1、基本概念
平均無故障間隔時(shí)間(MTBF)———可維修性產(chǎn)品(模塊級及以上)
平均無故障時(shí)間(MTTF)———不可維修性產(chǎn)品(模塊級以下)
失效率:產(chǎn)品在工作t時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi),失效的產(chǎn)品數(shù)相對于t時(shí)刻還在工作的產(chǎn)品數(shù)發(fā)生失效的概率(是個(gè)瞬時(shí)量,反映失效的快慢)
失效率的單位:h-1、fit、%/1000h。(1fit=1×10-9/h=1×10-6/1000h)
物理意義:1個(gè)非特所表示的物理意義是10億個(gè)產(chǎn)品,在1小時(shí)內(nèi)只允許有一個(gè)產(chǎn)品失效/千小時(shí)只允許百萬分之一的失效概率
2、三個(gè)失效率預(yù)計(jì)
關(guān)于壽命/失效率的計(jì)算實(shí)際上是個(gè)很復(fù)雜的問題,需要借助多組,多應(yīng)力,大數(shù)量的樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)或高頻的監(jiān)控,獲取大量的數(shù)據(jù)。排除因?yàn)槿魏畏钱a(chǎn)品特性引起的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算而得到。
數(shù)據(jù)的截止點(diǎn)可采取定時(shí)/定數(shù)結(jié)尾來確定,對于其中的失效樣品進(jìn)行失效分析,確定屬于正常退化失效,還是異常引起的失效,從而確定失效樣品的數(shù)據(jù)是否可用于壽命計(jì)算。
對于還未失效的樣品會采用一些數(shù)據(jù)工具來進(jìn)行失效時(shí)間的推算,然后對該批數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,以確定該產(chǎn)品的退化符合那種函數(shù)。計(jì)算出函數(shù)的關(guān)鍵常數(shù),用于該類產(chǎn)品的失效率/壽命計(jì)算
這都需要量的資金,人員,設(shè)備,失效手段,數(shù)學(xué)工具來進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。估計(jì)一般公司看到這些要求都開始打退堂鼓。好在業(yè)界一些大公司出臺了一些簡單的壽命/失效率預(yù)計(jì)手段,并給出了一些參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值,用于一些工程類的推算,這些結(jié)果用于一些簡單的估計(jì),不可深究,下面就這三種手段進(jìn)行一些簡單的介紹。
(1)設(shè)計(jì)初期的預(yù)計(jì)
這種方法最早來源于美國軍工領(lǐng)域,后來光通信領(lǐng)域也有了自己的標(biāo)準(zhǔn),就是最早介紹的Telcordia出品的SR-332。
這種方法主要是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期的元器件選型方案計(jì)算(或者用計(jì)算結(jié)果反向引導(dǎo)器件選型),通過這些元器件fit值和使用數(shù)量,以及這些元器件的環(huán)境因子,質(zhì)量因子,應(yīng)力因子進(jìn)行修正,最后統(tǒng)計(jì)出在具體某一環(huán)境下的失效率。元器件的fit值可以用后面介紹的2種方法預(yù)計(jì)得到,或者是標(biāo)準(zhǔn)給出的經(jīng)驗(yàn)值。
(2)產(chǎn)品定型時(shí)的試驗(yàn)方法預(yù)計(jì)
這種方法是產(chǎn)品已經(jīng)定型,通過壽命試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行推算,本方法認(rèn)定產(chǎn)品壽命符合指數(shù)模型,套用阿倫紐斯公式進(jìn)行計(jì)算。其中根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到樣品數(shù)量,試驗(yàn)時(shí)間,應(yīng)力,失效數(shù),加速因子等進(jìn)行計(jì)算,其中加速因子可用標(biāo)準(zhǔn)中的推薦者,也可通過2-3種樣品在不同應(yīng)力下的數(shù)據(jù)推算得到(原理是2點(diǎn)定線或者3點(diǎn)擬合一條線,斜率就是加速因子)。
另外行業(yè)中還有一種根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)溫度和加速因子,預(yù)計(jì)得到需要溫度下的可使用時(shí)間的做法推算產(chǎn)品壽命,這種做法確定從表面看是符合邏輯的,但是壽命預(yù)計(jì)都是基于統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算的,而該方法完全忽略的統(tǒng)計(jì)的概念,因此計(jì)算不嚴(yán)謹(jǐn)。
(3)市場應(yīng)用時(shí)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)
這種方法與設(shè)計(jì)方案,試驗(yàn)數(shù)據(jù)都無關(guān),市面上有兩種計(jì)算方法,計(jì)算結(jié)果差距不大,通過目的產(chǎn)品和享受產(chǎn)品在市場上的失效情況進(jìn)行預(yù)計(jì)。
一種是需要公司對于發(fā)貨產(chǎn)品的日期,數(shù)量,失效情況有詳細(xì)記錄,去掉批次性失效和非失效引起的退貨。用統(tǒng)計(jì)時(shí)的所有失效數(shù)量和具體的使用時(shí)間的乘積統(tǒng)計(jì)值作為分子,乘以10^9后處于總發(fā)貨產(chǎn)品的使用時(shí)間和,就可以達(dá)到失效率。另外一種是如果對于失效樣品的使用時(shí)間不太確定,可以根據(jù)一個(gè)gamma卡方常數(shù)來進(jìn)行計(jì)算,用失效樣品數(shù),乘以卡方常數(shù)和10^9,除以總發(fā)貨產(chǎn)品的使用時(shí)間和,也可以得到失效率,同時(shí)卡方常數(shù)還可以根據(jù)置信度選擇經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。
這三種預(yù)計(jì)方法可以靈活應(yīng)用得到失效率預(yù)計(jì)值,如果有可能的情況下最好是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到產(chǎn)品壽命真實(shí)符合的模型,然后通過該模型結(jié)合預(yù)計(jì)方法(2)進(jìn)行計(jì)算。
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