可靠性系统工程高级研讨

8
可靠性目标
可靠度:产品在规定条件下,规定的期间内, 可靠度:产品在规定条件下,规定的期间内,
完成规定任务的概率. 完成规定任务的概率.
可用度:可以维修的产品,在某特定的瞬间, 可用度:可以维修的产品,在某特定的瞬间,
维持其功能的概率. 维持其功能的概率.
故障率:在某时刻以前工作起来的产品, 故障率:在某时刻以前工作起来的产品,在
23
可靠性增长试验—Duane模型 模型 可靠性增长试验 可靠性增长试验—Duane模型试验的跟踪控制 可靠性增长试验 模型试验的跟踪控制 可靠性增长试验—AMSAA模型 可靠性增长试验 模型 可靠性增长试验—控制与决策 可靠性增长试验 控制与决策 以上( 以上(略)
24
可靠性统计试验
可靠性统计试验—分类 可靠性统计试验 分类
(包括电子,光电,机械,环境等测试) 包括电子,光电,机械,环境等测试)
7
系统可靠性分析技术
系统可靠性定量分析技术
可靠性指标论证 TR-332预计 Bellcore TR-332预计
系统可靠性定性分析技术
FMEA & CA(Criticality FTA
Analysis) Analysis)RPN=(S)*(O)*(D)
方法1
方法2 方法3
综合了方法1 综合了方法 和从实验室得 到的数据进行 单元或器件级 的可靠性预计
在进行现场数据收集 的基础上,进行在线服 的基础上 进行在线服 务的可靠性统计预计.
10
可靠性FMEA分析 分析 可靠性
11
可靠性FTA分析 分析 可靠性
可靠性FTA分析 定义 分析—定义 可靠性 分析 可靠性FTA分析 事件 分析—事件 可靠性 分析 可靠性FTA分析 建树符号 分析—建树符号 可靠性 分析 可靠性FTA分析 建树步骤 分析—建树步骤 可靠性 分析 可靠性FTA分析 建树规则 分析—建树规则 可靠性 分析 可靠性FTA分析 定性分析 分析—定性分析 可靠性 分析
12
系统可靠性设计技术
冗余设计
(主动冗余,被动冗余) 主动冗余,被动冗余)
故障管理设计
(永久性,间歇性,偶然性) 永久性,间歇性,偶然性)
降额设计
电子元器件分为固有可靠性和使用可靠性. 电子元器件分为固有可靠性和使用可靠性.
13
可靠性试验技术
可靠性试验
可靠性工程试验
可靠性统计试验
ESS
HASS HALT
21世纪 世纪
10年代:元器件进入半永久失效,软件CMM广泛开展,技术 年代:元器件进入半永久失效,软件 广泛开展, 年代 广泛开展 升级周期大大缩短, 升级周期大大缩短,可靠性工作从行政要求转变为厂家 自发的市场行为. 自发的市场行为.
3
二,业界可靠性工作开展概述
国际可靠性发展现状
1,美国商业可靠性实战 2,可靠性工作内容调查 3,年薪调查 质量审计员:USD49, 质量审计员:USD49,429.00 质量工程师: USD56, 质量工程师: USD56,367.00 质量管理者: USD69, 质量管理者: USD69,688.00 质量技术员: USD34, 质量技术员: USD34,947.00 可靠性工程师: USD69, 可靠性工程师: USD69,130.00 软件质量工程师: USD60, 软件质量工程师: USD60,899.00 4,国际可靠性组织 RAC(可靠性分析中心),IEEE 电气和电子工程师协会) 可靠性分析中心),IEEE( RAC(可靠性分析中心),IEEE(电气和电子工程师协会), IEC(国际电工委员会),CQR(通讯质量可靠性协会)… IEC(国际电工委员会),CQR(通讯质量可靠性协会) ),CQR
