电子产品可靠性预计

第1章 概 论

1.1 可靠性预计的意义

1.2 可靠性预计的作用

第2章 可靠性预计的方法及程序

2.1 可靠性预计的主要方法

2.2 基于数理统计的可靠性预计的现实意义

2.3 可靠性预计标准的发展及其主要分类

2.4 元器件计数法和应力分析法可靠性预计程序

2.5 相似预计法的程序

2.5.1 相似产品法

2.5.2 相似电路法

2.6 上下限法预计程序

2.6.1 上限值的计算

2.6.2 下限值的计算

2.6.3 上下限值的综合计算

2.7 可靠性预计的一般要求

2.7.1 正确选用合适的标准

2.7.2 可靠性预计的反复迭代

2.7.3 可靠性预计报告

第3章 产品可靠性表征与寿命分布

3.1 产品的可靠性指标

3.1.1 常用的可靠性指标

3.1.2 产品的寿命特征量

3.2 可靠性指标间的相互关系

3.3 产品的寿命分布

3.3.1 指数分布

3.3.2 正态分布

3.3.3 对数正态分布

3.3.4 威布尔分布

3.4 浴盆曲线与失效率等级

3.4.1 失效率的单位

3.4.2 失效率的等级

3.5 维修度与有效度

第4章 电子设备及系统可靠性模型的建立

4.1 可靠性模型的组成

4.2 基本可靠性和任务可靠性

4.2.1 基本可靠性

4.2.2 任务可靠性

4.2.3 基本可靠性和任务可靠性预计结果的权衡

4.3 系统可靠性模型

4.3.1 串联系统

4.3.2 并联系统

4.3.3 循环工作的可靠性模型

4.3.4 表决系统(n中取r系统)

4.3.5 温储备系统

4.3.6 串联、并联系统可靠性的计算

4.3.7 冷储备系统

4.3.8 网络系统

4.3.9 共因故障模型

4.4 建立可靠性模型的程序和原则

4.4.1 建立系统可靠性模型的程序

4.4.2 确定产品定义

4.4.3 建立任务可靠性框图

4.4.4 建立相应的数学模型

4.4.5 可靠性预计时建模工作的注意事项

第5章 元器件失效率预计

5.1 国军标《电子设备可靠性预计手册分内容简介

5.1.1 GJB 299C《电子设备可靠性预计手册》的新增内容

5.2 元器件失效率预计模型

5.3 元器件的质量等级与质量系数

5.3.1 元器件的质量等级

5.3.2 质量标记的正确采用与识别

5.4 应用环境分类与环境系数πE

5.5 微处理器失效率预计示例

5.5.1 计算示例

5.6 普通双极型晶体管失效率预计示例

5.6.1 半导体分立器件的额定值

5.6.2 电应力调整系数(C)和温度(T)的校正

5.6.3 电应力比的计算

5.6.4 计算示例

第6章 元器件计数法可靠性预计

6.1 所需信息及方法

6.2 计数法用的数据表

6.3 预计示例

第7章 元器件应力分析法的可靠性预计

7.1 应力分析法的应用范围

7.2 电子设备可靠性预计示例

第8章 电子产品非工作状态的可靠性预计

8.1 概述

8.2 术语和定义

8.3 一般程序

8.4 元器件非工作可靠性详细预计法

8.4.1 元器件非工作可靠性详细预计法的符号及数据表

8.4.2 预计示例

8.5 元器件非工作可靠性计数预计法

8.5.1 预计举例

第9章 特殊的可靠性预计

9.1 工作与非工作故障率的综合预计

9.2 对非指数分布的修正

9.3 有寿命件的可靠性预计

第10章 可靠性预计的准确性和局限性

10.1 可靠性预计手册的数据内涵

10.2 影响可靠性预计准确的因素

10.3 可靠性预计的局限性

第11章 可靠性预计与其他可靠性工作项目的关系.

11.1 可靠性预计与可靠性分配

11.2 可靠性预计与可靠性分析

11.3 可靠性预计与试验设计

11.4 可靠性预计与测试性预计

11.5 可靠性预计与保障性分析

第12章 可靠性预计软件工具的应用

12.1 概述

12.2 基本可靠性预计

12.3 可靠性框图分析

12.3.1 功能概述

12.3.2 RBD图建立

12.3.3 RBD分析与计算

12.4 网络系统可靠性分析

12.4.1 功能简介

12.4.2 网络图的建立及相关操作

12.4.3 网络图分析、计算2100433B

该书从工程实用的角度介绍电子产品可靠性预计的必要性和基本概念，详细论述电子系统可靠性预计建模、可靠性预计的方法和程序，重点介绍元器件应力分析法和计数法，给出大量的应用实例，并结合典型的可靠性预计软件工具，说明如何实现电子产品的可靠性预计。

