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邱啟東編寫1課程:可靠度工程授課者:邱啟東時間:2008/2/**~2008/6/**邱啟東編寫21.Kapur,K.C.andLamberson,L.R.,ReliabilityinEngineeringDesign,JohnWiley&Sons,Inc.,1977.2.柯煇耀編著,可靠度保證,中華民國品質學會發行。3.柯煇耀編著,預防性失效分析---FMECA&FTA之之應用,中華民國品質學會發行。4.KekiR.BhoteandAdiK.Bhote,WorldClassQuality,2ndEdition,AmericanManagementAssociation.5.潘淅楠著,預防性品質保證,華泰書局。6.IntegratedLogisticsSupportHandbook.7.李登梅,趙浡霖合著,裝備可靠度工程,五洲出版社。8.關季明編著,維護度工程與系統可用度,中華民國品質學會發行。參考資料邱啟東編寫3授課目錄第1章基本可靠度原理第2章可靠度統計分析第3章可靠度目標訂定、配當與保固第4章系統可靠度模式第5章可靠度設計分析第6章可靠度試驗之規劃與執行邱啟東編寫46.1試驗驗證概念生產者為了確實做到產品可靠、容易使用及產品安全,在產品研製過程必然會採取一系列的驗證(Verification)措施以確保產品的品質。另一方面,以顧客的立場所必須考慮的現實問題是產品品質到底如何確認(Validation),尤其是全新研製的產品,若無類似產品使用記錄的佐證、或欠缺資料以驗證產品之操作性能與可靠度,則合約中勢必包含可靠度驗收計畫之需求或條款。不論是可靠度驗證或確認,其目的均在充分利用所有可獲得的資料,評估與證明研製產品對於可靠度需求的達成程度。驗證或確認產品可靠度的方法可包括預估、分析、試驗及檢驗等。除了預估分析或實施設計審查之外,測試與性能展示試驗是專案管理者為驗證或確認設計所能實行之最直接、有效的客觀作法。理想的產品試驗作法,通常係以全系統〔產品之整體〕之技術性能量測(TechnicalPerformancesMeasure,TPM)第六章可靠度試驗之規劃與執行邱啟東編寫5為目標,實施時須配合產品研製進程,視其適宜性施以模擬、分析、工程模型試驗、原型或生產模型之試驗、將製品於預定工作環境中實際操作〔系統工程與管理作為中,操作測試與評估(OperationalTest&Evaluation;OT&E)即屬此類(Blanchard,1991)〕。此作法不僅完整且較具真實性,但發現產品缺失的時機太遲,不僅須花費大量改正成本,時效上亦往往無法滿足管理者的要求。因此,需要及早對設計或發展結果進行試驗評估。同時,為配合設計與製造之進程,宜分層次、分階段施以不同的試驗評估;又因試驗與評估所動用之資源;通常相當高昂,所需設施、裝備、人員等之調配安排亦常大費周章,惟此乃確認產品可符合其預定需求之保證所必須,故需於事前妥善規劃設計〔試驗與評估之規劃設計〕,確使能保留其必要且有效的項目,並能整合各項試驗所得之成果。實務上,可靠度試驗驗證可藉實驗室試驗或現場(Field)操作整體規劃而實施,藉以節省試件並獲取最大量之試驗資料。可靠度試驗之作業深度則可依據專案需求而訂定;執行之範圍則可包含對特殊試驗需求之研擬,以迄整體試驗計畫之規劃。在系統工程程序中,產品開發專案可建邱啟東編寫6立測試與評估主計畫〔TestandEvaluationMasterPlan;TEMP)、整合測試計畫(IntegratedTestPlan;ITP)及項目可靠度工作計畫(ReliabilityProgramPlan;RPP)等,藉以整合產品研製階段所實施之試驗驗證作業,整體規劃各項試驗與評估工作的需求與項量,並作為後續執行試驗的主要依據。此概念源自於複雜系統之開發,藉推動系統工程與管理作為,落實產品實現過程中,執行試驗驗證的要求。一般商業產品之開發,複雜度較低,當然可省略大量文件化的規劃要求,但建立有效的整體試驗規劃概念,縮短時程,則是必要的管理作為。