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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2021-04-03 20:24
可靠性預(yù)計(jì)是電子產(chǎn)品研制過程中主要的可靠性設(shè)計(jì)項(xiàng)目之一,能為可靠性指標(biāo)論證、分配、 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案比較、識(shí)別潛在改進(jìn)環(huán)節(jié)、控制產(chǎn)品成本和任務(wù)可靠性評(píng)估等提供理論依據(jù)。
按照IEEE 1413.1通常將預(yù)計(jì)方法主要分為4類:基于手冊(cè)的預(yù)計(jì)方法、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析法和失效物理法。由于基于手冊(cè)的預(yù)計(jì)方法最為標(biāo)準(zhǔn)化及最容易推廣應(yīng)用,因此也是使用非常廣泛的電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)方法。一些國(guó)際組織、政府機(jī)構(gòu)和企業(yè)公司均制定了各類電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè),如國(guó)際電工委員會(huì)發(fā)布適用民用電子元器件的IEC62380-2004、適用電子電器產(chǎn)品的IEC61709、法國(guó)國(guó)防部發(fā)布適用所有使用電子產(chǎn)品的FIDES-2009、Quanterion發(fā)布適用所有使用電子產(chǎn)品的217Plus-2015、Telcordis公司發(fā)布適用商用通信產(chǎn)品的SR332-2016、解放軍裝備部發(fā)布適用軍用電子元器件的GJB/Z 299-2006等等。
基于手冊(cè)的預(yù)計(jì)方法的一般程序?yàn)椋菏紫葎澐之a(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)單元,建立系統(tǒng)的可靠性模型;然后計(jì)算各個(gè)預(yù)計(jì)單元內(nèi)元器件的失效率,將元器件失效率累加得到單元的失效率;最后按照系統(tǒng)、設(shè)備可靠性模型逐級(jí)預(yù)計(jì)系統(tǒng)、設(shè)備的失效率。
然而基于手冊(cè)的預(yù)計(jì)方法得到的預(yù)計(jì)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果存在幾倍甚至幾十倍的差異,并且根據(jù)不同的預(yù)計(jì)手冊(cè)分析得到的結(jié)果也存在較大的差異,造成這種結(jié)果的主要原因:
1)手冊(cè)數(shù)據(jù)更新不及時(shí);
2)給出的基本失效率是基于工業(yè)部門統(tǒng)計(jì)的平均水平來制定的;
3)技術(shù)要素不夠全面;
4)手冊(cè)認(rèn)為電子設(shè)備的失效率為元器件失效率的累加之和,實(shí)際上電子設(shè)備的失效并非完全由元器件失效引起,更多是與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理、使用到保障的全壽命周期過程相關(guān)。
5)采用經(jīng)驗(yàn)公式的預(yù)計(jì)方法,未充分地運(yùn)用產(chǎn)品研制過程和實(shí)際使用過程中產(chǎn)生的可靠性數(shù)據(jù)。
因此,為了提高預(yù)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性,F(xiàn)IDES、217Plus和 SR332等預(yù)計(jì)手冊(cè)采用了過程評(píng)分法、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)修正法和試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正法對(duì)產(chǎn)品的失效率進(jìn)行修正。
過程評(píng)分法是將產(chǎn)品定義、設(shè)計(jì)、制造、裝配、使用和保障的全壽命周期過程中與可靠性相關(guān)的問題引入可靠性預(yù)計(jì)之中,通過評(píng)審人員對(duì)全壽命周期過程中涉及的相關(guān)問題進(jìn)行打分,將評(píng)分結(jié)果按照公式進(jìn)行加權(quán)求和從而得到修正值用于修正手冊(cè)預(yù)計(jì)得到的失效率。217Plus 是采用過程評(píng)分法來修正系統(tǒng)的失效率,認(rèn)為系統(tǒng)失效率除與元器件有關(guān)外,還與軟件、非再現(xiàn)故障、外部因素、磨損、系統(tǒng)管理、設(shè)計(jì)與制造等相關(guān)。而FIDES則是采用過程評(píng)分法修正元器件的失效率。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正法是將產(chǎn)品在研制、生產(chǎn)過程中進(jìn)行的各類可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)與手冊(cè)預(yù)計(jì)方法相結(jié)合,充分地利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正預(yù)計(jì)結(jié)果,從而提升手冊(cè)預(yù)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)修正法則是將產(chǎn)品自身或相似產(chǎn)品在使用過程中積累的可靠性數(shù)據(jù)融合在預(yù)計(jì)結(jié)果之中,使預(yù)計(jì)結(jié)果接近實(shí)際值。
雖然基于手冊(cè)的預(yù)計(jì)方法采用了相應(yīng)的修正方法用于提升預(yù)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性,但由于手冊(cè)自身的缺陷,無法反映產(chǎn)品的失效機(jī)理,無法準(zhǔn)確對(duì)產(chǎn)品的可靠性提出改進(jìn)措施,同時(shí)對(duì)于新型元器件失效率也無法提供相應(yīng)的預(yù)計(jì)模型。
鑒于失效物理的方法已在國(guó)外獲得了越來越廣泛的應(yīng)用,該方法獲得的預(yù)計(jì)結(jié)果可表明產(chǎn)品發(fā)生失效的根本原因,能夠有效地指導(dǎo)設(shè)計(jì)改進(jìn),并且也適用于新材料、新技術(shù)產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì),但失效物理方法關(guān)注的是產(chǎn)品局部關(guān)鍵位置,對(duì)系統(tǒng)故障適用性較差。隨著電子工藝水平的不斷提升,電子產(chǎn)品的可靠性水平不斷地提升,單一的可靠性預(yù)計(jì)方法均存在相應(yīng)的不足,無法反映電子產(chǎn)品的整體可靠性水平,在進(jìn)行電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)時(shí)需綜合應(yīng)用手冊(cè)預(yù)計(jì)方法和失效物理方法,更加全面、準(zhǔn)確地預(yù)計(jì)電子產(chǎn)品的可靠性水平。

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