可靠性介紹2016.04.08

1、金曉清可靠性測試（電工電子類產(chǎn)品）可靠性工程Reliability Engineering- 2 -內(nèi)容介紹u 第一部分：可靠性工程發(fā)展歷史u 第二部分：可靠性概論u 第三部分：可靠性設(shè)計u 第四部分：可靠性分析u 第五部分：可靠性管理u 第六部分：可靠性試驗- 3 -第一部分：可靠性工程發(fā)展歷史- 4 -世界可靠性工程發(fā)展歷史20世紀(jì)60年代20世紀(jì)50年代起步階段發(fā)展階段20世紀(jì)70年代成熟階段20世紀(jì)90年代以后綜合化.自動化.智能化和實用化階段- 5 -歷史上由于可靠性引起重大事故的事件1. 1957 美國 “先鋒號”衛(wèi)星發(fā)射兩秒鐘后爆炸，損失2.2億美元2. 1986 美國 “挑戰(zhàn)號

2、”航天飛機(jī) 起飛76s后爆炸，損失12億美元， 直接原因是一個密封圈的問題引起的3. 1986年烏克蘭的切爾諾貝利核電站，4號反應(yīng)堆因核泄漏導(dǎo)致爆炸，直到2000年12月完全關(guān)閉，14年里烏克蘭共有336萬人遭到核輻射侵害4. 2015年，大眾旗下的速騰后懸架頻繁斷裂，涉及56萬車主，首先設(shè)計之初為多連桿獨立懸架，在新速騰國產(chǎn)是為降低成本，因而變更為耦合桿式懸掛。- 6 -世界可靠性工程發(fā)展歷史1940s1940s年，起源于美國年，起源于美國 重點在于電子管和真空管的可靠性研究 成立AGREE (Advisory Group on Reliability of Electronic Equip

3、ment ），電子設(shè)備可靠性顧問委員會1950s1950s年，年，推廣推廣發(fā)展階段發(fā)展階段 美國制定了一系列軍用可靠性標(biāo)準(zhǔn) AGREE在1957年發(fā)表的軍用電子設(shè)備的可靠性報告成為后來全世界可靠性工作的指南 前蘇聯(lián)、日本、英國等發(fā)達(dá)國家開始介入可靠性研究 可靠性由電子設(shè)備拓展到電力、機(jī)械、動力等方面- 7 -1960s1960s年年，可靠性工程的系統(tǒng)化階段，可靠性工程的系統(tǒng)化階段 美國NASA應(yīng)用于阿波羅太空計劃項目全面采用的可靠性工程技術(shù)，極大地推動了可靠性技術(shù)在全世界的推廣 可靠性工程已經(jīng)成為系統(tǒng)工程的一部分，日益系統(tǒng)化 可靠性統(tǒng)計試驗逐步完善1970s1970s年年，可靠性，可靠性保證保

4、證階段階段 可靠性管理的作用突出顯現(xiàn)，美國將可靠性管理作為質(zhì)量管理的核心 日本全面引進(jìn)可靠性技術(shù)，推行全面質(zhì)量管理，取得巨大效益世界可靠性工程發(fā)展歷史- 8 -1980s1980s年，可靠性體系完善階段年，可靠性體系完善階段 美國建立了完備的可靠性標(biāo)準(zhǔn)體系，如可靠性通用大綱、可靠性預(yù)計、FMEA等 可靠性工作項目不斷豐富，例如電路容差設(shè)計、潛在電路分析、隨機(jī)有限元分析等 波音公司建立了完備的故障信息閉環(huán)管理體系1990s1990s年，可靠性工程深度拓展階段年，可靠性工程深度拓展階段 ISO9000將可靠性列入研制過程的必要工作項目 民用產(chǎn)品全面建立可靠性要求體系 機(jī)械、結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)的可靠性分析方

5、法成熟 誕生了大量可靠性軟件工具世界可靠性工程發(fā)展歷史- 9 -中國可靠性的發(fā)展歷程1960s年，可靠性引入到中國1970s年，可靠性引進(jìn)和研究階段 誕生了大量可靠性標(biāo)準(zhǔn) 翻譯了一些可靠性書籍 產(chǎn)生了一些可靠性報告1980s年，可靠性工程的應(yīng)用1985年，誕生了中國質(zhì)量與可靠性信息中心1986年，在高校中誕生了可靠性的專門學(xué)科1988年，GJB450-88武器裝備可靠性通用大綱推行，成為軍工和民用產(chǎn)品的可靠性工作標(biāo)準(zhǔn)- 10 -1990s年，中國航空航天可靠性技術(shù)成熟，全面推廣可靠性技術(shù)的應(yīng)用華為、中興、大唐等通訊行業(yè)企業(yè)陸續(xù)開始推行可靠性技術(shù)出口產(chǎn)品的可靠性工作極大地推動了可靠性工程技術(shù)的應(yīng)

6、用一些外資企業(yè)在中國建立的研發(fā)和生產(chǎn)機(jī)構(gòu)可靠性應(yīng)用技術(shù) 普及，間接地推動了我國可靠性技術(shù)的普及汽車行業(yè)推出QS9000，強(qiáng)制采用可靠性工程控制電力系統(tǒng)可靠性工程框架逐步建立船舶行業(yè)可靠性工程工作陸續(xù)開展現(xiàn)在可靠性工作成為產(chǎn)品質(zhì)量的核心可靠性技術(shù)需求迫切中國可靠性的發(fā)展歷程- 11 -軟件可靠性發(fā)展20世紀(jì)70年代中期提出的軟件可靠性80年代得到發(fā)展，使用軟件可靠性方法90年，發(fā)展出軟件可靠性工程 IEEE的軟件工程委員會成立 軟件可靠性定義：軟件在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，不引起系統(tǒng)失效的能力，用概率表示即為軟件可靠性。 規(guī)定條件：軟件運行軟硬件環(huán)境、軟件操作剖面。規(guī)定時間：執(zhí)行時間、日歷時間和

7、時鐘時間規(guī)定功能：提供給定的服務(wù)（產(chǎn)品具備的功能）- 12 -軟件可靠性的特點1. 1.無形性無形性：產(chǎn)品沒有一定的形狀，其制作過程的可視性差2.2.一致性一致性：產(chǎn)品一旦成型后，無論復(fù)制多少份均完全一致，無散差3.3.不變性不變性：軟件產(chǎn)品形成后，無論存放和使用多久，只要未經(jīng)人為改動，就不會變化，不存在老化和損耗問題4.4.易改進(jìn)性易改進(jìn)性：軟件產(chǎn)品通常比硬件產(chǎn)品容易變更5.5.復(fù)雜性復(fù)雜性：軟件的運行路徑通常很多，特別是大型軟件，邏輯組合變化復(fù)雜，功能性也相對復(fù)雜。- 13 -第二部分：可靠性概論- 14 -可靠性工作能帶來什么好處？可靠性研究的目的和意義 1） 防止故障和事故的發(fā)生，提高

8、系統(tǒng) 的安全性； 2）降低產(chǎn)品全壽命周期的總費用； 3）提高產(chǎn)品的使用率 ； 4）提高企業(yè)信譽(yù)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；- 15 -文件記錄文件記錄調(diào)查結(jié)果顯示（如某公司市場部2001 年調(diào)查記錄）：“對可靠性的重視度，與地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度成正比”。例如，英國電訊（BT）關(guān)于可靠性管理/指標(biāo)要求有產(chǎn)品壽命、MTBF報告、可靠性框圖、失效樹分析（FTA）、可靠性測試計劃和測試報告等；泰國只有MTBF 和MTTF的要求；而厄瓜多爾則未提到，只是提出環(huán)境適應(yīng)性和安全性的要求。產(chǎn)品的可靠性很重要，它不僅影響生產(chǎn)公司的前途，而且影響到使用者的安全（前蘇聯(lián)的“聯(lián)盟11號”宇宙飛船返回時，因壓力閥門提前打開而造