本书共分12章，内容包括可靠性预计的作用和意义；可靠性预计的常用方法、程序和一般要求；常用的产品寿命分布类型和可靠性模型的建立方法；元器件失效率预计所涉及的参数定义及其选取方法；用计数法和应力分析法进行可靠性预计的步骤和实例；电子产品非工作状态的可靠性预计；可靠性预计的准确性和局限性，分析影响可靠性预计准确性的因素；可靠性预计与其他可靠性工作的关系；可靠性预计软件工具的应用方法。

2019年8月30日，《电子设备可靠性预计模型及数据手册》发布。

2019年12月1日，《电子设备可靠性预计模型及数据手册》实施。

正文

研究电子产品可靠性的评价、预测、分析和提高可靠性的技术。电子产品包括电子元件、器件、设备和系统，1970年以后又包括了软件系统。可靠性工程应用概率论和数理统计方法研究产品故障时间分布、分布类型和分布参数，从而提出一系列评价产品可靠性特征的指标、计算和试验方法，解决产品在研制、设计、制造、试验和使用各阶段可靠性保证的工程应用问题。可靠性分析和预测是研究设备、系统可靠度和有效度的分析、预测理论和方法，以及应力条件等各种因素对产品可靠性的影响，对于电子元件、器件，是应用失效物理学对影响产品失效的物理、化学过程进行定性定量分析，确定这些过程与应力和时间等各种因素的依赖关系，并鉴定证实其失效模式和失效机理，为改进和提高产品可靠性提供依据。

发展过程第二次世界大战以后开始提出可靠性问题。当时,军事装备已大量采用电子产品,但由于产品不可靠,造成重大损失。因此,50年代初人们开始有组织地、系统地研究电子产品的可靠性问题。可靠性技术的发展，大致可分为四个阶段。①调查研究阶段(1950～1957年)：这一阶段主要对以电子管为重点的电子元件、器件进行现场数据收集和分析；研究寿命试验方法并成立专门的可靠性组织。②统计试验阶段（1957～1962年）：主要研制环境与可靠性试验设备；开展产品统计抽样寿命试验；制订电子产品可靠性标准和可靠性组织、管理规范；建立可靠性数据收集和交换系统。③可靠性物理研究阶段（1962～1968年）：这一阶段主要分析元件、器件失效机理；加强可靠性设计与工艺研究，建立高可靠元件、器件生产线；研究加速寿命试验的方法。④可靠性保证阶段(1968～)：这一阶段的特点是建立保证产品可靠性的管理制度,形成质量保证系统;建立电子元件、器件可靠性认证制度；发展可靠性试验技术和改进可靠性标准。

产品可靠性反映产品质量的综合性指标，是产品从出厂开始到工作寿命终结全过程的一种特性。它具有综合性、时间性和统计性的特点，有广义和狭义两种解释。广义可靠性是产品在其整个使用寿命周期内完成规定功能的能力，包括狭义可靠性和维修性；狭义可靠性是产品在某一规定时间内发生失效的难易程度。广义和狭义可靠性都是从使用角度提出的定性概念，并早已应用于工程实践。在实际需要和可靠性技术发展的条件下，50年代后期，以可靠性特征量表示产品可靠性高低的各种定量指标和方法开始应用于电子工程实践，制定出一系列可靠性标准，作为产品可靠性评价、考核的准则。可靠性特征量及其方法已为电子产品的研制、生产和使用等部门所采用。

用定量指标表示产品可靠性称为可靠度。它是产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。所谓规定的条件是产品所处的环境条件和使用条件。所谓规定的时间是对产品规定的任何观察时间，包括连续使用、间断使用、储存和一次使用时间。按照产品的不同，时间参数可用周期、次数、里程或其他单位代替。所谓规定功能是规定产品的使命、用途、技术性能指标和失效判据。

对于可修复的产品,不仅有可靠度问题,同时也有发生故障后复原能力和修复速度的问题。与可靠度相应的是产品的维修度，即产品在规定时间内修复的概率。对于可修复产品用可靠度和维修度进行综合评价，就是产品的有效度。产品可靠性可按不同目的和要求采用相应的可靠性定量指标来表示。

①瞬时失效率λ(t)：产品在t时刻后单位时间内失效产品数相对于t时刻还在工作的产品数的比值,习惯上简称失效率。N为产品总数,n(t)为t时刻失效产品数，即

发展方向可靠性技术的发展主要决定于国家质量规划所提出的任务和要求。电子产品可靠性研究的方向是:①复杂系统的可靠性分析和评价;②高可靠元件、器件的可靠性保证和评价技术；③大规模集成电路可靠性评价和失效分析;④产品可靠性与环境、条件的关系;⑤可靠性数据收集和编制可靠性预计手册；⑥建立可靠性管理系统；⑦软件可靠性。

