可信性培训教材-可信性概述

可信性概述1/14/20241可信性概述可信性开展历史回忆1、可信性的起源阶段〔二战期间〕德国在研制V-1火箭时，首次提出了串联可靠性模型2、可信性的兴起和形成年代〔50年代〕美国国防部于1952年成立了电子设备可靠性咨询组(AGREE)3、可信性的全面开展阶段〔60-70年代〕4、可信性的开展方向〔80~〕1/14/20242可信性概述世界著名质量管理专家朱兰博士于1995年在分析世界经济开展史后断言：“20世纪是生产率的世纪，21世纪将是一个质量的世纪，人们将在质量的大堤下生活……〞。今天，一个企业如要生存和开展必须能经受市场经济大潮的冲击，要占领两个制高点，即：A-高技术、B-高质量。产品可信性是产品质量的核心。1/14/20243可信性

可信性〔dependability〕是一个集合性术语。它用来表示可用性及其影响因素：可靠性、维修性、保障性，它常用于非定量条款中的一般性描述。在需要定量描述时，可用下面的公式：

MTBF——平均故障间隔时间〔可靠性指标〕MTTR——平均维修时间〔维修性指标〕MLDT——平均保障延误时间〔保障性指标〕1/14/20244可靠性定义产品可靠性〔Reliability〕简写为R，其定义为：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性分为根本可靠性、任务可靠性和软件可靠性。根本可靠性：产品在规定的条件下，无故障的持续时间或概率。任务可靠性：产品在规定的任务剖面中完成规定功能的能力。软件可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，软件不引起系统故障的能力。1/14/20245可靠性工作的意义减少寿命周期费用〔LCC〕寿命周期费用〔LifeCycleCost〕：在预期的寿命周期内，产品的论证、研制、生产、使用与维护，退出使用所付出的一切费用之和。减少维修人力和维修费用树立良好的信誉，增强市场竞争力1/14/20246可靠性工作的组成可靠性管理可靠性工程1/14/20247可靠性管理内容主要有：组织机构建设与职责确定标准与法规制定监督与控制效劳与培训资源配备与管理信息收集与处理故障报告分析与纠正措施系统〔FRACAS〕设计评审1/14/20248可靠性工程内容主要有：可靠性定性与定量要求建立可靠性模型可靠性指标分配与预计可靠性设计〔降额设计、EMC设计、热设计等〕故障分析〔FMEA、FTA、SCA等〕可靠性试验〔研制试验、增长试验、鉴定试验〕1/14/20249可靠性数量特征参数可靠度R〔t〕：在规定的条件下和规定的时间内，产品完成规定功能的概率。对于电子产品而言，它符合负指数分布，即：R〔t〕=e-λt故障率λ〔t〕：在规定的条件下和规定的时间内，产品的故障总数与寿命单位总数之比。对于电子产品，它符合浴盆曲线分布，如图1所示。1/14/202410故障率曲线λ(t)

t图1产品典型的故障率曲线1/14/202411可靠性数量特征参数平均故障间隔时间〔MTBF〕：在规定的条件下和规定的时间内，产品的寿命单位总数与故障总数之比。MTBF用于描述根本可靠性。平均致命故障间隔时间〔MTBCF〕：在规定的一系列任务剖面中，产品任务总时间与致命故障总数之比。MTBCF用于描述任务可靠性。对于电子产品：MTBF=1/λ。1/14/202412可靠性模型可靠性模型是指为定量分配、预计或估算产品的可靠性所建立的可靠性框图和数学模型。常见的可靠性模型有：串联可靠性模型并联可靠性模型混合可靠性模型1/14/202413串联可靠性模型可靠性框图：RiR2R1Rn特点：只要一个单元发生故障，那么系统就发生故障。Ri：第i个单元的可靠度1/14/202414串联可靠性模型可靠性数学模型：系统〔总〕可靠度：Rs系统〔总〕故障率为:系统〔总〕平均故障间隔时间：1/14/202415并联可靠性模型可靠性框图：S1SmSi特点：只要一个单元正常工作，那么系统就能正常工作。Si：第i个单元。1/14/202416并联可靠性模型

