可靠性基礎(chǔ)培訓(xùn)

可靠性基礎(chǔ)培訓(xùn)可靠性的發(fā)展可靠度的作業(yè)技術(shù)是從二戰(zhàn)后由美國開始廣為應(yīng)用﹒由于美國國防部及三軍對(duì)可靠作業(yè)極為重視﹐所以各種可靠度作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)﹐規(guī)范或指導(dǎo)書相繼大量制度和應(yīng)用﹐以作為美軍武器系統(tǒng)可靠度作業(yè)管制之依據(jù)﹒而這些標(biāo)準(zhǔn)逐漸被美國民間工業(yè)及其它工業(yè)先進(jìn)國家企業(yè)界所應(yīng)用﹒那些方面屬可靠性問題精精美、精細(xì)、精致、精巧、精簡(jiǎn)….耐耐用、耐撞、耐磨、耐震、耐火…使用壽命不長(zhǎng)(MTBF)保固期回收太多(Reliability)故障有多重分布(Distribution)質(zhì)量與可靠性的不同可靠度是設(shè)計(jì)出來的，可以提升產(chǎn)品平均壽命質(zhì)量是工藝水平，可以減少變異量早夭期任務(wù)期老化期可靠性產(chǎn)命壽命存活機(jī)率市場(chǎng)返修率品質(zhì)工藝水平制程一致性首次開箱合格率規(guī)格工程設(shè)計(jì)安全設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)失效率產(chǎn)命壽命質(zhì)量與可靠性的不同下面是兩個(gè)公司產(chǎn)品的失效比較，能不能看出什么來？可靠性概述

定義﹕可靠性就是指產(chǎn)品于既定的時(shí)間內(nèi)，在特定的使用條件下，執(zhí)行特定性能或功能，成功達(dá)成工作目標(biāo)的機(jī)率若是以數(shù)學(xué)的符號(hào)來表示，R(t)=Pr

(Tt|

C1,C2,…)其中t是指定的工作時(shí)間(期望時(shí)間)，T是實(shí)際的出現(xiàn)故障時(shí)間（壽命）,Pr()是指在t任務(wù)時(shí)間不出現(xiàn)故障的機(jī)率;C1,

C2,…是固定的條件例如一電磁爐在老化工作100天中,產(chǎn)品不出現(xiàn)故障的機(jī)率位90%，其可靠度表達(dá):

R(100天)=Pr

(T100天)=90%

廣義的可靠性試驗(yàn)包含性能試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)(亦即狹義之可靠性試驗(yàn))?？煽啃愿攀鲂阅茉囼?yàn)﹕即符合性試驗(yàn)，檢驗(yàn)產(chǎn)品的性能功能的實(shí)現(xiàn)（固定時(shí)間和使用條件兩項(xiàng)要素﹐而且是在標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境條件﹐尋求物品性能的能力范圍與變化情形）環(huán)境試驗(yàn)﹕檢驗(yàn)產(chǎn)品對(duì)各種環(huán)境應(yīng)力（機(jī)械氣候電應(yīng)力）的適應(yīng)性，快速暴露產(chǎn)品缺陷，是可靠性試驗(yàn)的主要技術(shù)方法（固定時(shí)間與性能﹐而尋求環(huán)境條件對(duì)物品之影響）壽命試驗(yàn)﹕也就常說的MTBFMTTF.(固定性能與環(huán)境﹐尋求時(shí)間對(duì)物品的影響)可靠性概述MTTF(MeanTimeToFailures)平均無故障時(shí)間MTBF（MeanTimeBetweenFailures)平均無故障間隔時(shí)間ESS（EnvironmentalStressscreeningTest)環(huán)境應(yīng)力篩選ALT(Acceleratelifetest)加速壽命試驗(yàn)HALT(HighAcceleratelifetest)高加速壽命試驗(yàn)HASS(HighAccelerateStressscreening)高加速應(yīng)力篩選可靠性概述產(chǎn)品功能性失效：致命失效：指產(chǎn)品完全失去規(guī)定功能能力漂移性失效：指產(chǎn)品的一個(gè)或幾個(gè)產(chǎn)數(shù)超過規(guī)定值引起的失效，漂移性失效在一些產(chǎn)品中是允許的。間歇性失效:

