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56000字硕士毕业论文工程生产中电子产品的高可靠性研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:56000字
论点:试验,可靠性,产品
论文概述:

摘要 本文针对近来应用十航空航天等领域电子产品的研制需求及工业水平的提高,其可靠性指标已由近十年的几百至一千小时大大提高到五千小时左右,如若按照GJB899《

论文正文:

工程生产中电子产品的高可靠性研究

简介:产品正在批量生产。为了保证交付给用户的产品的可靠性满足规定的要求,应根据规定的要求抽取一定数量的产品进行可靠性验收试验,以验证批量生产的产品是否满足定量可靠性要求。本站硕士论文中心组织考试。

第一章导言
1.1选题的背景和意义
第二次世界大战期间,在英国航空空发动机和德国v-2火箭的研制过程中,提出了“可靠性”问题。原因是设备和设备系统的组成越来越复杂,使用条件越来越苛刻,其功能要求和保证程度越来越高。在随后的美国对朝鲜及其在拉丁美洲和东南亚驻军的战争中,军用电子设备的环境适应性和可靠性非常突出。十是五十年代初,美国国防部成立了一个电子设备可靠性咨询小组(AGREE),开展了几年的可靠性调查、测试、分析和研究。也是在这个时候,美国开始了可靠性测试的研究。1957年,著名的《同意报告》出版了。该报告被公认为可靠性工程技术理论和实践的基础和指南,并首次阐述了寿命和可靠性试验的方法和程序。然后,在60年代“阿波罗”登月计划和70年代远程海底电缆通信系统工程计划的实践中,可靠性技术得到了极大的发展、丰富和提高。1965年,国际电工委员会(IEC)成立了可靠性技术委员会(TC56),负责制定可靠性的国际基本标准。美国国防部还发布了一系列可靠性测试的规范和标准,如1963年发布的MIL-STD-781《可修复电子设备的可靠性测试等级和验收拒绝标准》和1967年发布的MIL-S TD-781 B《可靠性测试指数分布》,其中规定了一套相对完善的可靠性测试计划、测试程序和测试条件,并附有各种图表供使用。这个标准在世界上被广泛使用。然而,由于没有规定使用综合环境应力进行测试,从许多航空空电子设备的现场使用中获得的平均无故障时间值与根据本标准从实验室测试中获得的数据有很大不同。为此,MIL-STD-781C于1977年发布,明确规定可靠性试验应在温度、湿度和振动的综合环境应力条件下进行,这更符合实际工作环境。在过去的几十年里,可靠性在设计、预测、增长、测试、综合支持、物理分析、标准管理和缺陷控制方面逐渐成熟。随着电子集成技术的飞速发展,对可靠性技术提出了新的要求——实用性、简化性、兼容性和功能安全性等。[/BR/]在过去十年中,电子产品在十个最近应用领域(如十次飞行/[/k0/)的可靠性指数从几百小时大幅增加到约5000小时至1000小时。如果按照GJB899“可靠性评估和验收测试”等标准提供的统计测试方案进行测试,测试进度和资金将无法持续。因此,寻找更先进的测试方法已经成为一个需要解决的问题。近年来,许多学者提出了可靠性增强、可靠性加速、可靠性仿真和可靠性综合评估等一系列可供选择的解决方案。其中一些已在模型中得到应用,并取得了良好的效果。然而,仍有必要根据开发合同中的可靠性指标,通过可靠性评估得出电子产品的可靠性指标结论。因此,本文重点研究可定量评估的可靠性试验方法。

