电子产品质量与可靠性技术

试验任职资格课程体系之电子产品质量与可靠性技术试验职种任职资格课程体系目录第一篇可靠性参数与模型………………P1-100第二篇电子产品可靠性预计……….......P101-125第三篇失效模式、影响及危害性分析（FMEA）…………………...………………………...P126-153第四篇可靠性设计……………………..P154-249试验职种任职资格课程体系第一篇.可靠性参数与模型试验职种任职资格课程体系1.可靠性概念与指标早期失效使用寿命期损耗失效期寿命时间产品的寿命特性试验职种任职资格课程体系产品的可靠性定义●产品的可靠性就是在规定的条件下,在规定的时间内、产品完成规定功能的能力。●产品可靠性定义包括下列四要素：⑴规定的时间；⑵规定的环境和使用条件；⑶规定的任务和功能；⑷具体的可靠性指标值；●对于一个具体的产品，应按上述各点分别给予具体的明确的定义。试验职种任职资格课程体系可靠性气候环境(温度、湿度、气压、盐雾等机械环境（振动、冲击、离心、碰撞等）应力环境（电压、电流、电场等）电磁环境（磁场、电磁波辐射等）广义（小时、公里、次数、字符数等）产品功能及其性能指标规定条件规定功能规定时间能力时间是广义的：小时、公里、次数、字符数试验职种任职资格课程体系可靠性的特征量●可靠度●定义：是指产品在规定的条件下，在规定的时间内、产品完成规定功能的概率。它是时间的函数，记作R(t)，也称为可靠度函数。●当t=0时，R(0)=1；当t=∞时，R(∞)=0R(t)=P(Tt)试验职种任职资格课程体系●可靠度R(t)与可靠寿命tR0可靠度：产品在规定的条件下，在规定的时间期间（t1,t2)内完成规定功能的概率。记作R(t1,t2)，特别记R(t)=R(0,t)可靠寿命：对特定的R0，若tR0使R(tR0)=R0，则称tR0为与可靠度R0相对应的可靠寿命●例1：某彩电工作台1年的可靠度为0.94，即R(1年)=0.94；亦即该彩电可靠度为0.94时的可靠寿命t0.94=1年●例2：某通讯设备工作台3年可靠度为0.90，即R(3年）=0.90t0.90=3年●例3：神舟5号发射成功的可靠度为0.99；●例4：神舟5号火箭发射成功的可靠性为0.997.试验职种任职资格课程体系●不可靠度●定义：是指产品在规定的条件下，在规定的时间内、产品不能完成规定的功能的概率。它也是时间的函数，记作F(t)，也称为累积F(t)=p(T≤t)R(t)+F(t)=1失效概率密度f(t)定义：失效概率密度是累积失效概率F(t)对时间的变化率，它表示产品寿命落在包含t的单位时间内的概率，即t时刻，产品在单位时间内失效的概率)()()(tFdttdFtf试验职种任职资格课程体系瞬时失效率λ(t)，（简称失效率）●定义：是在t时刻，尚未失效的产品，在该时刻后的单位时间内发生失效的概率。)(1)()()()()(lim0tRdttdFttRtFttFtt试验职种任职资格课程体系●通常可以采用每小时百分之一或千小时的百分之一来作为产品失效率的单位，但对具有高可靠●要求的产品来说，就需要采用更小的单位来作为失效率的基准。现在常采用菲特作基准单位。菲特这一单位的数量概念是：1菲特（FIT）=1×10-9/小时=1/×10-6千小时●实际上，这就表示了10亿个元件小时内只允许有一个产品失效，亦即在每千小时内，只允许有百万分之一的失效概率。失效率的单位试验职种任职资格课程体系失效率等级名称失效等级代号、最大失效率（1/h或1/10次）GB/T1772-79GB/T1772-79亚五级YL3×10-3五级WM10-5六级LP10-6七级QR10-7八级BS10-8九级J-10-9十级S-10-10失效率的等级试验职种任职资格课程体系故障颁布密度函数f(t)累积故障概率F(t)可靠度R(t))(tf1)(1)(tRtFdxxftRt)()()(tF)()(tFtf1)(1)(tFtR)(tR))()(tRtf)(1)(tRtF1)(tdxxtettf)(0)()(dxxtetF)(01)(dxxtetR)(0)(可靠性指标及其内在关系试验职种任职资格课程体系试验职种任职资格课程体系MTBF和MTTF●对不可维修的产品的平均寿命是指从开始投入工作，至产品失效的时间平均值。