ISO26262 汽车功能安全资料汇总(1)-失效率


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1,什么是失效率

失效率是指工作到某一时刻尚未失效的产品,在该时刻后,单位时间内发生失效的概率。一般记为λ,它也是时间t的函数,故也记为λ(t),称为失效率函数,有时也称为故障率函数或风险函数。

可靠性指标-失效率(故障率)λ(t)

失效率(故障率)λ(t);它是指某产品(零部件)工作到时间t之后,在单位时间△t内发生失效的概率


失效率单位:λ(t)对目前具有高可靠性的产品来说,需用更小的单位来作为失效率的基本单位,采用一个菲特(Fit)来定义,1 Fit=10-9/h 失效率曲线(浴盘曲线Bathtub-curve):产品的失效率随工作时间的变化具有不同的特点,根据长期以来的理论研究和数据统计,发现多数设备失效率曲线形同浴盘的剖面,它明显地分为三段,分别对元器件的三个不同阶段或时期.
第一阶段是早期失效期(Infant Mortality);表明器件在开始使用时,失效率很高,但随着产品工作时间的增加,失效率迅速降低,这一阶段失效的原因大多是由于设计、原材料和制造过程中的缺陷造成的。
为了缩短这一阶段的时间,产品应在投入运行前进行试运转,以便及早发现、修正和排除故障;或通过试验进行筛选,剔除不合格品

 

第二阶段是偶然失效期,也称随机失效期(Random Failures);这一阶段的特点是失效率较低,且较稳定,往往可近似看作常数,产品可靠性指标所描述的就是这个时期,这一时期是产品的良好使用阶段,由于在这一阶段中,产品失效率近似为一常数,故设λ(t)=λ(常数) 由可靠度计算公式得:
这一式表明设备的可靠度于失效率成指数关系.
第三阶段是耗损失效期(Wearout);该阶段的失效率随时间的延长而急速增加,主要原因是器件的损失己非常的严重,寿命快到尽头了,可适当的维修或直接更换了.

 

2,FIT和MTBF的定义

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中文例子:

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3,FMEA的频度

 

(1)定量之频度

        FMEA有定性和定量之分。

        在安全系统中,为了更彻底和深入地进行分析,需要进行定量的FMEA分析。

        此处仅对频度的定量计算进行描述。

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(2)拍脑袋式定量分析,如何才能不拍脑袋

           举个简单电路的小例子:

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      元器件的失效率和失效模式如下所示:

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      在FMEA表格中,逐行进行分析:

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       根据FMEA分析的结果进行计算:

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       即千分之0.375,约等于频度=3

4,电子元器件的失效

(1) 电子元器件的寿命分布类型一般为指数分布,即随着使用时间的增长,完成规定功能的控制器越来越少

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(2)失效率λ

        工程实际中用瞬时失效率,定义表述为:

        工作到某时刻尚未故障的产品,在该时刻后单位时间内发生故障的概率。

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        高可靠度的产品,使用单位称为Fit

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        举例:某10万套产品5年内的故障数据,试计算瞬时失效率?

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(3)失效率λ与可靠度

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    10年里每天工作24h,则不合格品率,PPM=4370,太高了。

    如果把每天工作时间降至2h,则可靠度。10年里每天工作2h,则PPM=730,就降低很多了。

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(4)汽车电子元器件的失效率

   在大量试验数据的统计分析基础上,建立元器件失效率数据库。有关数据列举如下所示:

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   可以看到经过多年,电子元器件的失效已经降低几个数量级了。

   但在涉及行车安全的控制器中,失效率还要更低,需要做到10Fit或者更低。

(5)电子元器件的发展

       1974年末,已经出现12种汽车电子系统或子系统:

       1)整流二极管

       2)电压调节器

       3)电子燃油喷射器

       4)电控点火系统   

       5)间歇式雨刮器

       6)巡航控制   

       7)防抱死系统、

       8)牵引控制系统   

       9)前照灯控制系统

       10)空调系统   

       11)电子时钟

       12)安全气囊碰撞传感器

    在汽车电子设备发展早期,汽车工业与电子工业的关注点经常有分歧。

    汽车工业需要在苛刻的环境中可以稳定运行且价格低廉的电子元器件和系统。

    电子制造商却习惯于生产用于军事方面的高质量且价格昂贵的部件和系统。

    电子制造商怀疑自己能否有能力生产适应汽车工业需要的廉价电子元器件。   

    不过,双方都认识到汽车电子设备有能力来克服汽车上传统机械或机电方法难以解决的问题。

    当时,一些从事汽车产业的杰出电子工程师认为:针对汽车产业面临的迫切问题,这种存在于汽车工业与电子工业之间的分歧必须转化为双方的共同努力,以寻求生产低成本

、高可靠性电子元器件和系统的解决方案。    因此,Trever Jones(随后加盟通用)、Joseph Ziomek(随后加盟福特)、Ted Schaller(艾伦-布拉德利公司)、Jerry Rivard

(随后加盟本迪克斯公司)、Oliver McCarter(通用)和William Saunders(汽车工程学会)等人在1973年提出并在1974年召开了第一次联合会议。

    此次会议的成功召开,标志着两个产业开始走向融合。

    此后,汽车工程学会(SAE)和电气及电子工程学会(IEEE)双方轮流主办,每隔一年召开一次,至今已经成举办了很多届。


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