電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)

第1章 概 論

1.1 可靠性預(yù)計(jì)的意義

1.2 可靠性預(yù)計(jì)的作用

第2章 可靠性預(yù)計(jì)的方法及程序

2.1 可靠性預(yù)計(jì)的主要方法

2.2 基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的可靠性預(yù)計(jì)的現(xiàn)實(shí)意義

2.3 可靠性預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展及其主要分類(lèi)

2.4 元器件計(jì)數(shù)法和應(yīng)力分析法可靠性預(yù)計(jì)程序

2.5 相似預(yù)計(jì)法的程序

2.5.1 相似產(chǎn)品法

2.5.2 相似電路法

2.6 上下限法預(yù)計(jì)程序

2.6.1 上限值的計(jì)算

2.6.2 下限值的計(jì)算

2.6.3 上下限值的綜合計(jì)算

2.7 可靠性預(yù)計(jì)的一般要求

2.7.1 正確選用合適的標(biāo)準(zhǔn)

2.7.2 可靠性預(yù)計(jì)的反復(fù)迭代

2.7.3 可靠性預(yù)計(jì)報(bào)告

第3章 產(chǎn)品可靠性表征與壽命分布

3.1 產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)

3.1.1 常用的可靠性指標(biāo)

3.1.2 產(chǎn)品的壽命特征量

3.2 可靠性指標(biāo)間的相互關(guān)系

3.3 產(chǎn)品的壽命分布

3.3.1 指數(shù)分布

3.3.2 正態(tài)分布

3.3.3 對(duì)數(shù)正態(tài)分布

3.3.4 威布爾分布

3.4 浴盆曲線(xiàn)與失效率等級(jí)

3.4.1 失效率的單位

3.4.2 失效率的等級(jí)

3.5 維修度與有效度

第4章 電子設(shè)備及系統(tǒng)可靠性模型的建立

4.1 可靠性模型的組成

4.2 基本可靠性和任務(wù)可靠性

4.2.1 基本可靠性

4.2.2 任務(wù)可靠性

4.2.3 基本可靠性和任務(wù)可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果的權(quán)衡

4.3 系統(tǒng)可靠性模型

4.3.1 串聯(lián)系統(tǒng)

4.3.2 并聯(lián)系統(tǒng)

4.3.3 循環(huán)工作的可靠性模型

4.3.4 表決系統(tǒng)(n中取r系統(tǒng))

4.3.5 溫儲(chǔ)備系統(tǒng)

4.3.6 串聯(lián)、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性的計(jì)算

4.3.7 冷儲(chǔ)備系統(tǒng)

4.3.8 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

4.3.9 共因故障模型

4.4 建立可靠性模型的程序和原則

4.4.1 建立系統(tǒng)可靠性模型的程序

4.4.2 確定產(chǎn)品定義

4.4.3 建立任務(wù)可靠性框圖

4.4.4 建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型

4.4.5 可靠性預(yù)計(jì)時(shí)建模工作的注意事項(xiàng)

第5章 元器件失效率預(yù)計(jì)

5.1 國(guó)軍標(biāo)《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)分內(nèi)容簡(jiǎn)介

5.1.1 GJB 299C《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》的新增內(nèi)容

5.2 元器件失效率預(yù)計(jì)模型

5.3 元器件的質(zhì)量等級(jí)與質(zhì)量系數(shù)

5.3.1 元器件的質(zhì)量等級(jí)

5.3.2 質(zhì)量標(biāo)記的正確采用與識(shí)別

5.4 應(yīng)用環(huán)境分類(lèi)與環(huán)境系數(shù)πE

5.5 微處理器失效率預(yù)計(jì)示例

5.5.1 計(jì)算示例

5.6 普通雙極型晶體管失效率預(yù)計(jì)示例

5.6.1 半導(dǎo)體分立器件的額定值

5.6.2 電應(yīng)力調(diào)整系數(shù)(C)和溫度(T)的校正

5.6.3 電應(yīng)力比的計(jì)算

5.6.4 計(jì)算示例

第6章 元器件計(jì)數(shù)法可靠性預(yù)計(jì)

6.1 所需信息及方法

6.2 計(jì)數(shù)法用的數(shù)據(jù)表

6.3 預(yù)計(jì)示例

第7章 元器件應(yīng)力分析法的可靠性預(yù)計(jì)

