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目录 1

序言 1

术语 3

符号，首字母缩略词和缩语目录 11

符号 11

首字母缩略词和缩语 13

1.3 应用 15

1.2 范围 15

1.1 目的 15

第一章 引言 15

第二章 可靠性和可用性 17

2.1 可靠性和可用性的重要性 17

2.2 可靠度和可用度的性质 17

2.2.1 可用度的性质 17

2.2.2 系统可用度对系统元素可靠度和维修度的依赖关系 18

2.2.3 可靠度的性质 19

2.2.4 维修度的性质 21

2.3.1 可用性规范 23

2.3 RMA要求的规范 23

2.3.3 可维修性规范 24

2.3.4 验证要求 24

2.3.2 可靠性规范 24

第三章 可靠性和可用性评估方案的建立和管理 26

3.1 基本要求 26

3.1.1 基本要求的回顾 26

3.1.2 公司政策的检查 26

3.2 制定和管理RMA方案的环节 26

3.2.3 方案计划矩阵 27

3.2.4 综合数据系统 27

3.2.1 管理政策 27

3.2.2 方案制定 27

3.2.5 纠正措施系统 28

3.2.6 文件 28

3.2.7 检查 28

3.2.8 构形管理 28

3.3 可靠性和可用性评估方案的环节 30

3.3.1 可靠性和可用性分析 30

3.2.9 特殊工程更改（SPALT）管理 30

3.3.2 数据系统 31

3.3.3 失效分析和分类 31

3.3.4 统计分析 31

3.4 实施可靠性和可用性评估方案 31

第四章 可靠性和可用性分析 33

4.1 使命分析 33

4.1.1 使命阶段的定义 33

4.1.2 对使命的剖析 34

4.1.2.3 α值 36

4.1.2.1 对环境的剖析 36

4.1.2.2 对任务周期的剖析 36

4.1.2.4 加速因子 37

4.2 系统分析 38

4.2.1 列出系统的结构和执行功能 38

4.2.2 建立可靠性和可用性模型 39

4.2.2.1 建立可靠性模型 39

4.2.2.1.1 可靠性框图 39

4.2.2.1.2 数学模型——可靠度 42

4.2.2.2 建立可用性模型 50

4.2.2.2.2 数学模型——可用度 51

4.2.2.2.1 可用性框图 51

4.2.3 可靠性和可用性分配 52

4.2.3.1 可靠性分配 52

4.2.3.2 可用性分配 55

4.2.4.1.1 预测的目的 57

4.2.4.1.2 方针 57

4.2.4.1.3 预测的方法 57

4.2.4.1 可靠性的预测 57

4.2.4 可靠性和可用性预测 57

4.2.4.1.4 预测报告 58

4.2.4.2 可用性预测 60

4.2.4.2.1 事后维修任务分析和相对于失效的可用度预测 60

4.2.5 失效模式及后果分析 61

4.2.5.1 FMECA的目的 62

4.2.5.2 FMECA的方法 62

4.2.6 故障树分析 68

4.2.6.1 FTA方法 68

4.2.7 FMECA和FTA方法的比较 74

4.3.1 试验鉴别 77

4.3 可靠性和可用性评估的综合试验方案分析 77

4.3.2 试验评估 78

4.3.3 数据分类 79

第五章 元件可靠性估计 81

5.1 估计问题综述 82

5.1.1 按试验方法或试验终止形式分类的试验形式 85

5.1.2 设备成熟性和寿命期试验的类型对所用的可靠性估计方法和失效模型的影响 85

5.1.3 点估计和区间估计的质量 85

5.2.1.1 无保证期 87

5.2 用作失效（或修理）模型的统计分布 87

5.2.1 指数分布 87

5.2.1.2 具有保证期μ 88

5.2.2 二项分布 89

5.2.3 正态分布 89

5.2.4 对数正态分布 90

5.2.5 威布尔分布（双参数） 91

