通用电子产品全寿命周期可靠性分析方法

李磊+董玉兰+郑丽云

摘 要：可靠性是电子产品的不可见质量。通用电子产品的故障事件频发，但是，现有的针对电子产品可靠性的研究却过于“专一化”，尚未对通用电子产品在整个寿命周期过程的可靠性作出全面的分析。如何在电子产品研制、试验、生产、使用和维修的整个寿命周期中，对电子产品的可靠性进行定性分析和量化评价，是通用电子产品可靠性分析评估中急需解决的问题。针对以上问题，提出了一种对电子产品在全寿命周期中的可靠性进行定性与定量分析的方法。

关键词：电子产品 全寿命周期 可靠性分析 方法

导言

在产品的全寿命周期过程中，产品都需要有许多可靠性的工作进行处理，可靠性的数据管理是其中一项最重要也是最基本的工作，怎样对相关数据进行收集、获取、管理是我们主要关心的问题。每种产品都有其与众不同的点，在全寿命周期中涉及到的可靠性数据也各有不同，为了能更好的对数据进行可靠性管理来增加各类产品的全寿命周期。就需要对这一问题进行深入探讨。可靠性数据库一般用于工业或军用产品的维修之中，对这些大型的复杂的设备进行维修管理就需要对这些设备的各项参数包括出的各种故障的参数转换成数据进行记录，这些数据集为该产品的可靠性数据库。可靠性数据库也是为了增加产品的全寿命周期做准备。

1、产品全寿命周期的可靠性数据的收集、获取流程

可靠性数据是指有利于一切可靠性工作的相关数据。可靠性数据也包含一些对数据集的相关描述。所以，可靠性数据总体指对产品的真实参数的数据记录和对这些真实数据的文字描述的整合。

产品的可靠性工作具有复杂庞大、阶段性突出的特点，所以产品可靠性数据至少包括：产品可靠性基础数据、产品可靠性实验数据、产品可靠性使用数据、产品可靠性工作项目数据等。可靠性数据在产品全寿命周期中起至关重要的作用，产品全寿命周期中的流程中包含论证阶段、研制阶段、生产阶段、使用阶段，这四个阶段都时刻进行着可靠性工作项目，可靠性工作项目需要用到可靠性数据及其他数据与信息，这些数据需要相關人员进行数据收集管理。由此可见可靠性数据管理充斥在产品的整个全寿命周期中。

可靠性数据的管理需要收集、分析、处理和应用四个阶段，每一步的侧重点和所需技术都各不相同，在产品的全寿命周期的整个过程之中，前一阶段的数据信息总是服务于后一阶段的数据信息；后一阶段的数据信息又以前一阶段的数据信息为基础。在研制和生产过程中，产品逐渐从模型走向实体，可靠性的数据与信息也是越积越多；在最后的生产使用阶段可靠性的数据积累至最多且数据都一一确定下来，维修数据也是至关重要的，它在产品以后的维修阶段起很重要的借鉴作用。

2、可靠性数据管理在产品全寿命周期中的具体应用

2.1在产品维修当中的应用

以可靠性数据管理为中心的维修是产品维修的必要环节，产品的数据进行可靠性的采集、归纳、管理有便于我们确定产品任意部件的故障最优管理策略。基于可靠性数据管理的维修可以使产品能以最佳的费用获得良好的安全性、可靠性、稳定性、完好性维修措施，可以保证有效维修过程的实施。

2.2预测及生命周期管理中的应用

产品的预测与生命周期管理也需要依赖有效的数据测量及管理，在设备产品的工作能力不断降低之前，检测产品设备的工作性能和预估产品可能即将发生的故障，与相关要素相结合，利用可靠的数据管理，将非预测性的故障维修转换成为可预测性的维修，或对产品设备的工作性能和对其维修的工作量降到最小而安排最佳时间。

可靠性的数据管理用来预测设备产品的故障发生有利于减少非预测性的维修中的一些不必要的维修过程，这样做不仅可以减少人力、物力、财力上的不必要浪费，还可以进一步提升产品的使用性能和全寿命周期。这是可靠性数据管理在产品的全寿命周期中良好应用的典型案例。

