高阶篇：4）可靠性设计-总章
本章目的：可靠性设计方法指引章节。
1.引子
古英格兰有一首著名的名谣：“少了一枚铁钉，掉了一只马掌，掉了一只马掌，丢了一匹战马，丢了一匹战马，败了一场战役，败了一场战役，丢了一个国家。”这是发生在英国查理三世的故事。查理准备与里奇蒙德决一死战，查理让一个马夫去给自己的战马钉马掌，铁匠钉到第四个马掌时，差一个钉子，铁匠便偷偷敷衍了事，不久，查理和对方交上了火，大战中忽然一只马掌掉了，国王被掀翻在地，王国随之易主。
当然，一个国家的败亡，可以是以一枚铁钉，也可以是一个金币，一块黑面包，一张白纸等。
这里所学的可靠性设计方法，就是能找出国家灭亡原因，找到那枚铁钉，并消除它的方法！
2.可靠性定义
什么是可靠性？
①所谓的可靠性，是指一个产品在顾客使用的期间，是否能完美达到其预设的菜单表现。可靠性亦称之为持续质量。
②产品、系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力称为可靠性。
③可靠度：是用完成规定功能的概率表示。
①为新定义，②为旧定义，③为可靠度，口语中常常和可靠性混淆。
3.可靠性设计定义
学习了可靠性，再明确可靠性设计。
可靠性设计：保证机械及其零部件满足给定的可靠性指标（客户预设的菜单表现）的一种机械设计方法。包括对产品的可靠性进行预计、分配、技术设计、评定等工作。
从可靠性设计的定义可以看出，新可靠性定义的重要性。
3.1 可靠性设计的目的和任务
可靠性设计的目的是：在综合考虑产品的性能、可靠性、费用和设计等因素的基础上，通过采用相应的可靠性设计技术，使产品的寿命周期内符合所规定的可靠性要求。
系统可靠性设计的主要任务是：通过设计，基本实现系统的固有可靠性。说“基本实现”是因为在以后的生产制造过程中还会影响产品固有可靠性。该固有可靠性是系统所能达到的可靠性上限。所有的其他因素（如维修性）只能保证系统的实际可靠性尽可能地接近固有可靠性。
可靠性设计的任务就是实现产品可靠性设计的目的，预测和预防产品所有可能发生的故障。也就是挖掘和确保产品潜在的隐患和薄弱环节，通过设计预防和设计改进，有效地消除隐患和薄弱环节，从而使产品符合规定的可靠性要求。
也可以说可靠性设计一般有两种情况：一种是按照给定的目标要求进行设计，通常用于新产品的研制和开发；另一种是对现有定型产品的薄弱环节，应用可靠性的设计方法加以改进、提高，达到可靠性增长的目的。
3.2 设计的基本原则
在可靠性设计过程中应遵循以下原则：
（1）可靠性设计应有明确的可靠性指标和可靠性评估方案；
//比如fmea的评价系统就是明确的评价指标和方案。
（2）可靠性设计必须贯穿于功能设计的各个环节，在满足基本功能的同时，要全面考虑影响可靠性的各种因素；
（3）应针对故障模式（即系统、部件、元器件故障或失效的表现形式）进行设计，最大限度地消除或控制产品在寿命周期内可能出现的故障（失效）模式；
//可靠性设计的裕度，失效安全设计，防错等。
（4）在设计时，应在继承以往成功经验的基础上，积极采用先进的设计原理和可靠性设计技术。但在采用新技术、新型元器件、新工艺、新材料之前，必须经过试验，并严格论证其对可靠性的影响；
（5）在进行产品可靠性的设计时，应对产品的性能、可靠性、费用、时间等各方面因素进行权衡，以便做出最佳设计方案。
3.3 可靠性设计方法
可靠性设计方法不是唯一的，而且随着时代的进步而变化，系统而详尽的方法是一种趋势。
这里只介绍一套作者所了解、使用和总结的最好的可靠性设计方法，做为分章的引子。
其金字塔的设计顺序分为四部，如下所述：
1）QFDI（顾客需求转换为设计要求）；
2）QFDII（设计要求逐层分配给各零件）；
3）DFMEA设计失效模式和失效后果分析；