6.2可靠度試驗之目的產品品質特性主要包括:(1)性能或功能(PerformanceorFunction);(2)環境或堅韌性(EnvironmentorRobustness);(3)可靠度或耐久性(ReliabilityorEndurance)。因此,產品品質需求就是要求產品能兼具韌性與耐久,亦即經久耐用。故整體試驗規劃〔Integratedtestplanning〕邱啟東編寫7時,必須同時考慮到韌性和耐久性的驗證,其作法就是將功能、可靠度及環境等試驗需求整合為一套整體、有效、且完整的試驗計畫。循此邏輯,可靠度試驗驗證作法不僅包括為驗證產品可靠度所規劃執行之可靠度試驗,就廣義而言,舉凡功能測試、成長試驗、鑒定與接收試驗、以及現場模擬與展示等皆屬於可靠度試驗驗證的範圍。換言之,廣義的可靠度試驗應包括(1)性能試驗:固定時間和使用條件兩項要素,而且是在標準的環境條件,測試產品性能範圍與變化情形。(2)環境試驗:固定時間與性能,而探討環境條件對產品之影響。(3)壽命試驗:主要是固定性能與環境,探討時間對產品的影響。其中壽命試驗即狹義的可靠度試驗。另外,製造過程的疏失常會影響產品設計時所賦予的固有可靠度,因此,除了上述三種試驗外,通常須針對產品製程,規劃執行用以剔除疵邱啟東編寫8病、確保產品製造可靠度的環境應力篩選與預燒(Burn-In)或跑合(Run-In)試驗〔亦稱磨合試驗〕等。可靠度試驗之目的是透過一項有計劃的試驗與改正作業,以達到下列目標:(1)發掘研製產品設計弱點,經由有效的設計改正措施,提升並確保研製產品可靠度水準;(2)各階段試驗結果可作為評估設計成果的主要依據,藉以分析研製品的品質〔含功能、堅韌性及可靠度計量需求〕符合性;(3)提供正確、完整的試驗數據,據以獲得合理的設計評估結果,作為研發專案各階段決策之依據;(4)發掘零件與製造工藝的缺失,有效剔除瑕疵品;(5)配合各研發專案之需求與目的,使整體可靠度試驗之規劃與專案整體目標趨於一致,達到最高效益。6.3整體可靠度試驗如前所述,整體可靠度試驗作業所涵蓋的範疇可包括設計、開發、鑒定與生產等各研製階段中,各類性能、環境與邱啟東編寫9可靠度試驗之規劃與執行。試驗規劃之初,必須掌握所需資料,深入瞭解各項試驗的特質與屬性,才可規劃出可行、經濟又符合需求的試驗計畫。基本上,規劃可靠度試驗時,所使用的應力條件最好儘量接近實際使用狀態,以獲得定量的產品可靠度。但要模擬實際條件未必是簡單的事,而且實際試驗往往需要很長的時間,試驗費用也很大。因此,若依試驗結果可提供之佐證資料的屬性區分而言,試驗驗證作法則可分為定性試驗與定量〔非定性〕試驗兩種。在實用上常依據過去的經驗或技術知識,規劃實施加嚴〔或強制劣化〕試驗之類的定性試驗。標準化的定性試驗一般在時間與經濟條件上都可實施,其應用範圍較為廣泛,環境試驗(Environmentaltest)即為其中的典型代表。但是,定性試驗是依據過去所累積的經驗而進行,例如對於新開發的產品、或是環境條件與使用方法差別較大的情況,選擇激發產品失效試驗應力類型與條件時,即常須面臨無法肯定的狀況。試驗條件選擇不當,會使預期的失效模式產生變化,所得到的試驗結果不容易進行評估,甚至可能導致錯誤的判斷。另一方面,定量試驗通常是根據產品的研發技術發展性、設計弱點與失效機構,以及實際使用邱啟東編寫10時的條件而規劃實施,試驗結果則可用以研判設計可靠度是否符合需求。但是,此類試驗方法的規劃與選擇不僅費時且所費不貲,又往往需要特殊的試驗設備,在實施上困難度較高。適合使用這種試驗的產品一般包括新技術開發、現場使用資訊缺乏、失效模式與失效機構不明確、元件之間會彼此相互作用、或是易因為誘發失效而造成問題的機械產品,以及雖然失效發生機率低,但是複合失效會造成問題、影響安全性的產品。一般而言,若過度拘泥於非定性試驗,往往由於重複累積同樣的試驗與結果,無法多方面更廣泛的獲得其他有用的資訊,反而會降低試驗所得結果的完整性。