日期 数量 出货数量
MTBF=3716619.4
04.08 147840
04.09 131880
04.10 244406
pcs
04.11 97390
04.12 260209
05.01 45098
到目前为止RMA退回数量:683 退回数量: 到目前为止 退回数量
MTBF=6647617.8
32
Life计算案例 计算案例 计算
随机振动
19
环境应力筛选—随机振动 环境应力筛选 随机振动
激 出 故 障 数 , 可 能 发 生 故 障 数 % 焊点缺陷 元器件安装缺陷
随机 扫频正弦
随机 定频正弦 扫频正弦 定频正弦
振动时间
20
HALT(高加速寿命试验)和 HASS(高加速应 (高加速寿命试验) ( 力筛选) 力筛选)
用户 确定产品 设计产品
350 300 250 200 150 100 50 0
温 度 随 循 机 环 振 动
高 温
交 变 潮 热
热 冲 击
定 频 正 弦 振 动
低 温
扫 频 正 弦 振 动
综 合 环 境
机 械 冲 击
湿 度
高 度
环境应力
18
环境应力筛选—常用筛选方法 环境应力筛选 常用筛选方法
恒 定 高 温
温度循环
温度冲击 扫频正弦 振动
4
三,可靠性工作的必要性
主要表现在如下几个方面 电子产品的浴盆曲线 产品全寿命周期失效情况分布图 产品缺陷的放大效应 康柏通过寿命周期模型选择供应商 产品全寿命过程可靠性变化趋势图 设计前期考虑可靠性将大大减少设计 更改导致的费用
5
四,基本概念
平均故障间隔时间(MTBF-mean time 平均故障间隔时间 between failure) 平均故障前时间(MTTF-mean time to 平均故障前时间 failure) 平均首次故障前时间(MTTF-mean time 平均首次故障前时间 to First failure)
可靠性系统 工程高级研讨
1
可靠性系统工程概论
共分如下五个部分
可靠性发展历程 业界可靠性工作开展概述 可靠性工作的必要性 基本概念 开发阶段可靠性活动
2
一,可靠性发展历程
20世纪 世纪
50年代:兴起和形成,标志《军用电子设备可靠性》. 年代:兴起和形成,标志《军用电子设备可靠性》 年代 60年代:全面发展,美国武器系统研制全面贯彻可靠性大纲, 年代:全面发展,美国武器系统研制全面贯彻可靠性大纲, 年代 如MIL781,785,217等. , , 等 70年代:步入成熟,建立了统一的管理机构,数据交换网. 年代: 年代 步入成熟,建立了统一的管理机构,数据交换网. 80年代:向更深,更广发展. 年代: 年代 向更深,更广发展. 90年代:新技术带来新问题;软件可靠性,维修性,指标, 年代: 年代 新技术带来新问题;软件可靠性,维修性,指标, 网络可靠性. 网络可靠性.
合格 不合格
验收试验
指标验证
批量生产
接收 拒收
25
可靠性统计试验—试验条件 可靠性统计试验 试验条件
现场统计试验 应选择能代表产品使用过程中可能遇到的各种任务情况, 应选择能代表产品使用过程中可能遇到的各种任务情况, 而受地域,季节或一些不可控突发因素等影响,只能反映 而受地域,季节或一些不可控突发因素等影响, 某些任务状况的试验条件是不可取的. 某些任务状况的试验条件是不可取的. 实验室模拟试验 试验条件是产品使用过程各种情况的综合. 试验条件是产品使用过程各种情况的综合. 试验条件选取优先原则 实测环境条件---相似环境条件 标准推荐的参考环境条件. 相似环境条件---标准推荐的参考环境条件 实测环境条件 相似环境条件 标准推荐的参考环境条件.