9、成三名宇航員全部死亡）?？煽啃院玫漠a(chǎn)品，不但可以減少公司的維修費用，而且可以很快就打出品牌，大幅度提升公司形象，增加公司收入?？煽啃缘闹匾? 16 -可靠性工作能帶來什么好處？可靠性的效益 一、用戶效益 1、產(chǎn)品可靠性的提高，防止事故發(fā)生，保證用戶安全。 2、可靠性提高，成本投資相近，用戶效益提高。 3、可靠性提高，全壽命周期成本下降，節(jié)省維修費用。 二、企業(yè)效益 1、可靠性提高，企業(yè)競爭力增強(qiáng)，影響企業(yè)品牌。 （好的產(chǎn)品一般可以影響5位潛在客戶，對于不好的產(chǎn)品可以影響25位潛在客戶） 2、可靠性提高，減少事故賠償費用。- 17 -可靠性工作的效益分析 （費效比）可靠性工作需要增加費用投入

10、需要專門的人力投入 采用更好的設(shè)備和零件 需要軟件和硬件的支持 可靠性試驗需要資金支持可靠性工作能夠減少的費用支出 故障導(dǎo)致的直接和間接損失 維修、維護(hù)費用 保障費用，如備件供應(yīng)等關(guān)鍵在于：如何進(jìn)行權(quán)衡- 18 -u 可靠性的定義可靠性的定義：是產(chǎn)品在規(guī)定的條件條件下和規(guī)定的時間時間內(nèi)，完成規(guī)定功能功能的能力能力。u 規(guī)定條件規(guī)定條件通常是指使用條件，維護(hù)條件，環(huán)境條件和操作條件；（使用條件越惡劣，產(chǎn)品可靠性水平越低）u 規(guī)定時間規(guī)定時間是可靠性的核心，亦稱壽命單位，它是對產(chǎn)品使用持續(xù)性的度量，如工作小時、年、公里、次數(shù)等； （工作時間越長，產(chǎn)品的可靠性越低）u 規(guī)定功能規(guī)定功能產(chǎn)品規(guī)格說明書

11、規(guī)定的正常工作的性能指標(biāo)，用于判斷產(chǎn)品是否發(fā)生故障的標(biāo)準(zhǔn)；u 能能 力力是指產(chǎn)品本身固有特性，是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的水平；需用概率來度量。可靠性的定義- 19 -對于汽車來說規(guī)定的條件規(guī)定的條件 公路條件 氣候條件 行使速度規(guī)定的時間規(guī)定的時間 行駛里程 行駛時間 日歷時間規(guī)定的功能規(guī)定的功能 不發(fā)生安全性事件致命的 能夠正常行駛嚴(yán)重的 不降低功能一般的 不會引起維修輕微的- 20 -可靠性基本概論 可靠性工程是一門研究產(chǎn)品缺陷或故障的發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，進(jìn)而解決缺陷或故障的預(yù)防和糾正從而使缺陷或故障不發(fā)生或盡可能少發(fā)生的學(xué)科。 故障的表現(xiàn)形式有短路、開路、斷裂、過度耗損

12、、漏油等，發(fā)現(xiàn)缺陷和故障不是目的，解決缺陷和故障才是目的，通過預(yù)防故障、發(fā)現(xiàn)故障、分析故障、糾正故障來提高產(chǎn)品的可靠性。u 故障故障是指產(chǎn)品不能執(zhí)行規(guī)定功能的狀態(tài)，通常指功能故障。u 失效失效是指產(chǎn)品喪失完成規(guī)定功能的能力的事件。- 21 -哪些因素可能導(dǎo)致產(chǎn)品的故障？產(chǎn)品的故障設(shè)計69制造10管理13其它7 - 22 -故障分類按其故障規(guī)律故障規(guī)律分為兩大類： 偶然故障：由于偶然因素引起的故障，只能通過概率或統(tǒng)計方法預(yù)測 漸變故障：產(chǎn)品性能隨時間的推移逐漸變化而產(chǎn)生的故障按其故障后果故障后果分為兩大類： 災(zāi)難故障：導(dǎo)致人員傷亡、系統(tǒng)毀壞、重大財產(chǎn)損失的故障 嚴(yán)重故障：導(dǎo)致產(chǎn)品不能完成規(guī)定任務(wù)

13、使命的故障按其統(tǒng)計特性統(tǒng)計特性分為兩大類： 獨立故障：不是由于另一產(chǎn)品故障引起的故障，亦稱為原發(fā)故障 從屬故障：由另一產(chǎn)品故障引起的故障，亦稱為誘發(fā)故障- 23 - 大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時間的變化曲線形似浴盆（如下圖），故將故障率曲線稱之為浴盆曲線。由于產(chǎn)品故障機(jī)理的不同，產(chǎn)品的故障率隨時間的變化大致可以分為三個階段：t t使用壽命使用壽命早期早期故障故障偶然故障偶然故障耗損故障耗損故障A AB B規(guī)定的規(guī)定的故障率故障率維修后故障率下降維修后故障率下降 (t)產(chǎn)品故障率浴盆曲線- 24 -產(chǎn)品故障率浴盆曲線第第 I 階段：早期故障期階段：早期故障期 在產(chǎn)品投入使用初期，產(chǎn)品的故障率較高，且具

14、有迅速下降的特征。 這一時期產(chǎn)品的故障主要是設(shè)計與制造中的缺陷，如設(shè)計不當(dāng)、材料缺陷、加工缺陷、安裝調(diào)整不當(dāng)?shù)?，產(chǎn)品投入使用后很容易較快的暴露出來，明顯的缺陷越來越少，也就形成了“失效率迅速下降”的現(xiàn)象； 可以通過加強(qiáng)質(zhì)量管理及采用環(huán)境應(yīng)力篩選等方法來減少甚至消除早期故障。- 25 -第第II II階段：偶然故障期階段：偶然故障期 在產(chǎn)品投入使用一段時間后，產(chǎn)品的故障率可以降到一個較低的水平，且基本處于平穩(wěn)狀態(tài)，可以近似認(rèn)為故障率是常數(shù)。 這個時期的產(chǎn)品故障主要是由偶然因素引起的，偶然故障期是產(chǎn)品的主要工作期間。第第IIIIII階段：耗損故障期階段：耗損故障期 在產(chǎn)品投入使用相當(dāng)長的時間后，產(chǎn)

15、品的就會進(jìn)入耗損故障期，其特點是產(chǎn)品隨時間迅速上升，很快出現(xiàn)產(chǎn)品故障大量增加直至最后報廢。 這個時期的產(chǎn)品故障主要是由老化、疲勞、磨損、腐蝕等耗損性因素引起的。 可以通過對產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以確定耗損階段的起始點，在耗損起始點到來之前停止使用并進(jìn)行預(yù)防性維修來延長產(chǎn)品的使用壽命。產(chǎn)品故障率浴盆曲線- 26 -產(chǎn)品可靠性指標(biāo)產(chǎn)品可靠性指標(biāo)極限有效度可用性經(jīng)濟(jì)性有效性維修性可靠性平均有效度瞬時有效度平均修復(fù)時間可靠壽命平均壽命失效率累積失效概率可靠性修復(fù)率維修度保修費用率全壽命周期成本成本比 成本可用度固有可用度使用可用度- 27 -可靠性常用參數(shù)可靠度R(t)可靠度R(t) 指產(chǎn)品在規(guī)定條

