一种电器产品的绿色可靠性设计方法技术

本发明专利技术涉及一种电器产品的绿色可靠性设计方法，将电器产品的失效特征分为早期失效期、安全期、偶然失效期、耗损失效期和退役期，并规定参数α、t0、tx、ty、Rx、R1、Ux、U1、Ry、R2、Uy、U2作为可靠性增长试验需要实现的质量目标；进行可靠性增长试验，直至产品可靠性满足规定的质量目标。本发明专利技术将可靠性与技术进步、生命周期、资源利用率相结合，根据技术进步设计产品的生命周期，设计产品的可靠性，提高资源利用率，以实现清洁生产与可靠性相结合的设计理念，并可以推广应用到其他产品的绿色可靠性设计，具有指导意义；该方法对国家推动清洁生产与可靠性相结合，在保证产品可靠性的基础上合理利用资源具有重要的战略意义。

A Green Reliability Design Method for Electrical Products

The invention relates to a green reliability design method for electrical products, which divides the failure characteristics of electrical products into early failure period, safety period, accidental failure period, consumption loss period and decommissioning period, and specifies parameters a, t0, tx, ty, Rx, R1, Ux, U1, Ry, R2, Uy and U2 as quality objectives to be achieved in reliability growth test until production. Product reliability meets the specified quality objectives. The invention combines reliability with technological progress, life cycle and resource utilization rate, designs product life cycle according to technological progress, designs product reliability and improves resource utilization rate, realizes the design concept of combining cleaner production with reliability, and can be popularized and applied to the green reliability design of other products, which has guiding significance; the method promotes the country. The combination of cleaner production and reliability is of great strategic significance in rationally utilizing resources on the basis of ensuring product reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种电器产品的绿色可靠性设计方法
本专利技术属于电器产品设计
，尤其是一种电器产品的绿色可靠性设计方法。
技术介绍
