電子產品可靠性預計

第1章 概 論

1.1 可靠性預計的意義

1.2 可靠性預計的作用

第2章 可靠性預計的方法及程序

2.1 可靠性預計的主要方法

2.2 基于數(shù)理統(tǒng)計的可靠性預計的現(xiàn)實意義

2.3 可靠性預計標準的發(fā)展及其主要分類

2.4 元器件計數(shù)法和應力分析法可靠性預計程序

2.5 相似預計法的程序

2.5.1 相似產品法

2.5.2 相似電路法

2.6 上下限法預計程序

2.6.1 上限值的計算

2.6.2 下限值的計算

2.6.3 上下限值的綜合計算

2.7 可靠性預計的一般要求

2.7.1 正確選用合適的標準

2.7.2 可靠性預計的反復迭代

2.7.3 可靠性預計報告

第3章 產品可靠性表征與壽命分布

3.1 產品的可靠性指標

3.1.1 常用的可靠性指標

3.1.2 產品的壽命特征量

3.2 可靠性指標間的相互關系

3.3 產品的壽命分布

3.3.1 指數(shù)分布

3.3.2 正態(tài)分布

3.3.3 對數(shù)正態(tài)分布

3.3.4 威布爾分布

3.4 浴盆曲線與失效率等級

3.4.1 失效率的單位

3.4.2 失效率的等級

3.5 維修度與有效度

第4章 電子設備及系統(tǒng)可靠性模型的建立

4.1 可靠性模型的組成

4.2 基本可靠性和任務可靠性

4.2.1 基本可靠性

4.2.2 任務可靠性

4.2.3 基本可靠性和任務可靠性預計結果的權衡

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 溫儲備系統(tǒng)

4.3.6 串聯(lián)、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性的計算

4.3.7 冷儲備系統(tǒng)

4.3.8 網絡系統(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 確定產品定義

4.4.3 建立任務可靠性框圖

4.4.4 建立相應的數(shù)學模型

4.4.5 可靠性預計時建模工作的注意事項

第5章 元器件失效率預計

5.1 國軍標《電子設備可靠性預計手冊分內容簡介

5.1.1 GJB 299C《電子設備可靠性預計手冊》的新增內容

5.2 元器件失效率預計模型

5.3 元器件的質量等級與質量系數(shù)

5.3.1 元器件的質量等級

5.3.2 質量標記的正確采用與識別

5.4 應用環(huán)境分類與環(huán)境系數(shù)πE

5.5 微處理器失效率預計示例

5.5.1 計算示例

5.6 普通雙極型晶體管失效率預計示例

5.6.1 半導體分立器件的額定值

5.6.2 電應力調整系數(shù)(C)和溫度(T)的校正

5.6.3 電應力比的計算

5.6.4 計算示例

第6章 元器件計數(shù)法可靠性預計

6.1 所需信息及方法

6.2 計數(shù)法用的數(shù)據(jù)表

6.3 預計示例

第7章 元器件應力分析法的可靠性預計

7.1 應力分析法的應用范圍

7.2 電子設備可靠性預計示例

第8章 電子產品非工作狀態(tài)的可靠性預計

8.1 概述

8.2 術語和定義

8.3 一般程序

8.4 元器件非工作可靠性詳細預計法

8.4.1 元器件非工作可靠性詳細預計法的符號及數(shù)據(jù)表

8.4.2 預計示例

8.5 元器件非工作可靠性計數(shù)預計法

8.5.1 預計舉例

第9章 特殊的可靠性預計

9.1 工作與非工作故障率的綜合預計

9.2 對非指數(shù)分布的修正

9.3 有壽命件的可靠性預計

第10章 可靠性預計的準確性和局限性

10.1 可靠性預計手冊的數(shù)據(jù)內涵

10.2 影響可靠性預計準確的因素

10.3 可靠性預計的局限性

第11章 可靠性預計與其他可靠性工作項目的關系.

11.1 可靠性預計與可靠性分配

11.2 可靠性預計與可靠性分析

11.3 可靠性預計與試驗設計

11.4 可靠性預計與測試性預計

11.5 可靠性預計與保障性分析

第12章 可靠性預計軟件工具的應用

12.1 概述

12.2 基本可靠性預計

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分析與計算

12.4 網絡系統(tǒng)可靠性分析

12.4.1 功能簡介

12.4.2 網絡圖的建立及相關操作

12.4.3 網絡圖分析、計算2100433B

該書從工程實用的角度介紹電子產品可靠性預計的必要性和基本概念，詳細論述電子系統(tǒng)可靠性預計建模、可靠性預計的方法和程序，重點介紹元器件應力分析法和計數(shù)法，給出大量的應用實例，并結合典型的可靠性預計軟件工具，說明如何實現(xiàn)電子產品的可靠性預計。