16、件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率例如： 某型號的10000手機(jī)在一年共有10部次發(fā)生了功能性故障（不能正常使用部），該型號手機(jī)在一年內(nèi)的可靠度為： R(1)(10000-10)/10000 =0.99900)()(NtrNtR式中：N0t=0時，在規(guī)定條件下進(jìn)行工作的產(chǎn)品數(shù)； r(t)在0到t時刻的工作時間內(nèi)，產(chǎn)品的累計故障數(shù) （產(chǎn)品故障后不予修復(fù)）。- 28 -可靠性常用參數(shù)可用度A(t)可用度A (t) 在規(guī)定時間t內(nèi)的任意隨機(jī)時刻, 產(chǎn)品處于可用狀態(tài)的概率.不可工作時間可工作時間可工作時間)(At- 29 -可靠性常用參數(shù)故障率(t)故障率（失效率）(t) 工作到某時刻尚未發(fā)生故障(

17、失效）的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生故障（失效）的概率。例如：投入工作燈泡10000只，在一年后發(fā)現(xiàn)一共有200只燈泡壞了，求一年后當(dāng)時的故障率是多少？ 解：(t)=200/（10000-200）*365*24 =2.33* 10-6 /小時ttNtrts)()()(式中： r(t) t時刻后， t時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)； t 所取時間間隔； Ns(t) 殘存產(chǎn)品數(shù)。- 30 -可靠性常用參數(shù)平均故障間隔時間MTBF故障率的倒數(shù)，針對指數(shù)分布產(chǎn)品及可修產(chǎn)品、產(chǎn)品的故障數(shù)為常數(shù),則公式為 MTBF=1/MTBF平均故障間隔時間（Mean Time Between Failure） 表示可修復(fù)產(chǎn)品可

18、靠性的一種基本參數(shù)，其度量方法為：在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，產(chǎn)品壽命單位總數(shù)與故障次數(shù)之比例如： 設(shè)有一批電子產(chǎn)品累計共工作10萬小時,共發(fā)生故障50次,問該產(chǎn)品的MTBF的觀測值?解：MTBF=1/=100000/50=2000h- 31 -可靠性常用參數(shù)平均失效前時間MTTFMTTF平均失效前時間（Mean Time To Failure ） 表示不可修復(fù)產(chǎn)品可靠性的一種基本參數(shù)，其度量方法為：在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，產(chǎn)品壽命單位總數(shù)與失效產(chǎn)品總數(shù)之比（ MTTF即為平均壽命）例如：設(shè)有5個不可修復(fù)的產(chǎn)品進(jìn)行壽命，它們的失效時間分別是1000h，1500h，2000h，2200h

19、，2300h，求該產(chǎn)品的MTTF觀測值。解：MTTF=(1000+1500+2000+2200+2300)/5 =1800h- 32 -可靠性常用參數(shù)平均修復(fù)時間MTTRMTTR平均修復(fù)時間（Mean Time To Repair ）在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，產(chǎn)品在任一規(guī)定的維修級別上，修復(fù)性維修總時間與該級別上被修復(fù)產(chǎn)品的故障總數(shù)之比例如： 若某系統(tǒng)的平均修復(fù)時間為0.5小時,請問該系統(tǒng)故障后,在半小時內(nèi)完成修復(fù)的機(jī)率是多少? 在1小時內(nèi)完成修復(fù)的機(jī)率是多少?解:%5.8611)1(%6311)5.0(5.015.05.0eeMeeMMTTRtMTTRt- 33 -可靠性常用參數(shù)其它可靠

20、性參數(shù)BX 壽命（ B10 壽命、B5壽命）-LX壽命B10壽命：產(chǎn)品出廠后，工作到T時間后，有10的產(chǎn)品發(fā)生了耗損故障(關(guān)鍵部件的更換)，則T為B10壽命非電類產(chǎn)品一般采用BX壽命描述任務(wù)成功率執(zhí)行任務(wù)S次，有N次成功，則N/S為任務(wù)成功率常用于非壽命類產(chǎn)品，如開關(guān)類等非正常停機(jī)率在S工作小時內(nèi)有N次非正常停機(jī)，則N/S為非正常停機(jī)率常用于電子、電力設(shè)備以及發(fā)動機(jī)類產(chǎn)品平均壽命 MTTF 對于不可修復(fù)產(chǎn)品，指從開始使用直到發(fā)生失效這一段工作時間的平均值- 34 -可靠性中常見的概率分布產(chǎn)品的的可靠性參數(shù)都是隨機(jī)變量，要運用概率論的理論和方法來研究這些隨機(jī)變量的 規(guī)律，但是工程中很多人往往不清

21、楚隨機(jī)變量的分布屬于哪一種類型。 可靠性中常見的概率分布有：二點分布，二項分布，泊松分布，均勻分布，正態(tài)分布，指數(shù)分布，對數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布等，其中二項分布和泊松分布是離散型概率分布，后面五種是連續(xù)型概率分布。 通常做法是先討論幾種典型的重要分布類型，在把產(chǎn)品的可靠性隨機(jī)變量的 現(xiàn)場數(shù)據(jù)或試驗數(shù)據(jù)用概率紙或計算機(jī)對其進(jìn)行統(tǒng)計處理，若它與某種分布函數(shù)符合，則稱這隨機(jī)變量服從某種分布。- 35 -可靠性中常見的概率分布 隨機(jī)變量的兩種類型1）離散型隨機(jī)變量（如果隨機(jī)變量可能取的值為有限個） 二項分布（結(jié)果：成功或失敗，又稱貝努里試驗） 泊松分布（比二項分布計算簡單）2）連續(xù)型隨機(jī)變量（給定區(qū)間

22、內(nèi)取得任意數(shù)值） 正態(tài)分布（一般機(jī)械裝置磨損故障產(chǎn)品，輪胎、燈泡等） 對數(shù)正態(tài)分布（常用于半導(dǎo)體器件） 指數(shù)分布（產(chǎn)品進(jìn)入偶然故障期后呈現(xiàn)出來的故障率，如大部分電子類產(chǎn)品） 威布爾分布（由最弱環(huán)節(jié)模型導(dǎo)出，例如產(chǎn)品的整個壽命期）- 36 -第三部分：第三部分：可靠性可靠性設(shè)計設(shè)計- 37 -可靠性設(shè)計 產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計出來的,生產(chǎn)出來的,也是管理出來的.產(chǎn)品開發(fā)者的可靠性設(shè)計水平對產(chǎn)品的固有可靠性具有重大影響。通用可靠性設(shè)計準(zhǔn)則: 1. 簡化設(shè)計 2. 冗余設(shè)計 3. 熱設(shè)計 4. 環(huán)境防護(hù)設(shè)計 （防潮濕、防鹽霧、防霉菌、耐沖擊及振動、噪聲、包裝貯存運輸、電磁兼容等設(shè)計以及原材料、零部件和元

23、器件選用） 電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計1. 降額設(shè)計2. 容差設(shè)計3. 熱設(shè)計機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計1.靜強(qiáng)度設(shè)計2.疲勞與斷裂3.磨損與腐蝕- 38 -可靠性模型可靠性模型定義是對系統(tǒng)及其組成單元之間的可靠性/故障邏輯關(guān)系的描述?？煽啃阅Ｐ褪窍到y(tǒng)任務(wù)可靠性分析的主要手段，因此與執(zhí)行的任務(wù)密切相關(guān) 建立可靠性模型的目的如下： 1) 系統(tǒng)任務(wù)可靠性分析 2) 設(shè)計方案的可靠性權(quán)衡 3) 設(shè)計方案的可靠性改進(jìn) 4) 為子系統(tǒng)和設(shè)備提出可靠性要求 5) 任務(wù)、維修、費用等方面權(quán)衡 6) 為費用分析、備件計算、檢測周期提供可靠性支持- 39 -典型可靠性模型典型可靠性模型非工作貯備模型工作貯備模型非貯備模型串聯(lián)模

