可靠性基础培训

可靠性基础培训可靠性的发展可靠度的作业技术是从二战后由美国开始广为应用﹒由于美国国防部及三军对可靠作业极为重视﹐所以各种可靠度作业标准﹐规范或指导书相继大量制度和应用﹐以作为美军武器系统可靠度作业管制之依据﹒而这些标准逐渐被美国民间工业及其它工业先进国家企业界所应用﹒那些方面属可靠性问题精精美、精细、精致、精巧、精简….耐耐用、耐撞、耐磨、耐震、耐火…使用寿命不长(MTBF)保固期回收太多(Reliability)故障有多重分布(Distribution)质量与可靠性的不同可靠度是设计出来的，可以提升产品平均寿命质量是工艺水平，可以减少变异量早夭期任务期老化期可靠性•产命寿命•存活机率•市场返修率品质•工艺水平•制程一致性•首次开箱合格率规格•工程设计•安全设计•功能设计失效率产命寿命质量与可靠性的不同下面是两个公司产品的失效比较，能不能看出什么来？可靠性概述定义﹕可靠性就是指产品于既定的时间内，在特定的使用条件下，执行特定性能或功能，成功达成工作目标的机率若是以数学的符号来表示，R(t)=Pr(Tt|C1,C2,…)其中t是指定的工作时间(期望时间)，T是实际的出现故障时间（寿命）,Pr()是指在t任务时间不出现故障的机率;C1,C2,…是固定的条件例如一电磁炉在老化工作100天中,产品不出现故障的机率位90%，其可靠度表达:R(100天)=Pr(T100天)=90%广义的可靠性试验包含性能试验、环境试验、寿命试验(亦即狭义之可靠性试验)。可靠性概述性能试验﹕即符合性试验，检验产品的性能功能的实现（固定时间和使用条件两项要素﹐而且是在标准的环境条件﹐寻求物品性能的能力范围与变化情形）环境试验﹕检验产品对各种环境应力（机械气候电应力）的适应性，快速暴露产品缺陷，是可靠性试验的主要技术方法（固定时间与性能﹐而寻求环境条件对物品之影响）寿命试验﹕也就常说的MTBFMTTF.(固定性能与环境﹐寻求时间对物品的影响)可靠性概述MTTF(MeanTimeToFailures)平均无故障时间MTBF（MeanTimeBetweenFailures)平均无故障间隔时间ESS（EnvironmentalStressscreeningTest)环境应力筛选ALT(Acceleratelifetest)加速寿命试验HALT(HighAcceleratelifetest)高加速寿命试验HASS(HighAccelerateStressscreening)高加速应力筛选可靠性概述产品功能性失效：致命失效：指产品完全失去规定功能能力漂移性失效：指产品的一个或几个产数超过规定值引起的失效，漂移性失效在一些产品中是允许的。间歇性失效:产品在使用中或试验中出现时好时坏的失效产品阶段性失效:（盆曲线）早夭期偶然失效磨损退化失效可靠性概述产品寿命期(时间t)失效率函数(t)早夭期有用期(偶发失效期)磨耗期图1.产品失效浴缸曲线早夭期:早夭期内之失效多生产不完善，材料存在缺陷，不合格的生产环境，质量管理未尽妥善而发生.可用失效期:在可用期中所发生的失效多属机遇性的.磨耗期之失效:产品或零组件经过可用期后,由于料件质量退化（如氧化腐蚀老化等）失效率快速上升.可靠性概述寿命试验（MTBF）MTBF不是一个产品使用周期,也不是一个产品使用周期的平均,而是一大批产品统计特性．MTBF试验过程中样品无失效或部分失效时，采用截尾寿命试验方法（定时截尾试验；定数截尾试验）MTBF试验的几种估计计算a.平均寿命的点估计值b.单侧置信下限估计c.双侧区间估计双侧区间估计公式单侧置信下限估计公式Ｔ-试验时间X2-分位数分布表r–失效次数(非预期的且必需采取一定措施才能使产品正常工作的失效模式)c-置信水平1-c=a(显着性水平）寿命试验（MTBF）双侧区间定时截尾方案表寿命试验（MTBF）案例：一计算机的可靠性指标为30000小时，最低可靠性指标为20000小时，生产方和使用方的风险均为10%.设计一个检定试验方案解：上限指=30000下限值=20000风险均为10%d=30000÷20000=1.5查表可用方案1，试验时间为：T=下限值×45=900000小时判定标准是在900000小时内累计失效小于37次，可判定通过寿命试验（MTBF）单侧置信下限计算例题现在公司新开发一款电磁炉,电磁炉的MTBF值设计要求为1万小时,请对此电磁炉进行测试是否能满足要求值?(正常工作温度环境下测试）已知条件：置信水平C=95%;如出现3次失效将停止测试计算MTBF解：公式假设测试过程中没有出现失效X2a(2k+2)查表为5.9915,代入公式10000=2T/5.9915即T=29957.5小时T为总的试验时间，根据具体的情况可加大测试机器缩短测试周期如测试机器为20台，测试周期为299957.5/20*24=62.4天如果在测试过程出现了一次失效,且经过维修后继续测试.此时根据查表X2a(2k+2)=9.4877,T总的测试将延长,每一台的测试相应延长.LTkk,()()222222寿命试验（MTBF）假如我们的测试从6月1日8:00开始测试,在6月10日出现第1次失效,经过维修后继续测试,在6月24日出现第2次失效,经过维修后继续测试,在6月30日8:00出现第3次失效停止测试.请大家计算此批产品MTBF?是否符合设计要求?计算MTBF=2*20*30*24/15.5073=1857小时即实际测试MTBF值为1857小时,小于设计要求1万小时MTBF与故障率关系MTBF=1/λ比如说我们产品MTBF为10000小时.