產(chǎn)品在使用中或試驗(yàn)中出現(xiàn)時(shí)好時(shí)壞的失效產(chǎn)品階段性失效:（盆曲線）

早夭期偶然失效磨損退化失效可靠性概述產(chǎn)品壽命期(時(shí)間t)失效率函數(shù)(t)早夭期有用期(偶發(fā)失效期)磨耗期圖1.產(chǎn)品失效浴缸曲線早夭期:早夭期內(nèi)之失效多生產(chǎn)不完善，材料存在缺陷，不合格的生產(chǎn)環(huán)境，質(zhì)量管理未盡妥善而發(fā)生.可用失效期:在可用期中所發(fā)生的失效多屬機(jī)遇性的.磨耗期之失效:產(chǎn)品或零組件經(jīng)過可用期后,由于料件質(zhì)量退化（如氧化腐蝕老化等）失效率快速上升.可靠性概述壽命試驗(yàn)（MTBF）

MTBF不是一個(gè)產(chǎn)品使用周期,也不是一個(gè)產(chǎn)品使用周期的平均,而是一大批產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)特性．MTBF試驗(yàn)過程中樣品無失效或部分失效時(shí)，采用截尾壽命試驗(yàn)方法（定時(shí)截尾試驗(yàn)；定數(shù)截尾試驗(yàn)）MTBF試驗(yàn)的幾種估計(jì)計(jì)算

a.平均壽命的點(diǎn)估計(jì)值b.單側(cè)置信下限估計(jì)c.雙側(cè)區(qū)間估計(jì)雙側(cè)區(qū)間估計(jì)公式單側(cè)置信下限估計(jì)公式Ｔ-試驗(yàn)時(shí)間X2-分位數(shù)分布表r–失效次數(shù)(非預(yù)期的且必需采取一定措施才能使產(chǎn)品正常工作的失效模式)c-置信水平1-c=a(顯著性水平）壽命試驗(yàn)（MTBF）雙側(cè)區(qū)間定時(shí)截尾方案表壽命試驗(yàn)（MTBF）案例：一計(jì)算機(jī)的可靠性指標(biāo)為30000小時(shí)，最低可靠性指標(biāo)為20000小時(shí)，生產(chǎn)方和使用方的風(fēng)險(xiǎn)均為10%.設(shè)計(jì)一個(gè)檢定試驗(yàn)方案解：上限指=30000下限值=20000風(fēng)險(xiǎn)均為10%d=30000÷20000=1.5查表可用方案1，試驗(yàn)時(shí)間為：T=下限值×45=900000小時(shí)判定標(biāo)準(zhǔn)是在900000小時(shí)內(nèi)累計(jì)失效小于37次，可判定通過

壽命試驗(yàn)（MTBF）單側(cè)置信下限計(jì)算例題現(xiàn)在公司新開發(fā)一款電磁爐,電磁爐的MTBF值設(shè)計(jì)要求為1萬小時(shí),請(qǐng)對(duì)此電磁爐進(jìn)行測(cè)試是否能滿足要求值?(正常工作溫度環(huán)境下測(cè)試）已知條件：置信水平C=95%;如出現(xiàn)3次失效將停止測(cè)試計(jì)算MTBF解：公式

假設(shè)測(cè)試過程中沒有出現(xiàn)失效X2a(2k+2)查表為5.9915,代入公式10000=2T/5.9915即T=29957.5小時(shí)T為總的試驗(yàn)時(shí)間，根據(jù)具體的情況可加大測(cè)試機(jī)器縮短測(cè)試周期如測(cè)試機(jī)器為20臺(tái)，測(cè)試周期為299957.5/20*24=62.4天

