1、電子產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性技術(shù),目 錄,第一篇 可靠性參數(shù)與模型P1-100 第二篇 電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì).P101-125 第三篇 失效模式、影響及危害性分析（ FMEA）.P126-153 第四篇 可靠性設(shè)計(jì).P154-249,第一篇. 可靠性參數(shù)與模型,1.可靠性概念與指標(biāo),產(chǎn)品的壽命特性,產(chǎn)品的可靠性定義, 產(chǎn)品的可靠性就是在規(guī)定的條件下,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、產(chǎn)品完成規(guī)定功能的能力。 產(chǎn)品可靠性定義包括下列四要素： 規(guī)定的時(shí)間； 規(guī)定的環(huán)境和使用條件； 規(guī)定的任務(wù)和功能； 具體的可靠性指標(biāo)值； 對于一個(gè)具體的產(chǎn)品，應(yīng)按上述各點(diǎn)分別給予具體的明確的定義。,時(shí)間是廣義的：小時(shí)、公里、次數(shù)、字符數(shù),可靠

2、性的特征量, 可靠度 定義：是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、產(chǎn)品完成規(guī)定功能的概率。它是時(shí)間的函數(shù)，記作R(t)，也稱為可靠度函數(shù)。 當(dāng)t=0時(shí)，R(0)=1；當(dāng)t=時(shí)，R()=0,R(t)=P(Tt), 可靠度R(t)與可靠壽命tR0 可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間期間（t1,t2)內(nèi) 完成規(guī)定功能的概率。記作R(t1,t2)，特別記 R(t)=R(0,t) 可靠壽命：對特定的R0，若tR0使R(tR0)=R0，則稱tR0為與可靠度R0 相對應(yīng)的可靠壽命 例1：某彩電工作臺1年的可靠度為0.94，即R(1年)=0.94；亦即該彩電可靠度為0.94時(shí)的可靠壽命t0.94=1年

3、 例2：某通訊設(shè)備工作臺3年可靠度為0.90，即 R(3年）=0.90 t0.90=3年 例3：神舟5號發(fā)射成功的可靠度為0.99； 例4：神舟5號火箭發(fā)射成功的可靠性為0.997., 不可靠度 定義：是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、產(chǎn)品不能完成規(guī)定的功能的概率。它也是時(shí)間的函數(shù)，記作F(t)，也稱為累積F(t)=p(T t),R(t)+F(t)=1,失效概率密度f(t) 定義：失效概率密度是累積失效概率F(t)對時(shí)間的變化率，它表示產(chǎn)品壽命落在包含t的單位時(shí)間內(nèi)的概率，即t時(shí)刻，產(chǎn)品在單位時(shí)間內(nèi)失效的概率,瞬時(shí)失效率(t)，（簡稱失效率）, 定義：是在t時(shí)刻，尚未失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻

4、后的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。, 通?？梢圆捎妹啃r(shí)百分之一或千小時(shí)的百分之一來作為產(chǎn)品失效率的單位，但對具有高可靠 要求的產(chǎn)品來說，就需要采用更小的單位來作為失效率的基準(zhǔn)?，F(xiàn)在常采用菲特作基準(zhǔn)單位。菲特這一單位的數(shù)量概念是： 1菲特（FIT）=1 10-9/小時(shí)=1/ 10-6千小時(shí) 實(shí)際上，這就表示了10億個(gè)元件小時(shí)內(nèi)只允許有一個(gè)產(chǎn)品失效，亦即在每千小時(shí)內(nèi)，只允許有百萬分之一的失效概率。,失效率的單位,失效率的等級,可靠性指標(biāo)及其內(nèi)在關(guān)系,MTBF和MTTF, 對不可維修的產(chǎn)品的平均壽命 是指從開始投入工作，至產(chǎn)品失效的時(shí)間平均值。也稱平均失效前時(shí)間，記以MTTF，它是英文（Mean Ti

5、me To Failure)的縮寫。,平均失效前時(shí)間-MTTF（Mean Time To Failure)的理解,T1,T2,T3,T4,T5, 對可維修產(chǎn)品而言,其平均壽命是指兩次故障間的時(shí)間平均值,稱平均故障間隔時(shí)間,習(xí)慣稱平均無故障工作時(shí)間,用MTBF記之,它是英文(Mean Time Between Failures)的縮寫.,平均故障間隔時(shí)間-MTBF (Mean Time Between Failure)的理解,MTBF=Ti/n,Tn, 對于指數(shù)分布(大部分電子設(shè)備適用): (t)=常數(shù)時(shí),平均維修間隔時(shí)間-MTTR (Mean Time To Repair), 對可維修產(chǎn)品還有

6、平均維修時(shí)間，它是設(shè)備處于故障狀態(tài)時(shí)間的平均值，或設(shè)備修復(fù)時(shí)間的平均值。記以MTTR，它是英文（Mean Time TO Repair)的縮寫。, 可維修產(chǎn)品的有效度A，它表示設(shè)備處于完好狀態(tài)的概率。,維修性指標(biāo),Classes lf High Availability System,2 插入語 可靠性的重要性,可靠性是質(zhì)量的時(shí)間指標(biāo),以可靠性為中心的質(zhì)量觀,可靠性是什么?,十年包換? 能否達(dá)到? 如何達(dá)到? 如何更好? -用可靠性工程來回答,一個(gè)電度表的故事,如何計(jì)算與回答,可靠度? 用戶要求? 產(chǎn)品翻修率? 客戶滿意度? 6西格瑪,R-可靠度,越大越好 T-任務(wù)時(shí)間,客戶要求的時(shí)間 -失效

7、率,越小越好,可靠性是定量的概率統(tǒng)計(jì)指標(biāo) 在設(shè)計(jì)中它必須是可預(yù)計(jì)的，在試驗(yàn)中它必須是可測量的，在生產(chǎn)中它必須是可保證的及在現(xiàn)場使用中它必須是可保持的。,系統(tǒng)可靠性與維修性指標(biāo)可以從兩方面論證： 一是研究被論證系統(tǒng)應(yīng)該具有或側(cè)重于哪些可靠性和維修性指標(biāo)；二是決定這些指標(biāo)水平的高低。,3 可靠性、維修性指標(biāo)的論證和確定,a、裝備的類型，例如對坦克為平均無故障里程（MMBF）、對于飛機(jī)為平均無故障飛行小時(shí)（MFHBF）、對一般設(shè)備則為平均無故障時(shí)間（MTBF）； b、裝備的使用要求（戰(zhàn)時(shí)、平時(shí)、一次使用、重復(fù)使用）對于一次使用的產(chǎn)品則為成功率（例導(dǎo)彈）； c、裝備可靠性的驗(yàn)證方法，廠內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證則用合

8、同參數(shù)，外場驗(yàn)證則用使用參數(shù)。,可靠性指標(biāo)的選擇的依據(jù),實(shí)際的可靠性指標(biāo),1為產(chǎn)品MTBF檢驗(yàn)下限值 0為產(chǎn)品MTBF檢測上限值 使用方風(fēng)險(xiǎn)率 生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)率 dm鑒別比,不同壽命分布的可靠性函數(shù),指數(shù)分析 正態(tài)分布 對數(shù)正態(tài)分布 威布爾分布,可靠性的統(tǒng)計(jì)術(shù)語的誤區(qū),壽命與MTBF(平均無故障工作時(shí)間),點(diǎn)估計(jì)與區(qū)間估計(jì)概念 (下雨),4 客戶要求的可靠性指標(biāo)分解, 一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)壽命為15年,是要求15年內(nèi)其累積的故障率不超過10%, 一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)壽命為15年,要求15年時(shí)其第年的故障比例不超過1%,5 可靠性模型的分析與建立,可靠性模型的組成, 何為產(chǎn)品可靠性模型 為了對產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行定

