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1,什么是失效率
失效率是指工作到某一時刻尚未失效的產品,在該時刻后,單位時間內發生失效的概率。一般記為λ,它也是時間t的函數,故也記為λ(t),稱為失效率函數,有時也稱為故障率函數或風險函數。
可靠性指標-失效率(故障率)λ(t)
失效率(故障率)λ(t);它是指某產品(零部件)工作到時間t之后,在單位時間△t內發生失效的概率
失效率單位:λ(t)對目前具有高可靠性的產品來說,需用更小的單位來作為失效率的基本單位,采用一個菲特(Fit)來定義,1 Fit=10-9/h 失效率曲線(浴盤曲線Bathtub-curve):產品的失效率隨工作時間的變化具有不同的特點,根據長期以來的理論研究和數據統計,發現多數設備失效率曲線形同浴盤的剖面,它明顯地分為三段,分別對元器件的三個不同階段或時期.
第一階段是早期失效期(Infant Mortality);表明器件在開始使用時,失效率很高,但隨着產品工作時間的增加,失效率迅速降低,這一階段失效的原因大多是由於設計、原材料和制造過程中的缺陷造成的。
為了縮短這一階段的時間,產品應在投入運行前進行試運轉,以便及早發現、修正和排除故障;或通過試驗進行篩選,剔除不合格品
第二階段是偶然失效期,也稱隨機失效期(Random Failures);這一階段的特點是失效率較低,且較穩定,往往可近似看作常數,產品可靠性指標所描述的就是這個時期,這一時期是產品的良好使用階段,由於在這一階段中,產品失效率近似為一常數,故設λ(t)=λ(常數) 由可靠度計算公式得:
這一式表明設備的可靠度於失效率成指數關系.
第三階段是耗損失效期(Wearout);該階段的失效率隨時間的延長而急速增加,主要原因是器件的損失己非常的嚴重,壽命快到盡頭了,可適當的維修或直接更換了.
2,FIT和MTBF的定義
中文例子:
3,FMEA的頻度
(1)定量之頻度
FMEA有定性和定量之分。
在安全系統中,為了更徹底和深入地進行分析,需要進行定量的FMEA分析。
此處僅對頻度的定量計算進行描述。
(2)拍腦袋式定量分析,如何才能不拍腦袋
舉個簡單電路的小例子:
元器件的失效率和失效模式如下所示:
在FMEA表格中,逐行進行分析:
根據FMEA分析的結果進行計算:
即千分之0.375,約等於頻度=3
4,電子元器件的失效
(1) 電子元器件的壽命分布類型一般為指數分布,即隨着使用時間的增長,完成規定功能的控制器越來越少
(2)失效率λ
工程實際中用瞬時失效率,定義表述為:
工作到某時刻尚未故障的產品,在該時刻后單位時間內發生故障的概率。
高可靠度的產品,使用單位稱為Fit
舉例:某10萬套產品5年內的故障數據,試計算瞬時失效率?
(3)失效率λ與可靠度
10年里每天工作24h,則不合格品率,PPM=4370,太高了。
如果把每天工作時間降至2h,則可靠度。10年里每天工作2h,則PPM=730,就降低很多了。
(4)汽車電子元器件的失效率
在大量試驗數據的統計分析基礎上,建立元器件失效率數據庫。有關數據列舉如下所示:
可以看到經過多年,電子元器件的失效已經降低幾個數量級了。
但在涉及行車安全的控制器中,失效率還要更低,需要做到10Fit或者更低。
(5)電子元器件的發展
1974年末,已經出現12種汽車電子系統或子系統:
1)整流二極管
2)電壓調節器
3)電子燃油噴射器
4)電控點火系統
5)間歇式雨刮器
6)巡航控制
7)防抱死系統、
8)牽引控制系統
9)前照燈控制系統
10)空調系統
11)電子時鍾
12)安全氣囊碰撞傳感器
在汽車電子設備發展早期,汽車工業與電子工業的關注點經常有分歧。
汽車工業需要在苛刻的環境中可以穩定運行且價格低廉的電子元器件和系統。
電子制造商卻習慣於生產用於軍事方面的高質量且價格昂貴的部件和系統。
電子制造商懷疑自己能否有能力生產適應汽車工業需要的廉價電子元器件。
不過,雙方都認識到汽車電子設備有能力來克服汽車上傳統機械或機電方法難以解決的問題。
當時,一些從事汽車產業的傑出電子工程師認為:針對汽車產業面臨的迫切問題,這種存在於汽車工業與電子工業之間的分歧必須轉化為雙方的共同努力,以尋求生產低成本
、高可靠性電子元器件和系統的解決方案。 因此,Trever Jones(隨后加盟通用)、Joseph Ziomek(隨后加盟福特)、Ted Schaller(艾倫-布拉德利公司)、Jerry Rivard
(隨后加盟本迪克斯公司)、Oliver McCarter(通用)和William Saunders(汽車工程學會)等人在1973年提出並在1974年召開了第一次聯合會議。
此次會議的成功召開,標志着兩個產業開始走向融合。
此后,汽車工程學會(SAE)和電氣及電子工程學會(IEEE)雙方輪流主辦,每隔一年召開一次,至今已經成舉辦了很多屆。