7.1 應(yīng)力分析法的應(yīng)用范圍

7.2 電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)示例

第8章 電子產(chǎn)品非工作狀態(tài)的可靠性預(yù)計(jì)

8.1 概述

8.2 術(shù)語(yǔ)和定義

8.3 一般程序

8.4 元器件非工作可靠性詳細(xì)預(yù)計(jì)法

8.4.1 元器件非工作可靠性詳細(xì)預(yù)計(jì)法的符號(hào)及數(shù)據(jù)表

8.4.2 預(yù)計(jì)示例

8.5 元器件非工作可靠性計(jì)數(shù)預(yù)計(jì)法

8.5.1 預(yù)計(jì)舉例

第9章 特殊的可靠性預(yù)計(jì)

9.1 工作與非工作故障率的綜合預(yù)計(jì)

9.2 對(duì)非指數(shù)分布的修正

9.3 有壽命件的可靠性預(yù)計(jì)

第10章 可靠性預(yù)計(jì)的準(zhǔn)確性和局限性

10.1 可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)的數(shù)據(jù)內(nèi)涵

10.2 影響可靠性預(yù)計(jì)準(zhǔn)確的因素

10.3 可靠性預(yù)計(jì)的局限性

第11章 可靠性預(yù)計(jì)與其他可靠性工作項(xiàng)目的關(guān)系.

11.1 可靠性預(yù)計(jì)與可靠性分配

11.2 可靠性預(yù)計(jì)與可靠性分析

11.3 可靠性預(yù)計(jì)與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

11.4 可靠性預(yù)計(jì)與測(cè)試性預(yù)計(jì)

11.5 可靠性預(yù)計(jì)與保障性分析

第12章 可靠性預(yù)計(jì)軟件工具的應(yīng)用

12.1 概述

12.2 基本可靠性預(yù)計(jì)

12.3 可靠性框圖分析

12.3.1 功能概述

12.3.2 RBD圖建立

12.3.3 RBD分析與計(jì)算

12.4 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性分析

12.4.1 功能簡(jiǎn)介

12.4.2 網(wǎng)絡(luò)圖的建立及相關(guān)操作

12.4.3 網(wǎng)絡(luò)圖分析、計(jì)算2100433B

該書(shū)從工程實(shí)用的角度介紹電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)的必要性和基本概念，詳細(xì)論述電子系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)建模、可靠性預(yù)計(jì)的方法和程序，重點(diǎn)介紹元器件應(yīng)力分析法和計(jì)數(shù)法，給出大量的應(yīng)用實(shí)例，并結(jié)合典型的可靠性預(yù)計(jì)軟件工具，說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)。

本書(shū)共分12章，內(nèi)容包括可靠性預(yù)計(jì)的作用和意義；可靠性預(yù)計(jì)的常用方法、程序和一般要求；常用的產(chǎn)品壽命分布類(lèi)型和可靠性模型的建立方法；元器件失效率預(yù)計(jì)所涉及的參數(shù)定義及其選取方法；用計(jì)數(shù)法和應(yīng)力分析法進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)的步驟和實(shí)例；電子產(chǎn)品非工作狀態(tài)的可靠性預(yù)計(jì)；可靠性預(yù)計(jì)的準(zhǔn)確性和局限性，分析影響可靠性預(yù)計(jì)準(zhǔn)確性的因素；可靠性預(yù)計(jì)與其他可靠性工作的關(guān)系；可靠性預(yù)計(jì)軟件工具的應(yīng)用方法。

2019年8月30日，《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)模型及數(shù)據(jù)手冊(cè)》發(fā)布。

2019年12月1日，《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)模型及數(shù)據(jù)手冊(cè)》實(shí)施。

正文

研究電子產(chǎn)品可靠性的評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、分析和提高可靠性的技術(shù)。電子產(chǎn)品包括電子元件、器件、設(shè)備和系統(tǒng)，1970年以后又包括了軟件系統(tǒng)。可靠性工程應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法研究產(chǎn)品故障時(shí)間分布、分布類(lèi)型和分布參數(shù)，從而提出一系列評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性特征的指標(biāo)、計(jì)算和試驗(yàn)方法，解決產(chǎn)品在研制、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用各階段可靠性保證的工程應(yīng)用問(wèn)題?？煽啃苑治龊皖A(yù)測(cè)是研究設(shè)備、系統(tǒng)可靠度和有效度的分析、預(yù)測(cè)理論和方法，以及應(yīng)力條件等各種因素對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響，對(duì)于電子元件、器件，是應(yīng)用失效物理學(xué)對(duì)影響產(chǎn)品失效的物理、化學(xué)過(guò)程進(jìn)行定性定量分析，確定這些過(guò)程與應(yīng)力和時(shí)間等各種因素的依賴(lài)關(guān)系，并鑒定證實(shí)其失效模式和失效機(jī)理，為改進(jìn)和提高產(chǎn)品可靠性提供依據(jù)。

