从可信性的基本数学模型看“失效”与“故障”的联系和区别

摘要 关于“失效”与“故障”的讨论往往是从这两个名词的释义及对应的英文failure与fault应该如何翻译,及这两个词是否为同义词出发的。本文则从可信性的基本数学模型为出发点,分析两者的联系和区别,提出“失效”与“故障”是从不同的角度对同一个对象进行描述的看法。
“失效”与“故障”是可信性工程中的两个基本概念,在制定可信性工程有关的技术标准、翻译国外文献时常常会引起一些不同的看法和争论。弄清两者的联系和区别,对于澄清概念、统一思想、促进可信性技术的普及和有关标准的制定有相当重要的意义。笔者认为,单纯从“失效”与“故障”两个词本身的释义或相应英语词failure与fault的翻译方法及是否同义词来讨论,并不能解决问题,而且还不能直截了当地接触到问题的实质,因此,本文将以可信性的基本数学模型为出发点探讨“失效”与“故障”的联系和区别。一、可信性的基本数学模型作为可信性的基本数学模型,我们选取某种两状态的可修产品。即该产品只有“好”(或称为能正常工作,亦或称为能完成规定功能)和“坏”(或称为不能正常工作,亦或称为不能完成规定功能)。产品“坏”了后即予以修理直至恢复到“好”的状态。这类产品的可信性基本模型是“好”“坏”两状态交替发生的随机过程,如图1所示：图中“○”表示“好”,“×”表示“坏”,“——”表示正常工作,“……”表示修理过程。二、“失效”与“故障”是对同一对象从不同角度出发的描述在前一节提出的数学模型中,我们来看一看从“好”转化为“坏”的这一时刻。如果我们问“这时候发生了什么事？”,答案就是产品失效了。如果我们问“这一时刻前后,产品的状态有什么变化？”,答案就是产品由能完成规定功能,即正常状态,转化为不能完成规定功能,即故障状态。在IEC标准《可信性与服务质量术语》中,对failure(失效)和fault(故障)的定义分别为“产品完成规定功能能力的丧失”和“产品不能执行规定功能的状态”,并在定义的注中强调了“失效与故障的区别在于,失效是事件,故障是状态”。笔者认为“失效”与“故障”是对同一个对象“产品不能完成规定功能”从不同的角度出发而得出的两个概念。如果从产品与外界的联系出发看问题,看其有没有完成规定的功能,那么发生了“丧失规定功能”或“完成规定功能能力的中止”就是发生了失效;如果从产品本身着眼,看其处于什么样的状态,那么处于“不能执行规定功能”的情况就是处于故障状态。根据以上的分析,笔者认为在可信性工程技术中,“失效”与“故障”是一个问题的两个方面,一般说来“失效”与“故障”总是相互联系,互为因果的。这里还要说一下“失效”与“故障”谁先谁后,谁因谁果的问题。IEC标准《可信性与服务质量术语》是认为失效在先,故障在后。它的说法是“失效发生后,产品表现为故障”,和“故障通常是产品本身失效引起的结果”。但也有一种观点认为是故障在先,失效在后,只有产品(或它的某一组成部分)有了故障,才引起产品不能完成规定功能,发生失效。笔者的观点是：这个问题不容易说清楚,上面两种说法都有一定道理,但似乎也有片面性。如果承认了“失效”与“故障”是同一个事物的两个不同角度的反映,那么应该认为对多数情况,两者是同时的。三、failure能不能翻译为故障有一种观点认为：failure与fault不是同义词,失效和故障也不是同一个概念,所以failure只能翻译为失效,不能翻译为故障。笔者认为,按本文前面的分析,承认“失效”与“故障”是同一事物的两个不同角度的反映,那么在翻译国外文献和标准时,只要技术涵义正确,汉语表达通顺,就不一定拘泥于词对词的对应。换句话说,有时意译(活译)要比逐字对译(死译)要好。下面就几个具体的例子作进一步的说明：1.failure rate这一术语的技术涵义是图1中“好”“坏”转化的相对速度,如果强调事件的发生速度,可以译为失效率,如果强调状态变化的速度,可以译为故障率。这里需要说明的是状态的变化实际上就是一个事件,只有状态的变化才有速度,状态本身是没有速度的,在英语中没有fault rate的说法,但在汉语中故障率却是可以理解的。对于实际的工程技术问题,往往要比本文中提出的数学模型复杂,如有的情况下即使产品有故障,但仍然能完成规定功能,即存在基本可靠性和任务可靠性不同的情况,那么与基本可靠性相对应的failure rate选用故障率似乎比失效率更合理。2.failure mode的技术涵义指的就是电阻开路、电容击穿、晶体管参数漂移等故障模式,而不是电视机声光全无、行扭、同步不稳等可以称为“失效模式”的现象。因此FMEA翻译为“故障模式与影响分析”就比最早翻译的“失效模式和影响分析”要准确。而且事实上国外也已经把原先的failure mode改用fault mode了。3.MTBF译为“平均无故障工作时间”,笔者认为是一种意译,从汉语通顺的角度要比“平均失效间工作时间”好,而技术涵义是一样的。     

