一種用于電子產品的可靠性鑒定方法與流程

本發明涉及可靠性鑒定領域。更具體地，涉及一種用于電子產品的可靠性鑒定方法。

背景技術：

在對電子產品進行可靠性鑒定試驗時，根據目前較為常用的指數分布統計試驗方案，需從GJB899A-2009《可靠性鑒定和驗收試驗》中選擇定時截尾試驗方案或序貫截尾試驗方案。

下面對GJB899A-2009《可靠性鑒定和驗收試驗》中的定時截尾試驗方案和序貫截尾試驗方案進行具體介紹：

1)序貫截尾試驗方案

已知條件是生產方風險α、使用方風險β、平均故障間隔時間檢驗下限θ₁、平均故障間隔時間檢驗上限θ₀。

步驟一：根據序貫試驗的截尾判定準則確定截尾故障數，即最大故障數。

判定準則為：

式中：

α——生產方風險；

β——使用方風險；

d——鑒別比，即為θ₀與θ₁的比值；

Z₀——最大故障數；

——自由度為2Z₀的卡方分布分位數。

步驟二：計算截尾時間，即最長試驗時間。

截尾時間T₀′計算公式為：

步驟三：以判決圖形式畫出試驗方案。

以試驗時間為橫坐標，以故障數為縱坐標，建立坐標系。以常數b作為斜率，常數a和c分別作為兩條平行直線在縱坐標上的截距，繪制相互平行的兩條直線，再畫出x＝T₀′和y＝Z₀兩條直線，則完成了判決圖的繪制，如圖1所示。

常數a、b、c的計算公式分別為：

圖1中直線y＝a+bt下方區域為接收區/停止試驗區，直線y＝a+bt、y＝c+bt、x＝T₀′和y＝Z₀所構成的區域為繼續試驗區，直線y＝c+bt和y＝Z₀構成的區域為拒收區/停止試驗區。試驗實施過程中，根據故障數和試驗時間確定的點所落區域決定做出接收判決、拒收判決或繼續試驗。從圖1中可看出，例如在較短試驗時間200h時若出現5個故障就對批次電子產品做出拒收判決。

2)定時截尾試驗方案

已知條件是生產方風險α、使用方風險β、平均故障間隔時間檢驗下限θ₁、平均故障間隔時間檢驗上限θ₀。

設定接收故障數初始值Z＝0。將Z＝0和規定的β、θ₁代入公式3，得到可能的最小試驗時間T；將T值和θ₀、Z＝0代入公式4計算α值；如果計算出的α值大于事先規定值，讓Z值加1，按公式3和公式4完成第二輪迭代，直到計算出的α值小于等于規定值，停止迭代；至此，就得到定時截尾試驗方案的試驗截尾時間和相應的接收故障數。

使用方風險β計算公式為：

式中：

β——使用方風險；

Z——接收故障數；

T——試驗時間，單位h；

θ₁——平均故障間隔時間檢驗下限。

生產方風險α計算公式為：

式中：

α——生產方風險；

Z——接收故障數；

T——試驗時間，單位h；

θ₀——平均故障間隔時間檢驗上限。

由以上介紹可知，這兩種試驗方案存在以下兩點不足之處：一、兩種試驗方案均沒有考慮將可靠性評估數學模型融入試驗方案制定中，即，沒有考慮置信度，因而較為常用的試驗方案中某些試驗方案存在以下問題：不能完全利用試驗數據評估出滿足指標要求的可靠性評估結果；二、定時截尾試驗的判決故障數及試驗時間在試驗前已確定，不論電子產品的固有可靠性高或低，一定要達到最大累積試驗時間才停止試驗，所以該方案不能及時、有效地利用試驗信息為做出接收或拒收判決服務，導致可靠性特差或可靠性特好的電子產品所需的試驗時間較序貫試驗長；序貫試驗能夠從試驗時間和試驗樣本量兩方面節省試驗成本，且能較快地做出接收或拒收判決，但故障數及試驗時間在試驗前難于確定，不便管理。

因此，需要提供一種用于電子產品的可靠性鑒定方法。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種用于電子產品的可靠性鑒定方法，解決定時截尾試驗方案或序貫截尾試驗方案中利用某些試驗方案開展試驗后，不能完全利用試驗數據開展可靠性評估的問題；以及定時截尾試驗方案不能及時有效地利用試驗信息為判決服務和序貫截尾試驗方案的故障數及試驗時間在試驗前難于確定的問題。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種用于電子產品的可靠性鑒定方法，包括如下步驟：

S1、根據置信度，計算與不同故障數對應的可靠性試驗時間；

S2、根據故障數和與故障數對應的可靠性試驗時間，計算使用方風險和 生產方風險；

S3、根據故障數、與故障數對應的可靠性試驗時間和生產方風險，計算最小故障數和最短試驗時間；

S4、根據使用方風險、生產方風險和鑒別比，計算最大故障數和最長試驗時間；

S5、根據最小故障數、最短試驗時間、最大故障數和最長試驗時間畫出試驗截尾判決圖，并基于試驗截尾判決圖對電子產品的可靠性進行判決。

優選地，步驟S1中計算與不同故障數對應的可靠性試驗時間的公式為：

公式中，T為電子產品的可靠性試驗時間，單位h；Z為電子產品的故障數；γ為置信度；為自由度為2Z+2的卡方分布分位數；θ₁為平均故障間隔時間檢驗下限。

優選地，步驟S2中計算使用方風險和生產方風險的公式為：

公式中，α為生產方風險；β為使用方風險；T為電子產品的可靠性試驗時間，單位h；Z為電子產品的故障數；θ₁為平均故障間隔時間檢驗下限。

優選地，步驟S3進一步包括如下子步驟：

S3.1、將各故障數和與故障數對應的可靠性試驗時間代入生產方風險與試驗時間、故障數的關系式，計算得到各故障數和與故障數對應的可靠性試驗時間所對應的多個生產方風險，生產方風險與試驗時間、故障數的關系式如下：