發(fā)展過(guò)程第二次世界大戰(zhàn)以后開(kāi)始提出可靠性問(wèn)題。當(dāng)時(shí),軍事裝備已大量采用電子產(chǎn)品,但由于產(chǎn)品不可靠,造成重大損失。因此,50年代初人們開(kāi)始有組織地、系統(tǒng)地研究電子產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題?？煽啃约夹g(shù)的發(fā)展，大致可分為四個(gè)階段。①調(diào)查研究階段(1950～1957年)：這一階段主要對(duì)以電子管為重點(diǎn)的電子元件、器件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集和分析；研究壽命試驗(yàn)方法并成立專(zhuān)門(mén)的可靠性組織。②統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)階段（1957～1962年）：主要研制環(huán)境與可靠性試驗(yàn)設(shè)備；開(kāi)展產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)抽樣壽命試驗(yàn)；制訂電子產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)和可靠性組織、管理規(guī)范；建立可靠性數(shù)據(jù)收集和交換系統(tǒng)。③可靠性物理研究階段（1962～1968年）：這一階段主要分析元件、器件失效機(jī)理；加強(qiáng)可靠性設(shè)計(jì)與工藝研究，建立高可靠元件、器件生產(chǎn)線(xiàn)；研究加速壽命試驗(yàn)的方法。④可靠性保證階段(1968～)：這一階段的特點(diǎn)是建立保證產(chǎn)品可靠性的管理制度,形成質(zhì)量保證系統(tǒng);建立電子元件、器件可靠性認(rèn)證制度；發(fā)展可靠性試驗(yàn)技術(shù)和改進(jìn)可靠性標(biāo)準(zhǔn)。

產(chǎn)品可靠性反映產(chǎn)品質(zhì)量的綜合性指標(biāo)，是產(chǎn)品從出廠(chǎng)開(kāi)始到工作壽命終結(jié)全過(guò)程的一種特性。它具有綜合性、時(shí)間性和統(tǒng)計(jì)性的特點(diǎn)，有廣義和狹義兩種解釋。廣義可靠性是產(chǎn)品在其整個(gè)使用壽命周期內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，包括狹義可靠性和維修性；狹義可靠性是產(chǎn)品在某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的難易程度。廣義和狹義可靠性都是從使用角度提出的定性概念，并早已應(yīng)用于工程實(shí)踐。在實(shí)際需要和可靠性技術(shù)發(fā)展的條件下，50年代后期，以可靠性特征量表示產(chǎn)品可靠性高低的各種定量指標(biāo)和方法開(kāi)始應(yīng)用于電子工程實(shí)踐，制定出一系列可靠性標(biāo)準(zhǔn)，作為產(chǎn)品可靠性評(píng)價(jià)、考核的準(zhǔn)則。可靠性特征量及其方法已為電子產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)和使用等部門(mén)所采用。

用定量指標(biāo)表示產(chǎn)品可靠性稱(chēng)為可靠度。它是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。所謂規(guī)定的條件是產(chǎn)品所處的環(huán)境條件和使用條件。所謂規(guī)定的時(shí)間是對(duì)產(chǎn)品規(guī)定的任何觀察時(shí)間，包括連續(xù)使用、間斷使用、儲(chǔ)存和一次使用時(shí)間。按照產(chǎn)品的不同，時(shí)間參數(shù)可用周期、次數(shù)、里程或其他單位代替。所謂規(guī)定功能是規(guī)定產(chǎn)品的使命、用途、技術(shù)性能指標(biāo)和失效判據(jù)。

對(duì)于可修復(fù)的產(chǎn)品,不僅有可靠度問(wèn)題,同時(shí)也有發(fā)生故障后復(fù)原能力和修復(fù)速度的問(wèn)題。與可靠度相應(yīng)的是產(chǎn)品的維修度，即產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)修復(fù)的概率。對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品用可靠度和維修度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，就是產(chǎn)品的有效度。產(chǎn)品可靠性可按不同目的和要求采用相應(yīng)的可靠性定量指標(biāo)來(lái)表示。