关于failure和fault定义的研讨

一、问题的由来可靠性系统工程是研究产品全寿命过程中与故障作斗争的工程技术。研究可靠性就必然使人想到英文中的两个词“failure”和“fault”。讨论它们的定义会很有意义。我国1990年颁布的国军标GJB451“可靠性维修性术语”对failure和fault是这样描述的：故障(failure,fault)——产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态。对某些产品,如电子元器件、弹药等称失效。在此定义中failure和fault是同一概念,统称为“故障”。1994年制定的国标GB/T3187《可靠性维修性术语》定义为：失效(failure)——产品终止完成规定功能的能力这样的事件。故障(fault)——产品不能执行规定功能的状态。预防性维修或其他计划性活动或缺乏外部资源的情况除外。故障通常是产品本身失效后的状态,但也可能在失效前就存在。在此,失效和故障的定义是分开的。在国外的许多标准术语中,除个别外,历来都是将failure和fault的定义加以区分的。但很不统一,也是讨论的热点问题。在制定国军标GJB3385-98《测试与诊断术语》时,就提出对failure和fault要不要加以区分,不区分会带来什么问题,如何定义和理解等问题。当时取得的共识是必须加以区分,“failure”对应的中文为“失效”;“fault”对应的中文为“故障”。为了深入理解和确切定义“失效”和“故障”,在原国防科工委(现总装备部)技术基础的“可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性(RMTSS)工程有关术语的协调与统一”课题中,通过全面收集国内外有关资料经深入研究、分析,对失效和故障的理解和看法得到共识。二、几点结论性看法(1)除个别标准(如英国的BS 00-49-96)外,国外历来都是将failure和fault的定义加以区分的。美军标MIL-STD-721C-81等,虽然都将失效和故障分开,但并不强调失效(failure)是事件,故障(fault)是状态。在美军标MIL-STD-721C中把“产品或产品部件不或不能完成规定功能的事件或不能工作的状态”(注意：事件或状态)统称为失效。在721C和1309D中都定义“失效的直接原因为故障”,其他标准中如国际电工标准IEC50(191),前苏联国家标准ГОСТ27.002-89,日本信赖性用语JISZ8115-81,欧洲空间标准化合作组织标准ECSS-P-001A等都把失效(failure)看作事件,而把故障(fault)作为状态。一个产品不能完成规定功能,即产品已经不具备完成规定功能的能力,那么该产品就失去应有的效用,这样的事件就称为失效。产品不能执行规定功能的状态称为故障。产品失效后,就不可能执行规定的功能,该产品就处于故障状态。(2)产品不能执行规定功能是由于产品失效,由于产品出了故障。但预防性维修或其他计划性活动,如定期进行的维护、保养或测试检查等,这时产品同样不能执行规定功能,但产品本身是完好的,因为这种情况不属产品有故障,因此应在故障的定义中除外。此外,由于缺乏外部资源,如不属产品本身的供电系统(一次电源)因故不能供电等情况,同样应在故障定义中除外。(3)一般而言,故障是产品本身失效后的状态,此时产品处于故障状态,这时故障和失效是不需要严格加以区分,对无容错的硬件产品或软件产品而言,故障即失效。然而,在很多场合,产品有故障,但不一定失效,对有容错或冗余的硬件产品或软件产品,这是显而易见的。这时,我们就必须区分失效(failure)和故障(fault)的概念。容错是指产品在出现有限数目的硬件或软件故障的情况下,仍可提供连续正确执行规定功能的能力,此时,产品可以出故障,但不会失效。只有当所有冗余数目的硬件或软件同时有故障(概率非常小)时,产品才失效。所以说,故障也可能在产品失效前就存在,对于较复杂的产品(尤其是复杂的武器装备),这种情况经常可能发生的。因此,失效(failure)和故障(fault)应在定义上严格加以区分。(4)有关故障和失效的因果关系,在ISO/IEC DIS2382-14中,从产品结构的层次上归纳得比较清楚,其观点就是：某层次产品由于某种原因使该层次产品失效,从而使其处于不能完成规定功能的“F”状态,而从高一层次产品的角度来看,这个“F”状态可能就是该高一层次产品失效的原因。在IEC50(191)中,这个“F”状态就称为“故障(fault)”。(5)单就软件而言,对于软件产品,其故障的因果关系如图1所示。软件产品在开发过程中人员失误,包括软件规格说明中对用户要求不明确,或有遗漏或解释错误;设计说明中对需求理解不正确或有遗漏;编程过程中的差错等。人为的失误会使软件产品中存在某些缺陷和/或隐错。存在缺陷或隐错的状态就是软件产品有故障。在运行阶段如果遇到这些缺陷或隐错,软件产品就可能发生终止完成规定功能能力的事件,这就是软件产品失效。但是如果在运行阶段未遇到缺陷或隐错,软件产品也不一定会失效。此外,还可以从软件产品不同层次来看故障与失效问题。例如一个软件可能由若干软件部件组成,每个软件部件又由若干软件单元组成,假设在运行阶段某个软件单元遇到故障引起失效,但包含该软件的相关部件可能由于有容错性设计而仍能继续执行规定的功能,那么对该软件部件来说并未发生“失效”事件,而只是由于软件单元出“差错”或“失效”,使整个软件部件处于故障状态。因此在软件产品的不同层次中,故障导致的结果可能是失效,也可能只是差错(故障的一种表现),而不失效。综上所述,就软件产品而言,故障与失效是不同的,应加以区别。(6)GB/T3187-94中有关失效和故障的术语基本上采用了IEC50(191)的定义,它比较严格、确切而且全面地区分了失效和故障的定义。IEC的这个标准是目前国际上普遍采用和公认的,与我们目前的理解和认识没有矛盾。而且对硬件产品和软件产品均可适用。因此,对术语“失效”和“故障”的统一和定义建议参考IEC或GB/T3187为好。     

