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可靠性预计方法－PRISM 简介1 前言系统可靠性预计技术是产品可靠性分析的一项关键技术，广泛地应用于各个领域的产品研发过程，成为产品可靠性设计和分析的一项必不可少的重要工作。
对于电子产品来说，进行可靠性预计时一定要采用合适的预计模型，当前我国的军品行业一般是对于国产产品用GJB/z 299B《电子设备可靠性预计手册》中规定的模型进行预计，对于进口产品采用MIL-HDBK－217F《电子设备可靠性预计手册》中规定的模型进行预计，民用企业一般采用Bellcore 可靠性预计手册中规定的模型进行预计。
这些预计模型都有一个共同的不足之处，就是仅根据产品的设计和使用环境进行可靠性预计，未考虑影响产品可靠性的其它关键因素，例如工艺、制造、筛选、管理等，预计结果表达的是设计的可靠性，而非现场可靠性。
在这种情况下，PRISM 可靠性预计方法应运而生。
PRISM 是美国空军（U.S. Air Force）下属的可靠性研究中心（Reliability Analysis Center-RAC）研发的可靠性预计分析方法，自2000 年3 月推出以来，已在全世界得到广泛应用。
PRISM 在我国的普及程度还不够，除一些外资企业采用以外，其它行业很少采用，介绍PRISM 的中文资料也很少。
2 PRISM 简介传统的可靠性预计方法的前提是系统的故障率主要是由组成系统的各个部件的故障率决定，因此，传统的预计方法是首先通过选用适当的可靠性预计模型得到组成系统的各个部件的故障率，在此基础上得到系统的故障率。
在PRISM 中，虽然在系统级的可靠性预计中也采用了部件级的可靠性预计结果，但它在系统级的可靠性预计模型中，除了考虑到部件级的可靠性预计结果外，还进行了一定程度的扩展，考虑到了影响产品可靠性的各个方面的诸多因素。
为了使部件的预计结果更加精确，PRISM 还考虑到了以下因素：过程因素（Process factor）：PRISM 考虑到了过程因素对产品可靠性的影响，采用了很多修正因子来定量地表达由于过程因素导致的失效，用过程评分（Process grade）方法确定这些修正因子。
标准可靠性预计：增大RBDs的适用范围和用法第II部分: 可靠性预计标准注意: 这是这是关于标准可靠性预计和瑞蓝公司新推出的Lambda Predict软件的三部曲中的第二部分。
第一部分介绍了标准可靠性预计，并讨论了预计适用及不适用的场合。
这一部分讨论了主要的可靠性预计标准之间的区别。
第三部分将提供一个在数据不可知的情况下，如何使用标准可靠性预计和Lambda预计完成一个可靠性结构框图的案例。
可靠性预计在政府和工业的许多可靠性程序中都十分重要。
标准可靠性预计基于预定的标准、部件类型、使用环境、部件的连接方法和可靠性预计标准，为系统中的部件定义故障率。
然后再使用这些部件的故障率来获得整个系统的故障率。
在过去的几十年间，不同的政府和工业组织提出了许多标准来进行这类分析。
标准基于试验数据为不同的部件类型定义模型。
模型设定一个固定的故障率（即，没有磨损或者早期故障的问题），这就描述出了一个产品有用的寿命，其中故障被认为是随机事件。
下面分块对Lambda Predict 中可用的标准做一个简单的介绍。
注意，Lambda Predict为每一个标准都提供额外的冗余计算MIL-217 标准MIL-217标准是一种基于MIL-HDBK-217（美国国防部出版）中给出的计算电子设备可靠性的国际认证方法的一类可靠性预计程序。
这一标准对各类电子、电气和机电部件使用了一系列的模型，来预计可能被环境条件、质量等级、应力条件和各类其他参数影响的故障率。
该标准支持两种可靠性预计方法，在MIL-HDBK-217F中有所论述：元器件计数法和元器件应力分析法。
元器件计数法元器件计数法需要有关元器件数量、质量等级和使用环境等信息。
因为它比元器件应力分析法需要更少的信息，所以它经常在早期设计阶段和投标论述阶段使用。
元器件计数法定义整体设备的故障率为其中:n= 零件种类数Ni = 第i个零件的数量= 第i个零件的故障率= 第i个零件的质量因子如果设备由在不止一个环境下工作的元器件组成，则对在某一环境下工作的每一部分都使用方程进行计算。
GJB9001C样机可靠性预计报告一、背景介绍GJB9001C是中国军事标准的一项更新版本，旨在规范军用产品的设计、制造和测试流程，以提高产品的可靠性和稳定性。
作为样机可靠性预计报告，我们将对GJB9001C样机的可靠性进行评估和预测，以满足军方对产品可靠性的需求。
二、可靠性评估方法为评估GJB9001C样机的可靠性，我们将使用以下方法：1.可靠性建模：通过对样机的各个组件和系统进行建模，分析其故障模式、失效率和维修时间等参数，以评估样机的可靠性水平。
2.可靠性测试：通过对样机进行可靠性测试，包括寿命测试、环境适应性测试和振动测试等，获取样机在不同工作条件下的可靠性数据。
3.可靠性预测：根据样机的设计和测试数据，使用可靠性工程方法进行可靠性预测，包括故障率预测、平均故障间隔时间预测和失效概率预测等。
三、预计报告内容1.样机设计可靠性评估：对样机的设计进行可靠性评估，包括故障模式分析、失效率评估和维修时间评估等。