3、通用电子产品全寿命周期可靠性分析方法研究

3.1可靠性分析理论

3.1.1可靠性预计

可靠性预计主要用于电子产品的设计阶段。在这个阶段，根据电子产品的可靠性模型、结构、材料和工作环境等信息定量地估计其组成单元及系统的可靠性水平。其作用在于能够提前发现各种设计指标是否满足要求，找到较弱的环节，同时也可为改进和优化设计方案提供依据。目前，国内开展可靠性预计工作所依据的标准主要是由工信部电子五所制定的GJB/Z299C《电子设备可靠性预计手册》。GJB/Z299C是在充分地分析大量的可靠性试验数据和现场使用数据的基础上编制而成的，它适用于我国的电子产品，同时也借鉴了美国、英国和法国等国家的可靠性预计手册的优点。该标准涉及21类元器件，包括部分国产元器件和部分进口元器件。它对这些元器件的预计模型、各种参数和基本失效率的图表和公式进行了深入的研究，并且给出了采用应力分析法和元器件计数法进行电子产品可靠性预计所需要的各种信息和图表，应用范围比较广泛。GJB/Z299D预计明年可以发布。

3.1.2可靠性评估

可靠性评估贯穿于电子产品研制、试验、生产、使用和维修的整个寿命周期中。在研制阶段，对各项可靠性试验的结果进行评估，可以验证试验的有效性；在定型阶段，根据可靠性鉴定试验的结果，可以评估产品的可靠性水平是否达到设计的要求，从而为生产决策提供管理信息；在生产阶段，根据验收试验数据可以评估产品的可靠性能否达到所要求的水平；在早期使用阶段，通过收集分析和评估现场数据能够找出早期故障的原因，加强可靠性筛选，提高产品的可靠性；在使用过程中，定期地对电子产品进行可靠性分析和评估，有利于及时地对可靠性水平低下的电子产品进行改进。

3.1.3加速寿命试验

加速寿命试验是在不改变电子产品的失效机理、不增加新的失效模式的前提下，通过提高一些应力的强度以加速失效进程的试验方法，一般适用于电子产品寿命长，急需缩短试验时间进行产品寿命定量验证的情况。根据加速试验的数据，可以定量地评估产品的寿命，指导电子产品的后期维护、保障。但是，需要注意的是，在开展加速寿命试验之前，首先需要开展可靠性预计，并且需要确保电子产品的可靠性预计的结果是满足设计要求的；否则，开展加速寿命试验的效果可能就会不理想。

3.2可靠性分析方案流程

本文结合电子产品全寿命周期的特点及各生产和使用者开展电子产品可靠性试验、验证和评估工作的需求，提出了电子产品可靠性定性与定量分析相结合的方法，具体的过程如下所述。

3.2.1根据各个生产厂家和使用者提供的电子产品的数据，开展可靠性预计工作通过可靠性预计，分析各个厂家的产品是否达到了可靠性设计的要求，是否具备开展验证试验、可靠性评估和加速试验的条件。若预计结果符合要求，则继续进行下一步的验证、试验工作；否则，就要提出改进建议，建议厂家改进设计。

3.2.2按标准开展可靠性验证试验

不同领域的电子产品开展可靠性试验应参照不同的标准。对于一般的军用电子产品，可按照GJB899A-2009开展可靠性试验，以定性地考核其可靠性是否满足设计要求。

3.2.3收集可靠性数据

要求各个电子产品生产厂家提供产品研制过程的试验数据，判断数据是否足以支撑开展可靠性评估。

结语

产品全寿命周期的可靠性数据管理的基础是建成一个可靠性数据管理系统，系统需直观、易懂。系统的模式可以按照不同的产品的特点进行调整，国内外已有许多产品全寿命周期可靠性数据管理的系统建成的非常优秀的典型案例，我们都可拿来进一步的对比、借鉴并进行深入探讨，最终得到我们自己满意的系统。

参考文献

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