一種實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品可靠性評(píng)估的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種評(píng)估方法，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品可靠性評(píng)估的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子產(chǎn)品可靠性評(píng)估是指元件或系統(tǒng)在給定時(shí)間間隔內(nèi)、規(guī)定條件下，連續(xù)實(shí)現(xiàn) 其功能的能力，其主要根據(jù)運(yùn)行時(shí)間、工況及環(huán)境條件等密切相關(guān)的因素，評(píng)估繼續(xù)可靠運(yùn) 行的能力；它是一種動(dòng)態(tài)的、時(shí)變的過(guò)程。
[0003] 電子產(chǎn)品包括電子元件、器件、設(shè)備和系統(tǒng)；自1970年以后相繼出現(xiàn)軟件系統(tǒng)。可 靠性工程應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法研宄產(chǎn)品故障時(shí)間分布、分布類型和分布參數(shù)，從而 提出一系列評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性特征的指標(biāo)、計(jì)算和試驗(yàn)方法，解決了產(chǎn)品在研制、設(shè)計(jì)、制造、 試驗(yàn)和使用各階段可靠性保證的工程應(yīng)用問(wèn)題?？煽啃苑治龊皖A(yù)測(cè)是研宄設(shè)備、系統(tǒng)可靠 度和有效度的分析、預(yù)測(cè)理論和方法，以及應(yīng)力條件等各種因素對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響。對(duì)于 電子元件、器件，是應(yīng)用失效物理學(xué)對(duì)影響產(chǎn)品失效的物理、化學(xué)過(guò)程進(jìn)行定性定量分析， 確定這些過(guò)程與應(yīng)力和時(shí)間等各種因素的依賴關(guān)系，并鑒定證實(shí)其失效模式和失效機(jī)理， 為改進(jìn)和提高產(chǎn)品可靠性提供依據(jù)。
[0004] 第二次世界大戰(zhàn)以后可靠性問(wèn)題被首次提出。當(dāng)時(shí)，軍事裝備已大量采用電子產(chǎn) 品，但由于產(chǎn)品不可靠，造成重大損失。因此，50年代初人們開(kāi)始有組織地、系統(tǒng)地研宄 電子產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題。
[0005] 可靠性技術(shù)的發(fā)展大致可分為四個(gè)階段：①調(diào)查研宄階段（1950~1957年）：這 一階段主要對(duì)以電子管為重點(diǎn)的電子元件、器件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集和分析；研宄壽命試驗(yàn) 方法并成立專門的可靠性組織。②統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)階段（1957~1962年）：主要研制環(huán)境與可靠 性試驗(yàn)設(shè)備；開(kāi)展產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)抽樣壽命試驗(yàn)；制訂電子產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)和可靠性組織、管理 規(guī)范；建立可靠性數(shù)據(jù)收集和交換系統(tǒng)。③可靠性物理研宄階段（1962~1968年）：這一 階段主要分析元件、器件失效機(jī)理；加強(qiáng)可靠性設(shè)計(jì)與工藝研宄，建立高可靠元件、器件生 產(chǎn)線；研宄加速壽命試驗(yàn)的方法。④可靠性保證階段（1968~）：這一階段的特點(diǎn)是建立保 證產(chǎn)品可靠性的管理制度，形成質(zhì)量保證系統(tǒng)；建立電子元件、器件可靠性認(rèn)證制度；發(fā)展 可靠性試驗(yàn)技術(shù)和改進(jìn)可靠性標(biāo)準(zhǔn)。
[0006] 產(chǎn)品可靠性反映產(chǎn)品質(zhì)量的綜合性指標(biāo)，是產(chǎn)品從出廠開(kāi)始到工作壽命終結(jié)全過(guò) 程的一種特性。它具有綜合性、時(shí)間性和統(tǒng)計(jì)性的特點(diǎn)，有廣義和狹義兩種解釋。廣義可靠 性是產(chǎn)品在其整個(gè)使用壽命周期內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，包括狹義可靠性和維修性；狹 義可靠性是產(chǎn)品在某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的難易程度。廣義和狹義可靠性都是從使用角 度提出的定性概念，并早已應(yīng)用于工程實(shí)踐。在實(shí)際需要和可靠性技術(shù)發(fā)展的條件下的50 年代后期，以可靠性特征量表示產(chǎn)品可靠性高低的各種定量指標(biāo)和方法開(kāi)始應(yīng)用于電子工 程實(shí)踐，為此制定出一系列可靠性標(biāo)準(zhǔn)，作為產(chǎn)品可靠性評(píng)價(jià)、考核的準(zhǔn)則?？煽啃蕴卣髁?及其方法已為電子產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)和使用等部門所采用。