“世纪”与“年代”座谈会纪要

全国自然科学名词审定委员会于1990年8月4日在北京组织全国名委,国家语委,中国社会科学院,天文学名词审定委员会,地理学名词审定委员会,北京天文台,北京理工大学,中国计量科学研究院,新华社新闻所,国家技术监督局,科学出版社有关专家,召开了一次关于“世纪”与“年代”订名的座谈会。目的是从历史、天文、计量、语言、社会等方面对“世纪”与“年代”的概念内涵进行研究。特别是20世纪即将结束,21世纪就要开始的今天,明确“世纪”和“年代”的实际内涵,有着深远的社会与历史意义。一、关于“世纪”“世纪”一词的基本内涵分为两部分。第一部分是指“世纪”的时间间隔为100年。一般来说这是无可非议的,也是广为人们所接受的。第二部分是特指公元纪年的第几个100年,从而存在一个起始年与结束年的问题。“世纪”概念的分歧就出现在这个起始年和结束年的计算上。如21世纪是从2000年开始还是从2001年开始,社会上流传着的看法是不一致的,我们在这个问题上需要认真调查研究。1.认为21世纪是从2001年开始执有这种观点的人认为“世纪”的起始点应该追其根源。公元纪年法是从公元1年开始,即公元第1世纪——公元1世纪是从公元1年到公元100年。因此可以推出21世纪是从公元2001年开始至2100年结束。2.认为21世纪从2000年开始坚持这一观点的人认为现在社会上广泛采用以00年结尾的年做为新一个世纪的起始点。在习惯上应把1900年至1999年理解为20世纪;把2000年至2099年理解为21世纪。二、关于“年代”“年代”与“世纪”一样,也存在着类似的矛盾。“年代”的时间间隔为10年,起始年一般大多数人认为是从0年开始。如本世纪20年代是1920年至1929年。但也有少数人认为从1年开始,如本世纪20年代是1921年到1930年。但是特别要注意的是1990年元旦,人民日报上登载了题为“九十年代第一春”的社论,可见新闻媒介已经习惯于把0年做为年代的起始年。三、“世纪”与“年代”的溯源1.“世纪”“世纪”这个概念源引自欧美国家。在我国古代没有“世纪”这个概念。“世纪”是我国采用公历纪年方法之后而产生出来的一种一般计时的概念。首先它不是计量单位,因为它不具备计量单位的基本性质。与“世纪”对应的英文词是“century”。英语字典中一般认为公元1世纪就是公元1年到公元100年,20世纪是公元1901年到公元2000年。但也有少数欧美国家的字典认为20世纪是1900年到1999年。由于我国历史上采用帝王年号加阴历的纪年方法,在历史上也不存在这样的问题。而辛亥革命之后,虽然采用公历,但还没有遇到今天这样处在世纪之交的时代,因此追其根源,仍需要我们这一代人来解决这一问题。2.“年代”“年代”一词如何产生,说清楚这个问题是比较困难的。一般人认为这是我们中国人自己创造出来的。翻译英语或其它外语文章的时候,当译者遇到1920s、1950s时,一般都译成了20世纪20年代,20世纪50年代。因此,就认为中国人在把诸如1920s、1950s表达的概念用中文表示时,就在汉语中增加了这个名词。另一种看法是有人认为“年代”应对应英语单词“decade”。英语中“decade”的意思是十年。同样在特指第几个10年时,有个起始年的问题。四、各种观点讨论由于对“世纪”与“年代”看法上的分歧,与会专家对这两个概念开展了充分地讨论,并且对每一种观点做了详细的论证。观点1：认为世纪的起始年和年代的起始年都是从1年开始。这种观点的根据是：①目前西方国家的一些主要字典,大部分认为世纪是从1年开始。而年代是世纪中的十个10年,如果年代不是从1年算起会产生不相符合的矛盾。②公元纪年法是以耶稣诞生为一个新的纪元,这个新的纪元是有其社会和历史含义的,应该从1年开始世纪和年代。观点2：认为世纪的起始年从1年开始,而年代的起始年从0年开始。这种观点的根据是：世纪是以公元纪年开始,公元纪年是1年开始。而年代是为了表示一个十年的概念,按照一般习惯上的理解,从0到9就可以,并且没有将世纪与年代统一考虑的必要。观点3：认为世纪和年代都从0年开始。这种观点的根据是：①采用这种方法为广大人民群众所接受。②使用起来比较方便。③对于公元1世纪则是从公元1年到公元99年,就认为公元1世纪共99年而不是100年。上述这些观点所讨论的内容是十分丰富的,语言学家希望注意这两个概念的习惯性和语言的应用性。历史学家和社会科学专家希望注意这两个概念的社会学和历史学含义。天文学家则希望更具有科学性。计量学专家则认为希望这两个概念符合国际习惯。新闻界的专家希望能够正确地使用这两个概念。术语学专家则希望对这两个概念给出统一的结果。总之都希望能够在2000年到来之前,给出这两个概念的准确内涵。五、下一步的工作：通过这次座谈会,与会者一致认为目前还需要进一步调查研究,先不要以国家的名义过早地公布这两个概念的使用原则。再与国际有关组织联系,了解国际上的习惯用法,最后做出与国际习惯相一致的结论。     

