Reliability design- MTBF Feb08

ReliabilityReliability可靠性可靠性什么是可靠性？什么是可靠性？产品的可靠性是指：产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。对产品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的产品，可以长时间正常工作（这正是所有消费者需要得到的）；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间就越长。w可靠性是评价产品质量的重要标志之一，它是保证产品性能在实际使用中得到充分发挥的关键。z产品的可靠性是设计、生产和管理出来的。可靠性预计可靠性预计w是产品可靠性工作的重要环节，它为电子产品开展可靠性设计提供了一个卓有成效的定量分析手段。w是“设计未来”的先导，是优选方案、改进设计，确保产品满足可靠性指标要求的有效途径。z是提高装备可靠性的重要手段，通过可靠性预计、分配、设计、分析等工作，促进了装备可靠性工程的实施。z另一方面，出于市场竞争的需要，先进国家的电子产品大多都标有可靠性指标，此指标很多是可靠性预计结果或现场统计结果。可靠性预计的作用可靠性预计的作用w是确保产品满足可靠性指标要求不可缺少的技术手段。w可靠性预计不去追求绝对准确，而是采用统一尺度预计，为可靠性的定量分析提供可比的相对度量。其作用主要体现在：为产品的使用和维护提供有益的信息，例如：w确定适当的保修期。过高估计保修期会增加寿命周期费用，过低估计则会使产品的竞争力低于类似产品。w估计保修期间的维修费用。这是产品总费用的一部分，需要在产品定价时确定。w估计产品维护费用。它是指与产品预防性维护有关的费用评估。可靠性的预计法可靠性的预计法1.相似产品预计法:z应用于尚未确定系统设计特性前的产品早期可靠性预计。这些方法中昀基本的是根据从功能相似产品使用中得来的经验，以MTBF，失效率或相似的参数来对产品可靠性进行简单估计。可靠性的预计法可靠性的预计法2.元器件计数预计法：当人们大致知道设备或系统中将使用的各种等级或类型的元器件（实际或估计的）数目，但没有足够的数据说明在昀终设计中各个元器件所承受的应力时，常使用这种方法。它包括计算每一等级或每一类型的元器件数目，将该数目乘以每一等级或每一类型元器的通用失效率，再将这些乘积相加得出设备的失效率。这种方法把某一等级的元器件看作是某一给定功能的所有元器件（如：电阻器、电容器、变压器）。元器件的类型用于进一步确定某一等级中的元器件（如固定复合电阻、固定线绕电阻）。(可靠性计算示例Table1,table2.doc)表表11：元器件计数预计法：元器件计数预计法Table2Table2可靠性计算示例可靠性计算示例可靠性的预计法可靠性的预计法3.元器件应力分析预计法z前面介绍的方法是基于每种元器件的平均数失效率。z元器件的失效率因为应力的不同而差别很大。例如，110V灯泡在220V的电压下使用不了多久。z元器件的强度和元器件工作应力水平之间的相互作用决定着在给定条件下的元器件的失效率。因为元器件处于不同的应力水平就会有不同的失效率。z因为分析预计法的原理。使用这种方法的前提条件是已知元器件要承受的应力，如：温度、湿度、振动等级及这些应力对元器件失效率的影响。怎样让您的产品更可靠！怎样让您的产品更可靠！可靠性设计程序包括：（1）选择元器件质量等级的指南；（2）设计指南：a.性能b.环境/温度c.组装程序（3）生产/组装程序；（4）性能/可靠性验证方案。可靠性设计就是选择元器件或材料，并使之在昀坏的实际使用条件下应用时仍能具有高可靠性的过程。这个过程包括：（1）工作环境的规定；（2）寿命要求的确立；（3）为评估使用条件下的寿命可靠性模型的使用；（4）在有效寿命期内的可靠性评估；（5）应力降额；为保证设计坚固进行的分析和设计修改。怎样让您的产品更可靠！怎样让您的产品更可靠！人的行为可靠性分为以下几个方面：z（1）操作人员的可靠性预计；z（2）维护工作中的人员可靠性；z（3）关于人员可靠性估计的数据；z（4）人-机系统有效性；z（5）人-机可靠性分布；怎样让您的产品更可靠！怎样让您的产品更可靠！按各种标准或用户标准开展随机振动、正弦振动、碰撞、冲击、跌落，高温，低温，温度冲击，温度循环，温湿度循环，盐雾腐蚀等多种环境试验，可对样品进行动态监测，满足各种电子,元器件，组件，包装以及家用电器等的环境试验要求。各种可靠性预计标准（手册）各种可靠性预计标准（手册）模型说明MIL-HDBK-217原商业和军用电子元器件的全球标准（MIL-STD-217）TelcordiaSR-332原商业级电子元器件的Bellcore标准PRISM昀初由可靠性分析中心（RAC）制定，结合了工艺等级因素217PLUS美国信息分析中心（RIAC）CNET93由法国电信制定RDF2000由UTE制定的较CNET93新的版本HRD-5英国电信制定SN29500西门子GJB/Z299B（GJB/Z99C中国标准MTBFMTBF平均寿命（MTBF”MeanTimeBetweenFailures”或MTTF）MTTF:对于不可修复的产品，平均寿命是指产品发生失效前的工作或贮存时间的平均值，通常记作MTTF。它是在规定的条件下和规定的时间内，产品总数与故障产品总数之比。它是不修复产品的可靠性的一种基本参数。MTBF:对于可修复的产品，平均寿命(平均失效间隔时间)是指2次相邻故障间工作时间的平均值，通常记作MTBF。