可靠性工程培训课程体系（选修）

本课程体系结合企业实际人才需求与可靠性工程技术发展路线，按照从基础理论到工程应用、从数据分析到设计预防、从试验验证到失效分析、从传统可靠性到智能化预测的完整知识体系分类，共分为六个技术专题。每个专题均结合主流可靠性软件工具与工程实践。

专题目录

专题一：可靠性工程基础与度量指标

专题二：可靠性数据分析与寿命预测

专题三：可靠性设计与预防技术

专题四：可靠性试验与环境验证

专题五：失效分析与故障诊断技术

专题六：系统可靠性建模与行业应用

 

课程体系概述

可靠性工程是一门综合性的工程学科，主要涉及产品和系统在整个生命周期内的可靠性评估、设计和管理，内容涵盖设计、分析、试验等工程技术。随着制造业向高质量发展转型，可靠性已成为产品竞争力的核心要素。著名质量大师Juran曾说过：“我们都是在质量的大坝下生活”，产品的可靠性出现问题会给人们的生活和工作带来巨大麻烦甚至灾难，给企业也会带来巨大的质量成本和商誉损失。本课程体系围绕从产品设计到失效分析的完整技术链条，涵盖可靠性指标、数据分析、设计预防、试验验证、失效诊断及系统建模等内容，按照从基础到高级、从理论到实践的进阶路径设计，确保课程内容的系统性、先进性和实用性。

 

专题一：可靠性工程基础与度量指标

培训目标

• 掌握可靠性的基本概念、发展历程与重要意义

• 理解可靠性工程在产品生命周期中的应用

• 熟悉可靠性常用度量指标及其含义

• 具备可靠性指标设定与分解能力

培训内容介绍

1. 可靠性工程概述：可靠性的定义与内涵，可靠性工程的发展历程，可靠性在产品质量中的战略地位，制造业可靠性提升对制造强国战略的关键支撑

2. 产品生命周期中的可靠性：从设计、制造、试验到使用的全生命周期可靠性活动，可靠性与其他工程学科的关联，可靠性工程的组织实施

3. 可靠性度量指标：可靠度R(t)、累计失效概率F(t)、失效概率密度f(t)、瞬时失效率λ(t)的含义及图形表示，各指标之间的关系与适用条件

4. 寿命特征参数：平均寿命MTTF/MTBF、可靠寿命、中位寿命、特征寿命的概念与计算，不同寿命指标的应用场景

5. 维修性指标：平均修复时间MTTR、维修度、可用度A(t)的概念，固有可用度与可达可用度

6. 可靠性工程与其他技术的关系：与六西格玛设计的联系，与质量管理体系的整合，与功能安全标准的协同

7. 可靠性目标设定：基准分析方法，维修数据分析，寿命数据分析，可靠性目标的确定流程

8. 可靠性分配：串联系统可靠性分配，并联系统可靠性分配，混合系统分配方法，考虑重要度和复杂度的分配

9. 可靠性预计：元器件计数法，应力分析法，相似产品法，预计结果的验证与修正

10. 可靠性与成本：可靠性成本构成（预防成本、鉴定成本、失效成本），可靠性-成本权衡分析，全生命周期成本优化

11. 可靠性工程发展趋势：数据驱动的智能优化，大模型在可靠性提升中的应用，传统可靠性管理模式的数字化跃迁

12. 综合实践：典型产品可靠性指标设定与分配练习

 

