浴盆曲线的三个阶段

1、故障率持续走低的设备调试、安装、磨合阶段 2、故障率平稳的设备服役阶段 3、故障率增加的加速磨损阶段。

产品可靠性分析中的“浴盆曲线”

我们可能没有办法阻止硬件故障、产品失效,但可以减少产品故障或失效发生次数,加快故障修复速度。实践证明大多数设备的故障率是时间的函数,我们在讨论硬件故障的时候,有一个很有意思的名词叫“浴盆曲线”( Bathtub curve,失效率曲线)。

浴盆曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内,其可靠性的变化呈现一定的规律。如果将产品的失效率作为产品的可靠性特征值,它是以使用时间为横坐标,以失效率为纵坐标的一条曲线。因该曲线两头高,中间低,有些像浴盆,所以称为“浴盆曲线”。

从上图我们可以看到浴盆曲线有三个阶段:1、故障率持续走低的设备调试、安装、磨合阶段 2、故障率平稳的设备服役阶段 3、故障率增加的加速磨损阶段。

早期失效期,也可以称之为“刚买了就坏”,产品在开始使用时,失效率很高,但随着产品工作时间的增加,失效率迅速降低。降低早期失效率主要靠完善的设计、精良的原材料选择和良好的制造工艺。

当设备进入良好使用阶段,也就是偶然失效期时,此时设备故障近似于泊松分布,故障发生的间隔,则近似服从指数分布。

这里我们尝试通俗的解释两种分布。泊松分布就是:机房里有100台服务器,我们知道平均一个月会发生一次故障,但我们无法预知具体的发生时间。泊松分布是描述某个时间段内,故障的发生概率。而指数分布则是说故障发生的间隔,比如下个月再发生故障的概率很高,但连续12个月不发生故障的概率几乎为0。

最近天纵君(SKYLABS)正好读到印度空军摔飞机的例子,印度飞行员将将印度HAL告上了法庭(HAL是印度最大的飞机维修机构,号称修一架摔一架)。其实回头看印度战斗机的损耗也是符合“浴盆曲线”的。之所以印度频频出现坠机事故,有多方面原因造成的,比如摔得最多就是米格21,属于飞机寿命的末期。飞行安全中的“浴盆曲线”就是说:最容易摔飞机的时候发生在飞机刚服役(飞行员还没有熟悉这架飞机)和飞机快退役(机体状况不好了)这两个阶段。米格21战斗机服役时间已经超过30年了,已处于寿命尾期,故障率自然多,也就容易摔了。

我们通过产品失效数据,可以得到有效的失效模型,总结出行之有效的方法反馈到前端的设计和实验中,从而延缓损耗阶段的起始点,在耗损起始点到来之前停止使用或进行预防性维修以延长产品的使用寿命。

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