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可靠性概论（一）一，可靠性工程与管理的重要意义与发展历史实践教育我们，可靠性，是产品质量的重要指标，必须给予高度重视。
它的定义是：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
也就是说，它是用时间尺度来描述的质量，是一个产品到了用户手里，随着时间的推移，能否稳定保持原有功能的问题。
可靠性高，意味着寿命长。
故障少、维修费用低；可靠性低，意味着寿命短、故障多、维修费用高；可靠性差，轻则影响工作，重则造成起火爆炸、机毁人亡等灾难性事故。
对于许多产品，我们不能只关心它的技术性能，而且要关心它的可靠性。
在某些情况下，用户宁可适当降低性能方面的指标，而要求有较高的可靠性。
可靠性概念的产生，可以追溯到1939年。
当时美国航空委员会提出飞机事故率的概念和要求，这是最早的可靠性指标。
1944年，纳粹德国试制V-2火箭袭击伦敦，有80枚火箭还没有起飞就在起飞台上爆炸。
经过研究，人们提出了火箭可靠度是所有元器件可靠度的乘积的结论，这是最早的系统可靠性概念。
第二次世界大战中，美国由于飞行事故损失飞机21000架，比被击落的还要多1. 5倍。
1949年美国海军电子设备有70％失效，每一个使用中的电子管，要有9个新电子管作为备件。
1955年美国国防预算30％用于维修和使用，以后又增加到70％，成为不堪忍受的负担。
正是在这种背景下，美国在可靠性工程与管理的理论与应用方面投入了大量的人力物力，1950年，成立了国防部电子设备可靠性工作组，以后改组为国防部电子设备可靠性顾问团（AGREE）。
这个组织进行了深入的调查研究，提出了著名的AGREE报告棗美国可靠性工作的指导纲领。
以后又相继成立了元器件可靠性管理委员会。
失效数据中心（FARADA）、政府与工业界数据交换网(GIDEP ）等组织，研究元器件失效规律，定期发布可靠性数据，为研制与管理决策提供依据。
经过长期研究，制订了一系列通用军用标准，有力地指导了可靠性工程与管理实践。
可靠性分析报告品质是设计出来而不是制造出来,广义的品质除了外观、不良率外、还需兼长期使用下的可靠性,因此,在开发新产品前之可靠性预估及开发的实验推断相互印证是很重要的,本篇即针对可靠性分析的一般术语,如何事前预估,事后实验推断以及如何做加速试验及寿命试验做个说明.1. 概论:(1) 何谓可靠性(Reliability)?可靠性系指某种零件或成品在规定条件下,且于指定时间内,能依要求发挥功能的概率,即时间t 时的可靠性R(t)=(例) 假设开始时有100件物品参与试验,500小时后剩80件,则500小时后的可靠性R(t=500)为80/100=0.8简单地说,可靠性可看为残存率.(2) 何谓瞬间故障率(Hazard Rate ，Failure Rate),时间t 时每小时之故障数瞬间故障率h （t ）=时间t 时之残存数上例中，若500小时后剩80件，若当时每小时故障数为两件，则第500小时之瞬间故障为2/80=2.5%换句话说,瞬间故障率系指时间t 时,尚未发生故障的物件,其单位时间内发生故障之概率.时间t 时残存数 开始时试验总数(3)浴缸曲线(Bath Tub Curve)瞬间故障率h(t)h(t)=常数=恒定故障率时期耗竭期Period periodA．早期故障期：a.设计上的失误（线路稳定度Marginal design）b.零件上的失误（Component selection & reliability）c.制造上的失误（Burn-in testing）d.使用上失误。
一般产品之Burn-in 即要消除早期故障（Infant Mortality）使客户接到手时已经是恒定故障率h（t）=B、恒定故障率期：此时故障为random,为真正有效使用此段时期越长越好。
C、耗竭故障期；零件已开始耗竭，故障率急剧增加，此时维护重置成本为高。
（4）平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure，MTBF）当故障率几乎为恒定时（若0.002/小时）,此时进行10000小时约有0.002/小时*10000小时=20个故障,即平均500小时会发生一次故障,故MTBF 为500小时,为0.002/小时的倒数,即MTBF=1/λ.λ可看成频率(Frequency),MTBF即代表周期(Period)(5)、可靠性R（t）之数学表示根据实验及统计推行，要恒定故障期，R（t=）随着时间的增加而呈指数递减(Exponentially decreasing)当t=0时，因尚无任何故障，故R（t=0）=1t=∞以数学表示，R（t）即R（t）=e-λt其中λ即为恒定故障期之瞬间故障率t （6）、恒定故障期时MTBF与R（t）的关系，由前，R（t）=e-λt λ=1/MTBF故R（t）=e-t/MFBF当t=MTBF时，R（t）=e-MTBF/MFBF=e-1 ≒0.37即在恒定故障期时,试验至t=MTBF时,其可靠性(即残存比率)为37%,即约有63%故障.2新产品(MTBF Time Between Failure)之事前预估(1) 系统可靠性与组件可靠性之关系一般系统可靠性之计算时有下列假设:A 、 每个组件有独立之λi ，即甲组件故障不影响乙组件。