它是在规定的条件和规定的时间内，产品处于规定状态的总数与这段时间内故障总数之比。它是可修复产品的可靠性的一种基本参数。MTBFMTBF例:20个产品做有替换试验，试验进行到发生10个失效时。第10个失效发生在80h时，确定（1）产品平均寿命MTBF解：MTBFMTBFMEANTIMEBETWEENFAILURESIfandonlyiftheitemhasconstantfailurerate,itsMTBFisMTBF=1/λλ=failurerateTheMTBFofanitemisalwaysaconstant,whetheritsfailurerateisconstantornot,andaboveequationholdsonlyforconstantfailurerate.MTBFMTBFzEXAMPLE2.zAtypeofpowersupplyusedinacomputerisassumedtohaveaconstantfailurerateof8.5failurespermillionhours.ComputetheMTBFforthepowersupply.Sincethefailurerateisconstant,MTBF=1/λ=1/8.5×10-6/h=118,000hMTBFMTBFMTBFa=2T/Xa2,2rwhereT=totaloperatingtimec=numberoffailuresduringthetimeTr=ciftheoperatingtimeisfailureterminatedorc+1otherwisea=confidenceestimateChi-Squaretable.pdfMTBFMTBFEXAMPLE3.SupposewewishtoestimatetheMTBFofthepowersuppliesdescribedintheexample2onthebasisofaccumulatedfielddata,assumingthatwehave204,683equipmenthoursofdataandthattwofailuresoccurredduringthattime,T=204,683h,c=2Thebestestimateis=204,683h/2=102,342h.Ifwewanttomakea95%confidenceestimateoftheMTBF,becausewemustmaketheassumptionoftime(ratherthanfailure)terminationoftheoperatingtime,r=C+1=3,so2r=6.Example3Example3FromTableB.2,whereα=0.95and2r=6,thechi-squarestatisticis12.6.SoMTBF0.95=2(204,683)/12.6=32,489hThus,althoughtheobservedfielddatahadafailureontheaverageofonceevery102,000h,onthebasisofthatdataweare95%certainthattheMTBFisnolessthan32,500h.(Thereisa5%chancethattheactualMTBFislessthan32,500h.)Weassume,furthermore,thatthefieldoperationwasundertheoperationalandenvironmentalconditionsapplicabletothepredictions.Example4Example4EXAMPLE4.Determinethe60%confidenceestimateoftheMTBFforthepowersupplyofExample3FromTableB.2,whereα=0.60and2r=6,thechi-squarestatisticis6.21.SoMTBF0.60=2(204,683)/6.21=65,920hSummarySummaryThus,basedonthefielddata,zThereisa40%chancethattheactualMTBFislessthan65,900h.zReviewingtheresultsofExamples3and4,wecanstatethatthereisa5%chancethattheactualMTBFislessthan32,500h.zA35%chancethatitisbetween32,500and65,900h.zA60%chancethatitismorethan65,900h.Asdiscussedpreviously,theconfidencelevelusedwhenmakingourpredictiondependsuponthecriticalityoftheconsequenceofastatisticalerror.Whenwewishourpredictiontobeextremelyconservative,weuseahighconfidencelevel,suchas90%or95%;whenwewishtobemorerealisticweuseaconfidencelevelofabout50%or60%.