如果在測(cè)試過程出現(xiàn)了一次失效,且經(jīng)過維修后繼續(xù)測(cè)試.此時(shí)根據(jù)查表X2a(2k+2)=9.4877,T總的測(cè)試將延長(zhǎng),每一臺(tái)的測(cè)試相應(yīng)延長(zhǎng).壽命試驗(yàn)（MTBF）假如我們的測(cè)試從6月1日8:00開始測(cè)試,在6月10日出現(xiàn)第1次失效,經(jīng)過維修后繼續(xù)測(cè)試,在6月24日出現(xiàn)第2次失效,經(jīng)過維修后繼續(xù)測(cè)試,在6月30日8:00出現(xiàn)第3次失效停止測(cè)試.請(qǐng)大家計(jì)算此批產(chǎn)品MTBF?是否符合設(shè)計(jì)要求?

計(jì)算MTBF=2*20*30*24/15.5073=1857小時(shí)即實(shí)際測(cè)試MTBF值為1857小時(shí),小于設(shè)計(jì)要求1萬小時(shí)MTBF與故障率關(guān)系MTBF=1/λ比如說我們產(chǎn)品MTBF為10000小時(shí).并不是說每一臺(tái)均能工作10000小時(shí)不出現(xiàn)故障.假如用戶每天使用2小時(shí)，一年為720小時(shí)（360天計(jì)算），10000小時(shí)約13年.由MTBF=1/λMTBF=1/13=0.076即該產(chǎn)品的平均故障率為7.6%,一年內(nèi)100臺(tái)產(chǎn)品平均有7.6臺(tái)會(huì)出現(xiàn)故障.壽命試驗(yàn)（MTBF）X2分位表012345670.027.459411.239514.556617.651120.607923.468726.257828.99050.055.99159.487712.591615.507318.307021.026123.684826.29620.104.60527.779410.644613.361615.987218.549321.064123.54180.203.21895.98868.558111.030113.442015.812018.150820.46510.302.40794.87847.23119.524511.780714.011116.222118.41790.401.83264.04466.21088.350510.473212.583814.685316.77950.501.38633.35675.34817.34419.341811.340313.339315.3385壽命試驗(yàn)（MTBF）加速壽命測(cè)試一般執(zhí)行壽命試驗(yàn)之目的在評(píng)估產(chǎn)品於既定環(huán)境下之使用壽命，耗時(shí)較久，且須投入大量的金錢，而產(chǎn)品可靠度資訊又不能即時(shí)獲得並加以改善，導(dǎo)致失去許多“商機(jī)”與“競(jìng)爭(zhēng)力”。因此，如何在實(shí)驗(yàn)室中以加速壽命試驗(yàn)(AcceleratedLifeTesting;ALT)的方法，在可接受的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)評(píng)估產(chǎn)品的使用壽命.壽命試驗(yàn)（MTBF）加速壽命測(cè)試

基本上，加速壽命試驗(yàn)是在物理與時(shí)間上，加速產(chǎn)品的劣化肇因，以較短的時(shí)間試驗(yàn)，並據(jù)以推定產(chǎn)品在正常使用狀態(tài)的壽命或失效率.加速壽命試驗(yàn)之基本條件是不能破壞原有特性要儘量選擇失效機(jī)構(gòu)不變化的試驗(yàn)條件，或失效機(jī)構(gòu)容易單純化的試驗(yàn)條件，使加速壽命試驗(yàn)結(jié)果之適用範(fàn)圍明確化.例如某設(shè)備的輸入電壓限制為100~130V，若規(guī)劃以200V為輸入，當(dāng)然就破壞了原有的設(shè)計(jì)特性。

