可靠性數據收集與分析方法

孫紅梅

【摘要】可靠性數據是開展可靠性工作的基礎，是提高產品質量、改進使用和維修方法的重要資料，其對推進可靠性技術的發展起著重要作用。本文重點介紹了數據的來源、數據類型的分類、數據收集的要求及流程。

【關鍵詞】可靠性數據收集;數據類型;完全數據;刪失數據

Abstract：Reliability data is the basis of the work of reliability， which is the important information of improving the quality of product， ameliorating use and maintenance methods. It plays an important effect for the development of reliability technology. This essay introduces the source of the data， the sorts of the data type， the requirements and the flow of data collection.

Key words：Reliability Data Collection;Data types;Complete Data ;Censored Data

前言

可靠性數據是系統可靠性設計、研究、分析、評定和改進的依據，數據收集、處理與分析則是一切可靠性工作的基礎。對收集的可靠性數據進行嚴格的篩選，正確地分析處理，建立可靠性相關模型，真實地反映部件的失效規律，用于指導產品的可靠性設計、分析及評估。

可靠性數據處理及分析為可靠性設計和可靠性試驗提供了基礎，為可靠性管理提供了決策依據。可靠性數據分析可以定量評估車輛的可靠性，發現可靠性設計的薄弱環節，改進設計。有效的可靠性數據是開展可靠性、維修性、保障性分析的基礎，是決策的依據。

可靠性工作貫穿于產品的設計、制造、使用、維修等全壽命周期歷程，因而可靠性數據及其分析也伴隨著產品壽命周期的各個階段的可靠性工作而進行。可靠性數據分析是從數據的產生、收集到分析可靠性參數、壽命指標的綜合過程。工程研制階段的可靠性數據分析結果，可為產品的改進和定型提供科學的依據;生產階段的可靠性數據分析結果，可為產品的設計和制造提供較權威的評價;使用階段的可靠性數據分析結果，可以反映產品趨向成熟期或到達成熟期的可靠性水平，可為今后新產品的可靠性設計和改進原產品設計提供最有益的參考。

1.可靠性數據的來源

數據是可靠性分析和評估的基礎，為進行產品的可靠性分析，首先進行可靠性數據收集，然后進行分析評價，為進一步提高產品的可靠性提供科學依據。

按可靠性數據的來源，可分為試驗數據和現場數據。試驗數據是在實驗室中模擬產品的現場條件進行試驗，但是由于綜合環境應力試驗設備比較昂貴，試驗時的人力、物力和財力的開支較大，所以試驗費用比較大;現場數據是產品在現場實際使用條件下進行的試驗，所得到的實驗結果能夠反映實際使用情況。對于在試驗室內不易或不可能進行可靠性試驗的設備或系統，現場數據具有重要意義。現場試驗所獲得的試驗數據對于產品的可靠性設計有很高價值，對評價試驗結果有重要的作用。

實驗室數據主要在產品的研制階段及生產階段獲取，一般包括：設計試驗數據、質量檢驗試驗數據、壽命試驗數據、可靠性驗證試驗數據、定量加速壽命試驗、可靠性增長試驗數據等。此類數據一般通過試驗日志、故障與維修記錄等方法獲得。現場壽命數據只能在產品投入使用之后得到，現場數據的一些常見的類型有銷售數據，保修數據，現場服務數據，客戶支持數據，返修品失效分析數據等。現場數據一般通過故障記錄、產品銷售返修記錄等各種產品使用情況跟蹤途徑獲得。

2.可靠性數據類型

從數據類型的不同可以分為完全數據（Complete Data）和刪失數據（Censored Data，或者叫截尾數據）兩種。刪失數據又可分為右刪失數據、左刪失數據和區間刪失數據三種。

2.1 完全數據

知道每個單元準確的失效時間，稱為完全數據。

2.2 刪失數據

2.2.1 左刪失數據

單元精確的失效時間未知，但知道它小于某一已知值。

2.2.2 區間刪失數據

不知道單元準確的失效時間，但是知道其在某個時間范圍內失效。

2.2.3 右刪失數據

產品成功地工作了一段已知的時間并且還在繼續正常工作。這時，單元沒有失效，精確的失效時間不可知，但知道它大于某一已知的值。實際情況下，右刪失數據又可以分為定時截尾數據、定數截尾數據和隨機截尾數據3種情況。

定時截尾數據和定數截尾數據一般表示因試驗類型不同而產生的2類試驗數據。定時截尾表示事先規定具體的試驗時間，待試驗到規定時間時便停止試驗的情況;定數截尾則表示事先規定需要得到的故障數，試驗進行到產生規定故障數時就停止的情況。定時和定數截尾數據的所有故障時間都是小于截尾時間的。