失效与故障、平均失效间隔时间与失效前时间的关系与区别浅谈

《科技术语研究》2001年第3期发表了宋子寿先生的《失效与故障释义探讨》一文。笔者也拟对此问题作一些探讨。宋先生文章的主要依据是国际标准ISO-IEC 271(List of Basic Terms,Definitions and Related Mathematics for Reliability)及由此转化成的国家标准GB3187-82 《可靠性基本名词和术语》。1990年国际电工委员会IEC正式发布了国际电工词汇第191章 [IEC 50(IEV 191)]《可信性和服务质量》。在该章中关于failure和fault的定义是：failure The termination of the ability of an item to perform a required function.N.otes：1.After failure the item has a fault.2.“Failure”is an event as distinguished from “fault”,which is a state.3.This concept as defined does not apply to items consisting of software only.fault The state of an item characterized by inability to perform a required functions excluding the inability during preventive maintenance or other planned actions,or due to lack of external resources.Notes：A fault is often the result of a failure of the item itself,but may exist without prior failure.此国际标准[IEC 50(IEV 191)]已经等效采用为国家标准GB/T 3187-94《可靠性维修性术语》,并替代原国家标准GB 3187-82。虽然国家军用标准GJB 451-90《可靠性维修性术语》和上述新国家标准在有关术语上有所不同,但笔者认为有关术语还是统一在等效采用国际标准的国家标准为宜。1.“失效”与“故障”失效与故障,对应的英语failure与fault是有联系的。都是对产品是否具有规定功能的描述。失效：产品终止完成规定功能能力的事件。故障：产品不能执行规定功能的状态。区别在于失效叙述的是事件,故障描述的是状态。可以这样认为,失效了必然有故障。有故障不一定就已经失效。有时在失效前已产生了一定的故障。工程中有带病运行的情况,这时故障已经出现且在不断发展中,但尚未失效。在可靠性工程中,将失效对应英文failure,故障对应fault是比较好的。2.“平均失效间隔时间”MTBF,与“平均失效前时间”MTTF“平均失效间隔时间”用于修理的产品(失效后实际上加以修理的可修理产品)。它主要用以表述该产品失效的频度。有两层涵义：一是对某一个可修理产品而言,在报废之前,历经n次修复,这n次修复之间的平均间隔时间即平均失效间隔时间。二是对一批某修理的产品(m个)而言,即使是第一次失效前的时间也各不相同,也有一个平均失效间隔时间。因此对一批修理的产品而言,平均失效间隔时间是批内各产品和同一产品不同次修复之间间隔时间的平均。“平均失效前时间”用于不修理的产品(失效后不修理的产品,它可能是可修理的或是不可修理的)。它用以表述使用寿命。对这类产品不存在修理。它只表示一批产品的平均使用寿命,它既表示产品的可靠性,同时也表示了产品的耐久性。* 雷慰宗教授是机械工程名词审定委员会委员。     