专题二：可靠性数据分析与寿命预测

培训目标

• 掌握可靠性数据的分类与收集方法

• 能够使用Minitab等软件进行可靠性数据分析

• 熟悉常见寿命分布模型与参数估计

• 具备保修数据分析与寿命预测能力

培训内容介绍

1. 可靠性数据基础：可靠性数据的定义与分类，数据的来源与收集方法，数据质量要求，数据预处理技术

2. 删失数据类型：完整数据、右删失数据、左删失数据、区间删失数据的概念与标识，删失数据的处理方法

3. 常见寿命分布模型：指数分布的特点与应用，威布尔分布（Weibull）的概率密度函数与失效率函数，正态分布与对数正态分布，最小极值分布

4. 概率图分析：威布尔概率图，指数概率图，正态概率图，通过概率图识别数据分布类型

5. 参数估计方法：概率图秩回归分析，最大似然估计原理与计算，矩估计方法，参数估计结果解读

6. 置信区间确定：Fisher矩阵法，似然比法，置信区间对工程决策的意义

7. Minitab软件应用：Minitab可靠性分析模块，数据输入与分布识别，参数估计操作，结果输出与解读

8. 保修数据分析：保修数据的特点与来源，使用率分析，失效率相关分析，保修费用分析，维修时间分析

9. 质保期预测：汽车零部件退货数据分析实例，质保成本预测方法，分组讨论与练习

10. 退化数据分析：退化数据的概念与来源，退化模型建立，基于退化数据的寿命预测

11. 加速寿命试验分析：加速寿命试验的应用场合，加速模型（阿伦尼斯模型、逆幂律模型），加速试验数据分析与预测

12. 综合实践：完整可靠性数据分析与寿命预测案例

 

专题三：可靠性设计与预防技术

培训目标

• 掌握可靠性设计的基本流程与方法

• 能够运用FMEA、FTA等工具进行风险分析

• 熟悉应力强度干涉模型与稳健设计

• 具备产品可靠性设计规划能力

培训内容介绍

1. 可靠性设计概述：可靠性设计的定义与意义，设计是可靠性之源的理念，可靠性设计流程与产品开发流程的融合

2. 可靠性设计规划：基准分析技术，维修数据分析应用，寿命数据分析应用，设计预防规划与跟踪

3. 参数图法：参数图的基本原理，信号因子、噪声因子、控制因子的识别，理想功能与错误状态定义

4. 失效模式与影响分析（FMEA）：FMEA的发展历程与类型（DFMEA、PFMEA），失效模式分析步骤，风险优先数计算，改进措施跟踪

5. 故障树分析（FTA）：故障树的基本符号与建树规则，顶事件与底事件的确定，布尔代数化简，最小割集求解

6. 应力强度干涉模型：应力分布与强度分布的概念，干涉区域与失效概率，安全裕度与可靠性系数，模型在机械产品中的应用

7. 冗余设计：工作冗余与备用冗余，冷备与热备，N中取K系统，冗余设计的优缺点

8. 降额设计：降额系数的概念，不同元器件的降额要求，降额设计的经济性分析

9. 稳健设计：田口方法原理，信噪比计算，参数设计优化，容差设计

10. 设计试验（DOE）：试验设计基础，因子设计，响应曲面法，在可靠性设计中的应用

11. 可靠性设计检查表：设计评审要点，可靠性设计规范，检查表编制与应用

12. 综合实践：产品可靠性设计案例完整练习

 

专题四：可靠性试验与环境验证

培训目标

• 掌握各类可靠性试验的目的与方法

• 能够进行环境应力筛选与加速寿命试验设计

• 熟悉样本量确定与测试时间计算

• 具备可靠性试验方案设计能力

培训内容介绍

1. 可靠性试验概述：可靠性试验的分类与目的，试验在产品开发流程中的位置，试验与验证的关系

2. 环境应力筛选试验：筛选试验原理，应力类型与选择，筛选强度计算，温度循环与随机振动筛选

3. 可靠性研制试验：研制试验的目的，试验-分析-改进循环，故障激发与设计改进

4. 可靠性增长试验：增长试验模型（杜安模型、AMSAA模型），增长曲线绘制，增长率的监控与预测

5. 可靠性鉴定与验收试验：鉴定试验标准，验收试验抽样方案，合格判定准则

6. 寿命试验：恒定应力寿命试验，步进应力试验，序进应力试验，试验截尾方式选择

7. 加速寿命试验：加速寿命试验的原理与适用场合，加速模型（阿伦尼斯、逆幂律、艾林模型），加速因子计算

8. 样本量确定：基于可靠度置信度的样本量计算，基于失效数的样本量确定，零失效试验方案

9. 测试时间计算：定时截尾试验的时间确定，定数截尾试验的失效数确定，测试时间与样本量的权衡

10. 综合环境试验：温度-湿度-振动综合试验，温度循环与湿度组合，多应力耦合效应

11. 电子产品热测量实验：热测量原理与方法，温度场分布测试，热点识别与分析

12. 综合实践：产品可靠性试验方案完整设计

 