9、量分配和估量,根據(jù)產(chǎn)品組成或完成規(guī)定任務(wù)時(shí)的功能關(guān)系與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),建立的數(shù)學(xué)模型. 可靠性模型包括可靠性框圖和可靠性數(shù)學(xué)模型二項(xiàng)內(nèi)容, 可靠框圖應(yīng)與產(chǎn)品的工作原理及功能框圖相協(xié)調(diào),功能框圖表示產(chǎn)品中各單元之間的功能關(guān)系,而原理圖則表示產(chǎn)品各單元之間的物理關(guān)系.可靠性框圖用來簡明扼要、直觀地描述產(chǎn)品為完成任務(wù)的各種組合（串并聯(lián)框圖）。為了編制可靠性框圖必須全面了解產(chǎn)品完成任務(wù)的定義及使用的任務(wù)剖面，并給出一般的和專門的假設(shè)。,可靠性模型,數(shù)學(xué)模型,假設(shè)各單元壽命服從指數(shù)分布,MTBFs=1s,建立產(chǎn)品的可靠性模型, 產(chǎn)品的可靠性模型是進(jìn)行產(chǎn)品可靠性指標(biāo)定量分配和預(yù)計(jì),以及開展產(chǎn)品可靠性分析的基礎(chǔ)。

10、 典型的可靠性模型有： 串聯(lián)、并聯(lián)（熱儲(chǔ)備）、混聯(lián)、表決(k/n)、冷儲(chǔ)備（非工作）和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。 有基本可靠性與任務(wù)可靠性模型之分。 參考標(biāo)準(zhǔn)： GJB813可靠性模型的建立和可靠性預(yù)計(jì),繪制可靠性構(gòu)圖應(yīng)依據(jù)以下八個(gè)原則：, 框圖標(biāo)題每個(gè)可靠性框圖應(yīng)該有一個(gè)標(biāo)題，該標(biāo)題包括產(chǎn)品的標(biāo)志、任務(wù)說明及壽命剖面的有關(guān)部分，以及對工作方式的說明。 規(guī)定條件每個(gè)可靠性框圖應(yīng)規(guī)定有關(guān)的限制條件。這些條件將影響框圖形式的選擇、可靠性參數(shù)或可靠性變量，以及影響繪制框圖時(shí)所做的假設(shè)或簡化。 完成任務(wù)應(yīng)該用專門的術(shù)語規(guī)定任務(wù)的完成，并確切地說明在規(guī)定的條件下，可靠性對產(chǎn)品完成任務(wù)的影響。,可靠性模型的程序, 方框

11、順序可靠性框圖中的方框在串聯(lián)環(huán)節(jié)中的相對位置是沒有物理意義的，但是，為了表示工作過程中事件發(fā)生的順序，應(yīng)按一定的邏輯順序排列。 方框含義可靠性框圖中的每個(gè)方框應(yīng)只代表構(gòu)成產(chǎn)品的一個(gè)功能單元，所有方框均應(yīng)按要求以串聯(lián)、并聯(lián)、旁聯(lián)或其組合形式連接。 方框標(biāo)志可靠性框圖中的每一個(gè)方框都應(yīng)進(jìn)行標(biāo)志為避免混淆，對具有許多方框的框圖應(yīng)按照有有關(guān)編碼系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定的代碼進(jìn)行標(biāo)志。應(yīng)專門說明在可靠性模型中未包括的產(chǎn)品中的硬件或功能單元。 可靠性變量每個(gè)方框應(yīng)規(guī)定可靠性變量，以表明每個(gè)方框完成其規(guī)定功能所需的工作時(shí)間（循環(huán)次數(shù)、或事件等），并用于計(jì)算方框的可靠性。,可靠性模型的程序,構(gòu)畫產(chǎn)品可靠性方框圖示例

12、, 可靠性方框圖只表明組成產(chǎn)品的分系統(tǒng)或組件與產(chǎn)品的可靠性關(guān)系的連接，通常，它是產(chǎn)品組成子系統(tǒng)或組件的串、并聯(lián)的某種組合，但組件在串聯(lián)環(huán)節(jié)中相對位置是沒有物理意義的，它只表明產(chǎn)品完成規(guī)定任務(wù)所必須保證的各功能組件的關(guān)系。,儲(chǔ)備電源系統(tǒng)的原理圖和可靠性框圖,可靠性框圖應(yīng)注意的事項(xiàng), 各方框之間的所有邊線不具有可靠性值。這些邊線只用來表示框圖中各方框的連接關(guān)系，而不代表與產(chǎn)品有關(guān)的導(dǎo)線和連接器。導(dǎo)線和連接器作為一個(gè)獨(dú)立的方框或構(gòu)成一個(gè)單元或功能的一部分。 產(chǎn)品的所有輸入在規(guī)定的極限之內(nèi)。 就故障概率而言，框圖中一個(gè)方框所表示的單元或功能不受其他方框的影響。 對于電子設(shè)備，若電路中采用可靠性并聯(lián)結(jié)構(gòu)

13、或其他儲(chǔ)備方式時(shí)，其框圖的分解與繪制應(yīng)表示這種結(jié)構(gòu)。不可簡單地以PCB板來區(qū)分。,可靠性模型的程序,不能與電路的串并聯(lián)混淆,圖A,圖B,利用故障樹分析（FTA），可以構(gòu)劃復(fù)雜的系統(tǒng)的可靠性框圖，關(guān)于該部分，將另文介紹。,建立可靠性數(shù)學(xué)模型,建模方法 普通概率法 利用普通的概率關(guān)系式，根據(jù)產(chǎn)品的可靠性框圖建立可靠性數(shù)學(xué)模型。這種方法可用于單功能和多功能的系統(tǒng)。 布爾真值表法 利用布爾代數(shù)法，根據(jù)產(chǎn)品可靠性框圖建立可靠性數(shù)學(xué)模型。這種方法比普通概率法麻煩，但在熟悉布爾代數(shù)的情況下，這種方法還是有用的。它適用于單功能及多功能的系統(tǒng)。,可靠性模型的程序,邏輯圖法 利用邏輯圖根據(jù)可靠性框圖建立可靠性數(shù)學(xué)

14、模型。這種方法比普通概率法麻煩，但它是布爾真值表法的簡化方法，通過各項(xiàng)合并來簡化任務(wù)可靠度公式。 蒙特卡羅模擬法 利用隨機(jī)抽樣方法根據(jù)可靠性框圖進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)。當(dāng)已知產(chǎn)品中各單元的概率（或等效可靠性參數(shù)），但任務(wù)可靠性模型過分復(fù)雜，難以推導(dǎo)出一個(gè)可以求解的公式時(shí)，可采用蒙特卡羅模擬法。這種方法不是產(chǎn)品一個(gè)完成任務(wù)的通用公式，而是根據(jù)產(chǎn)品各單元的概率和可靠性框圖，計(jì)算產(chǎn)品完成任務(wù)的概率。 作為一個(gè)例子,下面用普通概率法來建立串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。,可靠性模型的程序,串聯(lián)系統(tǒng),定義：系統(tǒng)中的下屬幾個(gè)組件全部工作正常時(shí)，系統(tǒng)才正常；當(dāng)系統(tǒng)中有一個(gè)或一個(gè)以上的組件失效時(shí)，系統(tǒng)就失效，這樣的系統(tǒng)