failure和fault的定名问题

产品的可靠性已愈来愈受到各界的重视。可靠性方面有两个基本而重要的术语“失效”和“故障”。由这两个基本词组成了一系列复合词,其中MTBF和MTTF这两个术语,是考核电工电子产品可靠性的重要指标,然而目前对应的中文术语却很不统一。本文从现状出发,对它们的概念,以及国际标准术语及其定义作些分析,最后对中文定名提出一些看法。一、现状目前对应于上述4个词的中文名相当不统一,现列举于下：1.failure《英汉科技标准术语词典》(中国标准出版社编辑出版。以下简称《科标》)：(1)失效;(2)故障。《电工、电子和信息技术国家标准术语辞典》(国家技术监督局国家标准技术审查部编。以下简称《电标》)：失效。《电工名词》(全国科学技术名词审定委员会公布)：(1)失效;(2)故障。《电子学名词》(全国自然科学名词审定委员会公布);(1)失效;(2)故障。国家标准《GB 3187-82可靠性基本名词及定义》中有术语“失效(故障)failure”。意味着对应于failure的术语既可以是“失效”,也可以是“故障”。但在GB/T 3187-94中此条目改为“失效failure”,意味着对应于failure只是“失效”,不再又称“故障”。2.fault上述两本词典上都是“故障”。《电工名词》：故障。《电子学名词》中有复合词“故障树分析fault tree analysis”。对应于“故障”的是fault。GB/T 3187-94：故障。3.MTBF(mean time between failures)《科标》：平均无故障工作时间。《电标》：(1)平均无故障工作时间。(2)平均无故障时间。(3)平均失效间隔时间。(4)平均故障间隔时间。(5)mean operating time between failures 平均失效间工作时间;平均故障间工作时间。《电工名词》：平均无故障工作时间。《电子学名词》：平均无故障工作时间,又称“平均故障间隔时间”。GB 3187-82：平均寿命(平均无故障时间)。GB/T 3187-94：平均失效间隔时间MTBF,mean time between failures;平均失效间工作时间MTBF,mean operating time between failures.4.MTTF(mean time to failure)《电标》：平均失效前时间。《电工名词》：失效前平均[工作]时间,又称“平均寿命”mean life。《电子学名词》：失效前平均时间,又称“平均无故障时间”。GB 3187/T-94：平均失效前时间。归纳起来,可以看出,目前对“失效”、“故障”、“failure”、“fault”的使用情况为：failure：有对应于“失效”,也有对应于“故障”。fault：只对应于“故障”。二、词典上的释义中文“失效”和“故障”的含义：《现代汉语词典》(1992,1996年版)：失效 失去效力。例如药品失效。故障 (机械、仪器等)发生的不能顺利运转的情况; 毛病。例如发生故障,排除故障。从以上释义看,两者不同点为“故障”是可以消除的,消除后产品可以恢复正常工作,因而是暂时性的;“失效”则是不可恢复正常使用的,因而是永久性的。下面再看这两个词分别对应的英文名：《英汉技术词典》(国防工业出版社,1978年第一版),与可靠性有关的释义：failure：失败、失效、失灵、故障、事故、停车、停机、中断、损坏、毁坏。fault：缺陷、毛病、故障、损坏、失效。上述释义说明：(1)两者都是既可对应于“失效”,也可对应于“故障”;(2)failure既可表示如“失效”、“毁坏”等不可恢复的永久性情况 ,也可有如“失灵”、“停机”、“中断”等暂时性情况 。fault同样也既有“损坏”之永久性情况之意,也有“缺陷”、“毛病”类不一定是永久性情况之意。再查原文词典相关解释：《Webster's New World Dictionary,Third College Edition》：failure：the act,state,or fact of failing;specif;a losing of power or strength;a breakdown in operation or function;not succeeding in doing or becoming.这里的3个关键词是：(1)losing,“失去”、“丧失”,既可意味是永久性的丧失,也可以是暂时失去。(2)breakdown：a failure to work or function properly：“失去正常工作或起作用”,既可以是永久性的“失效”,也可以是暂时失败。(3)not succeeding：“不成功”、“不能顺利进行”、“不能继续”。同样既可以是永久性的,也可以是暂时性的。fault：(1)failure to have or do what is required;(2)something that mars the appearance,character,structure,etc;(3)a defect or point of defect in a circuit,which prevents the current from following the intender course.这3种情况中,第1种是指设备的工作情况。第2和3种都是指设备(电路)本身存在的问题,这些问题是导致发生第一种情况的原因。如果这些问题能消除,则第一种不能正常工作的情况也就不再发生,因而是暂时性的。反之,如果这些问题不能排除,它就不再能正常工作,因而就是永久性的。《Longman Active Study English-Chinese Dictionary》中的有关内容如下：failure：(1)lack of success;failing失败;(2)the non-performance or production of something expected or desired未完成;未如愿以偿。这两种情况都是指工作情况,也都既可以是最终结果,属永久性。也可以是一时的,在作了一些纠正措施后,又取得成功,因而属暂时性的。fault：a mistake or imperfection错误,缺点。例如：a small electrical fault in the motor马达中的一个小毛病。从所举例来看,多半是指暂时性的问题,因为只是小毛病,是不难修复的。但也不排除不可纠正或修复的可能,因而也有永久性的可能。综上所述,基本上可以认为failure和fault都既可以是永久性的,也可以是暂时性的。也即两者都可对应于“失效”和“故障”。三、根据“标准”定名对于“标准”术语、规范术语,应力求做到一词一义和一义一词。我国的可靠性术语源于国际标准。在定名时除国家标准外,主要还需看国际标准。但是定中文术语要仔细推敲原文的概念,选定合适的中文术语。国家标准《GB 3187-82可靠性基本名词术语及定义》中的相关内容：2.2.1 失效(故障)failure：产品丧失规定的功能。对可修复的产品通常也称“故障”。2.5.5 平均寿命(平均无故障时间)mean life(mean time between failures)：寿命(无故障时间)的平均值。2.5.6 平均寿命(平均无故障时间)的观测值observed mean life(observed mean time between failures)：a)对于不可修复的产品,当所有试验样品都观察到寿命终了的实际值时,是指它们的算术平均值;当不是所有试验样品都观测到寿命终了的截尾试验时是指受试样品的累积试验时间与失效数之比。