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专家详解:电子产品可靠性设计

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发表于 2018-11-27 21:30 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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产品可靠性

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提到产品的可靠性,一般会联想到产品的品质稳定,耐用可靠,也就是和寿命相关。这样的理解偏差并不大,但若追问下去,又会变得似是而非。

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对于一个可修复的产品如何界定寿命?理论上讲,如果备件充裕,修复手段具备,产品就可以一直修复下去,其寿命岂不是无穷大?但生活经验告诉我们,产品损坏到一定程度还要修理,从经济角度看是没有价值的。
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在技术日新月异的今天,即便是一个产品完好无损,其使用寿命也会终结,一方面是会出现新的更便捷的产品淘汰掉老产品,例如手机从模拟机到数字机,从功能机到智能机;或是老产品已经无法顺畅兼容最新的应用,这点大家从电脑、手机的使用上都有深刻的体会。因此,描述产品的可靠性特征是一组指标,并且不同的产品使用的指标不同。电子产品通常是可修复的,一般使用MTBF来表征;对于需要持续工作的产品,一般使用中断时间来表征;当产品需要用寿命表征的时候,首先需要给出产品寿命终结的判据。
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可靠性实践

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可靠性理论引入国内并率先在军工领域实践已经有30余年,随后推广到电子、机械等行业,相关的专著与论文层出不穷,但就是一些专职可靠性工作者也常有困惑,那就是理论的热闹非凡与工程实践的寂寞沙洲冷,看过深奥的专著,在实践中仍旧无从下手,理论与实践两张皮的现象突出。加上早期可靠性工作重心的方向偏移,导致可靠性实践走了不少弯路。
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例如,可靠性预计推得风风火火,但对产品可靠性提升没什么意义,同样一个产品,依据不同手册的失效率数据,预计的结果千差万别,哪个结果能够取信?

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对产品故障后会危及人员生命并引发重大经济损失的复杂系统,FMEA分析是一个行之有效的手段,但对消费电子或并非开拓性全新开发的产品,强行推行FMEA就会难免流于形式。

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在工程实践中,如何根据不同的产品有效开展可靠性工作?对产品的理解与市场定位是关键。例如,消费电子一般有1到3年的保修期,保修期内产品故障修理是免费的,也就是生产厂家需要承担这部分费用,如果产品在保修期内大量故障,不仅毁损了公司商誉,高额的返修费用也会直接吞噬掉大量利润;而工业、金融电子设备的可靠性却是必须达成的目标,因故障产生的损失是客户不能承受的,通常在订货合同中就会有具体要求,实现不了往往等同丢单。

! Y7 K* w& a6 E% P' H与理论界热衷的建模、预计不同,可靠性工程实践已逐渐将工作重心从预计分析转向如何提升产品的可靠性上。而提升到什么程度?往往使用试验的方式来验证,并且为配合电子产品特别是消费电子产品开发周期短的特点,普遍采用加速的方式进行。
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提升产品可靠性的设计手段很多,例如,元器件的降额使用,无需使用高等级的好器件,就能直接降低元器件的失效率,对产品可靠性的提升贡献潜力;“温度升高10度,寿命减半”的说法,直观的道出了环境因素对产品可靠性的影响,而提升产品的环境防护能力与余度,也是提升产品可靠性的重要手段。

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在不可避免的失效出现时,如何不影响产品完成正常的工作?可采用冗余资源来增强产品对故障的容错能力。如何快速发现产品的薄弱环节并提升余度?通常采用时间短,简便易行的HALT试验来达成目的。

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而ALT试验对于严谨的客户仍旧是无法绕开的可靠性加速验证评估方法;在可靠性预计评估上,抛弃手册数据而采用产品测试阶段的实际故障数据,并与产品市场返修率建立联系的做法,也在积极尝试实践中。

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对于从事可靠性相关工作的人员,在工作实践中有哪些问题与困惑?欢迎提出来,我们将请行业内的大咖戴老师为您解答。

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戴老师介绍

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毕业于西北工业大学,国内首批可靠性专职从业人员,近30年可靠性一线实践经验,包括消费电子、车载电子、通信设备、航空电子等可靠性工作经验。

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覆盖可靠性需求分析、可靠性设计与分析、可靠性评审、可靠性试验、可靠性应力筛选、物料质量与可靠性保障、失效分析等可靠性保障体系的关键活动。

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具备独立建立公司可靠性体系与平台,完善相关工具与规范,有效开展各专项可靠性活动的能力。

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对可靠性理论掌握全面,跟踪并吸纳最新的理论进展与业界做法,结合工程实践合理取舍与调整,形成新的可靠性实战知识体系,并会以精炼的课程呈现给广大学员,届时欢迎你的参与。
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