壽命試驗(yàn)（MTBF）加速壽命測(cè)試

加速壽命試驗(yàn)考慮的三個(gè)要素為「環(huán)境應(yīng)力」、「試驗(yàn)樣本數(shù)」及「試驗(yàn)時(shí)間」。假如產(chǎn)品既複雜又昂貴，則樣本數(shù)將較少，相對(duì)的須增加試驗(yàn)時(shí)間或環(huán)境應(yīng)力，以加速其試驗(yàn);反之如果產(chǎn)品造價(jià)較便宜，且數(shù)量多，則欲縮短試驗(yàn)時(shí)間的情況下，可考慮增加樣本數(shù)或環(huán)境應(yīng)力。

一般電子、資訊業(yè)而言，零件類的可靠度模式及加速模式幾乎部可以從美軍規(guī)範(fàn)或相關(guān)文獻(xiàn)查得，甚或可自行試驗(yàn)分析，獲得其數(shù)學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式.

電子產(chǎn)品一般使用溫度加速試驗(yàn)壽命試驗(yàn)（MTBF）加速壽命測(cè)試

加速壽命試驗(yàn)，最重要的是如何掌握其加速因子(AcceleratedFactor).

相同產(chǎn)品，做二種不同應(yīng)力(加速)條件的試驗(yàn)，其結(jié)果可得二個(gè)不同的特徵壽命.η1設(shè)為(低應(yīng)力試驗(yàn)條件)及η2(為高應(yīng)力條件)，則η1/η2即為加速因子(高、低應(yīng)力間相對(duì)的加速程度)，相同產(chǎn)品老化程度下，兩種試驗(yàn)的時(shí)間顯然不同，T1/T2值即為加速因子。加速壽命測(cè)試

溫度加速試驗(yàn)之加速因子計(jì)算

假設(shè)產(chǎn)品在正常操作狀態(tài)之壽命及溫度分別為ηn及Tn;加速壽命試驗(yàn)狀態(tài)之壽命及溫度分別為ηa及Ta，加速因子(Aη)為

a.知道兩種試驗(yàn)條件下的溫度(Ta&Tn),，即可獲知加速試驗(yàn)之加速因子

b.K為常數(shù)8.623X10的負(fù)5次方c.E為活化能系數(shù).(一般電子產(chǎn)品在早天期失效之活化能約在

0.2~0.6eV之間，正常有用期失效之活化能趨近於1.0eV，而衰老期失效之活化能將大

於1.0eV)

例:

取7件產(chǎn)品作50℃之加速壽命試驗(yàn)，得知其失效時(shí)間分別為:3000、3450、5000、6500、7850、8000、8500小時(shí)。若該產(chǎn)品正常的操作溫度為25℃，則該產(chǎn)品執(zhí)行50℃加速試驗(yàn)之加速因子，以及正常操作下之平均壽命可依下列方式計(jì)算之。

該產(chǎn)品執(zhí)行50℃加速試驗(yàn)之加速因子為(設(shè)活化能E=1.0eV)=20

該產(chǎn)品在50℃之平均壽命為

η50=(3000+3450+5000+6500+7850+8000+8500)/7=6043小時(shí)

故該產(chǎn)品正常操作下(25℃)之平均壽命為

η25＝6043×20=120860小時(shí)

即加速壽命=

*A(加速因子)加速壽命測(cè)試加速壽命測(cè)試

活化能=1

253035404550251

301.90061

353.53781.86141

406.45583.39671.82481

4511.566.08213.26751.79061

5020.32910.6965.74633.1491.758615535.14118.4899.93315.44343.03991.72866059.75431.4416.899.2565.16922.9394加速因子對(duì)照表環(huán)境試驗(yàn)

廣義的環(huán)境是指模擬產(chǎn)品在生產(chǎn)運(yùn)輸和用戶使用中可能用到的各種應(yīng)力如機(jī)械氣候電應(yīng)力等；狹義的環(huán)境試驗(yàn)是指氣候應(yīng)力試驗(yàn)，如溫度濕度等.