并不是说每一台均能工作10000小时不出现故障.假如用户每天使用2小时，一年为720小时（360天计算），10000小时约13年.由MTBF=1/λMTBF=1/13=0.076即该产品的平均故障率为7.6%,一年内100台产品平均有7.6台会出现故障.寿命试验（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寿命试验（MTBF）加速寿命测试一般執行壽命試驗之目的在評估產品於既定環境下之使用壽命，耗時較久，且須投入大量的金錢，而產品可靠度資訊又不能即時獲得並加以改善，導致失去許多“商機”與“競爭力”。因此，如何在實驗室中以加速壽命試驗(AcceleratedLifeTesting;ALT)的方法，在可接受的試驗時間內評估產品的使用壽命.寿命试验（MTBF）加速寿命测试基本上，加速壽命試驗是在物理與時間上，加速產品的劣化肇因，以較短的時間試驗，並據以推定產品在正常使用狀態的壽命或失效率.加速壽命試驗之基本條件是不能破壞原有特性要儘量選擇失效機構不變化的試驗條件，或失效機構容易單純化的試驗條件，使加速壽命試驗結果之適用範圍明確化.例如某設備的輸入電壓限制為100~130V，若規劃以200V為輸入，當然就破壞了原有的設計特性。寿命试验（MTBF）加速寿命测试加速壽命試驗考慮的三個要素為「環境應力」、「試驗樣本數」及「試驗時間」。假如產品既複雜又昂貴，則樣本數將較少，相對的須增加試驗時間或環境應力，以加速其試驗;反之如果產品造價較便宜，且數量多，則欲縮短試驗時間的情況下，可考慮增加樣本數或環境應力。一般電子、資訊業而言，零件類的可靠度模式及加速模式幾乎部可以從美軍規範或相關文獻查得，甚或可自行試驗分析，獲得其數學經驗公式.电子产品一般使用温度加速试验寿命试验（MTBF）加速寿命测试加速壽命試驗，最重要的是如何掌握其加速因子(AcceleratedFactor).相同產品，做二種不同應力(加速)條件的試驗，其結果可得二個不同的特徵壽命.η1設為(低應力試驗條件)及η2(為高應力條件)，則η1/η2即為加速因子(高、低應力間相對的加速程度)，相同產品老化程度下，兩種試驗的時間顯然不同，T1/T2值即為加速因子。加速寿命测试温度加速试验之加速因子计算假設產品在正常操作狀態之壽命及溫度分別為ηn及Tn;加速壽命試驗狀態之壽命及溫度分別為ηa及Ta，加速因子(Aη)為a.知道兩種試驗條件下的溫度(Ta&Tn),，即可獲知加速試驗之加速因子b.K为常数8.623X10的负5次方c.E为活化能系数.(一般電子產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))11)((anTTKEaneA例:取7件產品作50℃之加速壽命試驗，得知其失效時間分別為:3000、3450、5000、6500、7850、8000、8500小時。若該產品正常的操作溫度為25℃，則該產品執行50℃加速試驗之加速因子，以及正常操作下之平均壽命可依下列方式計算之。該產品執行50℃加速試驗之加速因子為(設活化能E=1.0eV)=20該產品在50℃之平均壽命為η50=(3000+3450+5000+6500+7850+8000+8500)/7=6043小時故該產品正常操作下(25℃)之平均壽命為η25＝6043×20=120860小時即加速寿命=*A(加速因子)加速寿命测试)502731252731)(10623.80.1(5eALTkk,()()222222加速寿命测试活化能=1253035404550251301.90061353.53781.86141406.45583.39671.824814511.566.08213.26751.790615020.32910.6965.74633.1491.758615535.14118.4899.93315.44343.03991.72866059.75431.4416.899.2565.16922.9394加速因子对照表环境试验广义的环境是指模拟产品在生产运输和用户使用中可能用到的各种应力如机械气候电应力等；狭义的环境试验是指气候应力试验，如温度湿度等.环境试验和加速应力能快速暴露产品缺陷，是可靠性试验的主要技术方法环境试验概述环境试验顺序电子电工产品环境试验方法很多，会存在一个试验先后顺序的问题.就是指同一台产品进行二种和二种以上的单因素模拟试验时，应先进行什么试验，后进行什么试验有时如果试验顺序不当会直接导致试验结果不真实.如何来选择合理的试验顺序？根据产品实际可能遇到的环境因素来确定试验顺序根据对产品产生最大的环境来确定试验顺序根据试验经费和试验时间来确定试验顺序根据试验目的来确定试验顺序可参考GJB150.1附录A“环境试验顺序表“适用于大多数产品一般常用试验顺序环境试验程序预处理在试验开始之前,为了消除或部分消除试验样品过去所受的影响,需要多产品进行预处理。初始检查在进行任何环境试验前，试验样品应在标准大气压和常温下测试并记录结果试验条件给样品施加规定的环境测试条件，检验试验条件对产品的影响中间检测恢复最后检查环境实验中断处理1.允许误差范围内的中断。在试验中断期间,试验条件未超过规定的试验允许误差。在此情况下，中断时间可以作为总的试验时间的一部分。2.未达到试验条件的中断试验条件低于规定的试验条件而试验中断时，应立即对样品进行外观检查以及工作性能检测，如果