15、稱串聯(lián)系統(tǒng)。串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖就是下屬幾個(gè)組件的串聯(lián)圖。設(shè)系統(tǒng)下屬組件的可靠性度分析為, 用Ss和Si分別表示系統(tǒng)和單元的正常工作狀態(tài)，則依據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的定義，串聯(lián)系統(tǒng)中正常事件是“交”的關(guān)系，邏輯上為“與”的關(guān)系，系統(tǒng)要正常工作，必須各子系統(tǒng)都正常工作，則有,系統(tǒng)正常工作的概率為各單元概率之積，因此,由于,所以,對于指數(shù)分布,并聯(lián)系統(tǒng),定義：系統(tǒng)中的幾個(gè)下屬組件，只要其中一個(gè)工作正常，則系統(tǒng)就正常工作，只有全部組件都失效時(shí)，系統(tǒng)才失效，這樣的系統(tǒng)就稱并聯(lián)系統(tǒng)。并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性方框圖為n個(gè)組件的并聯(lián)圖。,設(shè)組成組件的可靠性分別為 相應(yīng)組件的失效（故障）概率分別為 并設(shè)并聯(lián)系統(tǒng)的失效（故障）概率

16、Qs, 用Ss和Si分別表示系統(tǒng)和單元的正常工作狀態(tài)，用Fs和Fi表示系統(tǒng)和單元不正常工作，則依據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)的定義，并聯(lián)系統(tǒng)中不正常事件是“交”的關(guān)系，邏輯上為“與”的關(guān)系，系統(tǒng)要不正常工作，必須各子系統(tǒng)都不正常工作，則有,系統(tǒng)不正常工作的概率為各單元不正常工作概率之積，因此,由于,所以,對于指數(shù)分布，若失效率用表示,當(dāng)N個(gè)相同時(shí)，則,可靠性數(shù)學(xué)模型的分析實(shí)例, 某設(shè)計(jì)中，用7個(gè)數(shù)據(jù)位傳遞數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳遞模塊的RAM經(jīng)常出錯(cuò)，為了提高共傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，增加了四個(gè)數(shù)據(jù)位，用于校驗(yàn)。當(dāng)有一位出錯(cuò)進(jìn)可以糾正。, 分析 加了數(shù)據(jù)校驗(yàn)后，其中任何一個(gè)數(shù)據(jù)信號出錯(cuò)都可以糾正，即不再出錯(cuò)，但是，若同時(shí)有兩個(gè)以

17、上的數(shù)據(jù)位出錯(cuò)時(shí)，檢驗(yàn)是無法修正的。,假定某一時(shí)刻一個(gè)數(shù)據(jù)位出錯(cuò)的概率為P（例如10%），這時(shí)刻存儲(chǔ)器芯片的出錯(cuò)的總概率可能是PTOL，那么，經(jīng)這種檢驗(yàn)處理后，這一時(shí)刻，存儲(chǔ)器芯片出錯(cuò)的概率約為P TOL Y。之所以以為“約”，是因?yàn)椴豢紤]硬件的失效。計(jì)算結(jié)果見附表，此處的可靠性是不隨時(shí)間變化的。,本例N=7,N數(shù)據(jù)位數(shù)，K校驗(yàn)位數(shù)；Ri數(shù)據(jù)位的可靠度,n=N+K,思考, 某電源系統(tǒng)，用7805穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，兩個(gè)并聯(lián)使用，建立其可靠性模型：,表決模型（k/n)的可靠性計(jì)算, 組成系統(tǒng)的n個(gè)相同單元中，只需要其中k個(gè)單元完好，系統(tǒng)就能成功完成任務(wù)。,其中,二項(xiàng)系數(shù),r=k,冷儲(chǔ)備(非工作)模型的可

18、靠性計(jì)算, 組成系統(tǒng)的n個(gè)單元中,只有其中1個(gè)單元工作,系統(tǒng)就能完成任務(wù);當(dāng)它發(fā)生故障時(shí),通過切換,系統(tǒng)繼續(xù)能成功完成任務(wù),直到所有單元都發(fā)生故障。,通常設(shè)切換開關(guān)可靠度為Rd=1,系統(tǒng)的可靠性計(jì)算 方法概述（1）, 一般的方法經(jīng)過由元件到組件，由組件到整機(jī)，由整機(jī)到系統(tǒng)這種逐級計(jì)算法，因?yàn)椋?整機(jī)揚(yáng)并聯(lián)貯備，元件數(shù)增加了，而整機(jī)的可靠必將有所提高，但按元件失效率累加的系統(tǒng)失效增加了。 同樣的元件在不同的線路中使用，其可靠性也可能不同。 “系統(tǒng)”是廣義的：系統(tǒng)對下屬子系統(tǒng)或整機(jī)，整機(jī)對下屬組件，組件對下屬部件、元件等均可稱為系統(tǒng)。, 系統(tǒng)可靠性的計(jì)算方法很多，如數(shù)學(xué)模型法、真值表法、狀態(tài)變換分

19、析法、失效樹法、貝葉斯法和蒙特卡羅法（Monte-Carlo Method)等。對各種方法的運(yùn)用取決于產(chǎn)品的類型、已知條件和要求。 系統(tǒng)可靠性的計(jì)算方法，在整機(jī)和系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算中（如可靠性預(yù)計(jì)、可靠性根本和可靠性評審）都要用到，因此應(yīng)引起重初見；但在各種運(yùn)用中，應(yīng)注意各種方法的條件和適用對象。,系統(tǒng)的可靠性計(jì)算 方法概述（2）,串聯(lián)、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性的計(jì)算, 由產(chǎn)品的可靠性框圖，寫出系統(tǒng)的可靠性數(shù)學(xué)表達(dá)式的方法很多。采用串聯(lián)、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性公式進(jìn)行化簡是常用的方法。例，對下圖（a）所示的系統(tǒng)，化成下圖（b)所示的串聯(lián)系統(tǒng)，若以小寫字母代表各組件的可靠度時(shí)，化簡后的、兩上環(huán)節(jié)的可靠度表達(dá)式如

20、下：,化簡后兩個(gè)環(huán)節(jié)的可靠度表達(dá)式如下, 如果各組件可靠度為已知，代入其可靠度表達(dá)式， 便可算出系統(tǒng)的可靠度。,可靠性指標(biāo)的分配, 在研制具有可靠性指標(biāo)要求的電子設(shè)備時(shí)，會(huì)遇到可靠性指標(biāo)的分配問題，它是可靠性預(yù)計(jì)的逆過程，即在已知系統(tǒng)可靠性指標(biāo)時(shí)，如何考慮和確定其組成單元的可靠性指標(biāo)值。,可靠性分配考慮的因素, 子系統(tǒng)復(fù)雜程度的差別 子系統(tǒng)重要程度的差別 子系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的差別 子系統(tǒng)任務(wù)時(shí)間的差別 子系統(tǒng)研制周期的差別 對于個(gè)別研制周期長的單元，允許反復(fù)改進(jìn)設(shè)計(jì)的時(shí)間較緊，在分配指標(biāo)時(shí)應(yīng)適當(dāng)放寬。 作為一項(xiàng)設(shè)計(jì)，除了滿足性能和可靠性指標(biāo)之外，還應(yīng)滿足如重量、體積成本等一些要求。因此，如何在重量

21、、體積和成本等一些限制條件下，使產(chǎn)品的可靠性分配方案更為合理，也是可靠性分配要考慮的問題之一。,考慮復(fù)雜度和重要度的分配方法, 這個(gè)方法是美國電子設(shè)備可靠性顧問團(tuán)（AGREE）首先提出來的，也稱AGREE分配法。 這個(gè)方法是假定設(shè)備的故障時(shí)間符合指數(shù)頒布的。這一假設(shè)對大部分系統(tǒng)和整機(jī)均適合。 各裝置的基本組成單元數(shù)，反映了各裝置的復(fù)雜程度。, 各裝置的基本組成元件數(shù) 僅計(jì)算有源器件個(gè)數(shù) 等效有源器件數(shù)，等交有源器件數(shù)的粗略折算：,重要度, 第i個(gè)裝置的重要度定義如下：第i個(gè)裝置的 故障引起系統(tǒng)發(fā)生故障的概率為：,重要度的確定, 此式的含義是，引起系統(tǒng)故障的某裝置的故障概率與該裝置的故障概率之比

