宋磊 劉風(fēng)華 何帆影 黃勤

摘 要：汽車耐久可靠性評價經(jīng)常由于概念的混淆及樣本量的限制導(dǎo)致評價偏差，甚至于部分車企只是盲目的進(jìn)行道路試驗，對于試驗過程中的故障、失效并未做科學(xué)的統(tǒng)計分析，從而陷入路試、整改、再驗證的死循環(huán)中，浪費了大量資源，文章基于對耐久性與可靠性的定義解讀借助可靠性統(tǒng)計分析的數(shù)學(xué)方法將耐久可靠性的評價進(jìn)行量化以幫助耐久可靠性工程師能夠客觀評估產(chǎn)品的耐久可靠性水平。

關(guān)鍵詞：B10壽命;故障率 1/MTBF;可靠度函數(shù)F（t）

Abstract： As durability and reliability is similar in concept， and the vehicle test sample is always be limited so some company just arrange vehicle to run road test but do not analysis the test defect? then they fall in a dead cycle： test_defect solve_revalidation and dont know the durability and reliability level of their product， so we need to find a way to give a normative evaluation assessment.

Keywords： B10 durability life; Failure rate 1/MTBF; Reliability function F（t）

引言

汽車耐久可靠性是車輛最重要的性能之一，它是用戶最為關(guān)心的性能，關(guān)系到出車率和使用率，耐久可靠性差會直接影響到產(chǎn)品銷售。耐久可靠性與設(shè)計技術(shù)，質(zhì)量管理，工藝裝配等密切相關(guān)，因此汽車耐久可靠性試驗是各個車企非常重視的一項試驗。

1 可靠性定義

1.1 耐久性

產(chǎn)品在規(guī)定維修保養(yǎng)條件下，完成規(guī)定功能的能力，耐久性考慮的是在規(guī)定維修條件下也不能恢復(fù)產(chǎn)品規(guī)定功能的問題。

1.2 可靠性

產(chǎn)品在規(guī)定時間，規(guī)定條件，規(guī)定維修條件完成規(guī)定功能的能力，它研究的是與時間有關(guān)的質(zhì)量問題。

從字面上看容易給人造成困惑感覺耐久性和可靠性差不多，其實在某種意義上耐久性屬于可靠性的一部分。簡單來說，耐久性是對產(chǎn)品壽命的一種度量，即在合理的維修保養(yǎng)情況下產(chǎn)品使用壽命的度量，考量的是壽命長短，可靠性常用評估故障間隔時間，即產(chǎn)品壽命長度與故障總次數(shù)之比，考量的是故障頻次高低。兩者差異對比見圖1。

由可靠性的定義可以導(dǎo)出失效或者故障的定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件，規(guī)定時間，不能完成規(guī)定功能即為失效（不可維修）或故障（可維修），失效或故障按類型可以分為是產(chǎn)品停止工作的突發(fā)型和是產(chǎn)品性能衰退到允許值以下的衰退型。

對于不可維修產(chǎn)品，使用失效壽命來評價可靠性，此種情況下可靠性即為耐久性，通過對一定樣本數(shù)量的失效壽命進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出失效服從的分布形式式，進(jìn)而求出評價參數(shù)。

2 可靠性評價

2.1 可維修產(chǎn)品的可靠性評價

對于可維修產(chǎn)品，在其壽命周期內(nèi)主要處于兩種狀態(tài)，工作狀態(tài)、故障狀態(tài)。因此對于此類產(chǎn)品的可靠性評價需要引入平均故障里程，平均故障間隔時間/里程MTBF、故障率等進(jìn)行評價。

MTBF的點估計值：

T——試驗總時間/里程;

R——故障總次數(shù)。

正如上面首先提到的可靠性的驗證工況要盡可能接近正常的使用工況，然而目前各車企在試驗場內(nèi)進(jìn)行的道路試驗多為強化試驗。

試驗強化系數(shù)計算：

通過對指定車型在試驗場進(jìn)行加速試驗后統(tǒng)計出的B10壽命，對比某地區(qū)客戶使用統(tǒng)計出的B10壽命按以下公式計算：

并且不同公司的規(guī)范運行差異也會導(dǎo)致可靠性評價出現(xiàn)較大偏差，譬如國內(nèi)大部分車企使用的整車常規(guī)道路試驗，基于車輛定型試驗里程，路面及里程分配如下：