5.2.6 用于可靠性模型的其他分布 92

5.3 失效模型的选择 92

5.3.1 选择失效模型的路线图 93

5.3.1.1 数据的同质性检验 94

5.3.1.2 根据危险率曲线选择失效模型 95

5.3.1.3 根据失效概率（失效前工作周期数和成败数据）的趋势曲线选择失效模型 98

5.3.1.4 用频率分布的形式将试验数据作图 99

5.3.1.5 利用拟合良好性检验证实（或否定）候选失效模型的适用性 99

5.4 可靠性估计的方法及其应用说明 100

5.4.1 估计硬件（和软件）可靠性的经典方法 104

5.4.1.1 指数模型的可靠性指标点估计和区间估计 104

5.4.1.1.1 λ、θ、R的最大似然（ML）点估计和λu（λ的置信上限）的计算 104

5.4.1.2 二项模型的可靠性指标的点估计和区间估计 106

5.4.1.3 失效前工作时间为正态分布时的可靠性估计 107

5.4.2 以正态分布为基础的变量可靠度方法 107

5.4.2.1 双侧情况 108

5.4.2.2 单侧情况 108

5.4.2.3 变量法的丹普斯基（Dempskey）扩充 108

5.4.2.3.1 用于独立变量的模型 109

5.4.2.3.2 互不独立变量的模型 109

5.4.2.3.3 容许因子的计算 110

5.4.2.3.4 异常数据 111

5.4.3 以应力-强度干涉模型为基础的可靠性估计方法 116

5.4.3.2 威布尔和其他分布的应力-强度干涉 117

5.4.3.3 与时间有关的应力-强度模型 117

5.4.4 估计可靠性增长的方法 117

5.4.3.1 正态分布的应力-强度干涉模型 117

5.4.4.1 杜安（Duane）可靠性增长模型中的点估计和区间估计 118

5.4.4.2 杜安（Duane）可靠性增长模型的拟合良好性 121

5.4.5 鲁宾斯坦（Rubinstein）方法 123

5.4.5.1 混合截尾试验引起的偏差性 123

5.4.5.2 失效率的无偏差估计和它们的方差 123

5.4.5.4 失效率和可靠度的置信限 124

5.4.5.3 由不同的环境和试验状态综合估计 124

5.4.5.5 在多种环境中试验数不等的情况 125

5.4.6 贝叶斯方法及其统计公式 126

5.4.6.1 可靠性模型参数的验前分布和验后分布 127

5.4.6.2 二项失效模型，柏努利抽样 127

5.4.6.3 均匀验前分布 127

5.4.6.4 截断均匀验前分布 128

5.4.6.5 验前贝塔（β）分布 128

5.4.6.6 经验验前分布 129

5.4.6.8 指数可靠性模型，泊松过程 130

5.4.6.7 帕斯卡（Pascal）过程 130

5.4.6.9 验前强度 131

5.4.6.10 贝叶斯参数的点估计和区间估计 132

5.4.6.11 存在错误验前值时估计贝叶斯方法的有效性 132

5.4.6.12 贝叶斯方法的概述图表 135

5.4.7 采用降额和过额方法时对可靠性估计的调节 135

第六章 软件评估 137

6.1 软件的定义 137

6.2 软件失效 137

6.2.1 软件失效模型和软件故障的随机发生 138

6.3 软件可靠度的定量定义 139

6.4 软件可靠性预测 140

6.5 软件可靠性的度量 140

6.6 软件-硬件可靠性估计的评述 145

第七章 系统可靠性和可用性估计 147

7.1 系统的点估计 147

7.1.1 鲁宾斯坦（Rubinstein）方法，指数型部件的串联系统 147

7.1.2 鲁宾斯坦（Rubinstein）方法，指数型部件的并联系统 149

7.1.3 与鲁宾斯坦（Rubinstein）方法一起使用的贝叶斯方法 150

7.1.4 串联和并联系统的稳态可用度的点估计 152

7.1.5.1 一个具有受限制修复的6中取4可修复系统的MTBF 153

7.1.5.2 一个具有休止故障率不可修复的3中取1贮备系统的可靠度 153