可靠性是产品在规定的时间内完成规定任务的能力，一般使用可靠度(记为R)来表示产品可靠性的高低。可靠性的度量即可靠度通过可靠性试验进行定量计算，可靠度高的产品可靠性能优越，反之可靠性低劣。可靠性试验一般按照抽样方案选择n个选择产品进行试验，试验过程中产品随试验次数或时间的增加逐次损坏(或者称为发生失效)退出试验，没有损坏(或者称为未发生失效)的产品继续进行试验，当试验进行到某次数或某时刻，统计未发生失效的产品数量m，此时可靠度可以表示为R＝m/n。用可靠度R衡量不同产品的可靠性能优劣，可进行定量比较。基于可靠性试验数据，可以将失效分布类型分为正态分布、指数分布、威布尔分布等，通过基于失效分布类型可以建立可靠度函数，并用可靠度函数来定量表示产品的可靠性。上述方法是现有可靠性方法的基础，是基于经典概率的思想，用统计学的方法进行定量计算。以此为基础，相关专家学者结合模糊理论、灰色理论、神经网络理论、小波理论等理论从不同角度对可靠性进行了深入研究。经检索发现的专利文献均是对可靠性评估、可靠性试验、可靠性监测设备等方面进行了研究，但是缺少对可靠性设计方法的研究，尤其是从理论上深入研究，具有普遍适用性的研究。为促进清洁生产，提高资源利用效率，减少和避免污染物的产生，保护和改善环境，保障人体健康，促进经济与社会可持续发展，我国制定了《中华人民共和国清洁生产促进法》。其中总则第二条规定“清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害”。清洁生产广义理解为绿色生产，实现节能降耗，减少污染，避免资源浪费。可靠性是衡量产品质量的一项重要技术指标，为了保证产品的质量，生产企业在产品设计时普遍的做法是提高产品的可靠性。高可靠性的优点在于产品的质量得到了保证，缺点在于过高的可靠性设计是资源的一种浪费，不符合清洁生产或绿色生产的理念。在资源短缺、提倡资源循环利用的当今社会，如何充分利用资源、提高资源利用率是一个普遍重视的问题。随着技术更新换代加速，产品在未发生失效就已经被新技术新产品替代，产品的生命周期被动地缩短。产品本身的属性是资源，产品由于被新技术新产品替代，被淘汰造成了被动的资源浪费。从资源使用效率角度来看待这个问题，属于资源被低效率使用。以电器产品的电接触触头为例，在同样的电气寿命条件下，触头分断可靠性越高也就意味着在制造时投入的资源越多，当新材料新技术出现时被替代造成的资源浪费的可能性越大。随着新技术的快速进步，产品升级换代的周期在缩短，虽然触头未发生失效但是电器产品已经被淘汰替换。假设电接触触头设计制造时的资源投入为ω，淘汰时残留的资源为υ，资源利用率为η，则上述三者的关系可以描述为η＝1-υ/ω。目前现有的可靠性方法未充分考虑技术进步、生命周期、资源利用率三者之间的关系，如何将可靠性与上述三个方面结合达到最优的可靠性设计，这是一个需要面对和解决的难题，这个难题可称为绿色可靠性。按照传统可靠性的理论架构包括可靠性设计、可靠性试验、可靠性分析、可靠性评估等，绿色可靠性可以建立与传统可靠性相应的理论架构。实现绿色可靠性的根本保证是在产品的设计阶段即绿色化可靠性设计。通过文献检索尚未发现与绿色可靠性理念相关的专利和文献。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、可靠性高且能够提高资源利用率的电器产品的绿色可靠性设计方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种电器产品的绿色可靠性设计方法，包括以下步骤：步骤1、将电器产品的失效特征分为早期失效期、安全期、偶然失效期、耗损失效期和退役期，并规定参数α、t0、tx、ty、Rx、R1、Ux、U1、Ry、R2、Uy、U2作为可靠性增长试验需要实现的质量目标；其中，α为安全期的安全系数，t0为安全期试验规定的次数，tx为偶然失效期试验规定的次数，Rx为偶然失效期的可靠度，R1为偶然失效期的贝叶斯可靠度，Ux和U1为偶然失效期的可靠度区间和贝叶斯可靠度区间，满足Rx∈Ux和R1∈U1，ty为耗损失效期试验规定的次数，Ry为耗损失效期的可靠度，R2为耗损失效期的贝叶斯可靠度，Uy和U2为耗损失效期的可靠度区间和贝叶斯可靠度区间，满足Ry∈Uy和R2∈U2；步骤2、进行可靠性增长试验，直至产品可靠性满足规定的质量目标。所述步骤2的具体实现方法包括以下步骤：步骤⑴抽样选择n个电器产品进行电气寿命可靠性增长试验，按照失效数据从小到大的顺序统计试验数据，统计试验数据如下：T＝{t1,t2,L,tn-1,tn}步骤⑵判断是否满足下式：t1≥αt0如果不满足，则改进设计，进行可靠性增长试验，直至满足上式要求并进入步骤⑶；步骤⑶试验进行到规定的次数tx，统计未发生失效的产品数目x，按下式计算可靠度R′x：R′x＝x/n步骤⑷判断是否满足下式：R′x≥Rx如果不满足，则改进设计，进行可靠性增长试验，直至满足上式要求并进入步骤⑸；步骤⑸依据如下贝叶斯概率公式计算贝叶斯可靠度R1R1＝f(Rx)步骤⑹综合判断Rx和R1是否满足如下公式要求Rx∈Ux、R1∈U1是则进入步骤⑺；步骤⑺试验进行到规定的次数ty，统计未发生失效的产品数目y，按下式计算可靠度R′y：R′y＝y/n步骤⑻判断是否下式：R′y‘≥Ry如果不满足，则改进设计，进行可靠性增长试验，直至满足上式要求并进入步骤⑼；步骤⑼按如下贝叶斯概率公式计算贝叶斯可靠度R2：R2＝f(Ry)步骤⑽判断Ry和R2是否满足如下公式：Ry∈Uy、R2∈U2如果不满足，则改进设计，进行可靠性增长试验，直至满足上式要求，从而完成电器产品的绿色可靠性设计。