一、工艺可靠性试验的目的焊点在微电子封装产业中起着举足轻重的作用。
积极优化焊接工艺，找出失效模式，分析失效机理，提高产品质量和可靠性水平，对电子封装产业均有重要的意义。
由于现代电子产品中采用微电子学器件和功能模组越来越多，微电子器件封装中的焊点也越来越细小，而其所承载的力学、电学和热力学负荷却越来越重，对焊点的可靠性要求日益增高。
例如，新型的芯片尺寸封装（CSP）、微间距的钎料球阵列封装（μBGA）、堆叠封装（POP）等技术，均要求通过焊点直接实现不同材料间的电气、热和机械等的连接。
就是这大量的、细小的、不可视的焊点的焊接质量与工艺可靠性，几乎决定了整个产品系统的质量和设计的总体可靠性。
而这些大量的微细焊点的焊接质量，就完全依赖于事先对其进行的工艺可靠性设计的精细度来确保。
也就是说，微焊点的焊点质量就完全依赖于微焊点焊接的工艺可靠性设计才能确保。
为了确保根据工艺可靠性设计所获得的指导原则而制定的可执行工艺规范的合理性和适应性，必须要对产品初始执行的组装工艺规范和工艺可靠性设计目标进行检验验证。
它构成了新产品工艺中的核心内容和目标，唯有通过工艺中可靠性验证的工艺规范，才可投放批量生产线使用。
显然工艺可靠性试验是有别于设计可靠性试验的。
工艺可靠性试验是围绕着影响工艺可靠性的诸因素来展开的，而且绝大多数都要通过对具体的焊点的微观分析，才能获得最终的正确结果。
工艺可靠性试验主要关注的是对经过组装后的PCBA上的微焊点的接合部，进行如下的必要的试验：（1）热负荷试验（温度冲击或温度循环试验）。
（2）按照疲劳寿命试验条件对电子器件接合部进行机械应力测试。
（3）使用模型进行寿命评估。
目前比较著名的模型有：低循环疲劳的Coffin-Manson模型，一般在考虑平均温度与频率的影响时使用修正的Coffin-Manson模型，在考虑材料的温度特性及蠕变关系时采用Coffin-Manson模型。
在焊点工艺可靠性测试中，应包括：●等温机械疲劳测试：根据等温机械疲劳测试结果，可以确认相同温度下不同材料的抗机械应力能力，同时还表明不同材料显示出不同的失效机理。
可靠性概论（一）1. 可靠性概述1 .1可靠性基本概念1 . 1. 1可靠性工程学的诞生产品可靠性是什么？简单地说产品可靠性就是产品不易丧失工作能力的性质。
研究产品可靠性的工程学科称为可靠性工程学。
产品的可靠性本应随产品复杂性的增加而早受重视，但事实上直到第二次世界大战后，它对现代科学技术发起来势凶猛的挑战，才迫使人们耗费大量的财力和物力来研究它，解决它，从而对科学技术的发展起到了巨大的促进作用。
与此同时，一门独立的边缘科学可靠性工程学诞生了。
形成可靠性工程学这一学科的原因归纳起来有如下四个方面：1. 产品的性能优异化和结构复杂化之间的矛盾导致可靠性问题日益突出；2. 产品使用场所的广泛性与严酷性从而对产品的可靠性提出了更高的要求；3. 产品可靠程度与国家及社会安全之间的关系日益密切；4. 可靠性工程学的内部因素有力的推动了可靠性工程学的发展。
1 . 1 . 2可靠性基本概念产品可靠性的定义：产品可靠性是指产品在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力。
“产品”，在过程控制系统行业中，可以是一台整机，如差压变送器，可以是一个装置甚至一个系统，如控制柜、DCS系统，也可以是一台部件以至一个元器件，如放大器，电阻。
总之，可大可小，视所研究问题的范围而定。
随着可靠性工程学的发展，人、语言、方法、程序的软件也可作为产品。
“规定的条件”有着广泛的内容，一般分为：1. 环境条件环境条件是指能影响产品性能的环境特性。
单一环境参数可分为四类：气候环境：主要包括温度、湿度、大气压力、气压变化、周围介质的相对移动、降水、辐射等；生物和化学环境：包括生物作用物质、化学作用物质、机械作用微粒；机械环境：包括冲击在内的非稳态振动、稳态振动、自由跌落、碰撞、摇摆和倾斜、稳态力；电和电磁环境：包括电场、磁场、传输导线的干扰。
2. 动力条件动力条件是指能影响产品性能的动力特性。
一般分为：电源，主要参数为电源电压和频率、电流等；流体源（包括气源和液体源），主要参数为压力、流量等。
可靠性工程师考试主要科目概览可靠性工程师考试涉及的考试科目通常涵盖了可靠性工程领域的多个方面，以确保考生具备全面的可靠性工程知识和技能。
根据中国质量协会（简称中质协）举办的CRE考试认证的相关资料，考试科目可以大致归纳为以下几个主要方面：一、可靠性基础理论●可靠性概论：包括可靠性工程的重要性、发展概况、基本概念、故障及失效的基本概念、产品可靠性度量参数、可靠性要求确定、产品故障率浴盆曲线等。
●可靠性数学基础：涉及概率论基础知识、可靠性常用的离散型分布（如二项分布、泊松分布）和连续型分布（如正态分布、指数分布、对数正态分布、威布尔分布）、可靠性参数的点估计和区间估计等。
二、可靠性设计与分析●可靠性建模：熟悉可靠性建模方法，包括各种可靠性模型的构建和应用。
●可靠性预计与分配：掌握常用可靠性预计和分配方法，确保产品在设计阶段就具备预期的可靠性水平。
●失效模式与影响分析：包括潜在失效模式影响及危害性分析（FMEA）、失效树分析（FTA）等，用于识别产品设计和制造过程中的潜在失效模式及其影响。