可靠性 增长试验
可靠性 测定试验
可靠性 验收试验
可靠性 鉴定试验
14
可靠性试验对比
目的 条件
尽可能快速 ,有效暴露 问题
方法
结果
工程试验
保证和提高 产品可靠性
多种多样 不受限
提高产品 可靠性
统计试验
定量评估 产品可靠 性水平
经可能模拟 实际现场 情况
需满足一定 评估产品 的统计规则 可靠性指标
15
16
可靠性试验目录
可靠性工程试验
ESS(环境应力筛选) 环境应力筛选) HALT(高加速寿命试验)和 HASS(高加速应力筛选) 高加速寿命试验) 高加速应力筛选) 可靠性增长试验
可靠性统计试验
可靠性测定试验 可靠性鉴定和验收试验 加速寿命试验
17
可靠性工程试验
环境应力筛选—有效性 环境应力筛选 有效性
λ0
增长后
λ1
(早期) 早期)
(使用期) 使用期)
0
t0
t
22
可靠性增长试验—方法 可靠性增长试验 方法
试验时间: 试验时间:5~25倍MTBF目标值 倍 目标值
诱发故障,暴 诱发故障, 露问题和缺陷
故障定位来自百度文库确 定故障机理
改正设计并 纠正缺陷
重新 制造
继续 试验
TAAF (test,analysis,and fix test)
调查时间范围: 年 月 调查时间范围:04年8月~05年1月 年 月 调查产品型号:SG8433P 调查产品型号:
日期 数量 出货数量
04.08 469565
04.09 361536
04.10 148570
pcs
04.11 193695
04.12 299040
05.01 307497
到目前为止RMA退回数量:2388 退回数量: 到目前为止 退回数量 调查产品型号: 调查产品型号:SG8486P
26
可靠性统计试验—组合环境应力试验 可靠性统计试验 组合环境应力试验
确定产品试验条件的一般方法: 确定产品试验条件的一般方法:
产品的使用过程 任务剖面) (任务剖面) 组合环境应力试验 对应的环境参数 环境剖面) (环境剖面) 工程模拟条件 试验剖面) (试验剖面)
振动
低温
高温
湿热
或循环进行
27
可靠性试验目的
保证出售产品的可靠性; 保证出售产品的可靠性; 对新材料,新工艺,新元件,新设计进行评价等; 对新材料,新工艺,新元件,新设计进行评价等; 研究新的实验方法; 研究新的实验方法; 暴露使用过程中可能出现的不安全因素; 暴露使用过程中可能出现的不安全因素; 研究预防故障发生的措施; 研究预防故障发生的措施; 研究产品失效分布规律; 研究产品失效分布规律; 为进行有效的可靠性管理提供依据. 为进行有效的可靠性管理提供依据.
6
五,开发阶段可靠性活动
基本体现在设计,策划,制程, 基本体现在设计,策划,制程,测试等方面
APQP(产品质量先期策划) APQP(产品质量先期策划) 产品质量先期策划 FMEA(潜在的失效模式及后果分析) FMEA(潜在的失效模式及后果分析) QUALIFICATION(产品资格确认书) QUALIFICATION(产品资格确认书)
29
Life
产品寿命 or 产品平均寿命 品平均寿 意义是 了的时间 其意义是产品寿命终了的时间 时间为单位的 位的数 不是机 以时间为单位的数值 (不是机率值 不是 率值)
30
计算上的差别
MTBF
样本总使用时数 / 故障次数 使用时数 故障次数
Life
样本总寿命时数 / 样本数 总寿命
31
MTBF计算案例 计算案例
继续的单位时间内,产生故障的比例.其它, 继续的单位时间内,产生故障的比例.其它, 还包括MTBF MTTF,MTTR等等 MTBF, 等等… 还包括MTBF,MTTF,MTTR等等
9
可靠性指标预计—TR 332 可靠性指标预计
基于计数法的可靠 性预计,这一方法 性预计 这一方法 可以用于独立器件 或单元. 或单元
统计分类 工程阶段 试验目的
摸清产品当前 达到的可靠性 水平和问题 验证其是否达 到研制合同的 可靠性指标 验证其是否仍 保持可靠性鉴 定时的指标
试验方法
试验结果
测定试验
指标测定
研制开发
定时截尾/ 定时截尾/ 定数截尾
点估计值/ 点估计值/ 区间估计值
鉴定试验
指标验证
设计定型 生产定型
标准型定时 截尾/可提前接 截尾 可提前接 收定时截尾/ 收定时截尾 序贯结尾 标准型定时 截尾/可提前接 截尾 可提前接 收定时截尾/ 收定时截尾 序贯结尾/全数 序贯结尾 全数
ALT 加速寿命脉试验 加速寿命试验 元器件) (元器件)
HALT
应力
生产产品
HASS
用户
破坏极限上限 工作极限上限 设计极限上限 技术规范极限上限 技术规范极限上限 设计极限下限 工作极限下限 破坏极限下限 设计 HASS HALT 余量
21
可靠性增长试验—目的 可靠性增长试验 目的
故障率
增长前
可靠性测定试验 可靠性鉴定和验收试验 加速寿命试验
MTBF vs. Life
28
MTBF
Mean Time Between Failure
平均故障间隔 平均故障间隔 时间为单位的机率值 位的机率 用时间为单位的机率值 意义是平均每小时会发生故障的 是平均每小时会发生故障的机 其意义是平均每小时会发生故障的机率