22、 若給不出確切的統(tǒng)計(jì)數(shù)值，還可用經(jīng)驗(yàn)評分法確定之,式中：di-對某裝置的經(jīng)驗(yàn)得分?jǐn)?shù)，dic。c-總分值,討論,考慮裝置復(fù)雜度之后的分配方式 （AGREE法）,（子系統(tǒng)的MTBF分配值）,（子系統(tǒng)的失效率分配值）,計(jì)算示例,綜合因子分配法(工程加權(quán)法), 本可靠性分配方法除考慮產(chǎn)品的重要度和復(fù)雜度外,還考慮環(huán)境條件、元器件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化程度、工藝能力和維修等工程技術(shù)發(fā)展不平。 綜合因子 Si=V/Vi 其中： 各部分MTBFi分配值為： MTBFi=SiMTBFs 例：某系統(tǒng)MTBF指標(biāo)為40h，各分機(jī)的可靠性應(yīng)如何分配,可靠性指標(biāo)分配應(yīng)注意的事項(xiàng), 可靠性指標(biāo)分配應(yīng)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行、盡早明確，為

23、可靠性設(shè) 計(jì)提供依據(jù)； 可靠性指標(biāo)分配應(yīng)隨產(chǎn)品研制階段的深入反復(fù)進(jìn)行，以逐步達(dá)到科學(xué)、合理、可行； 為了有效減少分配反復(fù)次數(shù)，前期分配盡可能留有余量； 可靠性分析研究的一般原則： 復(fù)雜度高的/技術(shù)不成熟的/環(huán)境條件惡劣的/元器件（功率）比較多的部分可靠性指標(biāo)分配應(yīng)相對低一點(diǎn)； 重要度高的/維修可達(dá)性差的/標(biāo)準(zhǔn)化程度高的部分可靠性指標(biāo)的分配相對高一點(diǎn)； 當(dāng)以可靠性度R作為分配參數(shù)時(shí)，工作時(shí)間t較長部分，可靠度指標(biāo)分配相對可低一點(diǎn)（因?yàn)镽=e -t),7 可靠性指標(biāo)的試驗(yàn),基本MTBF（或失效率）的測試, 在實(shí)際工作過程中，很多時(shí)候并不需要精確在知道某個(gè)產(chǎn)品的MTBF，只需要知道是否可以接受此產(chǎn)品

24、。這時(shí)，只需要對產(chǎn)品進(jìn)行模擬運(yùn)行測試，當(dāng)產(chǎn)品通過了測試時(shí)，就認(rèn)為產(chǎn)品達(dá)到了要求的MTBF，可以接受此產(chǎn)品。, 如何確定產(chǎn)品應(yīng)該進(jìn)行什么樣的測試，也就是我們應(yīng)該用多少樣品進(jìn)行多長時(shí)間的測試？根據(jù)MTBF（平均失效間隔時(shí)間）的定義，從“平均”這一個(gè)看來失效的次數(shù)越多計(jì)算值就越能代表“平均值”，當(dāng)然失效次數(shù)越多對應(yīng)的總測試時(shí)間也就越長；一般情況下要求：只要測試時(shí)間允許，失效的次數(shù)應(yīng)應(yīng)該取到盡可能多。,設(shè)備MTBF的快速估計(jì)（點(diǎn)估計(jì)值）,T為臺時(shí)數(shù)，即試驗(yàn)或工作的設(shè)備數(shù)設(shè)備工作（試驗(yàn)）時(shí)間,r為試驗(yàn)或工作中故障次數(shù)；當(dāng)失效為0時(shí)， r=0.916 (60%置信度單邊估計(jì)） r=2.3 (90%置信度單

25、邊估計(jì)） r=1.6 (80%置信度單邊估計(jì)）,例子,3臺設(shè)備進(jìn)行了200小時(shí)的試驗(yàn)，試驗(yàn)中失效6個(gè)，MTBF點(diǎn)估計(jì)為MTBF=（2003）/6=100h。 一批設(shè)備3臺，交給客戶使用，設(shè)備連續(xù)工作一年，無失效報(bào)告，則這批產(chǎn)品的MTBF為： MTBF（324 365 1）/0.916 =28690h,14600h 11426h,元器件失效率的估計(jì),T為元件小時(shí)，即試驗(yàn)或工作的元器件數(shù) 元器件工作（試驗(yàn)）時(shí)間,r為試驗(yàn)或工作中故障次數(shù)；當(dāng)失效為0時(shí)， r=0.916 (60%置信度單邊估計(jì)） r=2.3 (90%置信度單邊估計(jì)） r=1.6 (80%置信度單邊估計(jì)）,例子,458個(gè)樣品進(jìn)行了20

26、00小時(shí)的失效率鑒定試驗(yàn)，試驗(yàn)中失效6個(gè)，失效率為 =6/（2000458）=6.55 10-6/h 一批元器件300個(gè)，交給客戶后裝機(jī)使用，設(shè)備連續(xù)工作一年，無失效報(bào)告，則這批產(chǎn)品的失效率為：0.916/(30024365)=3.48510-7/h,有置信度要求的指標(biāo)測定計(jì)算,例1, 某種產(chǎn)品，要求在90%的置信度下MTBF（或1/）為2000H，如何判定此產(chǎn)品的可靠性是否達(dá)到了規(guī)定的要求？ 可以轉(zhuǎn)化為判定此產(chǎn)品是否能通過規(guī)定時(shí)間的模擬運(yùn)行測試，其關(guān)鍵是要找出測試時(shí)間：, 測試時(shí)間=AMTBF=A/，A這個(gè)因子與“在這段時(shí)間內(nèi)允許失效的次數(shù)”和“90%的置信度”有關(guān)系。根據(jù)已經(jīng)成熟的體系，直

27、接代用公式：, X2（1-a，2(r+1) )是自由度為2(r+1)的X平方分布的a分位數(shù)；1-a是要求的置信度，為90%；r是允許的失效數(shù)，由你自己決定；, 此分布值可以通過EXCEL來計(jì)算，在EXCEL中對應(yīng)的函數(shù)為CHIINV； 如允許失效1次時(shí)， A=0.5*CHIINV(1-0.9,2*2)=0.5*CHIINV(0.1,4)=0.5*7.78=3.89； 所以應(yīng)該測試的時(shí)間為：3.892000=7780H。 也就是當(dāng)設(shè)備運(yùn)行7780H是只出現(xiàn)一次失效就認(rèn)為此產(chǎn)品達(dá)到了要求的可靠性。,7780H是324天（7780/24=324），快一年了，做一次測試花一年的時(shí)間？太長！可和這樣去調(diào)

28、整： 增加測試的總樣品數(shù)；7780從統(tǒng)計(jì)上看，準(zhǔn)確地說是7780臺時(shí)、它是“機(jī)臺時(shí)間”這樣一個(gè)量；如果測試中有50臺樣機(jī)，則只需要測試155.6H；如果有100臺樣機(jī)，則只需要測試到77.8H； 減少允許失效的次數(shù)；允許失效的次數(shù)為0時(shí)，同上計(jì)算后得到測試時(shí)間為4605臺時(shí)（一般不建議采用此種方式來縮短測試時(shí)間，這樣會(huì)增大測試的誤差率，風(fēng)險(xiǎn)大）。 對于價(jià)格較低、數(shù)量較多的產(chǎn)品（如各種元器件、各種家用電器等），用上面介紹的方法，可以很方便地進(jìn)行測試；但當(dāng)產(chǎn)品的價(jià)格較高、MTBF較高的產(chǎn)品如何測試？一般是采用加速壽命試驗(yàn)方法（另講）。,補(bǔ)充 應(yīng)力加速壽命的計(jì)算,應(yīng)力加速模型,3.4.1 加速壽命的

