電子產(chǎn)品可靠性計(jì)數(shù)法預(yù)計(jì)指南

1、Q / ZX深圳市中興通訊股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（可靠性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）Q/ZX 23.001 - 1998 電子產(chǎn)品可靠性計(jì) 數(shù)法預(yù)計(jì)指南1998-06-16發(fā)布 1998-06-16實(shí)施深圳市中興通訊股份有限公司 發(fā) 布Q/ZX 23.001 - 1998前 言本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了深圳市中興通訊股份有限公司電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)的方法和程序。必要時(shí)提出建議更改某些選用的對(duì)可靠性起關(guān)鍵作用的元器件的來(lái)源、質(zhì)量等級(jí)等,以提高產(chǎn)品的可靠性達(dá)到預(yù)定指標(biāo)。本標(biāo)準(zhǔn)由深圳市中興通訊股份有限公司中心實(shí)驗(yàn)室提出，企管部歸口。本標(biāo)準(zhǔn)由中心實(shí)驗(yàn)室可靠性組起草。本標(biāo)準(zhǔn)于1998年6月首次發(fā)布。深圳市中興通訊股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（可靠

2、性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）Q / ZX 23.001 - 1998電子產(chǎn)品可靠性計(jì)數(shù)法預(yù)計(jì)指南 1 范圍本指南適用于深圳市中興通訊股份有限公司所有設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品（包括電路板、整機(jī)）的可靠性計(jì)數(shù)法預(yù)計(jì)。元器件計(jì)數(shù)可靠性預(yù)計(jì)法是一種較粗糙的預(yù)計(jì)法，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的初期起就可使用。國(guó)內(nèi)外實(shí)踐證明：可靠性預(yù)計(jì)得到的整機(jī)MTBF值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際統(tǒng)計(jì)值的差異一般可大到一倍左右。作為絕對(duì)值而言，預(yù)計(jì)不太精確；但作為產(chǎn)品不同設(shè)計(jì)方案的故障率的優(yōu)化比較而言，則是一項(xiàng)有效方法。注 元器件應(yīng)力分析可靠性預(yù)計(jì)法是一種較精確的預(yù)計(jì)法。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的后期，已具備了詳細(xì)的元器件清單及電話、已知產(chǎn)品工作時(shí)的元器件的若干參數(shù)（如工作電壓、結(jié)溫等條）時(shí)

3、可使用。計(jì)數(shù)法與應(yīng)力分析法亦可結(jié)合使用，即對(duì)確知應(yīng)力分析法需要的若干參數(shù)的元器件用應(yīng)力分析法分析，不確知的元器件用計(jì)數(shù)法分析。本預(yù)計(jì)工作有電子部五所的“可靠性預(yù)計(jì)軟件”（公司包括上海、南京所都已購(gòu)置，供使用）2 引用標(biāo)準(zhǔn)GJB299B 1998 電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)MIL-HDBK217F 1991 電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)GJB1909 1994 裝備可靠性、維修性參數(shù)選擇與指標(biāo)確定要求3 符號(hào)術(shù)語(yǔ)3.1 基本失效率b3.2 工作失效率p3.3 環(huán)境系數(shù)E ：不同環(huán)境類別的環(huán)境應(yīng)力（除溫度應(yīng)力外）對(duì)元器件失效率影響的調(diào)整系數(shù)。本公司的產(chǎn)品環(huán)境為：一般地面固定，國(guó)標(biāo)代號(hào)GF1，美標(biāo)代號(hào)GF 。

