断217

11.7 高级主题217

11.7.1 性能与可靠性的结合217

11.7.2 阶段性运行218

11.7.3 高级故障树建模220

11.8 总结221

参考文献221

第12章 可维修产品的可靠性模型和数据分析223

12.1 引言223

12.2 分析背景223

12.2.1 寿命独立F-R过程224

12.2.2 寿命持久F-R过程224

12.2.3 定义AI和AP的特征224

12.2.4 更新（renewal）过程和Poisson过程的失效修复225

12.3 数据分析技术229

12.3.1 图形化趋势测试230

12.3.2 更新过程测试232

12.3.3 齐次Poisson过程测试234

12.3.4 两样本的比较235

12.3.5 Weibull非齐次Poisson过程的拟合237

12.4 总结241

参考文献241

第13章 持续的可靠性改进242

13.1 引言242

13.2 可靠性的增长过程242

13.2.1 可靠性改进计划243

13.2.2 失效分类246

13.2.3 试验优化248

13.2.4 试验周期和环境问题248

13.3 应力余量试验249

13.3.1 应力寿命试验（STRIFE）251

13.3.2 高加速寿命试验（HALT）251

13.3.3 逆幂律模型和Miner法则252

13.4 对可靠性持续增长的监控252

13.4.1 持续增长模型252

13.4.2 离散模型260

13.5 可靠性改进的效率和不确定性261

13.5.1 可靠性增长效率261

13.5.2 可靠性增长的不确定性262

13.6 总结264

参考文献264

第14章 后勤保障266

14.1 引言266

14.2 后勤保障要素267

14.3 可靠性对后勤资源的影响268

14.3.1 可靠性、维修率及后勤资源的预期需求269

14.3.2 供应保障——维修配件和消耗品的供应275

14.3.3 人力与人事计划——人员编制285

14.3.4 保障及测试设备——利用率和生产率288

14.4 维修等级分析289

14.5 总结291

参考文献291

第15章 产品效能和成本分析292

15.1 引言292

15.2 用Markov过程量化产品效能的框架293

15.2.1 多功能产品运行的广义模型294

15.2.2 效能评估示例——连续运行295

15.2.3 模型的适用性298

15.3 产品效能分析所要考虑的因素299

15.3.1 阶段Ⅰ：定义应用、产品与后勤保障300

15.3.2 阶段Ⅱ：选择效能量度301

15.3.3 阶段Ⅲ：建立数学模型302

15.3.4 阶段Ⅳ：获取输入数据304

15.3.5 阶段Ⅴ：应用、解释和改进模型304

15.4 成本效能分析304

15.4.1 成本分类305

15.4.2 成本估计307

15.4.3 成本调整309

15.4.4 成本的不确定性和敏感性311

15.4.5 综合考虑效能和成本311

15.5 总结313

参考文献314

辅助阅读材料314

第16章 工艺能力与过程控制315

16.1 引言315

16.2 平均检出质量315

16.3 工艺能力316

16.4 统计过程控制319

16.4.1 控制图：确认变异来源319

16.4.2 构建控制图319

16.5 控制图案例326

参考文献333

练习333