29、基本原理和理論依據(jù), 阿倫尼斯（Arrhenius)方程。1899年阿倫尼斯根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出化學(xué)反應(yīng)率與溫度間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式，將元器件壽命變?yōu)楫a(chǎn)品壽命t，則可得,式中，t為產(chǎn)品的壽命當(dāng)產(chǎn)品壽命服從對數(shù)正態(tài)分布時(shí)，t 一般指產(chǎn)品的中位壽命和t0.5；當(dāng)產(chǎn)品壽命服從威布爾分布時(shí)，t一般指特征壽命);T為加速應(yīng)力（溫度）。, 式(3-3)就是由阿倫尼斯方程導(dǎo)出的加速壽命方程,它給出了產(chǎn)品t與加速應(yīng)力(溫度T)之間的關(guān)系,與之對應(yīng)原曲線便是加速壽命曲線。顯然,在單對數(shù)坐標(biāo)系上,式(3-3)表示t與1/T是一條直線關(guān)系.反之,如果根據(jù)某產(chǎn)品的加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù),在單邊對數(shù)坐標(biāo)紙上描點(diǎn),所得的軌跡可用直線

30、擬合,那么該產(chǎn)品的壽命與溫度滿足關(guān)系式(3-3).更進(jìn)一步,在擬合直線延長線上可以得到正常應(yīng)力(溫度)水平下的壽命數(shù)據(jù)., 逆冪律方程。有些產(chǎn)品的壽命與所加電壓U或所通電流I這間符合逆冪律關(guān)系。其關(guān)系式為：, 式中，Pr為基準(zhǔn)應(yīng)力（額定應(yīng)力）；P為工作應(yīng)力；r為在應(yīng)力Pr下的壽命；為在應(yīng)力P下的壽命；為冪指數(shù),高溫高熱加速, 根據(jù)加速模型（Arrhenius Mode)，得知加速因子的表達(dá)式為：, Ea為激活能（eV)，k為玻爾茲曼常溫且k=8.6*10E-5eV/K。T為絕對溫度、RH指相對溫度（單位%）、下標(biāo)u指常態(tài)、下標(biāo)s指加速狀態(tài)（如RHun指常態(tài)下相對溫度的n次方），一般情況下n取2

31、。,例, 某種產(chǎn)品，要求在90%的置信度下MTBF為20000H，因單價(jià)較貴，只能提供10臺左右的產(chǎn)品做測試，請問如何判定此產(chǎn)品可靠性是否達(dá)到規(guī)定的要求？ 還是轉(zhuǎn)化為測試。即使有10臺產(chǎn)品全部用于測試，20000H的MTBF也需要測7780H左右，這個(gè)時(shí)間太長，應(yīng)該怎么辦？, 根據(jù)加速模型（Arrhenius Model），得知加速因子的表達(dá)式為：, Ea為激活能（eV),k為玻爾茲曼常溫且k=8.6*10E-5eV/K。T為絕對溫度、RH指相對溫度（單位%）、下標(biāo)u指常態(tài)、下標(biāo)s指加速狀態(tài)（如RHun指常態(tài)下相對溫度的n次方），一般情況下n取2。, Ea根據(jù)原材料的不同，有不同的取值，一般情

32、況下： 氧化膜破壞 0.3Ev 離子性（SiO2中Na離子漂移） 1.0-1.4Ev 離子性（Si-SiO2界面的慢陷阱） 1.0eV 由于電遷移而斷線 0.6eV 鋁腐蝕 0.60.9eV 金屬間化合物生長 0.50.7eV 根據(jù)產(chǎn)品的特性，取Ea為0.6eV，則在75、85%RH下做測試1h，相當(dāng)于在室溫（25、75%RH）的加速倍數(shù)為：,F=EXP(0.6*(1/298)-(1/348)*105/8.6+(0.852-0.752)=34 若允許一次失效，在90%的置信度下，需要測試的時(shí)間為：Ttest=A*MTBF，A的計(jì)算同上用EXCEL計(jì)算， 即：A=0.5*CHIINV(1-0.9

33、,2*2)=0.5*CHIINV(0.1,4)=0.5*7.78=3.89 所以要求的室溫下的測試時(shí)間為：Tu=3.89*20000=77800H;換算后，在高溫下的測試時(shí)間為：Ta=778000/AF=2288Hrs； 最后，測試方案就是：將10臺設(shè)備在75、85%下進(jìn)行228.8Hrs的測試，如果失效次數(shù)小于或等于一次，就認(rèn)為此產(chǎn)品的MTBF達(dá)到要求。,3.4.2不知道Ea, 實(shí)際工作中，沒有那么多樣品，只能用最少的樣品數(shù)：9臺（每個(gè)溫度下各三臺）。具體做法是： a、取三臺設(shè)備在高溫T下運(yùn)行，觀察產(chǎn)品的失效情況。若產(chǎn)品較快失效，則取t1=T，t2=t1-15，（1/t3)-(1/t1)=2

34、(1-t2)-(1-t1)；若產(chǎn)品長時(shí)間沒有失效，則取t3=1，t2=t3+15，（1/t3)-(1/t1)=2(1/t2)-(1/t1). b、根據(jù)三個(gè)溫度點(diǎn)對應(yīng)的產(chǎn)品壽命時(shí)間，計(jì)算出此產(chǎn)品的Ea。 上面的方法對元器件都比較適用，對一些系統(tǒng)，可能就不太合適了。,例1, 某產(chǎn)品進(jìn)行了4個(gè)溫度點(diǎn)的加速壽命試驗(yàn)，其數(shù)據(jù)如下，試計(jì)算在25時(shí)的MTBF（用點(diǎn)估計(jì)即可）,X為1/T，y為 ln(),在EXCEL中作圖，將對應(yīng)的曲線用直線擬合、顯示公式得到直線的斜率為9530.5；也就是（Ea/k)=9530.5， 故Ea=0.821eV 故產(chǎn)品在常溫25時(shí)壽命為 Ln()=-22.546+9530.5(

35、1/298)=9.436 =MTBF=12525.77 故產(chǎn)品失效率為: =7.9810-5/h,(k=1.380662E-23J/K, 1eV=1.602189E-19),第二篇、電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì),1.1 可靠性預(yù)計(jì)的目的, 可靠性預(yù)計(jì)是電子設(shè)備可靠性從定性考慮轉(zhuǎn)入定量分析的關(guān)鍵是“設(shè)計(jì)未來”的先導(dǎo)，是決策設(shè)計(jì)、改進(jìn)設(shè)計(jì)，確保產(chǎn)品滿足可靠性指標(biāo)要求的不可缺少的技術(shù)手段。 可靠性預(yù)計(jì)不去追求絕對準(zhǔn)確。采用統(tǒng)一尺度預(yù)計(jì)，為可靠性的定量分析提供可比的相對度量。 預(yù)計(jì)的主要目的在于檢查產(chǎn)品研制方案和電路設(shè)計(jì)的合理性，比較不同設(shè)計(jì)方案的可靠性水平，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，對高故障率和隨過高應(yīng)力部分引起注意。