b)对可修复的产品,是指一个或多个产品在它的使用寿命期内的某个观察期间累积工作时间与故障次数之比。《电工名词》中将“失效”的英文只列failure;而对应于“故障”的英文则除fault外,还并列了failure,主要是参考GB3187-82,同时考虑实际上在电工行业中的惯用情况。国际电工委员会标准IEC-60050-191(1990)新标准中的failure条目为(191-04-01)：failure：The termination of the ability of an item to perform a required function.Notes：1.After failure the item has a fault.2.“Failure”is an event,as distinguished from “fault”,which is a state.3.This concept as defined does not apply to items consisting of software only.GB/T 3187-94中的相应条目为：失效failure：产品终止完成规定功能这样的事件。对比新老标准,不论IEC标准还是国标,都有所变化。国标的变化有：(1)取消了并列术语“故障”;(2)定义的叙述有改变,将“丧失”改为“终止”,且加了“事件”以说明其性质,同时删掉了“对可修复产品通常也称‘故障’”。IEC标准的变化是加了3条注。这些变化都很重要。在国标,不再将“故障”作为可修复产品的术语,即不论是可修复产品还是不可修复产品,对应于failure的术语都是“失效”;同时,按照IEC新标准,明确“失效”是一个事件。在IEC新标准,通过“注”,明确了failure与fault的不同性质：failure是产品在执行功能中所发生的不良情况,称之为event(事件);而fault则是产品的state(状态),即产品中所存在的缺陷。同时说明在发生failure事件后,产品必有fault。(笔者认为,说法应是产品存在fault是发生failure的原因,只是在发生failure后才被发现。)从上述分析看,按新标准,《电工名词》中“故障”条目的英文并列failure,《电子学名词》中“故障”的英文用failure都是不合适的。“故障”的英文只应是fault。然而对应于failure的术语是否就是“失效”,却还值得推敲。根据《现代汉语词典》,“失效”是永久性的。现在就按照这样的理解来探讨。单凭failure的定义,还不足以确定中文的定名,还必须考虑使用此术语的复合词的定义才能真正弄清楚failure的性质和意思,主要的几个术语是：191-10-03 time between failures (failures之间的时间)：一个业经修复的产品的两次相继failures之间的持续时间。191-10-04 operating time between failures(failures之间的工作时间)：一个业经修复的产品的两次相继failures之间的工作时间的总持续时间。191-10-02 time to failure(failure前时间)：一个产品从它首次置于能工作状态的时刻起,直至failure的工作时间的总持续时间,或者从它恢复的时刻起直至下一次failure的工作时间的总持续时间。191-10-01 time to first failure(首次failure前时间)：一个产品从它首次置于能工作状态的时刻起,直至failure的工作时间的总持续时间。191-01-02 repaired item(业经修复的产品)： 在一次failure后事实上已修复的可修复产品。191-01-03 non-repaired item：(未经修复的产品)：在一次failure后未经修复的产品。注：未经修复的产品可以是可修复的,也可以是不可修复的。综观以上各条,可以作出如下几点理解：(1)有些产品是可以修复的。这种产品一经修复,故障就消除。因而在它工作中出现failure时,它并非永远丧失了执行所需功能的能力。这就意味着,对这种产品而言,failure并非永久性的。也因此,才有可能会发生不止一次的failure。术语“failures间的(工作)时间”只适用于经修复的这类产品。(2)对于不可修复的产品,在它工作中一旦发生failure,就一定是永久性的。因此,就只可能发生一次failure。所以对这类产品适用的是“failure前时间”。(3)“failure前时间”用于可修复的产品时,可以指第一次failure前的时间,也可以指从恢复时刻起至下一次failure时止的时间。(4)“首次failure前时间”只适用于可修复产品。上述对4条术语所适用的产品类型的理解是根据其定义分析得出的。而在美国国家标准ANSI/IEEE std 100-1984中则在术语后都用括号写明适用范围：“mean time between failures (repairable items) (reliability)”、“mean time to failure (non-repaired items)(reliability)”。根据以上定义,可以得出结论：failure并非一定是永久性的事件。对于不可修复的产品,failure必是永久性事件。而对于可修复的产品,则大多是非永久性事件。可以认为“failure”并非一定指永久性的“终止……能力”。按照这样的理解,如果《现代汉语词典》中以“药品失效”为例来解释“失效”的意思和性质,有失全面。实际上“失效”不一定具有永久性的含义,则可以将对应于failure的术语定为“失效”;如果“失效”确只具永久性的含义,则不应定名为“失效”,建议定为“失灵”。解决了基本词的定名,则其复合词的定名也就随之可定。对应于failure的术语或用“失效”或用“失灵”：MTBF原为mean time between failures的缩写词。IEC新标准中此术语有一注“在英文中,在此意义上的缩写词MTBF现反对使用”。MTBF现定为另一条目mean operating time between failures的缩写词。中文定名可按新国标的7.2.9条用“平均失效间工作时间”,或改定为“平均失灵间工作时间”。MTTF(mean time to failure)对应的新国标的是7.2.7条“平均失效前时间”。这虽然与原文术语完全对应,但IEC标准定义中明确这里的time实际是operating time。故中文术语应反映出此确切含义定名为“平均失效前工作时间”,或改定为“平均失灵前工作时间”。英文则可不改。MTTFF(mean time to first failure)对应的新国标的是7.2.6条“平均首次失效前时间”。和前条MTTF的情况相同,可(或者)略改国标的7.2.6条,定名为“平均首次失效前工作时间”;或者改定为“平均首次失灵前工作时间”。四、结论1.对应于fault的中文名定为“故障”。2.“失效”是否就意味着永久性情况,需先确定。请语言学界作出结论。3.“失效”若可以是永久性,也可以是暂时性的,则对应于failure的中文名可定为“失效”。4.“失效”若一定指永久性的情况,则对应于failure的中文名建议定为“失灵”。5.组合词中的基本词的定名一律按以上原则。* 褚善元教授是电工学名词审定委员会主任。     