①瞬時(shí)失效率λ(t)：產(chǎn)品在t時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)失效產(chǎn)品數(shù)相對(duì)于t時(shí)刻還在工作的產(chǎn)品數(shù)的比值,習(xí)慣上簡(jiǎn)稱(chēng)失效率。N為產(chǎn)品總數(shù),n(t)為t時(shí)刻失效產(chǎn)品數(shù)，即

發(fā)展方向可靠性技術(shù)的發(fā)展主要決定于國(guó)家質(zhì)量規(guī)劃所提出的任務(wù)和要求。電子產(chǎn)品可靠性研究的方向是:①?gòu)?fù)雜系統(tǒng)的可靠性分析和評(píng)價(jià);②高可靠元件、器件的可靠性保證和評(píng)價(jià)技術(shù)；③大規(guī)模集成電路可靠性評(píng)價(jià)和失效分析;④產(chǎn)品可靠性與環(huán)境、條件的關(guān)系;⑤可靠性數(shù)據(jù)收集和編制可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)；⑥建立可靠性管理系統(tǒng)；⑦軟件可靠性。

第1章 緒論……1

1.1 機(jī)械系統(tǒng)可靠性概述……1

1.1.1 機(jī)械系統(tǒng)可靠性的主要內(nèi)容……1

1.1.2 機(jī)械系統(tǒng)可靠性的特點(diǎn)……2

1.1.3 模糊可靠性基本理論的研究概況……3

1.2 機(jī)械系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)與分配技術(shù)的發(fā)展概況……5

1.2.1 常規(guī)的機(jī)械系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)與分配技術(shù)發(fā)展概述……6