36、與可靠性分配技術(shù)相結(jié)合，把規(guī)定的可靠性指標(biāo)倒塌地分配給各個(gè)組成部分，并為制定研制計(jì)劃、驗(yàn)證試驗(yàn)方案以及維修、后勤保障方案提供依據(jù)。,1.2 可靠性預(yù)計(jì)的作用, 在設(shè)備、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，定量地預(yù)測其可靠性水平，以判斷設(shè)計(jì)方案能否滿足可靠性指標(biāo)的要求。 對幾種相似的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，以便選擇在可靠性、性能、重量、費(fèi)用等方面最佳的綜合設(shè)計(jì)方案。為實(shí)施可靠性分配提供依據(jù)。 為實(shí)施可靠性根本提供依據(jù)。 為優(yōu)選元器件及合理使用元器件提供指南。 通過應(yīng)力分析法預(yù)計(jì)，可鑒別設(shè)計(jì)上潛在的問題，以便于及時(shí)地采取措施來改進(jìn)設(shè)計(jì)，以便制定設(shè)備、系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)方案。 中立機(jī)構(gòu)進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)，預(yù)測產(chǎn)品的壽命，增強(qiáng)產(chǎn)品的

37、競爭力。,1.3 可靠性預(yù)計(jì)的常用的標(biāo)準(zhǔn),可靠性預(yù)計(jì)的主要依據(jù),1）工作狀態(tài)預(yù)計(jì)依據(jù) GJB/Z 299C-98應(yīng)力分析法、元器件計(jì)數(shù)法 MIL-HDBK-217F Notice2應(yīng)力分析法、元器件計(jì) 數(shù)法 NPRD95（非電） SR-332 2）非工作狀態(tài)預(yù)計(jì)依據(jù) GJB/Z 108-98應(yīng)力分析法、元器件計(jì)數(shù)法 NPRD95（非電）,元器件計(jì)數(shù)法預(yù)計(jì), 元器件計(jì)數(shù)法是在初步設(shè)計(jì)階段使用的預(yù)計(jì)方法。在這個(gè)階段中，每種通用元器件的數(shù)量已經(jīng)基本上確定，在以后的研制和生產(chǎn)階段，整個(gè)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度預(yù)期不會(huì)有明顯的變化。元器件計(jì)數(shù)法假設(shè)元器件失效前的時(shí)間是指數(shù)分布的（即元器件失效率恒定）。 如果產(chǎn)品可靠

38、性模型的所有部分為串聯(lián)的，或者為取得近似值可以假設(shè)它們是串聯(lián)的，則可以把元器件失效率相加直接求得產(chǎn)品故障率。,元器件計(jì)數(shù)法預(yù)計(jì)所需信息,a、設(shè)備上手忙腳亂元器件的種類及每類元器件的數(shù)量；種類的劃分是按GJB/Z 288B上18大類元器件中的小類。 b、各種類元器件的質(zhì)量等級及其質(zhì)量系數(shù)。 c、設(shè)備應(yīng)用的環(huán)境類別。比如，設(shè)備是用在導(dǎo)彈發(fā)射場合呢，還是用在背負(fù)、手提環(huán)境，等等。,2 元器件計(jì)數(shù)法預(yù)計(jì)計(jì)算步驟, 先計(jì)算設(shè)備中的各種類型（按所采用的預(yù)計(jì)手冊分類）元器件的數(shù)目； 不同質(zhì)量等級的元器件數(shù)目； 然后再乘上相應(yīng)元器件在規(guī)定使用環(huán)境下的通用失效率； 最后把各類元器件的失效率累加起來，即可得到部件

39、、系統(tǒng)的故障率（參見例子P9）,3 元器件的應(yīng)力分析法概述, 元器件應(yīng)力分析法通過分析設(shè)備上各元器件工作時(shí)承受的電、熱應(yīng)力及了解元器件的質(zhì)量等級，承受電、熱應(yīng)力的額定值，工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)和應(yīng)用環(huán)境等，計(jì)算各元器件的工作失效率，并由產(chǎn)品可靠性模型預(yù)計(jì)電子設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。 元器件應(yīng)力分析法適用于詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，在這個(gè)階段，所使用的元器件規(guī)格、數(shù)量，工作應(yīng)力和環(huán)境條件、質(zhì)量等級等應(yīng)該是已知的，或者根據(jù)硬件定義能夠確定。 在實(shí)際或模擬使用條件下進(jìn)行可靠性評價(jià)之前，應(yīng)力分析法是最能反映實(shí)際可靠性的一種可靠性預(yù)計(jì)方法。 應(yīng)力分析法假設(shè)元器件失效前時(shí)間服從指數(shù)分布（即失效率恒定）。,元器件的應(yīng)力分析法預(yù)計(jì)

40、程序,元器件失效率模型, 普通晶體管的工作失效率模型為： p= bE Q A S2 r C 式中： p工作失效率； b 基本失效率； E 環(huán)境系數(shù)； Q 質(zhì)量系數(shù)，其對應(yīng)的質(zhì)量等級見表； A 應(yīng)用系數(shù)； S2 電壓應(yīng)力系統(tǒng)； r 額定功率或額定電流系數(shù)； C 結(jié)構(gòu)系數(shù)。,應(yīng)用環(huán)境類別與環(huán)境系數(shù)E, 不同環(huán)境下，電子設(shè)備所經(jīng)受的沖擊、振動(dòng)等機(jī)械環(huán)境應(yīng)力和氣候環(huán)境應(yīng)力有很大差別。根據(jù)電子設(shè)備的應(yīng)用場合，環(huán)境應(yīng)力和類型，及其對電子產(chǎn)品可靠性的影響程度，GJB/Z299C規(guī)定了18類應(yīng)用環(huán)境。 電子設(shè)備及元器件處于不同類別的環(huán)境中其可靠性則不相同。手冊中以環(huán)境系數(shù)E表示不同環(huán)境類別的環(huán)境應(yīng)力對元器件失

41、效率的影響程度。亦即， E值表示該環(huán)境相對于基準(zhǔn)環(huán)境的嚴(yán)酷倍數(shù)。 因此 ，GJB/Z229B分別列有環(huán)境系數(shù)表，提供了各種類元器件的環(huán)境系數(shù)值。,元器件質(zhì)量等級與質(zhì)量系數(shù), 元器件質(zhì)量直接影響其失效率，不同質(zhì)量等級對元器件失效的影響程度用質(zhì)量系數(shù)Q來表示。所謂質(zhì)量等級是指元器件裝機(jī)使用之前，在制造檢驗(yàn)及篩選過程中其質(zhì)量的控制等級。質(zhì)量系數(shù)則反映了不同質(zhì)量等級的元器件其失效率的差異程度。 根據(jù)我國電子元器件標(biāo)準(zhǔn)的制訂實(shí)施情況及按不同標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件組織街道和試驗(yàn)的產(chǎn)品的實(shí)際可靠性水平，手冊中將各類元器件劃分為A、B、C三個(gè)質(zhì)量層次。每個(gè)層次包含若干個(gè)質(zhì)量等級，每個(gè)質(zhì)量等級分別給出與其對應(yīng)的質(zhì)量系數(shù)

42、值。（見GJB299）,晶體管失效率計(jì)算示例, 設(shè)有一符合GJB33-85半導(dǎo)體分立器件總規(guī)范JP級的硅NPN單管在惡劣地面固定設(shè)備的線性電路中使用，實(shí)際功耗是額定功耗（0.7W）的0.4倍，工作環(huán)境溫度為40，Ts=25，TM=175，外加電壓VCE是額定電壓VCEO的60%，其工作失效率可用下式計(jì)算。, p=E Q A S2 r T C b 其應(yīng)力比為S=0.4,環(huán)境溫度為40， 基本失效率b=0.205(10-6)h。 GP級的質(zhì)量系數(shù)Q =0.1. 惡劣地面固定的環(huán)境系數(shù)E =5。 電壓應(yīng)力系數(shù)S2 =0.88 應(yīng)用系數(shù)A =1，（若開關(guān)狀態(tài)， A =0.7) 額定功率或額定電流系數(shù)r

