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產品可靠性,妳可知"多少"—可靠性目標

導語:產品的可靠性"五部曲",上次我們聊過了"質量"與"可靠性"、產品的壽命需求,今天我們聊聊另壹塊基礎概念:可靠性目標。聚焦幾個問題:1.什麽是可靠性目標,對整車有何意義?2.?怎麽用好可靠性目標這把武器?3.?測試完成後對可靠度的評估。

關於可靠性這塊,大致會按照如下邏輯進行歸納總結:

1.?"質量"與"可靠性"

2.?產品的壽命

3.可靠性目標

4.?置信水平與樣本數

5.?加速模型

本文是對第3部分的介紹。

3.1?可靠性目標和浴盆曲線

開始介紹"可靠性目標"之前,我們再重溫下"可靠性"概念:

"可靠性",英文名"reliability",指在整個生命周期內的特性,是指產品在規定的使用條件下和規定時間內,完成規定功能的概率。

"可靠性目標",通俗來講,指產品在預期使用壽命內,不會進入?磨損階段?的概率。

那麽,什麽是"磨損階段"?

產品在生命周期內的缺陷大致可以分為三個階段:早期失效、隨即失效和磨損失效。其中,早期失效和隨機失效壹般來自於制造和零部件缺陷,是不可避免的;?但是磨損失效是可以在設計階段就進行控制的。

這裏引入另壹個概念:?浴盆曲線?。

浴盆曲線表示了上述的三個階段,從中可以看出產品在生命周期內失效率的變化情況。

其中,曲線的變化速率用?威布爾系數(Weibull?shape)表示,其?描述了產品進入隨機故障階段的速度,以及達到磨損後停止運行的速度。?威布爾因素的大小,直接影響產品可靠性目標實現的難易程度,其?與產品失效形式和機理息息相關,需要大量的試驗數據作為基礎,會影響產品的成本。

關於浴盆曲線和威布爾因素的理解,這裏不再展開,感興趣的可以自行搜索。我們要做:?對可靠性目標進行合理的定義,確保產品在整車的設計壽命或質保期中不會進入磨損階段。

3.2?可靠性目標的確認

壹般而言,整車客戶會以?R%和C%的形式,分別表示所期望的可靠性目標和置信度水平。例如R95C70,表示了客戶期望95%的產品在達到設計壽命周期結束後仍能按預期運行,客戶上述結果有70%的信心。

特殊情況,某些客戶也會采用其他的形式來表示,如我們在第2部分結束時提到的"質量"相關的術語:R/100,?%/year,%/month,?ppm/yr,?IPTV,?PPM,?DPMO等,據此我們可以將其轉換為"可靠性"術語:?R%。

那麽要如何轉換?

重點是要理解這些"質量"術語是怎麽來的?從失效率定義的角度可以分為兩類:按周期定義、按數量定義。前者有%/year,?%/month,?ppm/yr;後者有R/100,?IPTV,?PPM,?DPMO。為了澄清客戶的目標和期望,上面這些術語都可以用缺陷率或可靠性來表示,如FPMH,?失效率λ,?FITs,?MTTF,R%。

(關於上述"質量""可靠性"相關的縮寫術語,請參考文章《產品可靠性,妳可知"多少"?——產品的壽命》的末尾註釋)

"質量“相關的目標

按周期定義:R=100%-(每年失效率*設計壽命)

例如,客戶要求失效率不要超過0.24%/6months,設計壽命為10年。那麽其每年失效率為:0.24%/6*12month/year=0.48%/year,10年期產品可靠度目標則為95.2%。

按數量定義:R(t)=e*exp(-λ*t)

例如,客戶要求失效率不要超過4.76PPM,服役壽命為7300小時。那麽,λ=4.76/1000000=4.76E-6,則R(t)=e*exp(-4.76E-6*7300)=96.6%。

"可靠性“相關的目標

"可靠性"相關的術語標註有失效率FPMH,?失效率?λ,?FITs,?MTTF。

例如,客戶要求失效率低於4760FIT,運行壽命為7300h,根據FIT定義,λ=4760/10e9=4.76e-6,即4.76?FPMH,則R(t)=e*exp(-4.76E6*7300)=96.6%。

對於MTTF,同理。

3.3?可靠度的評估

上面我們聊了"可靠性的目標如何定義",那麽?"怎麽根據測試結果評估可靠性程度呢?"?,這也是整車最為關心的話題之壹。

舉例,某臺架試驗,樣本數8個,測試時間50天,但是,在第20天的時候,其中壹個樣本失效,用新樣本替換。如果想達到75%的置信水平,產品的可靠性是多少呢?這裏借用MTTF進行評估。MTTF表達式如下:

其中,

t?是設備運行時間,在這裏=24*50*8=9600h;

χ2是樣本方差,75%的置信水平、1件失效,對應值為5.385。

因此,MTTF=(2*9600/5.385)=3565h,即平均失效所用時間為3565h,即λ=2.805e-4。

此時的可靠度為:R(t)=e*exp(-2.805e-4*1200)=71.42%。

同理,如果上述測試為0缺陷,那麽樣本方差會降低為2.773,此時MTTF=6924h,對應的可靠度為84.09%。

知道了"怎麽根據測試結果評估可靠性程度呢?",那麽?“怎麽根據市場返修結果評估實際可靠性程度呢?"?。這裏不做進壹步解讀,留給大家思考。

以上,就是關於可靠性目標的確認和反向評估的方法介紹。細心的讀者可以發現,樣本數在其中扮演著舉足輕重的作用,?樣本數和置信水平的關系?,我們下回解讀,敬請期待!

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