通过分析设计是否满足GJB9001C标准的要求，评估样机的设计可靠性水平。
2.样机可靠性测试结果：针对样机进行可靠性测试，包括寿命测试、环境适应性测试和振动测试等。
提供测试过程和结果，以评估样机在不同工作条件下的可靠性表现。
3.样机可靠性预测：根据样机的设计和测试数据，使用可靠性工程方法进行可靠性预测。
提供故障率预测、平均故障间隔时间预测和失效概率预测等结果，以评估样机的预计可靠性水平。
4.可靠性改进建议：根据评估和预测结果，提出样机可靠性改进的建议。
从设计、制造和测试等方面提出改进措施，以提高样机的可靠性。
四、报告编写要求1.报告内容应详实、准确、客观，使用科学的可靠性评估方法和工程技术。
2.报告应包括必要的图表、数据和分析结果，以支持评估和预测的结论。
3.报告应逻辑清晰，层次分明，确保读者容易理解。
4.报告应注重实践应用，给出可靠性改进的建议，并论证其可行性和效果。
五、报告完成时间和参与人员本报告预计在一个月内完成，并将由可靠性工程师和相关领域专家参与编写和审核。
可靠性预计标准简介可靠性预计, MIL-217, Bellcore可靠性预计标准简介可靠性预计标准是基于全球公认的军用或商业标准发布的故障率估计值，来预计系统和部件（大多数为电子产品）可靠性的一种方法。
在研发的早期阶段，真实的故障数据还无法获得，或制造商被用户所迫使用公认的标准来做可靠性预计的时候，可靠性预计标准尤为重要。
本文介绍了可靠性预计标准一览，以及如何借助于 Lambda Predict 软件来进行预计。
假设和适用性Reliability HotWire 第50期中介绍了可靠性预计的标准，并讨论了这一方法的适用性和用到的假设。
第51期中介绍了一般预计标准和分析方法一览。
推荐读者去回顾这些文章，来为本文打好基础。
预计标准常用的预计标准有：MIL-HDBK-217, Bellcore/Telcordia (SR-332), NSWC-98/LE1 (针对机械部件),中国299B (GJB/z-299B) 以及RDF 2000 (IEC 62380)。
分析方法:典型分析方法为：部件计数分析方法。
部件应力分析方法。
除了这些所有标准中都很常见的方法之外，Bellcore还使用了另外的三种方法(方法I, 方法II, 方法III)。
第51期介绍了上述分析方法。
计算和度量标准一般根据系统中部件基本故障率来估计系统的可靠性。
基本故障率描述了部件在“正常”（由标准确定）条件下工作的情况。
基本故障率则可乘上各种因素（称作pi因素，取值在0和1之间），这些因素描述了部件在使用中的特定条件/应力，在一些标准中（如MIL-217），还会有描述部件质量的因子。
可靠性预计标准计算故障率是通过相加，或累加所有部件和组件的故障率，直至系统级别。
可能还要（取决于分析所使用的方法）添加与部件焊接点和其他类型结构相关的故障率，如表面装配和印刷电路板（PCB）或混合装置。
可用下列量度来计算：故障率, λ: 条件故障率，定义为特定状态条件下某一衡量间隔下，项目总量中故障的总数，除以总量所消耗的总时间。
可靠性预计一般描述为每百万小时的故障数量，FPMH。
在Bellcore中，故障率通常表示为每十亿小时的故障，FI。
MTBF: 平均故障间隔时间是在特定条件下故障之间预计的工作小时数。
不可用性: 在可靠性预计标准中，对于不可修复的系统，这一术语会与不可靠性交替使用。
不可靠性定义为1 - R(t)。
其中R(t)代表可靠性。
因为标准假设故障率衡定且所有的计算都基于故障率或MTBF值，这一假设表明是使用指数分布模型来描述可靠性函数。
下列方程描述了指数分布的模型；时间变量可用来计算特定时间值下的系统/子系统的可靠性。
R(t) = e-λt 或 R(t) = e-t/MTBFContribution: The failure rate of an item or block (collection of items) accounts for a certain percentage of the failure rate of the next higher level or hierarchy. The is the item or block's contribution. This may be (a) the percent contribution of a component's failure rate to the total failure rate of the block (collection of components) to which it is connected, (b) the percent contribution of a component or block's failure rate to the total failure rate of the top level hierarchy or system (collection of blocks or components) to which it is connected or (c) the percent contribution of a system's failure rate to the total overall project (collection of systems) failure rate.First-Year-Multiplier这一性能只针对Bellcore/Telcordia标准。