43、 =1 種類（結(jié)構(gòu)）系數(shù)C =1 溫度應(yīng)力系數(shù)，本例不用此參數(shù)，取T =1 p=E Q A S2 r T C b =0.2055 0.1 1 1 0.88 1 1 =0.090,4.5貝爾實(shí)驗(yàn)室(Bellcore) TR332可靠性預(yù)計(jì),元器件恒定失效率預(yù)計(jì) 結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正預(yù)計(jì)法 結(jié)合現(xiàn)場數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)法.,4.5.1 元器件恒定失效率預(yù)計(jì),適用情形： 情形1單元/系統(tǒng)老煉時(shí)間1小時(shí)，元器件未以過老煉油的黑盒子選件，假定工作漸度和電應(yīng)力為40和50%； 情形2單元/系統(tǒng)老煉時(shí)間1小時(shí)，元器件未經(jīng)過老煉的黑盒子選件，假定工作溫度和電應(yīng)力為40和50%； 情形3一般情況。,元器件計(jì)數(shù)法,元器件計(jì)數(shù)法

44、（續(xù)）,4.1.1基本恒定失效率預(yù)計(jì)（適用于情形3） ssi=GiQi Si Ti 式中： Gi第i個(gè)元器件的穩(wěn)定狀態(tài)的失效率 Qi第i個(gè)元器件的質(zhì)量系數(shù) Si 第i個(gè)元器件的電應(yīng)力系數(shù) Ti 第i個(gè)元器件穩(wěn)定狀態(tài)下，正常工作溫度的溫度應(yīng)力系數(shù)； 應(yīng)力系數(shù)： 對于 情形1和情形2，公式簡化為： SSi=CiQi,單元的恒定狀態(tài)失效率,式中： n單元中的不同器件類型數(shù)量； Ni第i類元器件的數(shù)量 i單元的環(huán)境系數(shù),4.1.2 等效時(shí)間計(jì)算,器件的等效工作時(shí)間 為了計(jì)算第i類器件的首年因子，有必要按元器件的有效老練時(shí)間計(jì)算出等效的工作時(shí)間tei.,該公式適用于情形3,式中: Ab,d相應(yīng)于器件老煉

45、溫度的阿倫尼斯系數(shù)； tb,d器件的老煉時(shí)間（小時(shí)） Ab,u相應(yīng)于單元老煉溫度的阿倫尼斯系數(shù) Tb,u單元的老煉時(shí)間（小時(shí)） Ab,s相應(yīng)于系統(tǒng)老煉溫度的阿倫尼斯系數(shù) tb,s系統(tǒng)的老煉時(shí)間（小時(shí)） Aop相應(yīng)于正常工作溫度的溫度加速系數(shù)系數(shù) si相應(yīng)于正常工作條件的電應(yīng)力系數(shù) 情形2：tei=Ab,utb,u+Ab,stb,s；情形1：tei=1,4.1.3 首年因子計(jì)算FYi,情形3，元器件/單元/系統(tǒng)老煉時(shí)間1小時(shí),元器件的首年因子FYi 情形3，元器件/單元/系統(tǒng)老煉時(shí)間1小時(shí),如果100008760Ti Si，那么FYi=4/(Ti Si)0.75 否則， FYi=1+3/（ Ti

46、 Si） 情形2， Ti = Si=1.0 如果0tei10000，那么FYi的值查Bellcore手冊表11-9 如果tei10000，那么FYi=4=1 情形1， FYi=4.0,單元的首年因子FYi 用下面的公式加權(quán)平均元器件的首年因子，獲得單元的首年因子。,產(chǎn)品研制中可靠性預(yù)計(jì)的應(yīng)用,可靠性預(yù)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng), GJB/229B白日做匠元器件失效率數(shù)據(jù)僅適用于額定值范圍，任何外推都無效。 用應(yīng)力分析法得到的元器件失效率數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，取決于對元器件承受電、熱等應(yīng)力的準(zhǔn)確分析。其中，元器件工作環(huán)境溫度是指外殼或微環(huán)境溫度，并非整機(jī)所受到的環(huán)境溫度。一般元器件工作溫度都比整機(jī)環(huán)境溫度高。 如

47、產(chǎn)品可能遇到多種使用環(huán)境時(shí)，原則上應(yīng)分別進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)。 元器件質(zhì)量系數(shù)Q的取值是依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求和工程經(jīng)驗(yàn)，因此，應(yīng)按規(guī)范采購、驗(yàn)收和使用元器件。,參考書：電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)科學(xué)出版社,第三篇 失效模式，影響及危害性分析（FMEA）,中國賽寶,內(nèi)容介紹,1 概述 FMECA同F(xiàn)TA的概念、相互區(qū)別及應(yīng)用 2 FMECA的一般方法 FMEXA分析方法 FMECA分析實(shí)例 3 FTA的方法基礎(chǔ) 4 FTA的一般方法 FT的建立和簡化、FT的定量分析、定性分析,FMEA、FMECA, 失效模式、影響與危害分析（FMECA），或失效模式與效應(yīng)分析（FMEA），是一種可靠性分析技術(shù)，在工程設(shè)計(jì)）

48、可以是整個(gè)的也可以是局部的）完成后供檢查和分析設(shè)計(jì)圖紙（就電子設(shè)備來說，是對電路的設(shè)計(jì)圖紙）用。 這種分析方法能對被研究對象具體指明單元可能發(fā)生的失效模式（例如，對電路來說，是發(fā)生開路失效或短路失效，飽和阻塞，還是參數(shù)漂移等）、產(chǎn)生的效應(yīng)和后果，因而有助于獲得供改進(jìn)可靠性用的具體工程方案。, FMECA是在FMEA基礎(chǔ)上擴(kuò)展出來的，它是FMA（故障模式分析）、FEA（失效影響分析）、FCA（失效后果分析）三種方法的總稱。它使定性分析的FMEA增加了定量分析的特點(diǎn)。 失效模式、效應(yīng)與危害度分析又是維修性設(shè)計(jì)特別是故障安全設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是PLP（產(chǎn)品責(zé)任預(yù)防）分析的代表性方法。 70年代末期，美國

49、發(fā)生的幾起重大事故均與未周密地進(jìn)行失效模式、效應(yīng)與危害度分析有關(guān)。例如：, NASA衛(wèi)星系統(tǒng)，在發(fā)射情況下，由于對旋轉(zhuǎn)天線匯流不進(jìn)行失效模式、效應(yīng)與危害分析時(shí)只考慮開路失效模式，忽略了短路失效效應(yīng)，結(jié)果因天線匯流環(huán)發(fā)生短路而使發(fā)射失效，損失了九千至一億五千萬美元。 美國DC-10商用飛機(jī)在變更發(fā)動(dòng)機(jī)維修方法時(shí)，因未進(jìn)行失效模式、效應(yīng)與危害度分析，終于在芝加哥上空墜毀。1979年3月28日，美國的三里島2號反應(yīng)堆發(fā)生的舉世矚目的重大安全事故，也是因未對控保系統(tǒng)中增壓安全閥及其監(jiān)示電路的失效模式進(jìn)行詳細(xì)分析的結(jié)果。,故障模式、效應(yīng)與危害度分析（FMECA）的一般方法,應(yīng)用FMECA的意義, 發(fā)射衛(wèi)

