超越“降額” – 值得現代工程師參考的可靠性概念

作者：時(shí)間：2009-09-06 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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“可靠性”這個(gè)詞匯對于不同的人士來(lái)說(shuō)可能有著(zhù)不同意義，但廣泛來(lái)講，底線(xiàn)往往在于成本。可靠性能夠滿(mǎn)足人的期望，它可能基于廣告宣傳、技術(shù)規格或合同，也可能與工程師以外的很多人士息息相關(guān)。例如在社會(huì )經(jīng)濟學(xué)的層面上，我們的生態(tài)系統以道德及倫理為基礎。雖然工程師必須遵守雇主定下的行為標準，但是從個(gè)人品德的立場(chǎng)而言，道德規范可能比經(jīng)濟效益更加重要。歷史常常告訴我們，任何文明都不能單憑經(jīng)濟基礎而持久。完整的可靠性概念才是關(guān)鍵所在。

隨著(zhù)人們逐漸關(guān)注到產(chǎn)品制造和棄置對環(huán)境帶來(lái)的影響，消費者的目光也由最低采購成本轉移到最低擁有成本。無(wú)金錢(qián)或環(huán)境處罰而頻繁更換低質(zhì)量產(chǎn)品的年代已經(jīng)一去不復返。相反，講求可靠性的設計在今天的價(jià)值生態(tài)系統中變得尤為重要。

故障模式與機制

要達到令人滿(mǎn)意的可靠性，便需要對故障模式與機制有充分的理解。故障模式說(shuō)明了一個(gè)零件如何失效，也就是造成故障的“應力”。故障機制反映了零件的強度如何在不同的應力下被減弱。透過(guò)故障模式分析，我們可以歸納出故障的成因，從而改善產(chǎn)品的可靠性；明白了故障的機制后，我們又懂得選擇合適的鑒定試驗去驗證某項應用的可靠性。

故障模式的分類(lèi)如下：

* 電氣性

* 災難性(破壞性)

* 功能性 – 元件不能夠提供正確的輸出數據或信號

* 參量性 – 電流或電壓超出允許誤差

* 編程 – 非揮發(fā)性記憶體元件不能夠做出正常響應

* 時(shí)序 – 例如由于傳播延遲、讀/寫(xiě)時(shí)間、升降時(shí)間及建立時(shí)間不符合規格而造成故障

* 機械性 – 例如引線(xiàn)受損、封裝破裂、污染

* 外觀(guān) – 例如標記難以辨認

* 行政管理 – 例如產(chǎn)品、數量、封裝、方向、日期和代碼出現錯誤

故障機制的分類(lèi)如下：

* 物理故障

* 與時(shí)間有關(guān)的介質(zhì)擊穿

* 負偏壓溫度不穩定

* 電子漂移

* 熱載流子注入

* 輻射故障 (反應器、空間)

* 中子

* Beta粒子

* 伽馬

分析和預測

可用信息能夠估算出故障概率，卻無(wú)法提供實(shí)際故障數據，這是實(shí)施可靠性工程的一大挑戰。一般來(lái)說(shuō)，用上幾千小時(shí)去測試一個(gè)裝置的做法是不切實(shí)際的，所以我們通常無(wú)法得到一個(gè)元件或系統在實(shí)際壽命中的測試數據。新產(chǎn)品的可靠性數據往往等于零，然而這并不代表有關(guān)產(chǎn)品永遠不會(huì )出現故障。雖然以更高溫度加快壽命測試或許能提供恰如其分的實(shí)驗數據，不過(guò)該實(shí)驗前提包括了活化能量恒久不變的假設，而在實(shí)際情況下，它是電壓和溫度的一個(gè)函數 (圖1)。這限制了加快的壽命測試在預測可靠性方面的準確度。因此，現場(chǎng)故障的監察及反饋對提高產(chǎn)品可靠性的預測能力十分重要。

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/261220.htm

圖2

圖2顯示了在某時(shí)段內的累積故障。這個(gè)概念在常用的產(chǎn)品故障曲線(xiàn) (又稱(chēng)浴盆曲線(xiàn)) 中得到進(jìn)一步的展示 (圖3)。有關(guān)曲線(xiàn)包含3個(gè)清晰的區段，每個(gè)區段都包含了若干有可能造成故障的因素，也牽涉某些人士。他們可以因為某些行動(dòng)而影響了客戶(hù)對可靠性的理解。

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