7.1.5.3 修复受限制的N中取M个相同可修复并联部件组成的系统的MTBF和MTTR——爱亨（Einhorn）近似法 153

7.1.5 冗余不可修复和可修复系统的可靠性和可用性评估 153

7.1.6 复杂系统的可靠度点估计 154

7.1.7 软件-硬件系统的可靠度点估计 154

7.2 系统的区间估计 154

7.2.1 指数型部件的串-并联系统——鲁宾斯坦（Rubinstein）方法 154

7.2.2 对指数型部件的系统使用贝叶斯-鲁宾斯坦（Bayes-Rubinstein）方法的区间估计 159

7.2.4 指数型部件的串联系统——发根-威尔逊（Fagan-Wilson）模拟方法 161

7.2.3 指数型和二项型部件的串联、并联和复杂系统——近似方法 161

7.2.5 具有非指数型或各种不同PDF型部件的系统的区间估计——蒙特-卡洛（Monte-Carlo）模拟 163

7.2.6 系统可用度区间蒙特-卡洛（Monte-Carlo）模拟 164

第八章 可靠性验证 167

8.0 引言 167

8.1 背景 167

8.2 验证试验 170

8.2.1 过程 170

8.2.2.4 试验计划的选择 171

8.2.2.3 试验样品的选择 171

8.2.2 试验计划（试验准则）的制定 171

8.2.2.2 试验等级 171

8.2.2.1 数量要求 171

8.2.2.5 失效准则 172

8.2.2.6 样本容量 172

8.3 MIL-STD-781验证试验 172

8.3.1 假设检验［华德（Wald）序贯概率比方法］ 172

8.3.1.1 接受与拒绝准则 172

8.3.1.2 截尾准则 176

8.3.2 χ2方法（定长检验） 177

8.4 非指数型可靠度验证 178

8.4.1 NAVORD OD 41146方法 179

8.4.2 二项方法 181

8.5 在出现可靠性增长时的验证 182

第九章 数据系统 184

9.1 引言 184

9.2 数据收集 184

9.2.1 硬件数据收集 185

9.2.1.1 属性数据的收集 186

9.2.1.3 运行数据的收集 187

9.2.1.2 变量数据的收集 187

9.2.1.4 失效数据的收集 192

9.2.2 软件数据的收集 195

9.2.2.1 将软件错误的来源及类型编码 196

9.2.2.2 将软件错误严重性编码 199

9.2.2.3 收集软件开发过程中的数据 199

9.2.2.4 收集软件计时数据 199

9.2.3 由服役中的舰队收集数据 200

9.2.4 为收集数据进行的训练 200

9.2.2.6 软件错误纠正数据 200

9.2.2.5 收集软件错误分析信息 200

9.3 数据检查 202

9.3.1 硬件数据的检查 202

9.3.2 软件数据的检查 203

9.3.2.1 交出软件故障报告前对报告的检查 203

9.3.2.2 对软件错误类别和严重性类别的编辑检查 203

9.3.2.3 软件运行时间数据的标准化 203

9.4.1 格式标准化 204

9.4 数据处理 204

9.4.2 初步处理 205

9.4.3 项目选择 205

9.4.4 更新和编译 205

9.4.5 运行指标 205

9.4.6 失效历史 205

9.5.1.2 分类汇总数据的输出 206

9.5.1.1 综合的RMA数据输出 206

9.5.1 硬件数据的使用 206

9.5 数据的使用 206

9.4.6.3 纠正措施的有效性 206

9.4.6.2 高失效率元件 206

9.4.6.1 反复出现的失效 206

9.5.2 软件数据的使用 208

9.5.2.1 软件错误分类汇总统计量 208

9.5.2.2 软件错误类别的频率分析 208

9.5.2.3 软件错误来源的频率分析 208

9.5.2.4 模块间出错率 209

9.5.3 失效数据的使用 210

