电子产品常用可靠性指标与评价参数.docx

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1、电子产品常用可靠性指标与评价参数可靠性指标是对可靠性参数要求的量值，建立一套全面完整的可靠性指标体系是开展可靠性管理的基础。可靠性指标是全面反映维修质量的标志，是从大量的表征维修质量特性的标志中选出有限数量的指标，并使之能反映满足持续使用要求和维修人员管理目标的指标。建立可靠性指标体系有两方面的含义，一是确定指标的种类，二是确定各项指标参数的目标值。选定合适的指标种类，可以对电子产品的可靠性进行直观评价。确定指标参数的量值，可以对评价结果进行准确的量化表征。目前常用的可靠性评价体系一般有一个或几个最终的指标评价值，也存在一些中间评价参数。根据其含义可知，可靠性指标应具有定义清晰，适用性好，可量

2、化计算等特点。下面对常用的几个可靠性指标评价体系中指标的物理含义、评价参数及定量计算方法、适用范围、优缺点等进行整理和说明，以便在以后的电子产品可靠性评价中，选择适用的指标，更好的对其可靠性进行表征。二、常用可靠性指标1 MTBF和相关指标MTBF相关的评价指标一般包括MTBF、MTTF、MTTR、MTBCF和FlT（八）。其中MTBF和MTTR用于可维修系统的可靠性评价。MTTF一般用于不可维修系统(如电子元器件等)的可靠性评价。FIT(入)是失效时间，无使用范围的限制。MTBF(meantimebetweenfailure),平均无故障工作时间，是指产品在相邻两次故障间隔期间正常工作的平均

3、时间，是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力，单位为小时。计算产品MTBF的好处是：首先，在产品设计阶段就可以满足客户的制造要求；其次，对生产方而言，可使其以最少的费用对评价的产品弱点进行关注和改进。MTTR(meantimetorepair),平均修复时间，修复故障硬件模块所需的时间。MTTF(meantimetofailure),平均故障时间，是不可维修系统的可靠性基本评价标准。MTBCF(meantimebetweencriticalfailure)平均无致命故障间隔时间，是指系统在规定的一系列任务剖面中，产品任务总时间与致命性故障总数之比。(inFIT,failureintime),

4、失效率(以失效时间表征)，是MTBF/MTTF的另一种表征方式。可借助可靠性评价方法(eg.MIL-HDK-217orGJB-299orFIDES2009),计算得到产品的整体失效率入(inFIT)。2 MFoP和相关指标MFOP(MaintenanceFreeOperationPeriod),免维修工作期，是1996年由英国国防部首次提出的，作为可靠性和维修性的基本参数，用于下一代作战飞机“超高可靠性飞机(ultrareliableaircraft,URA)”的研发。MFOP即保证在一定使用期内产品不被任何非计划维修活动干扰，是一个使用周期的概念。通常在一个MFOP周期结束后有一个维修恢复期

5、(MRP),用于实施所有必要的维修活动，如图7所示。通过MFOP可以消除非计划维修，提高系统的固有可靠性，并降低维修费用。1.e-一一一一一MfOP一一一一一一.卜IIiI-L11_I_III_I_LJL_I_施护*tItwvaiMFOP与MRP的关系3 FFOP和相关指标FFOP(FailureFreeOperatingPeriod),无故障工作期，其概念最早源于美国空军于1986年颁布的军用规范MlL-A-87244航空电子设备完整性大纲要求，是指产品不会发生任何故障(即零故障)的时间。FFOP作为耐久性参数，对传统的可靠性参数进行了补充，并指导设计和生产。后来美国又颁布了一系列规范和指南

6、，都对装备的FFOP指标有了明确的要求。在1996年英国国防部提出无维修工作期的概念后，两者通常结合使用来度量产品的耐久性。并且MFOP概念比FFOP更加严格，在MFoP内，产品不允许出现任何影响性能和任务的失效事件；而FFOP内不允许故障但允许维修活动，所以FFOP实际第2页共5页上是一系列无维修工作期的集合。图7即是FFOP和MFOP的关系示意图，FFOP实际上包含N个MFoP和（N-I）个MRP的时间。FFOP舍弃了传统可靠性理论中的随机故障的概念，避免了非计划维修的次数，所以能够在原MTBF评价的基础上降低维修成本。FFOP与MFOP和MRP的关系4 .OEE和相关指标OEE（Over