因此,當非定性試驗累積到一定的成效後,即可將其技術與結果轉移作為規劃類似產品定性試驗的依據。此外,可靠度試驗計畫的內容須涵蓋基本假設、試件數/樣本數、試驗時間、試驗條件、成功/失效準則、試驗後之接收/拒收準則、試驗資料排除(Exclusion)或棄置,以及可靠度評估方法等等,並須於試驗執行之前,由顧客代表或專案管理人員核准所規劃之試驗計畫,才可進行。邱啟東編寫11試驗規劃時,若需參考現行國際規範,主要可參考IEC68、IEC605系列、IEC1014、MIL-STD-810和MIL-HDBK-781等。此等規範提供試驗規劃的一般需求與規定,其中國際電工委員會所發行之IEC721依據不同場合之運輸、儲存與使用環境,將環境嚴厲度共區分七種環境輪廓;IEC68則針對產品製造、儲存、運輸及使用過程中,可能遭遇的各種環境條件,律定標準的試驗程式,以評估產品的耐環境能力。至於美軍標準則是以提供美軍軍品採購作業需求為主,其中MIL-STD-810F(2002)提供考驗研製件耐不同環境極值(Extreme)能力的各種試驗作法;MIL-HDBK-781A(1996)則提供各種產品分類的可靠度試驗複合環境輪廓、標準統計試驗計畫,以及可靠度估算的方法。6.3.1整體可靠度試驗規劃在不同研製階段所執行之各類試驗均有其特定的目的,隨試驗目的不同,規劃與執行程序即可能有所差異。基本上,在設計與發展兩階段所執行各項試驗之目的,多是為配合專案計畫研發時程,協助設計者瞭解研製產品在預期操作環境下之功能與結構特性。因此,此時試驗之目的係以失邱啟東編寫12效為導向,也就是說失效是可以接受的;計畫管理者須以可靠度成長規劃的管理手段,藉助所發生之失效案件,經過持續的測試、分析、改正與再驗證後,發掘設計上的缺失與弱點、並確認改正措施之有效性,達到研製件可靠度成長的目的。至於此階段所執行之各項試驗,不論將其歸屬於功能試驗、環境發展試驗或可靠度成長試驗,只要能發掘問題、改善設計,進而促成研製品滿足功能需求,並達到可靠度提升的目的即可。因此,MIL-STD-785B即建議,倘若試驗之目的在於發掘缺失,且試驗條件並不會將正常操作期間不可能發生的失效誘發出來,即可規劃在真實、模擬或加嚴的環境條件下執行試驗。其次,鑒定階段之各項試驗係為配合專案研發設計結束,驗證研製產品滿足耐環境與可靠度需求之能力所執行的試驗。此時已進入定型研製產品之品質鑒定階段,唯有制程通過鑒定試驗的評鑒,方可進行量產。最後,在生產與銷售兩階段執行各項試驗之主要目的係為維持量產製品之品質,確保符合定型設計時所賦予之品質水準。生產可靠度接收試驗係以統計檢定的方法,生產批可以全數或抽樣試驗的方式,驗證交運產品或生產批的可靠度邱啟東編寫13是否符合規格需求,其試驗規格以模擬實際操作環境為基礎。至於環境應力篩選則是為了剔除製造程序與技術之影響,確保研製產品固有可靠度所必要執行之工作,因此,不論在研製過程的任何階段,所有研製件均須考慮實施環境應力篩選(ESS)。6.3.2性能試驗性能試驗(PerformanceTest)又稱為功能試驗(FunctionalTest),是一種驗證設計可行性的試驗,通常是在實驗室標準狀況下進行性能與功能測試,以便及早發現設計上之缺失或弱點,適時加以改進。不過,除非研製產品能更進一步通過相關之環境及可靠度試驗等驗證,否則,通過性能試驗並不表示已符合專案品質需求。性能試驗之規劃與執行主要以設計人員為主,可靠度工程人員為輔執行。設計人員必須記錄正確、完整之試驗數據,以獲得合理之設計評估結果,做為設計改正之依據。6.3.3環境應力篩選邱啟東編寫14環境應力篩選(EnvironmentalStressScreening;ESS)之目的系利用外加環境應力,使電子硬品因零件不良或工藝問題等因素所造成之非設計疵病,提早暴露[或檢測]出來,並予以剔除,提高該硬品之製造品質,使之維持設計時賦予之水準。環境應力篩選之施行條件[含試驗應力水準與施
本文标题:可靠度工程Ⅵ
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