1.2可靠性试验的相关概念[/BR/]产品可靠性是一个用来描述产品的公差、可靠性、不可靠性和可靠性程度的术语。可靠性的“本质”是指事物本身的能力。显然,测量容量有一个先决条件,这在可靠性的定义中有所规定。产品可靠性被定义为产品在特定时间和特定条件下执行特定功能的能力。特定功能的实现意味着产品满足工作条件要求}fu工作无故障。因此,为了定量理解产品的可靠性,有必要规定时间、条件、功能和故障条件,并在进行可靠性试验时充分考虑“规定”的前提。可靠性涉及的领域非常广泛,包括可靠性模型、可靠性指标论证、可靠性指标分配、可靠性指标预测、可靠性设计和可靠性试验等。本文主要讨论可靠性试验的内容。
可靠性测试通常可分为两类:工程测试和统计测试。环境应力筛选和可靠性增长试验属于十类工程试验,可靠性鉴定和验收试验属于十类统计试验。可靠性试验的目的包括:
1。提高产品可靠性的关键是发现产品设计、材料和技术上的缺陷。首先,充分利用各种可靠性设计和分析技术,精心设计产品。然而,即使是最好的设计师设计的产品也不能没有缺陷。仅仅通过图纸检查或原理演示,甚至模拟试验,是不可能发现所有这些设计缺陷的。实践经验表明,约70%的设计缺陷是通过测试样品发现的。可见,产品的设计缺陷主要依靠可靠性试验来发现,fu为改进设计提供了信息。产品设计改进的整个过程实际上是一个将设计(重新设计)与测试-分析-改进(TAAF过程)相结合的迭代过程。因此,国外专家将可靠性研究和开发试验视为产品设计的一个组成部分,是加强设计的有效手段。
2。确认可靠性是否满足可靠性的量化要求或评估产品的可靠性水平是最基本的工作,从确定设备的可靠性是否满足合同要求开始,了解产品或设备开发过程中可靠性的变化以及做出相应决策的必要性。产品设计或加工时,必须明确产品的可靠性水平是否满足合同中规定值或最低可接受值的要求,以便为通过设计和加工转移到批量生产的决策提供依据。同样,产品投入批量生产后,应对批量生产的产品进行可靠性验收试验,以确保交付给用户的产品满足规定的要求。
3。为评估和改进产品的准备状态、任务的成功以及制定维护人力、成本和支持资源计划提供信息。如前所述,测试是获取产品信息的过程。各种可靠性试验,尤其是可靠性开发试验,不仅可以获得产品的故障信息,还可以获得产品的应力响应特性信息、产品薄弱环节信息、产品功能信息、性能变化趋势等信息。这些信息可以使人们对产品的特性有更全面的了解。fu可以为产品开发过程中后续测试大纲的设计、产品备件和维护计划的制定、保证资源的分配以及后续产品的开发提供各种有价值的信息。
产品经过分析预测,确定了示范阶段系统的可靠性指标,方案阶段子系统或单机的可靠性指标。通过工程开发阶段的可靠性设计和可靠性管理监控,原型设计在设计和定型时十点钟还不够成熟,设计和制造过程中仍然存在缺陷,可靠性指标不能满足要求,因为}fu不得不进行可靠性工程测试,以促进其可靠性增长。在设计最终确定过程中,是否能够满足阶段可靠性指标要求,需要进行可靠性评估测试,以验证是否满足可靠性定量要求。如果满足要求,可以进行设计最终确定。产品设计定型后,经过小批量试生产、可靠性设计、可靠性监控和制造工艺改进,特别是当制造工艺进一步成熟时,可靠性有了新的提高。此时,产品可靠性是否满足合同规定的技术要求和最终可靠性指标要求,需要通过另一项可靠性鉴定试验进行验证。如果满足最终的可靠性定量要求,可以进行生产最终确定。如果生产过程中的设计和工艺有重大变化,仍然需要可靠性评估测试。产品是成批生产的。为确保交付给用户的产品的可靠性满足规定要求,应根据规定要求抽取一定数量的产品进行可靠性验收试验,以验证批量生产的产品是否满足定量可靠性要求。因此,可靠性统计测试也称为可靠性验证测试。可靠性统计测试包括两种类型:
1。定时截断测试方案:预先指定测试截断时间,并利用测试数据评估产品可靠性特征量。根据故障设备测试过程中采取的措施,可以分为有替换和无替换两种方案。