1.2.2 機(jī)械系統(tǒng)可靠性模糊預(yù)計(jì)與分配技術(shù)的發(fā)展概述……8

第2章 模糊數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)……14

2.1 引言……14

2.2 模糊數(shù)學(xué)的基本概念與理論……16

2.2.1 模糊集及其性質(zhì)……16

2.2.2 模糊數(shù)及其運(yùn)算……20

2.2.3 模糊關(guān)系和模糊矩陣……23

2.2.4 模糊語(yǔ)言和模糊語(yǔ)言變量……24

2.2.5 可能性分布……25

2.2.6 去模糊化的方法……26

2.3 常規(guī)的模糊綜合評(píng)判理論……30

2.3.1 基本原理……30

2.3.2 一級(jí)模糊綜合評(píng)判的方法……31

2.3.3 一級(jí)模糊綜合評(píng)判模型……32

2.3.4 多級(jí)模糊綜合評(píng)判……35

2.3.5 對(duì)模糊綜合評(píng)判模型的簡(jiǎn)要討論……35

2.4 Vague 集合論簡(jiǎn)介……36

2.5 模糊推理系統(tǒng)……39

2.5.1 模糊If-then 規(guī)則……39

2.5.2 模糊推理……40

2.5.3 Mamdani 型模糊推理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……41

2.6 本章小結(jié)……43

第3章 可靠性設(shè)計(jì)與分析的基本理論……44

3.1 引言……44

3.2 可靠性參數(shù)及其分類(lèi)……46

3.2.1 幾種常用的可靠性參數(shù)……46

3.2.2 可靠性的分類(lèi)……48

3.3 系統(tǒng)可靠性模型……49

3.3.1 系統(tǒng)可靠性模型的組成和建模目的……49

3.3.2 幾種典型系統(tǒng)的可靠性模型……50

3.4 系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)……54

3.4.1 系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)的目的……54

3.4.2 常用的可靠性預(yù)計(jì)方法……56

3.4.3 可靠性預(yù)計(jì)的注意事項(xiàng)……59

3.5 系統(tǒng)可靠性分配……60

3.5.1 系統(tǒng)可靠性分配的目的……60

3.5.2 系統(tǒng)可靠性分配的準(zhǔn)則……61

3.5.3 常用的可靠性分配方法……62

3.5.4 可靠性分配的注意事項(xiàng)……64

3.6 故障樹(shù)分析……65

3.6.1 故障樹(shù)分析的常用術(shù)語(yǔ)和符號(hào)……67

3.6.2 建立故障樹(shù)的一般方法……69

3.6.3 故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)……71

3.7 本章小結(jié)……72

第4章 模糊綜合評(píng)判模型……73

4.1 引言……73

4.2 基于模糊數(shù)的模糊綜合評(píng)判(FSAFN)模型……74

4.2.1 λ置信水平的工程意義……74

4.2.2 模糊數(shù)的進(jìn)一步研究……75

4.2.3 帶置信度的質(zhì)心法……78

4.2.4 FSAFN 模型及其算法……79

4.3 基于模糊語(yǔ)言變量的模糊綜合評(píng)判(FSAFLV)模型……83

4.3.1 模糊語(yǔ)言變量在綜合評(píng)判中的應(yīng)用……83

4.3.2 梯形模糊數(shù)特點(diǎn)的分析……84

4.3.3 量化模糊語(yǔ)言變量的方法……85

4.3.4 群體模糊決策的一致性判據(jù)……86

4.3.5 FSAFLV 模型及其算法……87

4.4 基于Vague 集的綜合評(píng)判(VSA)模型……90

4.4.1 Vague 集理論的研究……90

4.4.2 VSA 模型及其算法……94

4.5 對(duì)模糊綜合評(píng)判方法的進(jìn)一步討論……97

4.6 本章小結(jié)……98

第5章 機(jī)械系統(tǒng)可靠性的模糊預(yù)計(jì)技術(shù)……100

5.1 引言……100

5.2 基于FSAFN 模型的可靠性模糊預(yù)計(jì)方法……101

5.2.1 可靠度模糊預(yù)計(jì)的基本方法……101

5.2.2 算例1(基于FSAFN 模型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)可靠度模糊預(yù)計(jì)) ……105

5.3 基于FSAFLV 模型的可靠性模糊預(yù)計(jì)方法……109

5.3.1 可靠度模糊預(yù)計(jì)的基本方法……109

5.3.2 算例2(基于FSAFLV 模型的航空輔助動(dòng)力裝置首翻期可靠度的模糊預(yù)計(jì))…

…111

5.4 基于VSA 模型的可靠性模糊預(yù)計(jì)方法……115

5.4.1 可靠度模糊預(yù)計(jì)的基本方法……115

5.4.2 算例3(基于VSA 模型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)首翻期可靠度模糊預(yù)計(jì))……117

5.5 基于模糊綜合評(píng)判和模糊推理的可靠性模糊預(yù)計(jì)方法……120

5.5.1 可靠度模糊預(yù)計(jì)的基本方法……120

5.5.2 算例4(基于模糊綜合評(píng)判和模糊推理的航空發(fā)動(dòng)機(jī)可靠度模糊預(yù)計(jì))……

122

5.6 基于模糊故障樹(shù)分析技術(shù)的可靠性模糊預(yù)計(jì)方法……127

5.6.1 模糊故障樹(shù)分析技術(shù)……128

5.6.2 模糊故障樹(shù)分析技術(shù)在可靠性模糊預(yù)計(jì)中的應(yīng)用……138

5.7 本章小結(jié)……143

第6章 機(jī)械系統(tǒng)可靠性的模糊分配技術(shù)……145

6.1 引言……145

6.2 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模糊分配方法……146

6.2.1 可靠性模糊分配的基本方法……146

6.2.2 算例5(基于常規(guī)模糊綜合評(píng)判模型的可靠性模糊分配方法)……148

6.2.3 算例6(基于FSAFLV 模型的可靠性模糊分配方法)……153

6.3 冗余系統(tǒng)的可靠性模糊分配方法……158

6.3.1 可靠性模糊分配的基本方法……159

6.3.2 算例7(作為混聯(lián)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可靠性模糊分配)……161

6.3.3 算例8(三發(fā)直升機(jī)的動(dòng)力裝置任務(wù)可靠度模糊分配)……164

6.3.4 算例9(具有冷貯備的航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)控系統(tǒng)可靠性模糊分配)……169

6.4 引入重要度概念的可靠性模糊分配方法……173

6.5 基于FPR 的系統(tǒng)可靠性模糊優(yōu)化分配方法……174

6.5.1 可靠性模糊優(yōu)化分配的基本方法……174

6.5.2 算例10(基于FSAFLV 模型的燃?xì)廨啓C(jī)首翻期可靠度的模糊優(yōu)化分配)……

175

6.6 本章小結(jié)……180

第7章 總結(jié)與展望……183

7.1 總結(jié)……183

7.2 展望……186

參考文獻(xiàn)……188