4、特殊情況有：平穩(wěn)地面移動(dòng)（如車載），國(guó)標(biāo)代號(hào)GM1，美標(biāo)代號(hào)GM 。 背負(fù)（人攜帶），國(guó)標(biāo)代號(hào)MP，美標(biāo)GM 。質(zhì)量系數(shù)Q ：是不同質(zhì)量等級(jí)對(duì)元器件工作失效率影響的調(diào)整系數(shù)。本公司產(chǎn)品一般選：國(guó)產(chǎn)品： B2 符合國(guó)標(biāo)生產(chǎn)的產(chǎn)品 B1 符合國(guó)標(biāo)生產(chǎn)的產(chǎn)品并經(jīng)公司規(guī)范，篩選老煉的產(chǎn)品。 C 低檔產(chǎn)品進(jìn)口產(chǎn)品：分立半導(dǎo)體器件 軍用 民用 民用塑封微電路B級(jí)（按MIL-M-38510的B級(jí)）級(jí)級(jí)（民品）級(jí)（民用塑封）3.5 工作失效模型中的其它調(diào)整系數(shù)（系數(shù)）見(jiàn)GJB/Z 299B之3.5及MIL-HDBK217F有關(guān)章節(jié)?？煽啃灾笜?biāo)的規(guī)定值（specified value）合同和任務(wù)書(shū)中規(guī)定的期望產(chǎn)

5、品達(dá)到的合同或任務(wù)書(shū)指標(biāo)。產(chǎn)品預(yù)計(jì)值應(yīng)高于規(guī)定值，例如為規(guī)定值的125%。4 計(jì)數(shù)法預(yù)計(jì)方法設(shè)：產(chǎn)品由n種零、組、部件組成；第i種零、組、部件的用量為n i ；在產(chǎn)品的工作環(huán)境條件下，第i 種零組部件的失效率為i 。= n ii 則產(chǎn)品的總故障率的（計(jì)數(shù)法）預(yù)計(jì)值為：n i=1注 如同一種規(guī)格的零、組、部件在產(chǎn)品中有不同工作環(huán)境，則由于不同工作環(huán)境失效率不盡相同，需分別計(jì)算后累加。如果零件是電子元器件，則： i = iq ig 這里的ig 為電子元器件的通用失效率，可查國(guó)產(chǎn)品： GJB/Z 299B之表達(dá)5.2；進(jìn)口產(chǎn)品： MIL-HDBK-217F之附條A。如使用電子部五所的預(yù)計(jì)軟件，則i

6、不需查檢，軟件自動(dòng)給出。5 冗余處理如P件1的故障率為1 ，P件2的故障率為2 ，P件K 的故障率為K ，將K者構(gòu)成一可靠性并聯(lián)的單元，則并聯(lián)單元的故障率為：K=1/i=1=（1/1+1/2+1/K）-1/（1+2）+1/（1+3）+（-1）K+1/1近似地有：如兩個(gè)相同構(gòu)造故障率為1的P件構(gòu)成一可靠性并聯(lián)的部件，則并聯(lián)P件的故障率近似為: (1/1.5)1=0.6671 注 整件冗余的代價(jià)較大,而故障率下降并不一定最有效。如果P件有故障較高的薄弱環(huán)節(jié)，則薄弱環(huán)節(jié)改進(jìn)設(shè)計(jì)可能是效費(fèi)比更高的措施。6 可靠性改進(jìn)根據(jù)產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果，如果未滿足預(yù)定指標(biāo)要求，或是其中有突出故障率（稱為失效率關(guān)鍵）

7、的元器件、零組部件，則在設(shè)計(jì)上需要采取一定措施。例如：l 改選質(zhì)量等級(jí)高的某些元器件；注 提高質(zhì)量等級(jí)的方法之一為加強(qiáng)篩選。l 把某些國(guó)產(chǎn)元器件改為進(jìn)口元器件；l 采取元器件零組部件或單板的冗余；l 上述措施的混合措施。設(shè)可以采取n種方案。設(shè)采取第K種措施，使故障率降低K ，增加費(fèi)用CK，則為提高可靠性的效費(fèi)比為： eK = K /CK 原則1 應(yīng)優(yōu)先采取效費(fèi)比高的措施或組合措施。原則2 在諸多可能的改進(jìn)方案中選成本不超過(guò)規(guī)定值，總失效率最低的方案；或選總成本最低，總失效率達(dá)到規(guī)定指標(biāo)的優(yōu)化方案。7 示例：本產(chǎn)品所用的元器件種類、數(shù)量、質(zhì)量等級(jí)、價(jià)格如下表。工作環(huán)境為地面固定，成本規(guī)定值為小于