也称平均失效前时间，记以MTTF，它是英文（MeanTimeToFailure)的缩写。试验职种任职资格课程体系平均失效前时间---MTTF（MeanTimeToFailure)的理解T1T2T3T4T5试验职种任职资格课程体系●对可维修产品而言,其平均寿命是指两次故障间的时间平均值,称平均故障间隔时间,习惯称平均无故障工作时间,用MTBF记之,它是英文(MeanTimeBetweenFailures)的缩写.平均故障间隔时间---MTBF(MeanTimeBetweenFailure)的理解MTBF=∑Ti/ndttRsMTBF)(0Tn试验职种任职资格课程体系●对于指数分布(大部分电子设备适用):λ(t)=常数时1MTBF试验职种任职资格课程体系平均维修间隔时间---MTTR(MeanTimeToRepair)●对可维修产品还有平均维修时间，它是设备处于故障状态时间的平均值，或设备修复时间的平均值。记以MTTR，它是英文（MeanTimeTORepair)的缩写。试验职种任职资格课程体系●可维修产品的有效度A，它表示设备处于完好状态的概率。维修性指标MTTRMTBFMTBFA试验职种任职资格课程体系ClasseslfHighAvailabilitySystemMTTRMTBFMTBFAA(%)DowntimeperYearTypicalApplication99.9约9小时TypicalDesktoporServer99.99约1小时EnterpriseServer99.999约5分钟CarrierClassServer99.9999约31秒CarrierSwitchEquipment试验职种任职资格课程体系2插入语可靠性的重要性试验职种任职资格课程体系可靠性是质量的时间指标以可靠性为中心的质量观可靠性是什么?试验职种任职资格课程体系◆十年包换?◆能否达到?◆如何达到?◆如何更好?-用可靠性工程来回答一个电度表的故事试验职种任职资格课程体系如何计算与回答●可靠度?●用户要求?●产品翻修率?●客户满意度?●6西格玛R-可靠度,越大越好T-任务时间,客户要求的时间λ-失效率,越小越好试验职种任职资格课程体系可靠性是定量的概率统计指标●在设计中它必须是可预计的，在试验中它必须是可测量的，在生产中它必须是可保证的及在现场使用中它必须是可保持的。系统可靠性与维修性指标可以从两方面论证：一是研究被论证系统应该具有或侧重于哪些可靠性和维修性指标；二是决定这些指标水平的高低。3可靠性、维修性指标的论证和确定试验职种任职资格课程体系a、装备的类型，例如对坦克为平均无故障里程（MMBF）、对于飞机为平均无故障飞行小时（MFHBF）、对一般设备则为平均无故障时间（MTBF）；b、装备的使用要求（战时、平时、一次使用、重复使用）对于一次使用的产品则为成功率（例导弹）；c、装备可靠性的验证方法，厂内试验验证则用合同参数，外场验证则用使用参数。可靠性指标的选择的依据试验职种任职资格课程体系实际的可靠性指标使用参数合同试验目标值规定值θ0检测值上限门限值最低接收值θ1检测值下限θ1为产品MTBF检验下限值θ0为产品MTBF检测上限值β使用方风险率α生产方风险率dm鉴别比αL(θ0)L(θ1)L(θ)00010θ试验职种任职资格课程体系不同寿命分布的可靠性函数●指数分析●正态分布●对数正态分布●威布尔分布试验职种任职资格课程体系可靠性的统计术语的误区●寿命与MTBF(平均无故障工作时间)试验职种任职资格课程体系△点估计与区间估计概念(下雨)101114131240%60%试验职种任职资格课程体系4客户要求的可靠性指标分解试验职种任职资格课程体系●一个产品的设计寿命为15年,是要求15年内其累积的故障率不超过10%●一个产品的设计寿命为15年,要求15年时其第年的故障比例不超过1%试验职种任职资格课程体系5可靠性模型的分析与建立试验职种任职资格课程体系可靠性模型的组成●何为产品可靠性模型●为了对产品的可靠性进行定量分配和估量,根据产品组成或完成规定任务时的功能关系与拓扑结构,建立的数学模型.