[0007] 利用定量指標(biāo)表示產(chǎn)品可靠性稱為可靠度。它是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi) 完成規(guī)定功能的概率。所謂規(guī)定的條件是產(chǎn)品所處的環(huán)境條件和使用條件。所謂規(guī)定的時(shí) 間是對(duì)產(chǎn)品規(guī)定的任何觀察時(shí)間，包括連續(xù)使用、間斷使用、儲(chǔ)存和一次使用時(shí)間。按照產(chǎn) 品的不同，時(shí)間參數(shù)可用周期、次數(shù)、里程或其他單位代替。所謂規(guī)定功能是規(guī)定產(chǎn)品的使 命、用途、技術(shù)性能指標(biāo)和失效判據(jù)。
[0008] 對(duì)于可修復(fù)的產(chǎn)品，不僅有可靠度問(wèn)題，同時(shí)也有發(fā)生故障后復(fù)原能力和修復(fù)速 度的問(wèn)題。與可靠度相應(yīng)的是產(chǎn)品的維修度，即產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)修復(fù)的概率。對(duì)于可修 復(fù)產(chǎn)品用可靠度和維修度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，即產(chǎn)品的有效度。產(chǎn)品可靠性可按不同目的和要 求采用相應(yīng)的可靠性定量指標(biāo)來(lái)表示。
[0009] 瞬時(shí)失效率A(t):廣品在t時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)失效廣品數(shù)相對(duì)于t時(shí)刻還在工 作的產(chǎn)品數(shù)的比值，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱失效率。N為產(chǎn)品總數(shù)，n(t)為t時(shí)刻失效產(chǎn)品數(shù)。
[0010] 電子產(chǎn)品可靠性研宄的方向包括：①?gòu)?fù)雜系統(tǒng)的可靠性分析和評(píng)價(jià)；②高可靠元 件、器件的可靠性保證和評(píng)價(jià)技術(shù)；③大規(guī)模集成電路可靠性評(píng)價(jià)和失效分析；④產(chǎn)品可 靠性與環(huán)境、條件的關(guān)系；⑤可靠性數(shù)據(jù)收集和編制可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)；⑥建立可靠性管理 系統(tǒng)；⑦軟件可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品可靠性評(píng)估的方法，將分布式 協(xié)同仿真與定性、定量評(píng)估相結(jié)合，確保評(píng)估結(jié)果更為精確有效。
[0012] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0013] -種實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品可靠性評(píng)估的方法，所述方法包括：構(gòu)建電子設(shè)備分析模型； 將分布式協(xié)同仿真與定性、定量評(píng)估相結(jié)合，對(duì)電路板進(jìn)行綜合評(píng)估，獲取可靠性分析結(jié) 果；并將所述可靠性分析結(jié)果進(jìn)行分類并保存。
[0014] 優(yōu)選的，所述電子設(shè)備分析模型包括n個(gè)電路板；根據(jù)實(shí)際需求，將每個(gè)電路板遍 歷注入若干決策單元DMU，用于電路板綜合評(píng)估。
[0015] 進(jìn)一步地，所述電路板綜合評(píng)估包括：將分布式協(xié)同仿真后的數(shù)據(jù)進(jìn)行定性、定量 評(píng)估，完成可靠性分析結(jié)果的獲取。
[0016] 進(jìn)一步地，所述可靠性分析結(jié)果包括：定性數(shù)據(jù)、定量數(shù)據(jù)和非故障數(shù)據(jù)；其中， 所述定性數(shù)據(jù)通過(guò)FMEA分析產(chǎn)生；
[0017] 所述定量數(shù)據(jù)通過(guò)分布式協(xié)同仿真和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法進(jìn)行性能仿真分析獲得。
[0018] 進(jìn)一步地，所述定性數(shù)據(jù)，包括電性能仿真分析數(shù)據(jù)、熱性能仿真分析數(shù)據(jù)和電磁 性能仿真分析數(shù)據(jù)。
[0019] 進(jìn)一步地，所述非故障數(shù)據(jù)，包括電路板熱仿真分析數(shù)據(jù)和EMC仿真分析數(shù)據(jù)；其 中，
[0020] 所述EMC仿真分析數(shù)據(jù)，包括電磁場(chǎng)三維場(chǎng)強(qiáng)分布信息、電場(chǎng)輻射場(chǎng)強(qiáng)值、電路導(dǎo) 線的振鈴數(shù)據(jù)、串?dāng)_數(shù)據(jù)，上沖數(shù)據(jù)和下沖數(shù)據(jù)；
[0021] 所述電路板熱仿真分析數(shù)據(jù)采用紅外熱像儀采集獲取。
[0022] 進(jìn)一步地，通過(guò)FMEA分析產(chǎn)生所述定性數(shù)據(jù)包括，依據(jù)所述電子設(shè)備分析模型， 確定各層級(jí)數(shù)據(jù)權(quán)重值，對(duì)各級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。