50、星的運(yùn)載火箭，為安全飛行起見，均設(shè)有“自毀控制接收機(jī)”接收地面指揮系統(tǒng)必要時(shí)發(fā)出的自毀信號而引爆火箭本身。由于自毀引爆損失重大，因此設(shè)計(jì)則是通過失效模式、效應(yīng)與危害度分析作出改進(jìn)。,通過失效模式、效應(yīng)及危害度分析可以做到, 鑒別出被分析單元會(huì)導(dǎo)致的不可接受或非常嚴(yán)重的失效，確定可能會(huì)對預(yù)期或所需運(yùn)行情況造成致使影響的失效模式，并列出由此而引起的從屬失效； 決定需另選的元器件、零部伯和整件； 保證能識別各種檢測手段引起的失效模式； 選擇預(yù)防或正確維護(hù)要點(diǎn)，制定故障檢修指南，配置測試設(shè)備以及測試點(diǎn)提供資料。 確定單元及子系統(tǒng)失效模式的危害度,3.1 FMEA的分類（系統(tǒng)FMEA、設(shè)計(jì)FMEA和工藝

51、FMEA）,常用標(biāo)準(zhǔn), 眾多標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和手冊描述的FMEA主要分為軍工標(biāo)準(zhǔn)和汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范兩大類，軍工先進(jìn)水平以MIL-STD-1629A為代表，中國的標(biāo)準(zhǔn)GJB1391-92與MIL-STD-1629A極為相似；汽車行業(yè)的FMEA方法與QS 9000 FMEA手冊中描述的方法為代表，其它規(guī)范或手冊規(guī)定的方法與其基本相同,故障模式、效應(yīng)及危害度分析的基本程序, 定義系統(tǒng)及其各種功能要求和相應(yīng)的失效判據(jù)； 制訂功能、可靠性等框圖，并作扼要的文字說明； 確定在哪一功能級上進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)際情況確定采用的分析方法； 確定失效模式及其發(fā)生的原因和效應(yīng)，以及由此引起的各種繼發(fā)事件； 確定失效檢測方

52、法和可能采取的預(yù)防性措施； 針對后果特別嚴(yán)重的失效，進(jìn)一步考慮修改設(shè)計(jì)的步驟； 計(jì)算相對故障及期故障危害等級； 根據(jù)失效模式、效應(yīng)及危害分析結(jié)果提出相應(yīng)的改進(jìn)建議。,嚴(yán)酷度分類,為了度量產(chǎn)品故障造成的最壞的潛在影響，應(yīng)對每一潛在的故障模式進(jìn)行嚴(yán)酷度分類，嚴(yán)酷度一般分為四級： 類（災(zāi)難的）這種故障會(huì)引起人員死亡或系統(tǒng)（如飛機(jī)、導(dǎo)彈）毀壞。 類（致使的）這種故障會(huì)引起人員嚴(yán)重傷害、重大的經(jīng)濟(jì)損失或?qū)е氯蝿?wù)失敗。 類（臨界的）這種故障會(huì)引起人員的輕度傷害，一定的經(jīng)濟(jì)損失或?qū)е氯蝿?wù)延誤或降級。 類（輕度的）這種故障不會(huì)造成人員的輕度傷害及一定程度的經(jīng)濟(jì)損失，但它會(huì)導(dǎo)致非計(jì)劃維修。,3 QS9000的F

53、MECA方法, 質(zhì)量體系要求QS9000標(biāo)準(zhǔn)是由美國克萊斯斯文文勒、福特、通用汽車供方質(zhì)量要求編制小組制訂。 QS 9000標(biāo)準(zhǔn)適用于所有內(nèi)、外部的，直接地向克萊斯勒、福特、通用汽車公司和其他的采用此項(xiàng)文件夾的整車廠提供下述產(chǎn)品的供方： a）生產(chǎn)用原材料 b）生產(chǎn)或服務(wù)用零件 或c）熱處理、噴漆、電鍍或其它后續(xù)服務(wù)。 三大汽車公司的采購和供應(yīng)副總經(jīng)理授權(quán)編制小組制定了標(biāo)準(zhǔn)的參考手冊報(bào)告表格和技術(shù)術(shù)語。 自此，該小組已出版了五本手冊，受到供方的歡迎，其中包括FMEA手冊。 QS9000FMEA主要有DFMEA（設(shè)計(jì)）和PFMEA（工藝）組成。, QS 9000已在很多工業(yè)部門中應(yīng)用，在QS 90

54、00中使用了更細(xì)一些的分級，用風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)（RFN）代替美軍標(biāo)、國軍標(biāo)的危害性矩陣： 確定各種故障模式對產(chǎn)品或人員產(chǎn)生危害的嚴(yán)酷度S； 確定故障模式發(fā)生的概率（O）； 故障模式被發(fā)現(xiàn)的概率D； 計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)RPN并尋找糾正措施； 當(dāng)故障模式按RPN值從大到小排出先后次序后，應(yīng)首先對排列在最前面的事和最關(guān)鍵的項(xiàng)目采取糾正措施； 相應(yīng)的故障模式影響分析表修正如表3.8所示。,嚴(yán)重度（S）評價(jià)準(zhǔn)則, DFMEA嚴(yán)重度（S）評價(jià)準(zhǔn)則 PFMEA嚴(yán)重度（S）評價(jià)準(zhǔn)則,DFMEA嚴(yán)重度（S）評價(jià)準(zhǔn)則,PFEMA嚴(yán)重度（S）評價(jià)準(zhǔn)則見表2-9；,故障模式發(fā)生的概率(O)評價(jià)的標(biāo)稱值,表 DFMEA發(fā)生度評價(jià)

55、準(zhǔn)則,表 PFMEA發(fā)生度評價(jià)準(zhǔn)則,表 故障模式被發(fā)現(xiàn)的概率(D)評價(jià)的標(biāo)稱值,風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù), 某一產(chǎn)品的故障模式的風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)RPN由故障模式的發(fā)生度(Occurrence Probability Ranking, O)、嚴(yán)重度（Effect Severity Ranking, S）和探測度（Detection Difficulty Ranking, D)的乘積計(jì)算得出，即： RPN=OSD, 通過RPN可對各故障模式進(jìn)行相對的危害性進(jìn)行評定。那些故障發(fā)生可能性高、故障嚴(yán)重程度高，又難以檢出的故障模式，其RPN值較高，從而危害性較大。 而那些故障發(fā)生可能性低、故障嚴(yán)重程度低，較容易檢出的故障模式

56、，其RPN值較低，從而其危害性也較小。 對于危害性高的故障模式，應(yīng)從降低故障發(fā)生可能性的故障嚴(yán)重程度及提高該故障檢出可能性三個(gè)方面提出改進(jìn)措施。 當(dāng)所提出的各種改進(jìn)措施在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或保障方案中落實(shí)后，應(yīng)重新對各故障模式進(jìn)行評定，并計(jì)算新的RPN值，接改進(jìn)后的RPN值對故障模式進(jìn)行排隊(duì)，直到RPN值降到一個(gè)可接受的水平。,表 故障模式及影響分析表,4 影響FMECA工作效果的因素,FMECA工作效果取決于下述三因素： 由于進(jìn)行FMECA需要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析的正確性取決于分析者的水平。例如，分析故障模式原因以及影響。確定嚴(yán)酷程度類別故障賦的概率等級等都與分析人員的經(jīng)驗(yàn)和水平有關(guān)。 另外，分析還取決于可利用信息的多少，信息的多少?zèng)Q定了分析的深度。例如，當(dāng)?shù)貌坏焦收下蕯?shù)據(jù)時(shí)，只能進(jìn)行定性分析，而無法填寫詳細(xì)的危害性分析表。如果分析手忙腳亂的數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤，分析的結(jié)果也就是錯(cuò)誤的。 此外分析時(shí)機(jī)也很重要，F(xiàn)MECA通常在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行，如果到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后再作FMECA工作，則如若發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重故障因素就必須要返工，損失會(huì)很大。,第四篇 可靠性設(shè)計(jì),5.1 可靠性設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想