●可靠性模型包括可靠性框图和可靠性数学模型二项内容●可靠框图应与产品的工作原理及功能框图相协调,功能框图表示产品中各单元之间的功能关系,而原理图则表示产品各单元之间的物理关系.可靠性框图用来简明扼要、直观地描述产品为完成任务的各种组合（串并联框图）。为了编制可靠性框图必须全面了解产品完成任务的定义及使用的任务剖面，并给出一般的和专门的假设。试验职种任职资格课程体系可靠性模型数学模型nitisRtR1)()(假设各单元寿命服从指数分布MTBFs=1\λsniis1试验职种任职资格课程体系建立产品的可靠性模型●产品的可靠性模型是进行产品可靠性指标定量分配和预计,以及开展产品可靠性分析的基础。●典型的可靠性模型有：串联、并联（热储备）、混联、表决(k/n)、冷储备（非工作）和网络系统等。●有基本可靠性与任务可靠性模型之分。●参考标准：GJB813《可靠性模型的建立和可靠性预计》试验职种任职资格课程体系绘制可靠性构图应依据以下八个原则：●框图标题——每个可靠性框图应该有一个标题，该标题包括产品的标志、任务说明及寿命剖面的有关部分，以及对工作方式的说明。●规定条件——每个可靠性框图应规定有关的限制条件。这些条件将影响框图形式的选择、可靠性参数或可靠性变量，以及影响绘制框图时所做的假设或简化。●完成任务——应该用专门的术语规定任务的完成，并确切地说明在规定的条件下，可靠性对产品完成任务的影响。可靠性模型的程序试验职种任职资格课程体系●方框顺序——可靠性框图中的方框在串联环节中的相对位置是没有物理意义的，但是，为了表示工作过程中事件发生的顺序，应按一定的逻辑顺序排列。●方框含义——可靠性框图中的每个方框应只代表构成产品的一个功能单元，所有方框均应按要求以串联、并联、旁联或其组合形式连接。●方框标志——可靠性框图中的每一个方框都应进行标志为避免混淆，对具有许多方框的框图应按照有有关编码系统的标准统一规定的代码进行标志。应专门说明在可靠性模型中未包括的产品中的硬件或功能单元。●可靠性变量——每个方框应规定可靠性变量，以表明每个方框完成其规定功能所需的工作时间（循环次数、或事件等），并用于计算方框的可靠性。可靠性模型的程序试验职种任职资格课程体系构画产品可靠性方框图示例●可靠性方框图只表明组成产品的分系统或组件与产品的可靠性关系的连接，通常，它是产品组成子系统或组件的串、并联的某种组合，但组件在串联环节中相对位置是没有物理意义的，它只表明产品完成规定任务所必须保证的各功能组件的关系。试验职种任职资格课程体系储备电源系统的原理图和可靠性框图变压器不开路变压器不开路基本电路基本电路二极管二极管变压器不短路电源系统试验职种任职资格课程体系可靠性框图应注意的事项●各方框之间的所有边线不具有可靠性值。这些边线只用来表示框图中各方框的连接关系，而不代表与产品有关的导线和连接器。导线和连接器作为一个独立的方框或构成一个单元或功能的一部分。●产品的所有输入在规定的极限之内。●就故障概率而言，框图中一个方框所表示的单元或功能不受其他方框的影响。●对于电子设备，若电路中采用可靠性并联结构或其他储备方式时，其框图的分解与绘制应表示这种结构。不可简单地以PCB板来区分。可靠性模型的程序试验职种任职资格课程体系不能与电路的串并联混淆LC图A图B利用故障树分析（FTA），可以构划复杂的系统的可靠性框图，关于该部分，将另文介绍。试验职种任职资格课程体系建立可靠性数学模型建模方法♣普通概