电子产品可靠性设计相关知识PPT(21张)

内建可靠性得信息共享利用—可靠性数据
失效机理分析
维修／维护
可靠性和质 量水平评估
可靠性数据
故障闭环处理
可靠性预计
可靠性试验 设计
根本原因分析
基本特性分析
– 元器件、物料基本特性 – 金属材料、结构特性 – 工艺过程特性
失效分析
– 产品级失效分析 – 器件级分析 – 失效机理分析
内建信息共享利用－基本特性与失效机理
一般得可靠性工作步骤
确定产品得可靠性目标,包括产品得应用条件,预 期得寿命,其她特定得要求;
确定不同阶段可靠性分析与可靠性试验得计划; 通过内部评审与稽核确认产品得可靠性结果; 从试验或现场数据评估产品得可靠性; 持续得可靠性分析
推荐得可靠性组织结构
Product Line
Engineering Design
差异性
– 国外开发工程师具备非常丰富得可靠性工程经验、 – 可靠性工程师主要职责:
• 基础性可靠性工作(失效分析/失效机理研究/可靠性数据统计分析) • 可靠性管理(评审/问题闭环控制) • 专业技术研究(试验方案制定/规范标准制定/基础研究)
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目录
影响产品可靠性得因素 可靠性设计内容
产品的可靠性保证
影响产品可靠性得因素
产品设计: 设计控制 （电路、物料、工 艺、结构设计） 软件分析工具
产品测试： 基本测试 异常测试 可靠性试验
产品需求管理: 寿命周期环境条件
可靠性需求 其它限制条件
经济性： 成本控制
寿命周期费用分 析
产品可靠性
风险控制： 评审与检视 可靠性预测评估
可靠性监控： 失效闭环处理 可靠性和质量指标
寿命周期条件

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例4：神舟5号火箭发射成功的可靠性为0.997.
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不可靠度
定义：是指产品在规定的条件下，在规定的时间内 、产品不能完成规定的功能的概率。它也是时间的 函数，记作F(t)，也称为累积F(t)=p(T≤ t)
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R(t)+F(t)=1
失效概率密度f(t)
定义：失效概率密度是累积失效概率F(t)对时间的变化率， 它表示产品寿命落在包含t的单位时间内的概率，即t时刻， 产品在单位时间内失效的概率
可靠性指标的选择的依据
a、装备的类型，例如对坦克为平均无故障里程（ MMBF）、对于飞机为平均无故障飞行小时（ MFHBF）、对一般设备则为平均无故障时间（ MTBF）；
b、装备的使用要求（战时、平时、一次使用、重 复使用）对于一次使用的产品则为成功率（例 导弹）； c、装备可靠性的验证方法，厂内试验验证则用合 同参数，外场验证则用使用参数。
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可靠性模型
数学型
假设各单元寿命服从指数分布
Rs (t ) Ri (t )
i 1
n
MTBFs=1\λs
s i
i 1
n
建立产品的可靠性模型
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产品的可靠性模型是进行产品可靠性指标定量分配和 预计,以及开展产品可靠性分析的基础。
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典型的可靠性模型有：
串联、并联（热储备）、混联、表决(k/n)、冷储备（ 非工作）和网络系统等。
dF (t ) f (t ) F (t ) dt
瞬时失效率λ(t)，（简称失效率）
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定义：是在t时刻，尚未失效的产品，在该时刻后的 单位时间内发生失效的概率。
(t ) lim
t 0
F (t t ) F (t ) dF (t ) 1 R(t )t dt R(t )

数据速率、误差检验、输入输出状态指示、格式要求、 时钟、选通脉冲等
嵌入式系统软件的可靠性设计 电子系统可靠性设计
2）控制要求或处理要求
嵌入式系统对实时性要求较高
工作顺序要求严格：发送数据的时间、接收数据的时间、 时序关系、CPU和外设的同步 3）可靠性问题
对软件的可靠性要求和出错处理的要求
确定出错处理方案，列出各种错误图像、显示错误的 方法 用户的需求：全面详细的了解，设计者的理解和用户的解 释必须完全一致，形成文档
5、性能错误
电子系统可靠性设计
指设计的软件性能和用户的需求相差太大，不能满足用 户的要求
例如：软件的响应时间、执行时间、控制系统的精度等
例如：
计算机的语音识别，尽管识别率满足要求，但是识别 时间不能太长，如果需要几分钟进行识别，无法应用
嵌入式系统发生故障时：
需要立即做出响应，自动保护和报警
如果响应时间过长：会发生严重的后果
依赖于设计者的思路、方法 在软件开发的每一步：都可能引入故障 每一个阶段都要采取质量控制手段
实现软件的可靠性要求 一、软件工程的开发模式 二、嵌入式系统的软件开发 三、软件可靠性管理
嵌入式系统软件的可靠性设计 电子系统可靠性设计
一、软件工程的开发模式 1、瀑布式开发模型 2、原型法开发模型 3、螺旋形开发模式 4、面向对象的软件开发模型
上个例子:
故障率λ=0.004
平均故障间隔时间MTBF =1/λ =250
嵌入式系统软件的可靠性设计 电子系统可靠性设计
嵌入式系统软件的可靠性设计 电子系统可靠性设计
嵌入式系统软件的可靠性设计
2、方案中有错误
电子系统可靠性设计
当用户需求充分了解后，进行软件的总体方案设计

量等级等均应满足设备工作和环境的要求，并留有足够的裕量。
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(2) 优先选用经实践证明质量稳定、可靠性高、有发展前途的标准元
器件，不选用淘汰和禁用的元器件。
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(3) 应最大限度地压缩元器件的品种规格，减少生产厂家，提高它们
的复用率。
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(4) 除特殊情况外，所有电子元器件应按不同的要求经过必要的可靠
维修安全。
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(5) 设备最好具备监测装置和故障预报装置，能使操纵者尽早地发现
故障或测试失效元器件，及时更换维修，以缩短维修时间，防止大故障出现。
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• 生产方面
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1. 生产条件对电子设备的要求
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任何电子设备在它的研制之后都要投入生产。生产厂的设备情况、
技术和工艺水平、生产能力和生产周期以及生产管理水平等因素都属于生产
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(1) 输出高电平UOH。输出高电平UOH是指输入端有一个(或几个)为
低电平时的输出电平。UOH典型值约为3.6 V。
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(2) 输出低电平UOL。输出低电平UOL是指在电路输出端接有额定负
载(通常规定为带八个同类型的与非门负载)时，电路处于饱和导通状态时的
输出电压。UOL一般应小于或等于0.35 V。
备能够耐受高低温循环时的冷热冲击。
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(2) 采取各种防护措施，防止潮湿、盐雾、大气污染等气候因素对电
子设备内元器件及零部件的侵蚀和危害，延长其工作期。
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2. 机械条件对电子设备的要求
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机械条件是指电子设备在不同的运载工具中使用时所受到的振动、
冲击、离心加速度等机械作用。它对设备的影响主要是：元器件损坏失效或