本書共分12章，內容包括可靠性預計的作用和意義；可靠性預計的常用方法、程序和一般要求；常用的產品壽命分布類型和可靠性模型的建立方法；元器件失效率預計所涉及的參數(shù)定義及其選取方法；用計數(shù)法和應力分析法進行可靠性預計的步驟和實例；電子產品非工作狀態(tài)的可靠性預計；可靠性預計的準確性和局限性，分析影響可靠性預計準確性的因素；可靠性預計與其他可靠性工作的關系；可靠性預計軟件工具的應用方法。

2019年8月30日，《電子設備可靠性預計模型及數(shù)據(jù)手冊》發(fā)布。

2019年12月1日，《電子設備可靠性預計模型及數(shù)據(jù)手冊》實施。

正文

研究電子產品可靠性的評價、預測、分析和提高可靠性的技術。電子產品包括電子元件、器件、設備和系統(tǒng)，1970年以后又包括了軟件系統(tǒng)?？煽啃怨こ虘酶怕收摵蛿?shù)理統(tǒng)計方法研究產品故障時間分布、分布類型和分布參數(shù)，從而提出一系列評價產品可靠性特征的指標、計算和試驗方法，解決產品在研制、設計、制造、試驗和使用各階段可靠性保證的工程應用問題?？煽啃苑治龊皖A測是研究設備、系統(tǒng)可靠度和有效度的分析、預測理論和方法，以及應力條件等各種因素對產品可靠性的影響，對于電子元件、器件，是應用失效物理學對影響產品失效的物理、化學過程進行定性定量分析，確定這些過程與應力和時間等各種因素的依賴關系，并鑒定證實其失效模式和失效機理，為改進和提高產品可靠性提供依據(jù)。

發(fā)展過程第二次世界大戰(zhàn)以后開始提出可靠性問題。當時,軍事裝備已大量采用電子產品,但由于產品不可靠,造成重大損失。因此,50年代初人們開始有組織地、系統(tǒng)地研究電子產品的可靠性問題。可靠性技術的發(fā)展，大致可分為四個階段。①調查研究階段(1950～1957年)：這一階段主要對以電子管為重點的電子元件、器件進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集和分析；研究壽命試驗方法并成立專門的可靠性組織。②統(tǒng)計試驗階段（1957～1962年）：主要研制環(huán)境與可靠性試驗設備；開展產品統(tǒng)計抽樣壽命試驗；制訂電子產品可靠性標準和可靠性組織、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、器件失效機理；加強可靠性設計與工藝研究，建立高可靠元件、器件生產線；研究加速壽命試驗的方法。④可靠性保證階段(1968～)：這一階段的特點是建立保證產品可靠性的管理制度,形成質量保證系統(tǒng);建立電子元件、器件可靠性認證制度；發(fā)展可靠性試驗技術和改進可靠性標準。

產品可靠性反映產品質量的綜合性指標，是產品從出廠開始到工作壽命終結全過程的一種特性。它具有綜合性、時間性和統(tǒng)計性的特點，有廣義和狹義兩種解釋。廣義可靠性是產品在其整個使用壽命周期內完成規(guī)定功能的能力，包括狹義可靠性和維修性；狹義可靠性是產品在某一規(guī)定時間內發(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，并早已應用于工程實踐。在實際需要和可靠性技術發(fā)展的條件下，50年代后期，以可靠性特征量表示產品可靠性高低的各種定量指標和方法開始應用于電子工程實踐，制定出一系列可靠性標準，作為產品可靠性評價、考核的準則?？煽啃蕴卣髁考捌浞椒ㄒ褳殡娮赢a品的研制、生產和使用等部門所采用。

用定量指標表示產品可靠性稱為可靠度。它是產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內完成規(guī)定功能的概率。所謂規(guī)定的條件是產品所處的環(huán)境條件和使用條件。所謂規(guī)定的時間是對產品規(guī)定的任何觀察時間，包括連續(xù)使用、間斷使用、儲存和一次使用時間。按照產品的不同，時間參數(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)定產品的使命、用途、技術性能指標和失效判據(jù)。

對于可修復的產品,不僅有可靠度問題,同時也有發(fā)生故障后復原能力和修復速度的問題。與可靠度相應的是產品的維修度，即產品在規(guī)定時間內修復的概率。對于可修復產品用可靠度和維修度進行綜合評價，就是產品的有效度。產品可靠性可按不同目的和要求采用相應的可靠性定量指標來表示。

①瞬時失效率λ(t)：產品在t時刻后單位時間內失效產品數(shù)相對于t時刻還在工作的產品數(shù)的比值,習慣上簡稱失效率。N為產品總數(shù),n(t)為t時刻失效產品數(shù)，即