7、allEquipmentEffectiveness）,设备综合效率。OEE代表和设备理想状态相比现在设备的运行状态。每一个生产设备都有自己的最大理论工作效率（OEE=IO0%）,要实现这一产能必须保证没有任何干扰和质量损耗。OEE=时间开动率X性能开动率X质量合格率时间开动率能够量化设备故障、换批调整等因素带来的停机损失，直观反映出设备对计划生产时间的利用情况。时间开动率二实际工作时间/计划工作时间*1OO%=（计划工作时间-非计划停机时间）/计划工作时间*100%性能开动率能够量化启动损失、低速运行、空转暂停等因素带来的设备性能损失，反映设备性能的发挥状态。性能开动率二理论生产周期/实际生产

8、周期*100%=实际总产量/理论总产量*100%质量合格率能够通过折算设备生产出不合格品带来的质量损失，反映出设备的有效作业情况。质量合格率二合格品数量/投入数量*100%=（生产数量-不合格数量）/生产数量*100%5 .其他评价指标除了以上提到的基本评价指标外，还有其他几类。（1）任务可靠性相关指标:任务成功概率(missioncompletionsuccessprobability,MCSP)：在规定的条件下和规定的任务剖面内，武器装备能完成规定任务的概率。成功率(SUCCeSSprobability)：产品在规定的条件下完成规定功能的概率或试验成功的概率。某些次性使用的产品，如弹射救生

9、系统、导弹、弹药、火工品等，其可靠性参数可选用成功率。致命性故障间的任务时间(mission-time-between-critical-failure,MTBCF)：与任务有关的一种可靠性参数，其度量方法为：在规定的一系列任务剖面中，产品任务总时间与致命性故障之比。对于不同的武器装备也能采用不同的任务时间单位表达。例如：对于坦克、车辆等可采用致命性故障间的任务里程；对于火炮等可采用致命性故障间的任务发数。(2)维修可靠性相关指标：平均拆卸间隔时间(mean-time-between-removals,MTBR):在规定的时间内，系统寿命单位总数与从该系统上拆下的产品总次数之比。不包括为了方便

10、其他维修活动或改进产品而进行的拆卸。它是与供应保障要求有关的系统可靠性参数。翻修间隔期限(timebetweenoverhauls)：在规定的条件下，产品两次相继翻修间的工作时间、循环数和(或)日历持续时间。(3)耐久性相关指标：使用寿命(USCfUllife)：使用寿命指的是产品从制造完成到出现不修复的故障或不能接受的故障率时的寿命单位数。总寿命(totallife)：在规定的条件下，产品从开始使用到规定报废的工作时间、循环数或日历持续时间。三、总结通过整理可知，不同评价指标的适用性不尽相同，对电子产品进行可靠性整体表征时，需要选用MTBFMFOP、FFOP、OEE等基本可靠性指标，不宜选用

11、任务、维修等指标，因为不能对系统整体可靠性进行全面表征。根据可靠性评价方法的不同，若采用自底向上，计算失效率的方法，则应使用MTBF作为主要指标；若在设计初期可以通过预防性维修、预测技术、诊断技术、冗余设计、重构设计等进行MFoP设计的有效贯彻执行，则选用MFOP来进行系统可靠性评价，可以提高系统的可用性，同时显著降低维修成本。04参考文献1平均无故障时间(MTBF)的概述与应用，陈鹏，2012.【2】可靠性指标MTBF的适用性扩展分析，詹旭，2007.【3】电子产品MTBF的意义及工程化计算方法，冯敬东，2008.【4】通信装备可靠性指标的确定及其验证，曾利伟，2006.5飞机MFe)P概念

12、与应用研究，孙蛟，虞健飞，2010.2.【6】航空维修的新概念：无维修使用期，吴海桥，2004.17我军高技术装备无维修使用期研究，杜晋军，2012.【8】基于MFC)P的可靠性维修方案研究，龙江，2005.8.9Maintenancefreeoperatingperiod-analternativemeasuretoMTBFandfailurerateforspecifyingreliability?,U.DineshKumar,1998.【10】基于无维修工作期的雷达RMS设计思想，高红星，2007.【11基于浴盆曲线故障率函数的FFoP预计方法，马纪明，2012.【12基于非齐次泊松过程的航空装备FFe)P预计，杨科，2015.13ResearchonFFOPPredictionApproachofaPulsegeneratorBasedonHomogeneousPoissonProcess,WeiweiWu,2011.【14】OEE数据分析的设计与应用，梁岳，2014.