可靠性数学模型为：当各单元的可靠度相同均为R时，有：系统〔总〕可靠度：系统〔总〕平均故障间隔时间：1/14/202417混合可靠性模型可靠性框图：R1R2R3数学模型为：1/14/202418可靠性指标分配可靠性指标分配是指按一定准那么将系统可靠性定量要求分配到低层次的单元，为设计者提供其所设计的产品的要求，作为可靠性设计依据。1/14/202419可靠性指标分配方法AGREE分配法主要考虑重要性和复杂性因素。工程加权分配法主要考虑重要性、复杂性、环境因素、标准化设计因素、维修性因素、元器件质量等因素。1/14/202420可靠性指标预计可靠性指标预计的目的是为了提供产品定量的可靠性信息，估计固有的可靠性水平，以确定产品是否能够到达规定的要求。可靠性指标预计用于比较或权衡各种设计方案，检查设计薄弱环节或关键部位，确定需改进设计的部件或单元，亦可为维修性、平安性、保障性分析及试验等提供信息。1/14/202421可靠性指标预计方法早期阶段：计数法RZTEA法〔CW法〕设计定型阶段：应力分析法RZTEB法〔CW法〕1/14/202422一、预计公式其中：----------系统失效率

----------电子元器件平均根本失效率----------降额设计效果因子

----------环境应力筛选效果因子

----------环境影响因子

----------机械结构影响因子----------制造工艺影响因子

----------复杂因子〔元器件总数〕适用于系统〔或整机的〕RZTEA法1/14/202423二、各参数取值1.λ0：大局部为国产元器件λ0=10-6/h大局部为进口元器件λ0=10-7/h2.K1：一般K1=10-2--10-1，根据我们公司具体情况K1=10-1K2：一般K2=0.5—0.1，根据我们公司具体情况K2=0.5K4：一般取值K4=1.5—3.5，我们公司产品K4=1.5。K5：一般取值K5=1.5—3.5，我们公司产品K5=2。K3：机房固定产品K3=5，车载移动产品K3=151/14/202424适用于单板与模块单元的RZTEB法一、预计公式二、各参数取值RZTEB与RZTEA相比，不考虑机械结构因子〔K4〕λGi见表1，其它参数取值与RZTEA相同1/14/202425表1λGi取值

器件名称国产λGi×10-6进口λGi×10-7集成电路7.50.7晶体管、二极管1.23电容0.70.9电阻、电位器0.20.3电感、接插件0.10.11/14/202426可靠性指标体系在进行可靠性指标分配与预计时，首先应明确可靠性指标体系，明确分配与预计的指标。产品可靠性指标体系见下页的指标层次图。1/14/202427可靠性指标层次图用户使用要求θP

θO

θ1

θMAV

θT25%经验因子200h250h312h625h781hD=225%安全余量1.251/14/202428可靠性设计降额设计冗余设计电磁兼容〔EMC〕设计热设计动态设计简化设计缓冲减振设计气候环境防护设计1/14/202429降额设计电子设备的降额设计，主要是指构成电子设备的元器件使用中所承受的应力〔电应力和温度应力〕低于其设计的额定值，以到达延缓其参数退化、增加工作寿命，提高使用可靠性的目的。降额设计幅度太小，提高产品可靠性不明显。降额设计幅度太大，那么产品本钱增加。公司产品的降额设计，要求满足公司企业标准Q/ZX04.001-1997“元器件降额准那么〞中的II类要求。1/14/202430冗余设计所谓冗余设计，是指通过采用多套部件或通道实现同一功能，以提高产品使用可靠性的设计。简单的热冗余设计就可以提高任务可靠性〔MTBCF〕1.5倍。

1/14/202431电磁兼容〔EMC〕设计电磁兼容〔ElectromagneticCompatibility)是指设备或系统在其工作环境中能正常工作，不会由于外界的电磁干扰而产生失效，或产生性能的恶化〔EMS〕。同时，设备或系统也不得因其辐射或传导产生的电磁干扰而对其他设备或系统的工作产生有害影响〔EMI〕。电磁兼容设计，是指使设备或系统满足电磁兼容性的设计。1/14/202432电磁干扰三要素电磁干扰源干扰的耦合通路对干扰敏感的设备或线路1/14/202433EMC设计主要措施接地屏蔽滤波1/14/202434热设计温度是影响元器件参数及寿命的重要原因。热环境是影响电子产品性能和可靠性的重要因素之一。

热设计就是通过采取各种有效措施和方法，使元器件、零部件及设备等在规定的温度环境中正常工作，以提高产品的可靠性。1/14/202435热设计的根本程序根据设备的寿命剖面和任务剖面，确定设备的热环境进行热分析进行热设计开展热设计评审进行热试验和热测量1/14/202436冷却方法自然冷却强迫空气冷却液体冷却蒸发冷却半导体制冷热管传热1/14/202437可靠性试验

可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价的一种手段。通过可靠性试验，可以使产品缺陷提早暴露，以便采取有效纠正措施，提高产品的可靠性。1/14/202438可靠性试验

研制阶段可靠性试验中试转产阶段可靠性试验可靠性鉴定试验例行试验专项试验1/14/202439可靠性试验工程〔环境局