专题五：失效分析与故障诊断技术

培训目标

• 掌握失效分析的基本流程与常用方法

• 能够进行机械、电子元器件失效分析

• 熟悉故障诊断与可靠性问题排查思路

• 具备失效分析报告编写能力

培训内容介绍

1. 失效分析概述：失效分析的目的与意义，失效模式分类，失效机理研究，失效分析流程

2. 失效物理基础：应力-强度干涉失效机理，疲劳失效机理，磨损与腐蚀机理，过应力与老化失效

3. 机械失效分析：断口分析技术，疲劳断口特征，拉伸与冲击断口，断裂模式识别

4. 电子元器件失效分析：半导体器件失效模式，焊点失效分析，PCB板级失效分析，ESD失效特征

5. 连接与涂覆失效分析：连接器失效模式，焊接接头失效，涂覆层失效，腐蚀与氧化分析

6. 破坏性物理分析（DPA）：DPA的适用场景，内部目检，键合强度测试，剪切强度测试，SEM/EDX分析

7. 故障诊断技术：故障树分析在诊断中的应用，故障模式推理，测试性设计，故障定位方法

8. 可靠性问题分析思路：实物分析第一步，可靠性测试方法检讨，设计风险分析，原材料可靠性分析，制程可靠性分析

9. 失效分析仪器使用：光学显微镜的应用，扫描电镜（SEM）操作，能谱分析（EDX），红外热像仪

10. 信号分析与检测：大规模数字逻辑系统可靠性分析，故障诊断实验，信号检测技术

11. 失效分析报告编写：报告结构与格式，失效现象描述，分析过程记录，结论与改进建议

12. 综合实践：典型失效案例完整分析与报告编写

 

专题六：系统可靠性建模与行业应用

培训目标

• 掌握系统可靠性建模与仿真方法

• 能够使用Windchill等可靠性软件进行分析

• 熟悉不同行业的可靠性工程应用

• 具备复杂系统可靠性分析与优化能力

培训内容介绍

1. 系统可靠性建模基础：系统可靠性概念，可靠性框图（RBD）建模方法，可靠性模型与系统结构的关系

2. 串联系统建模：串联系统可靠度计算，最弱环节模型，串联系统优化设计

3. 并联系统建模：并联系统可靠度计算，冗余对系统可靠性的提升，并联系统的经济性分析

4. k/n（G）表决系统：表决系统工作原理，可靠度计算公式，多数表决系统应用

5. 复杂系统建模：混联系统简化，桥联系统分析，网络可靠性模型，故障树与RBD的转换

6. 可靠性软件应用：Windchill Quality Solutions软件功能，可靠度预估模块，RBD复联系统分析，失效模式分析模块

7. 失效树分析软件应用：FTA软件建模，故障树自动求解，最小割集计算，重要度分析

8. 韦伯分析软件应用：寿命数据输入，韦伯分布拟合，参数估计，可靠性预测

9. 加速寿命分析软件：加速模型选择，试验数据分析，加速因子计算，寿命预测

10. 航空航天可靠性应用：ARP6178与ARP9136标准，航空航天平台RMS工程，系统可用度优化，全生命周期成本控制

11. 机电产品可靠性工程：机电标准化及检测技术，电子组装工艺可靠性，可靠性与环境工程基础

12. 综合实践：复杂系统可靠性建模与仿真完整项目

 

课程学习路径建议

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