本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术将可靠性与技术进步、生命周期、资源利用率相结合，根据技术进步设计产品的生命周期，设计产品的可靠性，提高资源利用率，以实现清洁生产与可靠性相结合的设计理念，并可以推广应用到其他产品的绿色可靠性设计，具有指导意义；该方法对国家推动清洁生产与可靠性相结合，在保证产品可靠性的基础上合理利用资源具有重要的战略意义。2、本专利技术方法从使用者角度考虑产品可靠性，基于可靠性增长试验和贝叶斯概率进行产品可靠性设计，对产品发生失效的概率进行了限定；产品在安全期内不发生失效，使用者在安全期内放心使用；在偶然失效期内，使用者开始面临产品失效的问题，使用者开始进入产品失效的“博弈”，此时使用者可以选择替换产品退出“博弈”，也可以选择“博弈”；按照现有可靠性设计理念，产品从开始使用就进入早期失效期，也就意味着使用者从开始使用产品就需要面临产品失效的“博弈”。3、本专利技术定义了失效率的概念，对产品在单位时间发生失效的概率进行了规定，即产品在规定时间范围内发生失效的次数进行了规定，对于产品而言，失效发生在初始时刻或者结尾时刻对失效率的数值不产生影响，对使用者而言产品发生在初始时刻或者结尾时刻对其有重大影响，也是其最关心的可靠性能；以失效率作为评判产品可靠性的指标对于使用者的指导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电器产品的绿色可靠性设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、将电器产品的失效特征分为早期失效期、安全期、偶然失效期、耗损失效期和退役期，并规定参数α、t0、tx、ty、Rx、R1、Ux、U1、Ry、R2、Uy、U2作为可靠性增长试验需要实现的质量目标；其中，α为安全期的安全系数，t0为安全期试验规定的次数，tx为偶然失效期试验规定的次数，Rx为偶然失效期的可靠度，R1为偶然失效期的贝叶斯可靠度，Ux和U1为偶然失效期的可靠度区间和贝叶斯可靠度区间，满足Rx∈Ux和R1∈U1，ty为耗损失效期试验规定的次数，Ry为耗损失效期的可靠度，R2为耗损失效期的贝叶斯可靠度，Uy、U2为耗损失效期的可靠度区间和贝叶斯可靠度区间，满足Ry∈Uy和R2∈U2；步骤2、进行可靠性增长试验，直至产品可靠性满足规定的质量目标。

【技术特征摘要】
1.一种电器产品的绿色可靠性设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、将电器产品的失效特征分为早期失效期、安全期、偶然失效期、耗损失效期和退役期，并规定参数α、t0、tx、ty、Rx、R1、Ux、U1、Ry、R2、Uy、U2作为可靠性增长试验需要实现的质量目标；其中，α为安全期的安全系数，t0为安全期试验规定的次数，tx为偶然失效期试验规定的次数，Rx为偶然失效期的可靠度，R1为偶然失效期的贝叶斯可靠度，Ux和U1为偶然失效期的可靠度区间和贝叶斯可靠度区间，满足Rx∈Ux和R1∈U1，ty为耗损失效期试验规定的次数，Ry为耗损失效期的可靠度，R2为耗损失效期的贝叶斯可靠度，Uy、U2为耗损失效期的可靠度区间和贝叶斯可靠度区间，满足Ry∈Uy和R2∈U2；步骤2、进行可靠性增长试验，直至产品可靠性满足规定的质量目标。2.根据权利要求1所述一种电器产品的绿色可靠性设计方法，其特征在于：所述步骤2的具体实现方法包括以下步骤：步骤⑴抽样选择n个电器产品进行电气寿命可靠性增长试验，按照失效数据从小到大的顺序统计试验数据，统计试验数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲玲，周俊刚，曾明朗，朱庆华，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12