火箭坠毁苏联“太空狗”奇迹生还

《星期日邮报》5月5日惊爆秘闻：1960年12月22日——就在苏联宇航员加加林升空成为“太空第一人”的4个月前，两只名叫“彗星”和“舒特卡”的流浪狗乘坐苏联一艘“东方”号太空飞船被送上了太空。然而，由于突发故障，火箭坠毁到地球表面，两只“太空狗”却奇迹生还。日前，俄罗斯媒体《西伯利亚时报》对这一鲜为人知的故事进行了首次曝光。     

中医揭“生命周期”五脏六腑何时衰落

人的一生中，生命力的盛衰呈现不断变化的趋势，就是所谓“生命周期”。关于生命周期，《黄帝内经》提出两种观点：一种是以10岁为周期；一种是以7岁（女）和8岁（男）为周期芸前者是从五脏六腑气血的盛衰来观察人的生命周期；后者是从肾气和天癸（维持性机能的物质）的盛衰来观察。     

漫谈失效与故障

一、当前状态失效与故障分别对应英文failure与fault,他们的概念不同,但使用上常易混淆。航空名词审定工作中曾议论过此问题,但限于时间未能深入讨论。《科技术语研究》对此展开讨论,这是一个很好的机会。作为响应,我仅以个人在工作中的接触对此发表一些看法。我觉得使用中的混乱源于不同使用场合在观察问题的观点不同,包括不同行业部门的出发点、时效和偶发性观点,定性和一般表述的差异等。根本问题还是缺乏覆盖面广泛的,公认的统一定义。必须首先建立科学的权威性定义。目前虽然对产品失效已有明确定义,但对系统的失效和故障均无明确定义。二、本人的理解我直觉地认为使用部门的维修人员只能根据现象对某个系统认为发生了故障。不论由于某个部件失效、供电事故、外界干扰,抑或操作差错,首先查明原因,进行故障查找、故障定位、故障诊断,直止排除故障。如果查到是由某个部件引起的,则更换部件。拆下故障件按待检或送修处理。车间用仪器测试后,有时其结论仍为未发现故障(no fault found)。以上说明使用部门常以故障一词作为所有系统或设备丧失功能或发生异常情况的称谓。设计制造部门则不同,任何部件或系统在使用中或检查中出现了丧失功能或异常情况下,就得宣告此部件或系统失效。飞机上的告警系统在任何故障下触发警示牌宣告该系统失效(fail)。设计部门的可靠性指标为寿命、失效时间或统计概念上的平均失效间隔时间(MTBF);但使用部门只统计平均拆件(更换)时间、平均故障间隔时间或平均无故障时间。换句话说,制造部门应保证产品在有效工作的寿命期内不失效,这段时间要长;使用部门考虑平均无故障时间要长,这里包括耐环境变化因素和抗干扰能力在内。对于一个由许多部件、接口、线路等环节和节点组成的复杂系统,任何环节或节点上永久性或瞬态变故都会造成故障,影响系统功能,操作不当也会出现故障现象。所以使用部门只和故障打交道,不管是否有失效部件。MTBF的F原文为failure,使用部门引用它时都译成故障。安全的口号为“不带故障上天”,而不说不让系统在空中失效。在传统观念或约定俗成情况下还形成了以下认识：——对单件产品可以下失效的结论,复杂系统只说不工作、不正常或笼统称故障,从不使用失效一词。——失效适应于有时效性产品,其品质随时间而劣化,最终为失效。失效时间是可预先估测的,故障是偶发的,不能预测的。——失效是不能容忍的,故障可以容忍,在余度系统中可以故障容错,不说失效容错。——失效是对事物的定性,故障是对现象的表述。三、定义失效的定义,在多数辞典里基本上指“产品丧失规定功能”。故障的定义的两个例子如下：①产品的特性处于不能执行所需功能的偶然事故状态^[1];②(元件)不能按要求的方式工作的物理状态,或(软件)引起功能单元不能完成所要求功能的意外状态^[2]。这些定义给人的印象为：——所需功能、要求工作、要求功能和规定功能之间没有差别,必然使得在使用中对失效和故障两个术语混淆不清;——偶然事故状态、意外状态可能是故障的特点。以上比较参见表1。四、因果关系笔者认为失效和故障之间既没有因果关系,也没有局部和整体的关系。既不是故障引起失效,也不是失效引起故障。可以说某个部件失效引起了系统故障,或某个部件故障引起系统失效,但不甚确切。有人认为整个系统的失效可能由于局部故障引起,承认了这个事实,所以在失效和故障之间不予严格区分。不仅中国的文章中混淆,外国的文章中也常混用。例如波音737-600飞机训练手册34章60节第21页有一段话：“EXTERNAL FAULT——amber LED turns on for a failure external to the GPWC”。意为：“外部故障——琥珀色LED灯亮对应于GPWC的外部失效”,这里把fault和failure等同起来了。局部和整体关系中有两种相悖的说法。一是由小环节上的故障造成大系统失效,例如某根导线接触不良,造成该系统不工作。二是由小零件失效造成大部件故障,例如某个销钉断裂,使起落架放不下来;又如发动机内某个元件失效,造成发动机空中停车的大故障。这里值得注意的是,后者以一架飞机为大系统出发,把起落架放不下来和发动机空中停车都看成为局部故障。英文对发动机空中停车说成engine out 或engine failure(失效),这可能说明了东西方文化传统上的差异。英文承认故障和失效之间既有因果关系,又有责任关系,因为1997年《Webster's Universal College Dictionary》的释义：fault,responsibility for failure……。* 周其焕教授是航空名词审定委员会委员。     

failure和fault的定名问题

产品的可靠性已愈来愈受到各界的重视。可靠性方面有两个基本而重要的术语“失效”和“故障”。由这两个基本词组成了一系列复合词 ,其中ＭＴＢＦ和ＭＴＴＦ这两个术语 ,是考核电工电子产品可靠性的重要指标 ,然而目前对应的中文术语却很不统一。本文从现状出发 ,对它们的概念 ,以及国际标准术语及其定义作些分析 ,最后对中文定名提出一些看法一、现状目前对应于上述 4个词的中文名相当不统一 ,现列举于下 :1 ｆａｉｌｕｒｅ·《英汉科技标准术语词典》(中国标准出版社编辑出版。以下简称《科标》) :(1)失效 ;(2 )故障。·《电工、电子和信…     