9.5.2.6 软件可靠性统计量 210

9.5.2.5 终止和严重性统计量 210

第十章 可靠性和可用性的文件编制 211

10.1 提供给SSPO的文件 211

10.1.1.1 可靠性评估计划和可维修性评估计划 211

10.1.1.1.3 数据系统 212

10.1.1.1.4 试验 212

10.1.1.1.5 统计分析 212

10.1.1.1.2 系统分析 212

10.1.1.1.1 使命分析 212

10.1.1.1.6 接口文件 213

10.1.1.1.7 方案管理 213

10.1.1.1.8 报告 213

10.1.1.2 验证试验计划 213

10.1.2 报告 214

10.1.2.1 状态报告 214

10.1.2.2 预测报告 228

10.1.2.3 验证报告 228

10.2 承包人内部文件 228

10.2.1 试验历史档案 230

10.2.2 纠正措施系统报告 231

10.2.3 序号分类汇总报告 233

10.2.4 环境分类汇总报告 233

10.2.5 使命模拟报告 234

10.2.6 硬件和软件概述报告 234

10.2.7 失效率摘要报告 234

10.2.8 试验有效性报告 234

10.2.9 FMECA概述报告 235

A.2 系统分析 238

A.1 使命分析 238

附录A 点火控制系统分析 238

附录B 验证飞行可靠度（DFR）和原始记分方法 245

B.1 原始记分方法 245

B.1.1 原始记分 245

B.1.2 计算原始记分的基本规则 245

B.2 验证飞行可靠度 245

B.2.1 验证飞行可靠度的背景 245

B.2.2 定义 246

B.2.3 成功地重返大气层弹体的期望百分数 247

B.2.4 水平部署阶段可靠度相等时的简化 249

B.2.6 验证飞行可靠度的计算 250

B.2.7 举例并与原始记分比较 250

B.2.5 在水平部署阶段失效率为常数时的简化 250

附录C 统计假设检验 252

C.1 柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫拟合良好性检验 252

C.2 在指数型模型中对贝叶斯验前和验后估计的相容性假设的检验 257

C.3 同质性的拉普拉斯检验 258

D.1.1 指数型失效和恢复时间的置信限 259

D.1.1.1 按失效截尾的试验 259

D.1 可用度置信限公式的推导 259

附录D 推导 259

D.1.1.2 按时间截尾的试验 260

D.1.1.3 指数型失效和指数型修复时间可用度的置信限 261

D.1.2 一个对数正态分布参数的估计 262

D.1.3 指数型失效时间和对数正态型恢复时间的置信限 263

D.3.1 不可修复单元的可靠度 264

D.2.3 指数型可靠度律 264

D.3 生灭过程介绍 264

D.2.1 假定 264

D.2 泊松（Poisson）过程和指数型可靠度律的推导 264

D.2.2 泊松失效过程的推导 264

D.3.2 一个可修复单元的可用度 266

D.3.3 一个可修复冗余系统的失效间平均时间（MTBF） 267

D.3.3.1 不受限制的修复 267

D.3.3.2 受限制的修复 268

D.3.3.3 6中取4可修复系统——瞬时解 268

D.3.4 一个具有休止失效率和不可修复的3中取1后备冗余系统的可靠度 269

D.3.5 具有受限制修复的N个相同可修复单元并联中取R的MTBF——爱亨（Einhorn）等式 270

E.1 对可靠度计算有用的表 272

附录E 统计表 272

E.1.1 x2表 273

E.1.2 可靠度表 273

E.1.3 二项表 296

E.2 正态分布的容许因子 296

E.3 对可用度计算有用的表 308

E.3.1 F分布 308

E.3.2 a分布 308

E.4 MTBF表（n中取m） 310

参考文献 322