24、型旁聯(lián)模型表決模型并聯(lián)模型橋聯(lián)模型- 40 -串聯(lián)模型串聯(lián)模型 組成產(chǎn)品的所有單元中任一單元發(fā)生故障，均會導(dǎo)致 整個產(chǎn)品故障的模型稱為串聯(lián)模型。 串聯(lián)模型是最常用和最簡單的模型之一。 串聯(lián)模型的特點是：產(chǎn)品的可靠度小于任一個單元的可靠度 串聯(lián)模型的RBD如下圖所示：串聯(lián)模型的可靠性框圖串聯(lián)模型的可靠性框圖123n- 41 -例：某系統(tǒng)由三個單元串聯(lián)構(gòu)成，若各個單元的平均失效時間分別為250，100，350h，求系統(tǒng)的平均失效時間，并求系統(tǒng)和各個單元再30h的可靠度（設(shè)各個單元均服從指數(shù)分布）350059)350110012501(321shMTTF322.595935008869.0)250/

25、30exp()30(1R7408.0)100/30exp()30(2R9179.0)350/30exp()30(3R6030.0)30()30()30()30(321RRRRs串聯(lián)模型- 42 -并聯(lián)模型 組成產(chǎn)品的所有單元都發(fā)生故障時，產(chǎn)品才發(fā)生故障的模型稱為并聯(lián)模型，也稱為冗余模型（有貯備模型）。 并聯(lián)模型的特點是：產(chǎn)品的可靠度大于任一個單元的可靠度 并聯(lián)模型的RBD如下圖所示：1M2n并聯(lián)模型的可靠性框圖并聯(lián)模型的可靠性框圖并聯(lián)模型- 43 -例：某系統(tǒng)由三個單元并聯(lián)構(gòu)成，若各個單元的平均失效時間分別為250，100，350h，求系統(tǒng)的平均失效時間，并求系統(tǒng)和各個單元再30h的可靠度（設(shè)

26、各個單元均服從指數(shù)分布）解：先求出R1、R2、R3可靠度是多少？ Rs（30）=1-（1-R1)*(1-R2)*(1-R3) =1-(1-0.8869)*(1-0.7408)*(1-0.9179) =0.99768869.0)250/30exp()30(1R7408.0)100/30exp()30(2R9179.0)350/30exp()30(3R并聯(lián)模型- 44 -表決模型表決模型由n個單元和一個表決器組成的表決系統(tǒng)。當(dāng)表決器正常時，在系統(tǒng)的n個單元中，正常的單元數(shù)不小于r （1 r n ），系統(tǒng)就不會有故障，這樣的系統(tǒng)稱為r/n(G)表決模型。它是并聯(lián)模型的一種特例，屬于工作貯備模型。 r

27、/n(G)表決模型的RBD如下圖所示：1M2nr/n(G)表決器表決器r r/ /n n( (G G) ) 表決模型的可靠性框圖表決模型的可靠性框圖- 45 -橋聯(lián)模型橋聯(lián)模型 系統(tǒng)某些功能冗余形式或替代工作方式的實現(xiàn)，是一種非并聯(lián)、表決或旁聯(lián)的橋聯(lián)形式，稱為橋聯(lián)模型。示例：系統(tǒng)由A、B、C、D、E五個部分組成，當(dāng)開關(guān)E打開時，電機(jī)A向設(shè)備B供電，電機(jī)C向設(shè)備D供電。如果電機(jī)C故障，合上開關(guān)E，由電機(jī)A向設(shè)備B和D供電 橋聯(lián)模型的RBD如下圖所示：- 46 -旁聯(lián)模型旁聯(lián)模型組成系統(tǒng)的n個單元只有一個單元工作，當(dāng)工作單元故障時，通過監(jiān)測與轉(zhuǎn)換裝置接到另一個單元繼續(xù)工作，直到所有單元都發(fā)生故障時

28、系統(tǒng)才發(fā)生故障，稱為非工作儲備模型，又稱旁聯(lián)模型。 旁聯(lián)模型的RBD如下圖所示：12n故障監(jiān)測和轉(zhuǎn)換裝置K旁聯(lián)旁聯(lián)模型的可靠性框圖模型的可靠性框圖- 47 -第四部分：可靠性分析- 48 -可靠性分析技術(shù) 可靠性預(yù)計技術(shù) 故障模式影響分析技術(shù)（FMEA） 故障樹分析技術(shù)（FTA） 可靠性評估技術(shù)- 49 -可靠性預(yù)計可靠性預(yù)計是對產(chǎn)品或者系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行定量的估計，推測其可能達(dá)到的可靠性水平，是其從定性考慮轉(zhuǎn)入定量分析的關(guān)鍵之處，是實施可靠性工程的基礎(chǔ)?？煽啃灶A(yù)計是根據(jù)組成系統(tǒng)的元器件、零部件的可靠性來估計的，是一個自下而上、由局部到整體、從小到大的一種系統(tǒng)綜合過程，它需要根據(jù)歷史產(chǎn)品的可靠性

29、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)特點、系統(tǒng)的工作環(huán)境、元器件的工作應(yīng)力和質(zhì)量級別等因素來進(jìn)行估計，主要用在產(chǎn)品的設(shè)計階段。- 50 -可靠性預(yù)計目的可靠性預(yù)計目的：可靠性預(yù)計目的：將預(yù)計結(jié)果與要求的可靠性指標(biāo)相比較，是否能達(dá)到用戶要求在方案階段，通過對不同方案預(yù)計值相比較，選擇優(yōu)化方案在研制階段，通過預(yù)計，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)，以便加以改進(jìn)為可靠性增長試驗、驗證試驗及費用核算等提供數(shù)據(jù)通過預(yù)計為可靠性分配的合理性提供對照依據(jù)- 51 -可靠性預(yù)計-評分預(yù)計法評分預(yù)計法：評分預(yù)計法：依靠有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員，按照產(chǎn)品的復(fù)雜度、技術(shù)成熟度、工作時間比率、環(huán)境嚴(yán)酷度等因素進(jìn)行評分計算,每一種因素的分值在1-1

30、0之間。1 1）復(fù)雜）復(fù)雜度度: : 根據(jù)組成分系統(tǒng)的元部件數(shù)量以及它們組裝調(diào)試的難易程度評定.最復(fù)雜的評10分.最簡單的1分.2) 2) 技術(shù)技術(shù)成熟度成熟度: : 根據(jù)分系統(tǒng)的技術(shù)水平和成熟程度評定.技術(shù)成熟度最低評10分,最高評1分.3) 3) 工作時間工作時間比率比率: : 根據(jù)組成產(chǎn)品的單元工作時間來評定.系統(tǒng)工作時，單元一直工作的評10分,工作時間最短的評1分.4) 4) 環(huán)境環(huán)境嚴(yán)酷度嚴(yán)酷度: : 根據(jù)組成產(chǎn)品的單元所處的環(huán)境來評定.單元工作過程中會經(jīng)受惡劣和嚴(yán)酷的環(huán)境條件的評10分,環(huán)境條件最好的單元評1分.- 52 -可靠性預(yù)計-評分預(yù)計法某飛行器由6個系統(tǒng)組成，要求故障率不

31、大于900*10-6/h，已知制導(dǎo)故障率s=284.5*10-6/h，試預(yù)計其他分系統(tǒng)的故障率？計算飛行器故障率s=85.4+95.6+284.5+254.5+72.8+85.4=878.6*10-6/hMTBF平均故障時間 = 1,000,000/s =1138.2h - 53 -可靠性預(yù)計方法元器件元器件計數(shù)法：計數(shù)法：適用于電子產(chǎn)品初步設(shè)計階段可靠性預(yù)計，可查GJB/Z-299C（電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計手冊）或MIL-HDBK-217F（電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊）通過查詢元器件的種類、數(shù)量、質(zhì)量等級及工作環(huán)境類別，來得到元器件的故障率及質(zhì)量系數(shù)，再按公式計算。見附件：MTBF(元器件計數(shù)法）應(yīng)