●可靠性设计准则：熟悉各种可靠性设计准则，如降额设计、热设计、耐环境设计等，以提高产品的可靠性。
三、可靠性试验与评价●可靠性试验基本概念：了解不同类型的可靠性试验，包括环境应力筛选试验（ESS）、可靠性增长试验（TAAF）、寿命试验和加速寿命试验（ALT）等。
●可靠性鉴定与验收试验：掌握可靠性鉴定试验和验收试验的方法和流程，确保产品满足规定的可靠性要求。
四、软件可靠性与人-机可靠性●软件可靠性：包括软件可靠性的基本概念、失效原因、设计方法及验证等。
●人-机可靠性：涉及人-机可靠性基本概念、人为差错概念及人-机可靠性设计基本方法等。
五、数据收集、处理与应用●数据类型与收集：熟悉数据类型、来源及收集方法。
●数据处理与评估：掌握数据的处理与评估技术，以支持可靠性分析和决策。
●数据管理及应用：了解数据管理的基本原则和应用场景。
一、可靠性理论基础1.可靠度:如果有N个LED产品从开始工作到t时刻的失效数为n（t),当N足够大时，产品在t时刻的可靠度可近似表示为:随时间的不断增长,将不断下降。
它是介于1与0之间的数，即。
2.累积失效概率:表示发光二极管在规定条件下工作到t这段时间内的失效概率，用F（t)表示,又称为失效分布函数.如果N个LED产品从开始工作到t时刻的失效数为n（t），则当N足够大时，产品在该时刻的累积失效概率可近似表示为：3.失效分布密度：表示规定条件下工作的发光二极管在t时刻的失效概率。
失效分布函数的导函数称为失效分布密度，其表达式如下:•早期失效期；•偶然失效期(或稳定使用期）；•耗损失效期。
二、寿命老化：LED发光亮度随着长时间工作而出现光强或光亮度衰减现象。
器件老化程度与外加恒流源的大小有关，可描述为：B t为t时间后的亮度，B0为初始亮度。
通常把亮度降到B t=0。
5B0所经历的时间t称为二极管的寿命. 1。
平均寿命如果已知总体的失效分布密度f(t）,则可得到总体平均寿命的表达式如下：2. 可靠寿命可靠寿命T R是指一批LED产品的可靠度下降到r时，所经历的工作时间。
T R可由R（T R）=r求解,假如该产品的失效分布属指数分布规律，则：即可求得T R如下：3. 中位寿命中位寿命T0。
5指产品的可靠度R(t）降为50％时的可靠寿命，即:对于指数分布情况，可得：二、LED寿命测试方法LED寿命加速试验的目的概括起来有：•在较短时间内用较少的LED估计高可靠LED的可靠性水平•运用外推的方法快速预测LED在正常条件下的可靠度；•在较短时间内提供试验结果，检验工艺;•在较短时间内暴露LED的失效类型及形式，便于对失效机理进行研究，找出失效原因；•淘汰早期失效产品,测定元LED的极限使用条件1. 温度加速寿命测试法由于通常LED寿命达到10万小时左右，因此要测得其常温下的寿命时间太长，因此采用加速寿命的方法。
一、可靠性概论1。
1 可靠性工程的发展及其重要性1、可靠性工程起源与第二次世界大战（日本，齐藤善三郎）。
20 世纪60 年代是可靠性全面发展的阶段，20 世纪70 年代是可靠性发展步入成熟的阶段,20 世界80 年代是可靠性工程向更深更广的方向发展。
2、1950 年12 月，美国成立了“电子设备可靠性专门委员会”，1952 年8 月，组成“电子设备可靠性咨询组（AGREE) ，1957 年6 月发表《军用电子设备可靠性》，标志着可靠性已经成为一门独立的学科，是可靠性发展的重要里程碑。
3、可靠性工作的重要性和紧迫性：①武器装备的可靠性是发挥作战效能的关键，民用产品的可靠性是用户满意的关键②成为参与国际竞争的关键因素③是影响企业盈利的关键④是影响企业创建品牌的关键⑤是实现由制造大国向制造强国转变的必由之路。
4、可靠性关键产品是指一旦发生故障会严重影响安全性、可用性、任务成功及寿命周期费用的产品、价格昂贵的产品. 1.2 可靠性定义及分类1、产品可靠性指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。
概率度量成为可靠度。
2、寿命剖面是指产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述，包含一个或几个任务剖面。
任务剖面是指产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述. 3、产品可靠性可分为固有和使用可靠性,固有可靠性水平肯定比使用可靠性水平高。
产品可靠性也可分为基本可靠性和任务可靠性。
基本可靠性是产品在规定条件下和规定时间内无故障工作的能力，它反映产品对维修资源的要求。
任务可靠性是产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。
同一产品的基本可靠性水平肯定比任务可靠性水平要低. 1。
3 故障及其分类1、故障模式是指故障的表现形式,如短路、开路、断裂等.故障机理是指引起故障的物理、化学或生物的过程。
故障原因是指引起故障的设计、制造、使用和维修等有关的原因。
2、非关联故障是指已经证实未按规定的条件使用而引起的故障，或已经证实仅属某项将不采用的设计所引起的故障，关联故障才能作为评价产品可靠性的故障数。
HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING题目学生姓名专业班级学号系（部）指导教师年月摘要可靠性工程是表征产品（系统·元件·器件等）无故障工作能力的指标，是产品的重要内在属性之一，是衡量产品质量的重要指标之一。