相對而言，產品的現場壽命數據大多數為隨機截尾數據。現場使用中的產品有許多特殊情況，如產品投入使用的時間不同;觀測者記錄數據時除故障時間外還有一些產品統計時仍然是在完好工作的;以及使用中途因某些原因產品轉移到其他地方等，便形成了故障時間與截尾時間隨機交錯的數據情況，這就是隨機截尾數據。

3.可靠性數據收集的要求

3.1 及時性

數據的及時性要求是由可靠性數據的時效性所決定的。數據的價值往往隨時間的推移而降低，及時收集數據才能發揮其應有的價值。特別是影響安全，可能造成重大后果的異常嚴重的可靠性數據，一經發現就應立即提供，以免造成重大的損失。

3.2 準確性

可靠性數據的準確性是數據的生命。數據必須如實反映客觀事實的特征及其變化情況，數據的失真或畸形，不但沒用，還會造成數據的“污染”，導致錯誤的結論。對數據的描述要清晰明確，避免模棱兩可。

3.3 完整性

可靠性數據的完整性是使數據能全面、真實地反映客觀事物全貌的必要條件，為保證數據完整性，一是要針對數據需求，內容要全，做到不缺項。因為數據之間往往是相關的，丟失一項就可能是數據失去應有的價值。二是要求數據數量上完整，數量不足就難于找出事物的規律，而且數量多也是彌補個別信息不準確的有效措施。

3.4 連續性

數據的連續性、系統性是保障數據流不中斷以及有序性的重要條件。在產品壽命周期的不同階段，產品的可靠性水平不同，為了掌握產品可靠性動態變化的規律，必須保持數據收集上的連續性。數據不連續性或時斷時續與信息不完整一樣，難于找出變化的規律，同樣會導致錯誤的結論。

4.數據的收集程序與方法

可靠性數據的收集應有周密的計劃。試驗數據的收集一般比較完善，設計人員可根據事先的要求和目的記錄所需的數據。由于試驗中除電子元器件外，投入試驗的產品一般不會很多，逐個記錄這些產品在試驗中的表現是必要和可行的。現場數據就不可能做到那么完善，產品一投入使用，所到之處都是數據的發生地，在不可能做到面面俱到的情況下，根據需求分析應選擇重點產品和地區作為數據收集點。可靠性數據的收集程序可以分為以下幾個步驟進行：

4.1 進行需求分析

在進行數據收集以前必須進行需求分析，明確數據收集的內容及目的，不同的壽命階段對數據的需求是不同的，因而所收集的對象和內容應隨之確定。這是數據收集前應做的一項重要工作。

4.2 確定數據收集點

在不同的壽命階段有不同的數據收集點，如試驗數據就應選實驗室、產品生產檢驗點、元器件及材料篩選試驗點等作為數據收集點;對于現場數據，主要是使用部門的質控室或維修部門等。在選擇重點地區或部門時，以有一定的代表性為好，如使用的產品群體較大，管理較好，使用中代表了典型的環境與使用條件等。對于新投入使用的產品，應盡可能地從頭開始跟蹤記錄，以反映其使用的全過程。

4.3 制定數據收集表格

這是數據收集系統的重要任務，根據需求制定所需收集內容的統一、規范化的表格，這將便于計算機處理，也便于在同行業或同部門內流通;有利于減少重復工作量，提高效率;也有利于明確認識，統一觀點。

4.4 數據收集的方法

在建立了完善的數據收集系統以后，可依據數據傳送的途徑，按正常流通渠道進行收集。當數據收集系統運行尚不完善時，可用以下兩種方式進行：一是在使用現場聘請信息員，讓其按所要求收集的內容，逐項填表，定期反饋;另一種方式是信息系統派專人下到現場收集，按預先制定好的計劃進行。

4.5 數據收集的注意事項

（1）數據收集應該按照計劃進行，對記錄紙的設計、記錄方法等進行詳細規定，對收集數據的人員進行培訓，加強責任心教育。

（2）相同設備的工作條件差異性很大，因而數據收集時應區分不同條件和地區。

（3）在收集現場數據時，一般是記錄設備的全壽命周期活動。在收集時，應注意盡量減少數據丟失，以避免造成分析結果失真。

5.結束語

可靠性數據是一切可靠性工作的基礎，其收集與分析是企業進行可靠性、維修性和可用性等工作的重要的過程。隨著社會和科技的發展，可靠性工作越來越多地應用于企業的設計、生產、制造、運行、維修和管理工作中，并取得了很大的收益。

參考文獻

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