2。定数截尾试验方案:预先指定截尾试验的失效次数,并利用试验数据评估产品可靠性特征量。根据故障设备测试过程中采取的措施,可以分为有替换和无替换两种方案。[/比尔/] 3。顺序审查测试方案:顺序审查测试方案(Sequential screening test scheme)是在测试过程中对被测产品进行连续或短时间间隔的监测,并将累积的相关测试时间和相关故障数与确定是接受(还是拒绝)还是继续测试的标准进行比较的测试。该测试计划仅使用ten根据预定的判断风险来确定产品是否可以被接受(或拒绝)。它不能用于提供验证可靠性估计。[/BR/]无论何种统计测试方案,都涉及以下概念,包括平均故障间隔时间(MTBF)的验证区间(OL,OU),指的是测试条件下实际MTBF的可能范围,即指定置信水平下的MTBF区间估计。MTBF(点估计)e}的观测值是指产品的总工作时间或承受指定测试压力的累计时间除以与责任相关的故障数量。MTBF的检验下限(} e)、拒收的MTBF值和统计测试计划很可能拒收真实MTBF值接近e的产品。统计测试方案得到的平均无故障时间上限、可接受的平均无故障时间值和平均无故障时间的真实值非常接近。。我们的产品。识别率(d),mtbf上限e。与测试下限e的比率,d=6。61 .制造商的风险(a)、MTBF的真实价值等。是检验上限的十个。当平均无故障时间为十时,产品被拒绝的概率。。当产品被拒绝时,概率会低10。用户的风险(内部,MTBF的真实价值等)。是其测试下限e的10,产品被接收的概率是10,而当MTBF的真实值是10时,产品被接收的概率是10 p。
1.3相关研究的回顾和评价
国外可靠性测试研究的重点反映在十个美国可靠性测试标准MIL-STD-781的不断修订中。在1963年5月15日发布的MIL-STD-781“可修复电子设备的可靠性试验等级和验收拒绝标准”中,描述了四种统计试验方案,均采用概率比顺序审查试验方法,风险率为10%和20%,识别率为1.5和2。在1965年12月10日发布的MIL-STD-781A《可靠性试验-指数分布》中,描述了4种试验方法的18种统计试验方案,包括标准概率比序贯删失试验、短期高风险率序贯删失试验、时序删失试验和耐久性寿命试验,其中时序删失试验只有2种试验方案,试验时间为3倍或500小时MTBF,以较小者为准;耐久性寿命试验只有一个试验方案。没有必要判断产品是否合格。主要目的是找出故障类型。需要两套,测试时间为2000小时。在18个测试方案中,风险率最高为35%,风险率最高为40%。总体而言,识别率为5 o MIL-STD-781A的统计测试方案变化不大,方案有所增加。还采用定时测试等方法,以满足当时设备环境条件变化的要求,缩短测试时间。1967年11月15日发布的MIL-S TD-781 B“可靠性试验指数分布”描述了5种试验方法的30种试验方案。与10 781A相比,增加了筛选试验。使用10个完整的产品,测试时间为50小时或四分之一MTBF,以较小者为准。其目的是剔除早期缺陷产品,掌握产品的可靠性。30个测试方案采用的最大风险率和鉴别率与MIL-STD-781A相同。顺序截断测试方案的接受和拒绝判断时间从小数点后一位精确到最后两位;根据产品质量的变化,781B采用放松河流、收紧测试的转换规则。MIL-S TD-781 B已经使用了10年,在增加的测试方案中,定时截断方案大大增加,只有2 781A和18 781B。1977年10月22日发布的MIL-STD-781 C“可靠性设计鉴定试验和产品验收试验(指数分布)”描述了主要试验计划21,并给出了68个其他计划。除了与781B相同的2个计划外,这些计划还增加了8个完全可靠性测试计划。主要满足十项安全和特殊需求。使用十个小批量生产阶段,其他60个计划是定时尾切测试计划。取消了15个连续测试方案,如耐久性寿命测试、放宽和收紧转换规定以及鉴别率。MIL-STD-781 C已有很大改进。统计测试方案相对完整,测试MTB的验证值接近现场MTBF值。然而,当时它仍被用作过渡标准,不是一个全面的可靠性测试标准。它仍然需要发展到MIL-S TD-781 D。十是在1986年10月17日,MIL-STD-781D“工程开发、评估和生产的可靠性试验”发布。1987年7月,军用手册MIL-HDBK-781d与MIL-STD-781D一起使用,发行。其名称为“工程开发、评估和生产的可靠性测试方法、方案和环境”。MIL-S TD-781 D中的内容简明扼要。Ifu将统计测试计划编入了与MIL-STD-781相同的MIL-HDBK-781,并增加了连续测试后产品MTBF置信