[0023] 進(jìn)一步地，利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法進(jìn)行性能仿真分析獲得所述定量數(shù)據(jù)包括，構(gòu)造 可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)的樣本矩陣；確定每個(gè)決策單元DMU是否為數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型C2R的有效 數(shù)據(jù)；若是，則利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法對(duì)該有效數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)；若不是，則等待補(bǔ)入新 數(shù)據(jù)后處理。
[0024] 進(jìn)一步地，所述構(gòu)造可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)的樣本矩陣包括，設(shè)電路板包含t個(gè)決策單 元DMU，每個(gè)決策單元DMU均包括m個(gè)投入變量和n個(gè)產(chǎn)出變量，其表達(dá)式為：
[0025] v= 〇"v2,…，vm)T，u= (u"u2,…，un)T (1)
[0026] 式⑴中，權(quán)系數(shù)v和u為變向量；
[0027] 則投入變量輸入矩陣為：
[0028] XnXi2. ? ? ? ?Xin ^21 ? ?X2n X31 X32. ? ? X3j. ? ? X3n (2) Xmi ^m2* * * * *-^mn
[0029] 產(chǎn)出變量輸出矩陣為：
[0030] yny12. . .y^-. . .yln ^21y"22- ? ?y2j- ? ? y2n Y31 y32. ? ?y3j. ? ? y3n (3) 〇 Yslys2. ? ?ysj. ? ? Ysn
[0031] 進(jìn)一步地，計(jì)算第j個(gè)決策單元DMU對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，1 <j<t:
[0032]
[0033] 式（4)中，
[0034] &為第j個(gè)決策單元DMU對(duì)第i種類型輸入的投入量，xu> 0
[0035] y"_為第j個(gè)決策單元DMU對(duì)第r種類型輸出的產(chǎn)出量，y"_> 0
[0036] Vi為對(duì)第i種類型輸入的權(quán)系數(shù)；
[0037] u,為對(duì)第r種類型輸出的權(quán)系數(shù)；
[0038] i= 1，2,???，m;r= 1，2, ???，]! %」，yrj為已知數(shù)據(jù)，權(quán)系數(shù)v"ur為變量；
[0039] 選取第j個(gè)決策單元DMU作為有效數(shù)據(jù)；以第j個(gè)決策單元DMU對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo) 權(quán)重比作為目標(biāo)函數(shù)，彡1，j= 1，2,…，t;以所有決策單元DMU的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重P為約 束條件，對(duì)第j個(gè)決策單元DMU進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)；
[0040] Xj=(x???,xmJ)T,yj=(yynJ)T,j= 1, 2, ???,t (5)
[0041]
[0042] 其中，xfx」，yey」，1 <j<t，變量v和u為權(quán)系數(shù)，Xj為輸入變量，y」為評(píng)價(jià) 結(jié)果。
[0043] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是：
[0044] (1)電子設(shè)備分析模型利用本方法中的層次模型和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法，直接利用 電子產(chǎn)品的性能分析數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得可靠性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了性能與可靠 性的結(jié)合。
[0045] (2)利用定性定量相結(jié)合的綜合可靠性評(píng)估方法開(kāi)展電子產(chǎn)品的可靠性評(píng)估，將 定性故障信息、定量故障信息和非失效信息的有機(jī)結(jié)合，有別于以往僅僅依靠的一個(gè)數(shù)值 來(lái)評(píng)價(jià)電子產(chǎn)品的可靠度，實(shí)現(xiàn)了電子產(chǎn)品更為全面地可靠性評(píng)估，其評(píng)估結(jié)果更具說(shuō)服 力，提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的有效、精確程度。
【附圖說(shuō)明】
[0046] 圖1為本發(fā)明提供的一種電子產(chǎn)品定性定量綜合評(píng)估的方法流程圖；
[0047]圖2為本發(fā)明提供的電子設(shè)備分析模型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖3為本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型C2R簡(jiǎn)化示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 如圖1所示，一種電子產(chǎn)品定性定量綜合評(píng)估的方法，所述方法包括：構(gòu)建電子設(shè) 備分析模型；將分布式協(xié)同仿真與定性、定量評(píng)估相結(jié)合，對(duì)電路板進(jìn)行綜合評(píng)估，獲取可 靠性分析結(jié)果；并將所述可靠性分析結(jié)果進(jìn)行分類并保存。
[0050] 如圖2所示，所述電子設(shè)備分析模型包括n個(gè)電路板；根據(jù)實(shí)際需求，將每個(gè)電路 板遍歷注入若干決策單元DMU