32、力分析法：應(yīng)力分析法：用于電子產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計階段的故障率預(yù)計，在詳細(xì)設(shè)計階段，已有元器件清單及元器件的應(yīng)力數(shù)據(jù)，此時用應(yīng)力分析法對電子產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行預(yù)計。相似產(chǎn)品相似產(chǎn)品法：法：根據(jù)相似的老產(chǎn)品中各單元故障率占產(chǎn)品故障率的比例，對新研發(fā)的產(chǎn)品進(jìn)行可靠性分配的方法。- 54 -集成電路集成電路技術(shù)類型工作環(huán)境管腳數(shù)和位數(shù)工作應(yīng)力質(zhì)量級別封裝類型可靠性預(yù)計模型可靠性預(yù)計模型GJB299CMIL-STD-217F失效率失效率電子元器件的應(yīng)力分析法 - 55 -機(jī)械產(chǎn)品可靠性預(yù)計技術(shù)機(jī)械零件機(jī)械零件構(gòu)成特征構(gòu)成特征材料尺寸應(yīng)力特征應(yīng)力特征彎曲應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力構(gòu)造數(shù)學(xué)模型構(gòu)造數(shù)學(xué)模型概率分析方法概率分析方法

33、變量隨機(jī)化可靠度可靠度- 56 -故障模式影響分析（FMEA）故障模式影響分析（Failure Mode and Effects Analysis，簡記為FMEA）是分析系統(tǒng)中每一產(chǎn)品所有可能產(chǎn)生的故障模式及其對系統(tǒng)造成的所有可能影響，并按每一個故障模式的嚴(yán)重程度、檢測難易程度以及發(fā)生頻度予以分類的一種歸納分析方法。FMEA是一種事先預(yù)防的行為FMEA 分析的是潛在故障（Potential Failure），是可能發(fā)生但是現(xiàn)在還沒有發(fā)生的故障。它是一種“事前預(yù)防”的行為“及時性”是FMEA的關(guān)鍵因素事先花時間對設(shè)計進(jìn)行分析，事先低成本地進(jìn)行修改減少未來更大損失的發(fā)生- 57 -FMEA的思路風(fēng)

34、險在那里？風(fēng)險在那里？設(shè)計缺陷過程問題使用問題服務(wù)問題風(fēng)險的原因是什么？風(fēng)險的原因是什么？風(fēng)險的后果有多嚴(yán)重？風(fēng)險的后果有多嚴(yán)重？發(fā)生幾率有多大？發(fā)生幾率有多大？當(dāng)前控制措施是什么？當(dāng)前控制措施是什么？風(fēng)險評價風(fēng)險評價風(fēng)險排序風(fēng)險排序要解決哪些風(fēng)險？要解決哪些風(fēng)險？控制措施是什么？控制措施是什么？效果如何？效果如何？相對定量評價RPN風(fēng)險1、風(fēng)險2.排在前面的資源允許的可以解決的誰來做？什么時候做？預(yù)計效果試驗效果實際效果- 58 -故障模式影響分析（FMEA） 風(fēng)險優(yōu)先數(shù)（risk priority number，RPN)是工藝故障模式的嚴(yán)重度等級(S),頻度等級(0),探測度等級(D)等級

35、的乘積。 RPN = (S) (0) (D)嚴(yán)重嚴(yán)重度度( (S) S)是指失效后果的嚴(yán)重程度。嚴(yán)重度僅適用于失效后果。嚴(yán)重度采用10分制進(jìn)行打分，后果越嚴(yán)重，分?jǐn)?shù)就越高。頻度頻度(0)(0)是指由某一原因使失效模式發(fā)生的可能性大小的評估。(即具體的失效起因/機(jī)理發(fā)生的頻率)，頻度采用10分制，發(fā)生概率越高，則分?jǐn)?shù)越高。探測度探測度( (D)D)是指零件在離開該制造工序或裝配工序之前,采用上述探測控制方法找出失效模式的可能性的大小。探測度也是用110分來評估，分?jǐn)?shù)越高，表明過程控制方法有效性差。RPN是一項設(shè)計風(fēng)險指針, RPN取值在1至1000之間。當(dāng)RPN較高時, 設(shè)計小組應(yīng)提出糾正措施來

36、降低RPN值，但是嚴(yán)重度數(shù)（S）較高時, 也會特別注意。 - 59 - 故障樹是一種特殊的倒立樹狀的邏輯因果關(guān)系圖，故障樹分析”（Fault Tree Analysis）（簡稱FTA）是一個產(chǎn)品故障事件或災(zāi)難性危險事件即頂事件作為分析對象，通過有上向下按層次的故障因果邏輯分析，對可能造成產(chǎn)品故障的硬件、軟件、環(huán)境、人為因素進(jìn)行分析，畫出故障樹，確定產(chǎn)品故障原因的各種可能的組合方式及其發(fā)生概率，從而有效的確定系統(tǒng)發(fā)生故障的各種途徑，并提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。故障樹基本概念FTA特點1）是一種自上而下的圖形演繹方法2）有很大的靈活性3）綜合性：硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等4）主要用于安全性分析-

37、 60 -故障樹分析步驟故障樹分析的主要步驟： （1）FTA的工作準(zhǔn)備 （2）確定頂事件 （3）建立故障樹 （4）故障輸?shù)囊?guī)范化、簡化和模塊分解 （5）故障樹的定性分析 （6）故障樹的定量分析 （7）薄弱環(huán)節(jié)分析與建議- 61 -故障樹示例- 62 -第五部分：可靠性管理- 63 - 可靠性管理就是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),對產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)、使用各個階段應(yīng)開展的各項可靠性活動進(jìn)行策劃、組織、監(jiān)督和控制，以盡可能少的資源投入實現(xiàn)顧客所要求的產(chǎn)品可靠性。制定制定可靠性發(fā)展戰(zhàn)略可靠性發(fā)展戰(zhàn)略 1）提出可考核的產(chǎn)品可靠性及維修性目標(biāo) 2）明確可靠性工作的指導(dǎo)思想和工作基本原則 3）建立可靠性研究機(jī)構(gòu)和隊伍

38、 4）制定中長期可靠性培訓(xùn)計劃 5）建設(shè)質(zhì)量與可靠性信息系統(tǒng) 6）制定企業(yè)可靠性及維修性工作的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn) 7）明確企業(yè)高管和部門負(fù)責(zé)人及各類人員相關(guān)的可靠性職責(zé) 8）建立并完善各種可靠性試驗系統(tǒng) 9）制定可靠性工作獎懲措施可靠性管理及發(fā)展戰(zhàn)略- 64 -可靠性管理的基本原則 1）產(chǎn)品研發(fā)必須有可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性等定性、 定量要求，這些要求應(yīng)合理、科學(xué)，并且可實現(xiàn)。 2）可靠性工作必須遵循預(yù)防為主,早期投入的方針。 3）必須把可靠性工作納入產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)策劃中，統(tǒng)一規(guī)劃。 4）必須遵循采用成熟設(shè)計的可靠性設(shè)計原則。 5）軟件的開發(fā)必須符合軟件工程的要求，對關(guān)鍵軟件應(yīng)有可靠性要

39、求 并規(guī)定驗證方法。 6）采用有效方法和控制程序，減少制造過程對可靠性帶來的不良影響 7）通過規(guī)范化工程途經(jīng)，利用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊或有效的工程經(jīng)驗 8）必須加強(qiáng)對設(shè)計開發(fā)過程和生產(chǎn)制造過程中可靠性工作的監(jiān)督和控制 9）重視產(chǎn)品在用戶使用過程中的可靠性，并對其使用可靠性進(jìn)行評估 10）可靠性工作必須從頭開始,從產(chǎn)品開發(fā) 開始降性能,可靠性,進(jìn)度,費用等 進(jìn)行綜合權(quán)衡- 65 -可靠性管理管理的基本職能.對象和方法:基本職能: 計劃.組織.監(jiān)督.控制和指導(dǎo).對象: 產(chǎn)品開發(fā).生產(chǎn).使用過程中與可靠性有關(guān)的全部活動.重點: 產(chǎn)品開發(fā)階段的設(shè)計和試驗活動.計劃: 開展可靠性管理首先要分析確定目標(biāo),