“原子量”和“分子量”还是保留为好

“原子量”和“分子量”这两个词对于学自然科学的人来说，是实在太熟悉了。谁都知道它是指原子和分子的相对质量，而非为重量，定义也十分严格。虽然后来ISO31把它相应命名为“相对原子质量”和“相对分子质量”，但人们总觉得它跟“原子量”和“分子量”没有什么质的不同，     

对“生态环境”与“生态健康”的一些看法

“生态环境”的提法在国内广为流行，对这一提法我并不认同，也不使用。“生态”与“环境”是两个不同概念，二者虽有密切联系，但又有不同内涵。生态的重点是指生物与生物之间、生物与环境之间的相互关系，离开了“相互关系”的内涵，那么就分别成为“生物学”与“环境科学”，生态学是一门生物与环境的交叉学科。我曾试图解读“生态环境”的含义，     

中国古代两大“顶尖技术”被盗始末

瓷器与丝绸是中国的两大金字招牌，这两种东西，是古代中国出口贸易的“独门绝学”，既挣来成箱的黄金白银，也赢得了“瓷之国”与“丝之国”的美名。天下谁不知道“丝绸之路”和“陶瓷之路”？当然，这两条路并非中国人自吹自擂；而是西方学者的馈赠。     

从“造林学”到“森林培育学”

我正在从事《森林培育学》教材的撰写工作。这是国家教委 (现教育部 )确定的一部重点教材 ,却是第一次用这个名称 ,它的前身叫作《造林学》。为什么要作这样的改变 ,在名词术语应用上确有一段值得深思的变化过程。我国的“造林学”这个词是从日文借用过来的 ,而日文的造林学又是从德文“Ｗａｌｄｂａｕ”直译过来的。德文中ｗａｌｄ是森林 ,ｂａｕ为建造的意思 ,这样的翻译似乎是顺理成章的 ,因此“造林学”这个词在日本和中国都用了很长时间。但是 ,许多学者认为“造林学”这个词用得不很贴切 ,容易引起误解。因为“造”字在中文里是从无到…     

“高层建筑”与“多层建筑”

“高层建筑”与“多层建筑”是表面上意义相同而实际上意义不同的两个词 ,非专业人士很容易将这两个词混淆在一起。“高层建筑”系指高的而又层次多的大楼 ,即北京市民俗称的“塔楼”。“高层建筑”一词似乎不大符合汉语的习惯 (似乎是指楼层高度高的楼。例如 ,一般楼层的高度为 2 .5米 ,它的高度则超过 2 .5米 ) ,但已“约定俗成” ,也就一直习惯用下来了。“多层建筑”也是指层次多的楼。但“多”与“高”都是模糊概念 ,不定量的。两层以上的楼可以称“多层建筑” ,5 0层 (夸大地说 )的楼也可以说是多层建筑 ,从这外意义上说 ,“高层建筑…     

“花椰菜”探源

花椰菜是从欧洲传入中国的一种蔬菜。其汉语名称有多种,如“花椰菜”“花菜”“菜花”等。其中“花椰菜”出现最早,大约见于19世纪20年代。这一名称一直使用至今,而且还成了汉语中用来表示这种植物的正式名称。     

“做”与“作”的推荐用法

为科技名词加注定义，是科技名词审定工作的重要任务之一。在对定义的语言表述中，“做”和“作”的使用不易分清。为了促进科技名词的科学定义，全国科技名词委联合国家语委，共同开展了“做”和“作”的相关课题研究。课题组现将相关结论在本刊予以发表，希望借此征求广大专家学者的意见与建议，以完善这一研究工作。     

关于fault与failure,MTBF与MTTF的译名

本文阐述了fault与failure，以及MTBF与MTTF的确切含义。建议分别译为故障、失效，平均失效间隔时间和失效前平均时间。     

关于failure和fault定义的研讨

一、问题的由来可靠性系统工程是研究产品全寿命过程中与故障作斗争的工程技术。研究可靠性就必然使人想到英文中的两个词“ｆａｉｌｕｒｅ”和“ｆａｕｌｔ”。讨论它们的定义会很有意义。我国 1 990年颁布的国军标ＧＪＢ451“可靠性维修性术语”对ｆａｉｌｕｒｅ和ｆａｕｌｔ是这样描述的 :故障 (ｆａｉｌｕｒｅ ,ｆａｕｌｔ)———产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态。对某些产品 ,如电子元器件、弹药等称失效。在此定义中ｆａｉｌｕｒｅ和ｆａｕｌｔ是同一概念 ,统称为“故障”。 1 994年制定的国标ＧＢ/Ｔ3 1 87…     

“拉丁字母”和“罗马字母”

ABCD……这26个字母,既称“拉丁字母”,又称“罗马字母”。两个名称有什么不同?什么时候用“拉丁字母”,什么时候用“罗马字母”,有什么规律?本文从这套字母的发展史谈起,通过考察两个名称在中国及英语国家的使用情况,得出“罗马字母”应该取代“拉丁字母”的结论。     

不能用“相对原子质量”替代“原子量”

“原子量”（atomic weight）这一广为大众熟知的术语却遭到“相对原子质量”（relative atomic mass）的冲击,国内已将“原子量”改名为“相对原子质量”。“相对原子质量”中的修饰用语“相对”二字不能改变“原子质量”的本质,而“原子量”与“原子质量”是表征两个具有不同特征而又相互联系事物的科技术语,不能混淆。将“原子量”改名为已用来表征另一事物的名词“相对原子质量”,这是不可取的,它会给科学界带来无穷后患。保留“原子量”这一术语是目前用来表征其所定义特征的最佳选择。