綜上基于試驗場強化道路試驗推算市場客戶使用時的平均故障里程/時間：

各企業(yè)在實際的可靠性道路試驗時會根據(jù)項目開發(fā)情況適當(dāng)調(diào)整試驗次序，各種路面試驗順序的差異會導(dǎo)致，過程中的可靠性評價結(jié)果出現(xiàn)偏差，但總體來說對于對于完成一個完成的上述里程循環(huán)，最終的可靠性評價仍然具有可比性。

2.2 不可維修性產(chǎn)品的可靠性評價

可靠度函數(shù)，產(chǎn)品時效是一種隨機時間，因此可用概率分布函數(shù)做定量描述，即產(chǎn)品在規(guī)定條件下，規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率，它是時間t的函數(shù)，用R（t）表示與之相對的是失效概率函數(shù)F（t）兩者之間的關(guān)系：R（t）+ F（t）=1。

對不可維修產(chǎn)品威布爾分布函數(shù)是最長用的可靠度函數(shù)：

在威布爾分布中，常用以下幾個壽命之評價產(chǎn)品可靠性：

B10壽命：累計失效概率為10%的壽命

特征壽命：可靠度為36.8%時的壽命

中位壽命：可靠度為50%時的壽命

根據(jù)實測數(shù)據(jù)推算威布爾分布參數(shù)可以通過制作威布爾概率紙，方法如下：

變換公式（4）得到：

簡化成Y=Mx+A 按此制作出威布爾概率紙。

利用威布爾概率紙對失效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理將失效數(shù)據(jù)按大小順序排列對照中位秩表即為累計失效概率。

將結(jié)果繪于威布爾概率紙上通過擬合直線查出B10壽命，中位壽命以及額定壽命時的可靠度，形狀參數(shù)等。如圖3。

查數(shù)學(xué)手冊得出相應(yīng)5%和95%的百分比數(shù)。

對于擬合后的個點對應(yīng)找出失效時間/里程，在概率紙上點出相應(yīng)的5%和95%的百分比數(shù)，連接這些點成為置信區(qū)間。

如果要求某一可靠度時失效壽命90%的置信區(qū)間，可如圖求之，如可靠度為60%時的失效壽命置信區(qū)間為10～40×103 km。

3 結(jié)論或總結(jié)

綜上所述對于整車耐久可靠性的評價，首先要對故障進(jìn)行分類，按照耐久性、可靠性的定義對故障進(jìn)行劃分，并細(xì)

化為可維修故障和不可維修故障。然后不同類型的故障按照不同的分析評價方法利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析進(jìn)行評價得出可以量化的評價指標(biāo)對照是否滿足項目前期設(shè)定的目標(biāo)值以及在產(chǎn)品更新?lián)Q代時可以對新舊產(chǎn)品的耐久可靠性做量化對比。

耐久可靠性分析需要一定的樣本數(shù)量，建議企業(yè)建立產(chǎn)品開發(fā)驗證的試驗信息庫以及市場售后問題數(shù)據(jù)庫，為產(chǎn)品的耐久可靠性分析提供數(shù)據(jù)支撐，這樣按照以上方式進(jìn)行可可靠性評價才更準(zhǔn)確。對于產(chǎn)品耐久可靠性的開發(fā)，同時需要考慮路試規(guī)范與典型客戶的關(guān)聯(lián)性，因此需要獲取產(chǎn)品售后故障數(shù)據(jù)做統(tǒng)計分析，然后比對加速試驗過程中的故障數(shù)據(jù)，從而分析出路試規(guī)范工況制定的合理性。在試驗規(guī)范與顧客關(guān)聯(lián)的高的情況下，對試驗過程中故障數(shù)據(jù)的耐久可靠性量化評價才具有參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 長春汽車研究所.汽車試驗技術(shù)手冊.吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

[2] 王秉剛.汽車可靠性工程方法.北京：機械工業(yè)出版社，1991.

[3] 可靠性初級教程.北京：國防工業(yè)出版社，2013.