40、選擇達(dá)到可靠性要求必須進(jìn)行的一組可靠性工作,制定每項工作所需的資源,確定完成該項工作的時間和負(fù)責(zé)人.組織: 要確定可靠性工作的總負(fù)責(zé)人和建立管理機(jī)構(gòu).要有一批專職的和兼職的可靠性工作人員,明確相互職責(zé).權(quán)限和關(guān)系,形成可靠性工作的組織體系和工作體系,以完成計劃確定的目標(biāo)和工作.監(jiān)督: 利用報告.檢查.評審.鑒定和認(rèn)證活動,及時取得信息,以監(jiān)督各項可靠性工作按計劃進(jìn)行.控制: 通過制定和建立各種標(biāo)準(zhǔn).規(guī)范和程序,指導(dǎo)和控制各項可靠性活動的開展.- 66 -建立故障報告.分析和糾正措施系統(tǒng)(FRACAS) 目的:保證故障信息的正確性和完整性.并及時利用故障信息對產(chǎn)品進(jìn)行分析.改進(jìn).以實現(xiàn)產(chǎn)品的可靠

41、性增長. 可靠性是產(chǎn)品無故障工作的概率或用無故障持續(xù)時間度量的產(chǎn)品品質(zhì)特性，可靠性的主要任務(wù)是防止故障發(fā)生，控制故障發(fā)生的概率，糾正已經(jīng)發(fā)生的故障，同時也是為其他新產(chǎn)品的研發(fā)提供預(yù)防故障的借鑒，建立故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)就是對故障加以嚴(yán)格管理的一種有效方法，也是企業(yè)可靠性管理的一項重要的工作內(nèi)容。 建立和運行故障報告.分析和糾正措施系統(tǒng)是一項簡單有效的管理工作，是真正做到故障歸零、實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性增長的關(guān)鍵。- 67 -故障報告1 1）報告）報告提交提交時機(jī)時機(jī) 產(chǎn)品任何功能級別在規(guī)定的檢驗和試驗期間發(fā)生的故障均要向規(guī)定級別的管理部門報告.2 2）報告）報告的的形式形式 故障卡片,文件等形

42、式.3 3）報告的特點）報告的特點 一個閉環(huán)的故障報告系統(tǒng).保證開發(fā)過程中發(fā)生的所有硬件故障 和軟件錯誤,均能按規(guī)定格式和要求進(jìn)行記錄,并在規(guī)定的時間內(nèi)向規(guī)定的管理部門報告.4 4）報告）報告的的內(nèi)容內(nèi)容 識別故障件的信息,故障現(xiàn)象,試驗條件,機(jī)內(nèi)測試(BIT)指示,發(fā)生故障的產(chǎn)品工作時間,故障觀測者,故障發(fā)生時機(jī)以及觀測故障時的環(huán)境條件.- 68 -故障分析故障調(diào)查.核實.盡可能不破壞故障現(xiàn)場,保持故障狀態(tài).1 1）工程分析）工程分析 在故障核實后,可以對故障產(chǎn)品進(jìn)行測試.試驗.觀察分析,以確定故障部位.必要時,分解產(chǎn)品,進(jìn)行理化分析,應(yīng)力強(qiáng)度分析,以判斷缺陷的性質(zhì),弄清故障產(chǎn)生的機(jī)理.2

43、2）統(tǒng)計分析）統(tǒng)計分析 收集同類產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量.試驗.使用時間.已產(chǎn)生的故障數(shù),估算該類故障出現(xiàn)的頻率. 通過故障分析查明故障原因,以便有針對性地采取糾正措施.- 69 -故障（問題）歸零管理 技術(shù)歸零（五條）技術(shù)歸零（五條） 1）定位準(zhǔn)確：確定質(zhì)量問題和故障準(zhǔn)確部位2）機(jī)理清楚：通過理論分析或試驗手段，確定質(zhì)量問題和故障發(fā)生的根本原因3）問題復(fù)現(xiàn)：通過試驗或其他驗證手段，確認(rèn)質(zhì)量問題和故障發(fā)生的現(xiàn)象，驗證定位的正確性和機(jī)理分析的正確性4）措施有效：針對發(fā)生的故障問題，采取糾正措施，通過驗證，確保質(zhì)量問題和故障得到解決5）舉一反三：把問題信息反饋給相關(guān)部門，檢查有無可能發(fā)生類似的 故障模式或質(zhì)量

44、問題，并及時采取預(yù)防措施。- 70 - 管理歸零（五條）管理歸零（五條） 1）過程清楚：查明質(zhì)量問題和故障發(fā)生和發(fā)展的全過程，從中找出管理上的薄弱環(huán)節(jié)或漏洞2）責(zé)任明確：依據(jù)規(guī)定的質(zhì)量職責(zé)，分清造成質(zhì)量問題的責(zé)任單位和責(zé)任人，并分清責(zé)任的主次大小3）措施落實：針對管理上的薄弱環(huán)節(jié)或漏洞，制定并落實有效的糾正措施和預(yù)防措施4）嚴(yán)肅處理：對于由管理原因造成的質(zhì)量問題和故障應(yīng)嚴(yán)肅對待，從中吸取教訓(xùn)，以達(dá)到警示和改進(jìn)管理工作的目的5）完善制度：針對管理上的 薄弱環(huán)節(jié)和漏洞，健全和完善規(guī)章制度，并予以落實，從制度上避免質(zhì)量問題和類似故障的發(fā)生故障（問題）歸零管理- 71 -故障觀測故障報告故障核實故障隔

45、離更換有懷疑的產(chǎn)品驗證有懷疑的產(chǎn)品故障分析數(shù)據(jù)收集確定根本原因確定糾正措施將糾正措施用于研制的設(shè)備可靠性研制試驗確定糾正措施的有效性將糾正措施用于生產(chǎn)是否1234567891011121314典型FRACAS系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)- 72 -可靠性評審 可靠性評審是運用及早告警原理和同行專家評議的原則,充分利用專家群體的智慧和經(jīng)驗彌補(bǔ)開發(fā)團(tuán)隊和個人可能的不足和局限，對產(chǎn)品研發(fā)過程中可靠性設(shè)計、制造、試驗等各項工作進(jìn)行監(jiān)控的一種管理手段,是盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷最經(jīng)濟(jì)和最有效的方法.可靠性設(shè)計評審的作用可靠性設(shè)計評審的作用: :1) 評價產(chǎn)品設(shè)計是否滿足合同規(guī)定的要求,是否符合可靠性設(shè)計準(zhǔn)則、規(guī)范及有關(guān)標(biāo)

46、準(zhǔn)的要求.2) 發(fā)現(xiàn)和確定薄弱環(huán)節(jié)和可靠性風(fēng)險較高的部位,研討并提出改進(jìn)建議.3) 研制,開發(fā),監(jiān)督,檢查及保障資源是否恰當(dāng).4) 檢查可靠性保證大綱的全面實施.5) 減少設(shè)計更改,縮短開發(fā)周期,降低全壽命周期費用- 73 -第六部分：可靠性試驗- 74 -可靠性試驗的分類可靠性試驗統(tǒng)計試驗工程試驗環(huán)境應(yīng)力篩選壽命試驗可靠性增長試驗可靠性研制試驗可靠性鑒定試驗可靠性驗收試驗- 75 -可靠性試驗的目的可靠性試驗的可靠性試驗的目的目的1）發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計、元器件、零部件、原材料和工藝方面的各種缺陷和故障。2）確認(rèn)研發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)品是否符合可靠性定量要求。3）提高產(chǎn)品的可靠性、任務(wù)成功性、減少維修人力