可靠性是一门与产品故障作斗争的新兴学科，它涉及的范围广泛，是一门综合了系统工程、管理工程、价值工程、人机工程、电子计算机技术、产品测试技术以及概率、统计、运筹、物理等多种学科成果的应用科学。
可靠性工程起源于军事领域，经过半个多世纪的迅速发展，现在已成为涉及面非常广的综合性学科。
虽然可靠性研究和很多学科一样起源于军工企业，但随着科技发展，用户对民用产品的要求也越来越高，不仅要求价格便宜，功能齐全，而且要求产品安全可靠，经久耐用。
因此产品借助可靠性预计技术来标明产品可靠性指标，将有利于增强自身竞争力，也能让用户放心购买。
所以可靠性研究对于现代企业来说有着弥足重要的作用，可以说可靠性已经扩展到我们生活和生产的方方面面。
本文试图就可靠性进行一个比较全面概括的描述，使人能够对可靠性有一个比较基本的认识。
关键词：可靠性FMEA 故障树概率论风险分析AbstractReliability Engineering is an indicator of the abili ty to work to characterize the product ( System • Components • devices, etc. ) without failure, is one of the important intrinsic properties of the product, is an important indicator of product quality. Reliability is a fault with the product to combat emerging discipline , it involves a wide range , is a comprehensive systems engineering , project management , value engineering , ergonomics , computer technology , product testing techniques and probability , statistics, multidisciplinary applied science achievement logistics, physics , etc. . Reliability Engineering originated in the military field , after half a century of rapid development , has now become involved in a very wide comprehensive discipline . Although the reliability of the study and , like many disciplines originated in military enterprises , but with technological development , user requirements for consumer products are increasingly high demand not only cheap, functional, and requires the product safe, reliable, durable. With technology so the product is expected to indicate the reliability of product reliability indicators will help enhance their competitiveness , but also allows users to rest assured purchase. Therefore, the reliability of research for modern enterprise has an important role Surrounded can say reliability has been extended to all aspects of our lives and production . This article will attempt to summarize the reliability of a more comprehensive description of the reliability of people can have a more fundamental understanding.Key：Reliability FMEA Fault Tree Analysis Risk Probability Theory目录前言 (3)第一节可靠性的历史 (3)第二节定义与基本概念 (4)第三节可靠性模型与分析 (5)第四节FMEA FCA FTA (7)第五节可靠性设计 (8)第六节可靠性试验 (9)第七节总结 (10)参考文献 (11)前言随着科学技术的进步和产品质量意识的提高，可靠性工程在质量控制中的地位逐渐被企业认同。