發(fā)展方向可靠性技術的發(fā)展主要決定于國家質量規(guī)劃所提出的任務和要求。電子產品可靠性研究的方向是:①復雜系統(tǒng)的可靠性分析和評價;②高可靠元件、器件的可靠性保證和評價技術；③大規(guī)模集成電路可靠性評價和失效分析;④產品可靠性與環(huán)境、條件的關系;⑤可靠性數(shù)據(jù)收集和編制可靠性預計手冊；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 機械系統(tǒng)可靠性概述……1

1.1.1 機械系統(tǒng)可靠性的主要內容……1

1.1.2 機械系統(tǒng)可靠性的特點……2

1.1.3 模糊可靠性基本理論的研究概況……3

1.2 機械系統(tǒng)可靠性預計與分配技術的發(fā)展概況……5

1.2.1 常規(guī)的機械系統(tǒng)可靠性預計與分配技術發(fā)展概述……6

1.2.2 機械系統(tǒng)可靠性模糊預計與分配技術的發(fā)展概述……8

第2章 模糊數(shù)學理論基礎……14

2.1 引言……14

2.2 模糊數(shù)學的基本概念與理論……16

2.2.1 模糊集及其性質……16

2.2.2 模糊數(shù)及其運算……20

2.2.3 模糊關系和模糊矩陣……23

2.2.4 模糊語言和模糊語言變量……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)的模糊綜合評判理論……30

2.3.1 基本原理……30

2.3.2 一級模糊綜合評判的方法……31

2.3.3 一級模糊綜合評判模型……32

2.3.4 多級模糊綜合評判……35

2.3.5 對模糊綜合評判模型的簡要討論……35

2.4 Vague 集合論簡介……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)的設計……41

2.6 本章小結……43

第3章 可靠性設計與分析的基本理論……44

3.1 引言……44

3.2 可靠性參數(shù)及其分類……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……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)可靠性預計……54

3.4.1 系統(tǒng)可靠性預計的目的……54

3.4.2 常用的可靠性預計方法……56

3.4.3 可靠性預計的注意事項……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……64

3.6 故障樹分析……65

3.6.1 故障樹分析的常用術語和符號……67

3.6.2 建立故障樹的一般方法……69

3.6.3 故障樹的結構函數(shù)……71

3.7 本章小結……72

第4章 模糊綜合評判模型……73

4.1 引言……73

4.2 基于模糊數(shù)的模糊綜合評判(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)的進一步研究……75

4.2.3 帶置信度的質心法……78

4.2.4 FSAFN 模型及其算法……79

4.3 基于模糊語言變量的模糊綜合評判(FSAFLV)模型……83

4.3.1 模糊語言變量在綜合評判中的應用……83

4.3.2 梯形模糊數(shù)特點的分析……84

4.3.3 量化模糊語言變量的方法……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 對模糊綜合評判方法的進一步討論……97

4.6 本章小結……98

第5章 機械系統(tǒng)可靠性的模糊預計技術……100

5.1 引言……100

5.2 基于FSAFN 模型的可靠性模糊預計方法……101

5.2.1 可靠度模糊預計的基本方法……101

5.2.2 算例1(基于FSAFN 模型的航空發(fā)動機可靠度模糊預計) ……105

5.3 基于FSAFLV 模型的可靠性模糊預計方法……109

5.3.1 可靠度模糊預計的基本方法……109

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

…111

5.4 基于VSA 模型的可靠性模糊預計方法……115

5.4.1 可靠度模糊預計的基本方法……115

5.4.2 算例3(基于VSA 模型的航空發(fā)動機首翻期可靠度模糊預計)……117

5.5 基于模糊綜合評判和模糊推理的可靠性模糊預計方法……120

5.5.1 可靠度模糊預計的基本方法……120

5.5.2 算例4(基于模糊綜合評判和模糊推理的航空發(fā)動機可靠度模糊預計)……

122

5.6 基于模糊故障樹分析技術的可靠性模糊預計方法……127

5.6.1 模糊故障樹分析技術……128

5.6.2 模糊故障樹分析技術在可靠性模糊預計中的應用……138

5.7 本章小結……143

第6章 機械系統(tǒng)可靠性的模糊分配技術……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)動機控制系統(tǒng)可靠性模糊分配)……161

6.3.3 算例8(三發(fā)直升機的動力裝置任務可靠度模糊分配)……164

6.3.4 算例9(具有冷貯備的航空發(fā)動機數(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 模型的燃氣輪機首翻期可靠度的模糊優(yōu)化分配)……

175

6.6 本章小結……180

第7章 總結與展望……183

7.1 總結……183

7.2 展望……186

參考文獻……188