47、和保障費用提供信息，為評估和改進(jìn)產(chǎn)品可靠性提供信息。但目前我國的可靠性工作主要還是在測試階段，這里將測試放在前面（而且大部分公司都會忽略最初的可靠性設(shè)計，當(dāng)測試出現(xiàn)失效后才開始考慮設(shè)計）。- 76 -可靠性試驗-工程試驗工程工程試驗?zāi)康模涸囼災(zāi)康模罕┞懂a(chǎn)品在設(shè)計、工藝、元器件、原材料等方面存在的缺陷、薄弱環(huán)節(jié)和故障，為提高產(chǎn)品可靠性提供信息。工程試驗：1）環(huán)境應(yīng)力篩選（研發(fā)階段、生產(chǎn)階段）環(huán)境應(yīng)力篩選（研發(fā)階段、生產(chǎn)階段） 為研發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)品建立并實施環(huán)境應(yīng)力篩選程序，以發(fā)現(xiàn)和排除不良元器件、制造工藝和其它原因引入的缺陷造成的早期故障。2）可靠性研制試驗（研發(fā)階段早期、中期）可靠性研制試驗（研

48、發(fā)階段早期、中期） 通過對產(chǎn)品施加適當(dāng)?shù)沫h(huán)境應(yīng)力、工作載荷，尋找產(chǎn)品中的設(shè)計缺陷，以改進(jìn)設(shè)計，提高產(chǎn)品固有可靠性水平。3）可靠性增長試驗（可靠性增長試驗（研發(fā)研發(fā)階段中期）階段中期） 通過對產(chǎn)品施加模擬實際使用環(huán)境的綜合環(huán)境應(yīng)力，暴露產(chǎn)品中的潛在缺陷并采取糾正措施，使產(chǎn)品的可靠性達(dá)到規(guī)定的要求。- 77 -環(huán)境應(yīng)力篩選（研發(fā)階段、生產(chǎn)階段）環(huán)境應(yīng)力篩選使用的應(yīng)力主要用于激發(fā)故障、不模擬使用環(huán)境以下為通常使用的幾種典型的應(yīng)力篩選環(huán)境應(yīng)力應(yīng)力類型應(yīng)力強(qiáng)度費用篩選效果溫度恒定高溫低低對元器件較好溫度循環(huán)慢速變溫較高較低不顯著快速變溫高高好溫度沖擊較高適中較好振動掃頻正弦較低適中不顯著隨機(jī)振動高高好綜

49、合溫度循環(huán)與隨機(jī)振動高很高很好- 78 -環(huán)境應(yīng)力與失效關(guān)系 環(huán)境應(yīng)力條件可以引起產(chǎn)品失效Hughes航空公司（美國）技術(shù)資料明確地表示了失效與環(huán)境應(yīng)力之關(guān)系,其中溫度、濕度及振動所引發(fā)的失效占環(huán)境應(yīng)力引發(fā)失效的86%。- 79 -環(huán)境測試產(chǎn)品在使用過程中，有不同的使用環(huán)境（有些安裝在室外、有些隨身攜帶、有些裝有船上等等），會受到不同環(huán)境的應(yīng)力（有些受到風(fēng)吹雨濕、有些受到振動與跌落、有些受到鹽霧蝕侵等等）；為了確認(rèn)產(chǎn)品能在這些環(huán)境下正常工作，國標(biāo)、行標(biāo)都要求產(chǎn)品在環(huán)境方法模擬一些測試項目，這些測試項目包括： 1). 高溫測試（高溫運行、高溫貯存）； 2). 低溫測試（低溫運行、低溫貯存）； 3

50、). 高低溫交變測試（溫度循環(huán)測試、熱沖擊測試）； 4). 高溫高濕測試（濕熱貯存、濕熱循環(huán)）； 5). 機(jī)械振動測試（隨機(jī)振動測試、掃頻振動測試）； 6). 汽車運輸測試（模擬運輸測試、碰撞測試）； 7). 機(jī)械沖擊測試； 8). 開關(guān)電測試；- 80 - 9). 電源拉偏測試； 10). 冷啟動測試； 11). 鹽霧測試； 12). 淋雨測試； 13). 塵砂測試；上面13 項比較全面地概括了產(chǎn)品在實現(xiàn)使用過程中碰到的外界環(huán)境；實際測試時，因為各產(chǎn)品本身屬性的相差較遠(yuǎn)、使用環(huán)境相差也很大，各公司可以根據(jù)產(chǎn)品的特點，適當(dāng)選取、增加一些項目來測試（此產(chǎn)品對應(yīng)的國/行標(biāo)中要求的必測試項目，當(dāng)然是

51、必須測試的）；也可以根據(jù)產(chǎn)品特定的使用環(huán)境與使用方法，自行設(shè)計一些新測試項目，以驗證產(chǎn)品是否能長期工作。目前環(huán)境測試標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 2423（電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗）、GJB 150（軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法）、GB/T 28046.4（道路車輛電氣及 電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗）等環(huán)境測試- 81 -可靠性研制試驗（研發(fā)階段早期、中期）可靠性研制試驗分類可靠性增長摸底試驗可靠性增長摸底試驗 模擬實際使用的綜合應(yīng)力條件下，用較短的時間、較少的費用，暴露產(chǎn)品的潛在缺陷，并及時采取糾正措施，使產(chǎn)品可靠性水平得到增長?？煽啃詮?qiáng)化試驗或高可靠性強(qiáng)化試驗或高加速壽命試驗加速壽命試驗 采用高速應(yīng)力的可靠性研制試驗

52、，其目的是使產(chǎn)品設(shè)計得更為“健壯”，（施加步進(jìn)應(yīng)力，不斷的加速激發(fā)產(chǎn)品故障，并進(jìn)行改進(jìn)和驗證）主要環(huán)境應(yīng)力有：低溫、高溫、快速溫變循環(huán)、振動、濕度等綜合環(huán)境。- 82 -可靠性增長試驗（研發(fā)階段中期）可靠性增長試驗是一個有計劃試驗、分析、改進(jìn)的過程，是一項有效高效提高產(chǎn)品可靠性技術(shù)，其目的是把受試設(shè)備處于近似于工作環(huán)境條件下進(jìn)行試驗，使其暴露故障，進(jìn)而分析故障，改進(jìn)設(shè)計，并驗證改進(jìn)措施的有效性，以提高產(chǎn)品的固有可靠性可靠性增長試驗對象可靠性增長試驗對象 1）重要度較高、較為復(fù)雜、新研發(fā)、缺乏繼承性的產(chǎn)品 2）在研發(fā)試驗和系統(tǒng)綜合試驗、現(xiàn)場使用中問題較多的產(chǎn)品 3）對產(chǎn)品可靠性指標(biāo)影響較大的單元

53、- 83 -可靠性試驗-統(tǒng)計試驗統(tǒng)計試驗的目的：是驗證產(chǎn)品是否達(dá)到了規(guī)定的可靠性或壽命要求統(tǒng)計試驗：1 1）可靠性鑒定試驗（設(shè)計確認(rèn)階段）可靠性鑒定試驗（設(shè)計確認(rèn)階段） 驗證所開發(fā)的產(chǎn)品是否達(dá)到規(guī)定的可靠性要求。2 2）可靠性驗收試驗（批量生產(chǎn)階段）可靠性驗收試驗（批量生產(chǎn)階段） 驗證批量生產(chǎn)的產(chǎn)品是否達(dá)到規(guī)定的可靠性要求。3 3）壽命試驗（設(shè)計定型階段）壽命試驗（設(shè)計定型階段） 驗證產(chǎn)品在規(guī)定條件下的使用壽命、儲存壽命是否達(dá)到規(guī)定的要求。- 84 -統(tǒng)計試驗統(tǒng)計試驗的目的：是驗證產(chǎn)品是否達(dá)到了規(guī)定的可靠性或壽命要求可靠性鑒定試驗（設(shè)計確認(rèn)階段）可靠性鑒定試驗（設(shè)計確認(rèn)階段） 驗證產(chǎn)品的設(shè)計是