QFDI→QFDII→DFMEA→FTA，切记，莫要乱了顺序，都不是容易的方法，请按部就班的来学习和设计。
4.可靠性设计方法就是投石器
各种可靠性机械设计的准则相当于板砖，可靠性设计方法（QFD、DFMEA）相当于投石器。（这是作者想到的合适的比喻）
如上图所示，有哪位机械设计工程师不知道按照标准来进行结构设计吗？不可能。
但知道归知道，怎么运用这些设计准则是有区别的！
另外，从作者的实践来看，QFDI→QFDII→DFMEA→FTA，这一套连贯的方法最大的作用的是：有脉络地做可靠性设计。不再会单靠直觉或所谓的经验来发现和解决问题（又不是玩猜谜）。
虽然繁杂，但确是降低了各个步骤的可靠性设计难度。
5.可靠性设计方法的进化对比
就以可靠性的失效后果的严重度（就是出了错会有什么事的程度），为例。
1）以前严重度的标准
这是JB5054标准上的，2000年。
2）现在严重度的标准
这是FMEA手册第四版严重度评价办法，国外2008年。
由此可见，可靠性的设计方法并非一直不变的，随着时代的进步而进步。
5.1 是否评价标准越详细越给结构工程师带来负担？
如题，是否评价标准越详细越给结构工程师带来负担？
作者的回答是，不一定。
一般来说。评价标准越详细，的确可以有利于结构设计的优化，也是今后发展的趋势。如FMEA的RPN升级到AP（第五版）的系统。
但详细的评价如果是用手工或人力来完成，当然会带来严重的负担。反之则未必，如果只是单纯的电脑自动评价，反而是减少负担的一种表现。
就如网络游戏一样，游戏中的攻防血蓝等评价系统，也很复杂，需要ATK，defense，buff，debuff等一堆数值加加减减，但有几个玩家会觉得这些东西是负担了╮(╯▽╰)╭。
6.可靠性设计方法的引入代价
至于这么好的东西，为什么国内设计行业不快快引入呢？
机械行业从来是一分付出，一分收获。质量设计体系（框架）的实施比单纯解决可靠性问题的好很多，付出的也要多很多。
从作者看来，有以下的代价，是必须要付出的。
6.1 认知到质量设计体系的作用。
就拿FMEA举例。
FMEA体系最初是用于航天航空的，20世纪50年代，美国格鲁曼公司开发了FMEA，主要用于飞机制造业和发动机故障评估，取得很好的实效。后来又被应用于汽车行业，1972年，美国福特汽车公司受到美国太空总署许可正式在汽车行业使用FMEA。
可以看出只有对可靠性要求严格的行业，才需要FMEA的体系，国内也只是到车企才需要一些FMEA的要求，而且未必得到重视。但国外的一些家电或消费类电子行业却是早早的采用了它，如Pana*nic和摩托*拉等。
首先，要认知到这个体系针对可靠性设计是有用的，这一点就非常难。
其中重要的一点，就是现在很多厂家的FMEA只是一个失效记录本子，并不能真正起到设计和制造的辅助左右，而且，不完整。这样的体系的确很难让人认识到它的作用。
6.2 质量体系（框架）的搭建
fema体系既然是被比作投石器，其制造难度当然不是板砖可以比拟的。fema体系与可靠性设计表里一体，这个又需要牛人和一堆工程师来通力。
认识到作用，愿意付出代价，并且不是急功近利地做什么事情才找对应的工程师，这是非常困难的。
7.可靠性设计方法资料分享
这套可靠性设计方法是作者搭建产品设计框架的重要的一步。如下图。
实践是比较困难的，可以一步一步来，如FEMA不能做到位，可以先做完整的QFD也行。只有实践，才能明确各种方法的作用。
可靠性设计方法的资料分享在下面网盘中。
QFD链接：https://pan.baidu.com/s/1P2UH3cJ1FFk-Nafa35043g 密码：b08t
DFMEA链接：https://pan.baidu.com/s/1hgeAibYK9suANs83wnDjfQ 密码：zhz8