第1章 绪论……1

1.1 机械系统可靠性概述……1

1.1.1 机械系统可靠性的主要内容……1

1.1.2 机械系统可靠性的特点……2

1.1.3 模糊可靠性基本理论的研究概况……3

1.2 机械系统可靠性预计与分配技术的发展概况……5

1.2.1 常规的机械系统可靠性预计与分配技术发展概述……6

1.2.2 机械系统可靠性模糊预计与分配技术的发展概述……8

第2章 模糊数学理论基础……14

2.1 引言……14

2.2 模糊数学的基本概念与理论……16

2.2.1 模糊集及其性质……16

2.2.2 模糊数及其运算……20

2.2.3 模糊关系和模糊矩阵……23

2.2.4 模糊语言和模糊语言变量……24

2.2.5 可能性分布……25

2.2.6 去模糊化的方法……26

2.3 常规的模糊综合评判理论……30

2.3.1 基本原理……30

2.3.2 一级模糊综合评判的方法……31

2.3.3 一级模糊综合评判模型……32

2.3.4 多级模糊综合评判……35

2.3.5 对模糊综合评判模型的简要讨论……35

2.4 Vague 集合论简介……36

2.5 模糊推理系统……39

2.5.1 模糊If-then 规则……39

2.5.2 模糊推理……40

2.5.3 Mamdani 型模糊推理系统的设计……41

2.6 本章小结……43

第3章 可靠性设计与分析的基本理论……44

3.1 引言……44

3.2 可靠性参数及其分类……46

3.2.1 几种常用的可靠性参数……46

3.2.2 可靠性的分类……48

3.3 系统可靠性模型……49

3.3.1 系统可靠性模型的组成和建模目的……49

3.3.2 几种典型系统的可靠性模型……50

3.4 系统可靠性预计……54

3.4.1 系统可靠性预计的目的……54

3.4.2 常用的可靠性预计方法……56

3.4.3 可靠性预计的注意事项……59

3.5 系统可靠性分配……60

3.5.1 系统可靠性分配的目的……60

3.5.2 系统可靠性分配的准则……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项……64

3.6 故障树分析……65

3.6.1 故障树分析的常用术语和符号……67

3.6.2 建立故障树的一般方法……69

3.6.3 故障树的结构函数……71

3.7 本章小结……72

第4章 模糊综合评判模型……73

4.1 引言……73

4.2 基于模糊数的模糊综合评判(FSAFN)模型……74

4.2.1 λ置信水平的工程意义……74

4.2.2 模糊数的进一步研究……75

4.2.3 带置信度的质心法……78

4.2.4 FSAFN 模型及其算法……79

4.3 基于模糊语言变量的模糊综合评判(FSAFLV)模型……83

4.3.1 模糊语言变量在综合评判中的应用……83

4.3.2 梯形模糊数特点的分析……84

4.3.3 量化模糊语言变量的方法……85

4.3.4 群体模糊决策的一致性判据……86

4.3.5 FSAFLV 模型及其算法……87

4.4 基于Vague 集的综合评判(VSA)模型……90

4.4.1 Vague 集理论的研究……90

4.4.2 VSA 模型及其算法……94

4.5 对模糊综合评判方法的进一步讨论……97

4.6 本章小结……98

第5章 机械系统可靠性的模糊预计技术……100

5.1 引言……100

5.2 基于FSAFN 模型的可靠性模糊预计方法……101

5.2.1 可靠度模糊预计的基本方法……101

5.2.2 算例1(基于FSAFN 模型的航空发动机可靠度模糊预计) ……105

5.3 基于FSAFLV 模型的可靠性模糊预计方法……109

5.3.1 可靠度模糊预计的基本方法……109

5.3.2 算例2(基于FSAFLV 模型的航空辅助动力装置首翻期可靠度的模糊预计)…

…111

5.4 基于VSA 模型的可靠性模糊预计方法……115

5.4.1 可靠度模糊预计的基本方法……115

5.4.2 算例3(基于VSA 模型的航空发动机首翻期可靠度模糊预计)……117

5.5 基于模糊综合评判和模糊推理的可靠性模糊预计方法……120

5.5.1 可靠度模糊预计的基本方法……120

5.5.2 算例4(基于模糊综合评判和模糊推理的航空发动机可靠度模糊预计)……

122

5.6 基于模糊故障树分析技术的可靠性模糊预计方法……127

5.6.1 模糊故障树分析技术……128

5.6.2 模糊故障树分析技术在可靠性模糊预计中的应用……138

5.7 本章小结……143

第6章 机械系统可靠性的模糊分配技术……145

6.1 引言……145

6.2 串联系统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(基于常规模糊综合评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 冗余系统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(作为混联系统的发动机控制系统可靠性模糊分配)……161

6.3.3 算例8(三发直升机的动力装置任务可靠度模糊分配)……164

6.3.4 算例9(具有冷贮备的航空发动机数控系统可靠性模糊分配)……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 的系统可靠性模糊优化分配方法……174

6.5.1 可靠性模糊优化分配的基本方法……174

6.5.2 算例10(基于FSAFLV 模型的燃气轮机首翻期可靠度的模糊优化分配)……

175

6.6 本章小结……180

第7章 总结与展望……183

7.1 总结……183

7.2 展望……186

参考文献……188