環(huán)境試驗(yàn)和加速應(yīng)力能快速暴露產(chǎn)品缺陷，是可靠性試驗(yàn)的主要技術(shù)方法

環(huán)境試驗(yàn)概述環(huán)境試驗(yàn)順序

電子電工產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)方法很多，會(huì)存在一個(gè)試驗(yàn)先后順序的問題.就是指同一臺(tái)產(chǎn)品進(jìn)行二種和二種以上的單因素模擬試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行什么試驗(yàn)，后進(jìn)行什么試驗(yàn)有時(shí)如果試驗(yàn)順序不當(dāng)會(huì)直接導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不真實(shí).如何來選擇合理的試驗(yàn)順序？根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際可能遇到的環(huán)境因素來確定試驗(yàn)順序根據(jù)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生最大的環(huán)境來確定試驗(yàn)順序根據(jù)試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和試驗(yàn)時(shí)間來確定試驗(yàn)順序根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康膩泶_定試驗(yàn)順序可參考GJB150.1附錄A“環(huán)境試驗(yàn)順序表“適用于大多數(shù)產(chǎn)品一般常用試驗(yàn)順序環(huán)境試驗(yàn)程序

預(yù)處理在試驗(yàn)開始之前,為了消除或部分消除試驗(yàn)樣品過去所受的影響,需要多產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)處理。

初始檢查在進(jìn)行任何環(huán)境試驗(yàn)前，試驗(yàn)樣品應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和常溫下測(cè)試并記錄結(jié)果

試驗(yàn)條件

給樣品施加規(guī)定的環(huán)境測(cè)試條件，檢驗(yàn)試驗(yàn)條件對(duì)產(chǎn)品的影響

中間檢測(cè)恢復(fù)最后檢查環(huán)境實(shí)驗(yàn)中斷處理1.允許誤差范圍內(nèi)的中斷。在試驗(yàn)中斷期間,試驗(yàn)條件未超過規(guī)定的試驗(yàn)允許誤差。在此情況下，中斷時(shí)間可以作為總的試驗(yàn)時(shí)間的一部分。2.未達(dá)到試驗(yàn)條件的中斷試驗(yàn)條件低于規(guī)定的試驗(yàn)條件而試驗(yàn)中斷時(shí)，應(yīng)立即對(duì)樣品進(jìn)行外觀檢查以及工作性能檢測(cè)，如果未發(fā)現(xiàn)損傷和性能降低，則應(yīng)使樣品在試驗(yàn)溫度上重新穩(wěn)定后繼續(xù)試驗(yàn)。其試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)為中斷前的時(shí)間和重新穩(wěn)定后的時(shí)間之和。恢復(fù)試驗(yàn)后，若沒有出現(xiàn)不滿足試驗(yàn)條件的情況，則試驗(yàn)有效。3.超過試驗(yàn)條件的中斷試驗(yàn)條件超過規(guī)定的試驗(yàn)條件時(shí)，應(yīng)立即對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行全面的外觀檢查和工作性能檢測(cè)。如果未發(fā)現(xiàn)問題可以考慮繼續(xù)試驗(yàn)，但在此情況下，如果樣品在后一項(xiàng)試驗(yàn)中出現(xiàn)故障或失敗，則試驗(yàn)結(jié)果常作無效處理，如果發(fā)現(xiàn)問題，最好的辦法結(jié)束試驗(yàn)，并用新的樣品重新試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)注意點(diǎn)