54、否達(dá)到了規(guī)定的可靠性要求所做的試驗，使產(chǎn)品可靠性的確認(rèn)試驗，也是研發(fā)產(chǎn)品進(jìn)入量產(chǎn)前的一種驗證試驗。可靠性驗收試驗（批量生產(chǎn)階段）可靠性驗收試驗（批量生產(chǎn)階段） 驗證產(chǎn)品經(jīng)過生產(chǎn)期間的工藝、工裝、工作流程變化后是否達(dá)到規(guī)定的可靠性要求所做的試驗，也是交付產(chǎn)品的依據(jù)之一。壽命試驗壽命試驗（設(shè)計定型階段）（設(shè)計定型階段） 1）發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中可能過早發(fā)生耗損的零部件，以確定影響產(chǎn)品壽命的根本原因和可能采取的糾正措施。2）驗證產(chǎn)品在固定條件下使用壽命和貯存壽命是否達(dá)到規(guī)定的要求- 85 -產(chǎn)品階段同一種產(chǎn)品，在不同的階段，測試條件也不一樣；一般而言，產(chǎn)品會經(jīng)過研發(fā)、小批量試產(chǎn)、批量生產(chǎn)三個不同的階段。在研發(fā)

55、階段，測試條件最嚴(yán)（應(yīng)力最大）、測試延續(xù)的時候最短；小批量試產(chǎn)階段，測試應(yīng)力適中、測試時間適中；批量生產(chǎn)階段，測試應(yīng)力最小、測試時間較短；三個階段的主要差別見下表：- 86 -u什么是初始檢測？什么是初始檢測？ 初始檢測是指，在預(yù)處理之后，條件試驗之前對試驗樣品的電性能、機(jī)械性能和外觀所進(jìn)行的檢查和測量。u什么是嚴(yán)酷等級？什么是嚴(yán)酷等級？ 嚴(yán)酷等級是指試驗樣品進(jìn)行條件試驗所用的一組參數(shù)值u什么是試驗順序？什么是試驗順序？ 試驗樣品被依次暴露到兩種或兩種以上試驗環(huán)境中的順序注：a. 各次暴露之間的時間間隔通常對試驗樣品不產(chǎn)生明顯影響； b. 各次暴露之間通常要進(jìn)行預(yù)處理和恢復(fù)； c. 通常在每次

56、暴露之前和之后進(jìn)行檢測，前一項暴露的最后檢測就是下相暴露的初始檢測。u實驗室設(shè)備用水實驗室設(shè)備用水 可靠性實驗室實驗所用的水，均是純水機(jī)產(chǎn)生的純水，純水機(jī)設(shè)備需定期校準(zhǔn)?？煽啃栽囼灮窘榻B- 87 -高溫、低溫、恒溫恒濕、交變濕熱u溫度溫度(temperature)(temperature)的定義的定義 溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。u華氏度（Fahrenhite）和攝氏度（Centigrade）都是用來計量溫度的單位。包括我國在內(nèi)的世界上很多國家都是用攝氏度，美國和其他一些英語國家使用華氏度而較少使用攝氏度。其轉(zhuǎn)換公式為： T（ ）= 1.8t（）+3

57、2u開爾文溫度常用符號K表示，其單位為開。開爾文是以絕對零度作為計算起點，其轉(zhuǎn)換公式為： K（開氏度）= t（攝氏度）+273.15- 88 -高溫、低溫、恒溫恒濕、交變濕熱u濕度濕度(humidity)(humidity)的定義的定義 表示大氣干燥程度的物理量。在一定的溫度下在一定體積的空氣里含有的水氣越少，則空氣越干燥；水氣越多，則空氣越潮濕?？諝獾目諝獾母蓾癯潭雀蓾癯潭冉凶觥皾穸取薄絕對濕度(absolute humidity)：一定體積的空氣中含有的水蒸氣的質(zhì)量，一般其單位是克/立方米（g/m3）；u相對濕度(relative humidity)：相對濕度是絕對濕度與最高濕度之間的比

58、，它的值顯示水蒸氣的飽和度有多高。通常所指的濕度（80%RH，溫濕度計上面顯示的濕度等）都是相對濕度。- 89 -u高溫或低溫測試主要應(yīng)用于哪些方面高溫或低溫測試主要應(yīng)用于哪些方面 主要應(yīng)用于考核電工，電子產(chǎn)品在高溫或低溫條件下貯存和使用的適應(yīng)性。u恒溫恒濕測試主要應(yīng)用于哪些方面？恒溫恒濕測試主要應(yīng)用于哪些方面？ 主要應(yīng)用于考核電工電子產(chǎn)品、元件、材料等在恒定濕熱條件下使用和貯存的適應(yīng)性。u交變濕熱測試主要應(yīng)用于哪些方面？交變濕熱測試主要應(yīng)用于哪些方面？ 主要應(yīng)用于考核電工電子產(chǎn)品或材料在溫度循環(huán)變化、產(chǎn)品表面產(chǎn)生凝露的濕熱條件下使用和貯存的適應(yīng)性。高溫、低溫、恒溫恒濕、交變濕熱- 90 -高

59、溫、低溫、恒溫恒濕、交變濕熱u溫度變化測試主要應(yīng)用于哪些方面？溫度變化測試主要應(yīng)用于哪些方面？a.規(guī)定轉(zhuǎn)換時間的溫度變化，主要應(yīng)用于確定元件、設(shè)備和其他產(chǎn)品經(jīng)受環(huán)境溫度迅速變化的能力；b. 規(guī)定溫度變化速率的溫度變化，主要應(yīng)用于確定元件、設(shè)備和其他產(chǎn)品在環(huán)境溫度變化的工作能力；c. 雙液槽法溫度變化，主要應(yīng)用于確定元件、設(shè)備或其他產(chǎn)品經(jīng)受溫度快速變化的能力，主要適用于玻璃-金屬組成的密封件及類似的試驗樣品。- 91 -高溫、低溫、恒溫恒濕、交變濕熱u高溫或低溫測試，需確認(rèn)哪些主要測試條件？高溫或低溫測試，需確認(rèn)哪些主要測試條件？ 溫度，升降溫速率或時間，測試時間。u恒溫恒濕測試需確認(rèn)哪些主要測

60、試條件恒溫恒濕測試需確認(rèn)哪些主要測試條件 溫度，濕度，升降溫速率或時間，測試時間。u規(guī)定轉(zhuǎn)換時間的溫度變化測試，需確認(rèn)哪些主要測試條件規(guī)定轉(zhuǎn)換時間的溫度變化測試，需確認(rèn)哪些主要測試條件 溫度（低溫、高溫），保持時間，溫度變化速率。- 92 -環(huán)境試驗箱基本參數(shù)介紹u目前實驗室各試驗箱所能達(dá)到的溫濕度范圍1)設(shè)備型號：SEG-021（ESPEC 烘箱） 設(shè)備名稱：高溫試驗箱 溫度范圍：20 200度 箱內(nèi)尺寸：(W*H*D) 60*70*60 cm2)設(shè)備型號： SETH-Z-102L （ESPEC ） 設(shè)備名稱：恒溫恒濕試驗室箱 溫度范圍： -40 150度 濕度范圍： 25 98% RH 箱