8、150元，產(chǎn)品總失效率規(guī)定值小于25（10-6/h）。元器件種類及參數(shù)數(shù)量(ni)0iQ0iG (10-6/h)ni (iQ iG) （10-6/h）價(jià)格（元）CMOS數(shù)字電路10門3100.0240.723×3CMOS數(shù)字電路1011000門2100.0741.4810×2840.0351.120.1×81640.4730.080.2×162040.1814.40.16×20441.8729.928×412.50.0080.0250×1K根據(jù)GB/Z 299B和MIL-217F元器件計(jì)數(shù)法，計(jì)算本電子產(chǎn)品初始設(shè)計(jì)的總失效率

9、i=10 = ni 0iQ0iG = 77.74(10-6/h)，價(jià)格=118.2(元)?？偸? > 規(guī)定上限值25(10-6/h)。為達(dá)到規(guī)定值，改進(jìn)設(shè)計(jì)一般有幾種方法，針對(duì)在總失效率中占比例多的元器件提出改進(jìn)方案。方案1 提高元器件質(zhì)量等級(jí) 如： 電阻由C級(jí) B2級(jí)，則質(zhì)量系數(shù)Q ：4 1 價(jià)格（元）：0.1 0.2 鋁電解電容由C級(jí) B2 Q ：4 1 0.2 0.4 陶瓷電容由 C級(jí) B2 Q : 4 1 0.16 0.3 繼電器由 B2級(jí) B1 Q ： 4 1.5 8 20 IC不變，因?yàn)樘岣叩燃?jí)一般來(lái)說(shuō)成本太高。 重新計(jì)算 24.84 (10 - 6 / h), 價(jià)格17

10、3（元）。方案2 改選失效率低的元器件 如： 鋁電解電容 鉭電解電容 G ：0.47 0.17 價(jià)格（元）：0.2 0.4 陶瓷電容 進(jìn)口陶瓷電容 G ：0.18 0.047 0.16 0.25 繼電器 進(jìn)口繼電器 G ： 1.87 0.28 8 12 重新計(jì)算22.46 (10- 6 / h), 價(jià)格139.2（元）。方案3 某些部分采用冗余設(shè)計(jì) 如：冗余部份包括 1片CMOS電路（500門）， ni( i G iQ ) = 0.74 4只金屬膜電阻 = 0.56 5只鋁電解電容 = 9.4 2只繼電器 = 14.96 進(jìn)行冗余備份,冗余部份的 冗余= ni i G iQ =25.66 重新

11、計(jì)算 2 / 3 冗余其它17.11 + 52.0769.18 (10- 6 / h) , 價(jià)格145.6（元）。方案4 提高某些元器件的質(zhì)量等級(jí)并改選失效率低的元器件 如： 繼電器由B2級(jí) B1級(jí) Q ：4 1.5 價(jià)格（元）：8 20 鋁電解電容 鉭電解電容 G ：0.47 0.17 0.2 0.4 重新計(jì)算 = 39.84(10- 6 / h)，價(jià)格169.4（元）。 計(jì)算各方案的效費(fèi)比方案1 從 77.74(10- 6 / h) 24.84 (10- 6 / h)，=52.9(10- 6 / h)； C從118.2元 173元 , C =54.8元 . 效費(fèi)比e = /C =52.9/54.8 = 0.965(10- 6 / h/元).方案2 從 77.74(10- 6 / h) 24.46 (10- 6 / h)，=55.28(10- 6 / h)； C從118.2元 139.2元 , C =21元 . 效費(fèi)比e = /C =55.28/21 =2.632(10- 6 / h/元).方案3 從 77.74(10- 6 / h) 69.18 (10- 6 / h)，=8.56(10- 6 / h)； C從118.2元 145.6元 , C =27.4元 .效費(fèi)比e = /C =0.312(10- 6 / h/元).方案4 從 77.74(10- 6 /