環(huán)境測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)都只給出了測(cè)試的嚴(yán)酷等級(jí),沒有明確說明按什么等級(jí)來進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試時(shí)要根據(jù)產(chǎn)品的要求用戶的使用地域，用戶可預(yù)期和不可預(yù)期的使用方法來選擇測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及加速測(cè)試標(biāo)準(zhǔn).在恒溫恒濕內(nèi)做模擬測(cè)試時(shí)放置物品不要超過箱體體積的1/3.有些溫濕度測(cè)試要求機(jī)器在恒溫箱內(nèi)或與恒溫箱內(nèi)同等的環(huán)境下測(cè)試.溫度存儲(chǔ)和溫度沖擊外其它溫濕度測(cè)試要求帶電工作測(cè)試.溫濕度測(cè)試結(jié)束后將產(chǎn)品在恒溫箱內(nèi)恢復(fù)到常溫常濕后取出.振動(dòng)測(cè)試需將產(chǎn)品牢固捆綁在測(cè)試臺(tái)的中間，每振動(dòng)完一個(gè)軸后需檢查.

環(huán)境試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品及部件的影響

10度規(guī)則當(dāng)討論產(chǎn)品在不同的環(huán)境下使用壽命時(shí)，一般采用10度規(guī)則的表達(dá)方式。即當(dāng)周圍的環(huán)境溫度上升10度時(shí)，產(chǎn)品的壽命就會(huì)減少一半；當(dāng)周圍的環(huán)境溫度溫度上升20度時(shí)，產(chǎn)品壽命就會(huì)減少四分之一。這種規(guī)則可以說明溫度是如何影響產(chǎn)品壽命（失效）的。環(huán)境試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品及部件的影響環(huán)境溫度校正計(jì)算圖當(dāng)環(huán)境溫度25度時(shí)產(chǎn)品表面為90度，環(huán)境溫度60度時(shí)產(chǎn)品表面溫度是多少？GB2423.2高溫試驗(yàn)附錄環(huán)境試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品及部件的影響

溫度影響環(huán)境試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品及部件的影響

溫度影響環(huán)境試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品及部件的影響

濕度影響環(huán)境試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品及部件的影響

濕度影響環(huán)境試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品及部件的影響

溫度變化影響環(huán)境試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品及部件的影響

機(jī)械影響可靠性設(shè)計(jì)基本概念設(shè)計(jì)人員四全面和三階段全面了解元器件的參數(shù)，可靠性能力（或薄弱環(huán)節(jié)）全面了解產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，設(shè)備條件.全面了解整機(jī)或系統(tǒng)的失效特點(diǎn)與環(huán)境試驗(yàn)方法全面了解各類元器件的失效機(jī)理與對(duì)應(yīng)的篩選試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段重視可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)、確定和暴露薄弱環(huán)節(jié)生產(chǎn)階段元件件的保證、生產(chǎn)工藝的保證使用階段環(huán)境條件、操作方法和檢測(cè)程序、合理維護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)使用可靠性.可靠性設(shè)計(jì)基本概念設(shè)計(jì)基本方法和內(nèi)容降額設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)余設(shè)計(jì)容差設(shè)計(jì)熱設(shè)計(jì)（10度規(guī)則）可靠性分配可靠性預(yù)計(jì)可靠性增長(zhǎng)元器件的選用和應(yīng)用控制

電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)重點(diǎn)

熱設(shè)計(jì)和降額簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過程的驗(yàn)證試驗(yàn)可靠性試驗(yàn)分類

按試驗(yàn)結(jié)果分類﹕定性與定量?jī)煞N定性試驗(yàn)﹕當(dāng)可靠度技術(shù)資料較少﹐過去的經(jīng)驗(yàn)不易活用時(shí)﹐或者必須在短時(shí)間發(fā)現(xiàn)制品的弱點(diǎn)或潛在缺陷﹐確定其質(zhì)量保證程度所實(shí)施的可靠度試驗(yàn)稱為定性可靠度試驗(yàn)﹒此類試驗(yàn)包括應(yīng)力篩選﹐環(huán)境試驗(yàn)﹐階梯或步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)﹒

定量試驗(yàn)﹕就是根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果所獲得的數(shù)據(jù)及產(chǎn)品的可靠度模式可以直接推測(cè)試件的可靠度值﹐此類試驗(yàn)包括壽命試驗(yàn)﹐