Bellcore强调了电子产品的早期寿命(婴儿期)淘汰率问题,由制造商使用老化,通过筛除会有早期寿命问题的脆弱部件,来减少早期淘汰的严重程度。
Bellcore标准在故障率预计中使用了First-Year-Multiplier因子来说明早期淘汰风险。
First-Year-Multiplier因子定义为第一年运转期间的平均故障率，表示为稳定状态故障率的乘积。
Bellcore标准还对老化阶段的使用设置了意义，且相应的减少了First-Year-Multiplier因子（即，老化阶段越长，乘法因子越小。
）任务剖面可靠性预计需要与现场使用条件一致，使用条件有时可能是随时间变化的。
任务剖面可用来分解为多个同性质的工作阶段，产品随时间所经受的条件阶段。
指定任务剖面的性能仅在RDF2000标准中可用。
标准允许指定不同阶段的温度任务剖面。
各个阶段可有不同的温度，会对部件的故障率产生影响。
阶段还可作为下列各种由设备可检测到的平均外界温度变化的类型之一：开关工作阶段永久工作阶段静止（储存）阶段上述的不同类型的阶段，会以不同的方式来影响故障率计算，因为它们会对部件施加不同的应力。
可修复和/或冗余系统分析典型的可靠性预计标准强调的是将装置和设备作为不可修复的串联系统，其中任何部件的故障都会引发系统故障，且系统会永久保持在故障状态。
因此，模型中不包含冗余或维修。
Lambda Predict 提供额外的功能来在故障率和不可用性计算中包含系统和/或模块级别的维修和冗余功能。
在Lambda Predict中通过简单的输入MTTR（平均修复时间）数据来进行可修复分析。
分析人员还可指定冗余单元数并描述所用的关系：简单并行结构（热备用）或冷备用（备份）结构。
初级可用性可使用修复率μ = 1/MTTR和故障率λ来计算。
在冗余系统中，不可用性则可使用初级可用性、故障率和可用备份系统数来计算。
也可为冗余系统计算相应的故障率。
分配通常，一个设计需要满足一个特定的可靠性目标。
对于多个部件/子系统组成的系统而言，可靠性目标需要以一种方式分摊（分配）到不同的部件/子系统当中，以保证总的故障率满足可靠性目标。
可靠性预计方法标准通常使用五种分配模型之一，来将产品设计可靠性逻辑性的分配到较低层次设计标准中，使得累积可靠性满足需求。
方法取决于不同的分配技术，因此也会得到不同的结果。
五种分配方法如下：平均:这种方法是最简单的，不考虑元素间的任何差别；只是将可靠性目标平均的分配给所有的元素。
AGREE:一种基于某个元素故障而导致系统故障的预计概率的，同时考虑每个元素的复杂性和重要程度的技术。
可行性: 根据数率尺度，来基于产品复杂性、技术发展水平、运行时间和环境，做出元素的评估。
ARINC: 这一方法仅关注子系统的当前故障率，使用通过子系统当前故障率与所有子系统故障率的总和比值计算出的加权因子，来分配可靠性。
可修复系统分配:这一方法分配子系统的故障率，以使得系统满足一个可修复系统的可用性目标。
假设所有的子系统都可识别，且都有一个衡定的修复率，修复率是通过基于稳定状态可用性计算每个子系统的分配故障率与修复率的比率来确定的，这样分配到每个子系统的故障率就可以确定下来了。
降额分析大多数设备故障是由应力促成的。
当施加的应力超出了部件的固有强度之后，严重的退化或故障就会出现了。
为了确保可靠性，设备一定要设计成能够承受随时间而来的应力，而不会出现故障。
另外，设计应力参数一定要确定并加以控制，一定要选择承受应力的部件和材料。
降额是部件和材料的选择和应用，因此施加的应力就小于特定应用的比率。
尤其是，相对于温度图像来说，降额是功效负增长。
它显示了随着周围工作环境温度的增加，某部件的输出功率会下降以确保系统运转可靠。
降额曲线提供了一种简捷的方法来估计给定温度下设备的最大输出。
在 Lambda Predict 2 中，可对MIL-217、Bellcore或RDF 2000 系统应用降额标准。
可用的公认的降额标准有：NAVSEA-TE000-AB-GTP-010:这一标准是基于海军电子设备部件降额需求和应用手册的。
MIL-STD-975M:针对航天与舰艇设备的电子部件、材料和过程。
MIL-STD-1547:该标准提供了空间任务中的航天飞行器硬件以及基本地面支持设备的设计和构造中用到的电气、电子和机械电子部件的选择（GSE）。
Naval Air System Command AS-4613: 电子部件的应用和降额需求，通用标准F。
降额是在系统级别配置的。
它仅影响在降额标准中考虑到的部件种类。
因为降额标准表明了不同的降额需求，并不完全认可其实际的参数或取值，一些可靠性分析人员希望能够将公认的标准和他们自己的降额需求相结合。
Lambda Predict 2 具备这一灵活性。
在选择一个标准之后，每个部件将指出其当前的应力水平是否在降额标准之内。
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