区间的估计方法。20世纪90年代,美国修订了军用运输机-S TD-781 D和军用运输机-HDBK-781d,并将其合并成军用运输机-HDBK-781A。统计测试计划的内容变化不大。[/BR/]美国军用手册MIL-HDBK-781于1987年7月14日发布,首次介绍了MTBF保证试验方法。修订版MIL-HDBK-781 A(1996年4月1日发布)仍然保留这种方法。它使用无故障间隔的概念来验证MTBF。它不仅可以确认产品的早期故障已经消除,而且可以确保被测产品达到最小平均无故障时间(MTBF)值。该测试与环境压力筛选结合进行,以消除早期缺陷。整个测试过程从ess开始。在ESS按照选定的时间完成后,产品进入MTBF保证测试阶段。此时,测试在任务IJ规定的环境条件下进行。
我们知道环境应力筛选的目的是消除早期缺陷,使产品尽快进入随机失效期,即浴升曲线的底部。Ifu b_环境应力筛选适用于所有可靠性试验。[/比尔/]可靠性保证试验(即平均故障间隔时间保证试验)是通过模拟工作条件下的无故障试验来验证产品的平均故障间隔时间(平均故障间隔时间)。MTBF要求的测试时间很短。目的是解决批量生产验收测试的进度和成本问题。Ifu已经引起了工程人员的广泛关注。可靠性保证测试作为产品验收测试合理吗?为了在短时间内验证产品的大MTBF值,可靠性保证测试的测试机制是什么?这是可靠性保证试验推广应用的技术关键和难点。
当我们的军事标准GJB 899-1990制定时,同等地采用了MIL-S TD-781 D而不是II MIL-HDBK-781。工业和信息化部第五电子研究所和北京大学对MIL-HDBK-781各种测试方案的统计原理进行了系统研究。我们无法从第10页获得MIL-HDBK-781中的参考文献6“sexton,t .,1972,磁共振成像和大鼠评估程序,格鲁门公司内部备忘录,a51-340 small 72-264”。由于对MTBF保证试验的背景、原理和实际应用还没有完全了解,MTBF保证试验的机理还不清楚,使用十种经典统计方法的风险很高,对确定Ifu十种贝叶斯统计方法先验分布的准确性还没有完全了解,所以MTBF保证试验方法没有包含在GJB899中,影响了它的推广应用。
可靠性保证试验在工程中颇具吸引力,人们从理论和工程实践两个方面不懈地探索和尝试寻找MTBF的依据,以保证试验在工程中应用的可行性。
从制造商的角度考虑可靠性保证测试。这是一项测试,以确保提交批量生产的产品水平在合格测试后不会下降。可靠性保证测试需要十天的时间,产品很有可能通过测试。制造商很乐意采用它。但是对十个用户来说并不好。因为当产品仅达到最低MTBF值时,可靠性保证测试以很高的概率通过测试,并且测试计划定期被截断。最低平均无故障时间被定义为不可接受的值,这是用户对平均无故障时间产品检验下限的要求。此时,接受概率并不比用户的风险概率高多少。因此,在没有事先信息的情况下,可靠性保证测试不应该用来代替产品识别和接受的标准测试方案。

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摘要5-6
摘要6[/BR/]第1章引言8-14
1.1课题的背景和意义8-9
1.2可靠性试验相关概念9-11
1.3相关研究综述和评价11-13
1.4本文的研究目标和主要内容是13-14
第2章贝叶斯统计试验计划研究14-22
2.1统计试验计划类型 第3章可靠性保证试验方案研究22-45 [/BR/] 3.1可靠性保证试验公式的分析22-23 [/BR/] 3.2可靠性保证试验技术的基本原理分析23-31
3.3可靠性保证试验工程应用的先决条件31-32
3.4可靠性保证试验实施程序32-45
第4章高可靠性电子产品可靠性试验策略案例45-60
4.1可靠性增长贝叶斯可靠性评估试验案例45 4.3可靠性保证测试案例46-53
4.4可靠性保证测试案例53-60
第5章结论60-65
5.1效益评估和分析60-63
5.2现有问题和未来工作前景63-65
参考文献65-68
研究成果68-69
确认69-70
附件70
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