公式中，α′為生產方風險；T為電子產品的可靠性試驗時間，單位h；d為鑒別比；Z為電子產品的故障數；θ₁為平均故障間隔時間檢驗下限；

S3.2、將與步驟S2得到的生產方風險最接近的通過步驟S3.1計算出的生產方風險所對應的故障數和與故障數對應的試驗時間作為最小故障數和最短 試驗時間。

優選地，步驟S4進一步包括如下子步驟：

S4.1、令故障數由取最小故障數起逐漸以1為單位增大，根據使用方風險β和生產方風險α，通過查卡方分布表得到最大故障數計算公式中的兩個卡方分布分位數，統計各故障數所對應的兩個卡方分布分位數的比值，若兩個卡方分布分位數的比值不小于1/d，則此時對應的故障數為最大故障數，所述最大故障數計算公式為：

公式中，α為步驟S2得到的生產方風險；β為使用方風險；d為鑒別比；Z_max為最大故障數；為自由度為2Z_max的卡方分布分位數；

S4.2、計算截尾時間，若與最大故障數所對應的試驗時間大于截尾時間，則將與最大故障數所對應的試驗時間作為最長試驗時間，若與最大故障數所對應的試驗時間小于等于截尾時間，則將截尾時間作為最長試驗時間，計算截尾時間的公式如下：

公式中，T₀′為截尾時間，θ₀為平均故障間隔時間檢驗上限。

優選地，步驟S5中根據最小故障數、最短試驗時間、最大故障數和最長試驗時間畫出試驗截尾判決圖的方法如下：

以試驗時間為橫坐標，以故障數為縱坐標，建立坐標系；

將故障數和與故障數對應的試驗時間確定的各點連接形成判定線；

判定線的起點為最短試驗時間和最小故障數確定的點，終點為最長試驗時間和最大故障數確定的點；

由起點和終點分別向兩個坐標軸做垂線，形成試驗截尾判決圖。

本發明的有益效果如下：

本發明所述技術方案的有益效果主要有以下三方面：一、在可靠性試驗方案制定時將可靠性評估數學模型融入其中，即，考慮了置信度；確定了允許出現的最大故障數，因此在試驗過程中出現的故障數不大于規定的最大故障數的情況下，可完全利用該試驗得到的數據評估出規定置信度下滿足要求 的可靠性結果；二、試驗過程中出現的故障數小于規定的最大故障數時均可繼續開展試驗，不能做出判決，只有在故障數大于規定的最大故障數時，才做出拒收判決，提高了對批電子產品做出拒收判決的條件，因而有效降低了生產方損失和合格電子產品被拒收的風險；三、相對于序貫截尾試驗的故障數及試驗時間在試驗前難于確定而言，本發明所述技術方案為試驗時間和故障數確定了較小的上下限范圍，便于試驗規劃安排，同時避免了定時截尾試驗一定要達到某一規定的最長試驗時間才能停止試驗，不能及時有效地利用試驗信息為做出接收或拒收判決服務的缺點。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1示出序貫截尾試驗的判決圖。

圖2示出實施例提供的用于電子產品的可靠性鑒定方法的流程圖。

圖3示出實施例提供的用于電子產品的可靠性鑒定方法的試驗截尾判決圖。

圖4示出代入具體數據的用于電子產品的可靠性鑒定方法的試驗截尾判決圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例和附圖對本發明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護范圍。

如圖2所示，本實施例提供的用于電子產品的可靠性鑒定方法，包括如下步驟：

S1、根據置信度，計算與不同故障數對應的可靠性試驗時間；

S2、根據故障數和與故障數對應的可靠性試驗時間，計算使用方風險和生產方風險；

S3、根據故障數、與故障數對應的可靠性試驗時間和生產方風險，計算最小故障數和最短試驗時間；

S4、根據使用方風險、生產方風險和鑒別比，計算最大故障數和最長試驗時間；

S5、根據最小故障數、最短試驗時間、最大故障數和最長試驗時間畫出試驗截尾判決圖，并基于試驗截尾判決圖對電子產品的可靠性進行判決。

其中

步驟S1“根據置信度，計算與不同故障數對應的可靠性試驗時間”的具體過程為：

利用指數壽命型電子產品的定時截尾試驗方案評定模型確定多組可靠性試驗時間和故障數。這些試驗時間和故障數的確定主要考慮在規定置信度下能夠完全利用試驗數據評估出滿足指標要求的可靠性評估結果。

指數壽命型電子產品的定時截尾試驗方案可靠性評估公式為：

式中：

MTBF_L——電子產品的平均故障間隔時間置信下限值，單位h；

T——電子產品的可靠性試驗時間，單位h；

Z——電子產品的故障數；

γ——置信度；

——自由度為2Z+2的卡方分布分位數。

電子產品的平均故障間隔時間置信下限值MTBF_L應大于等于平均故障間隔時間檢驗下限θ₁，而GJB 899A-2009中規定θ₁取值等于平均故障間隔時間的最低可接受值。為確保能夠完全利用可靠性試驗數據評估出滿足最低可接受值的評估結果，將MTBF_L取值為θ₁。將公式1中的MTBF_L改為θ₁，再將公式1變換得到試驗時間和故障數的關系為公式6：

公式(6)中θ₁為平均故障間隔時間檢驗下限。

根據公式(6)計算規定置信度下故障數與試驗時間的對應關系。本實施例給出了最常用置信度分別為0.7和0.8情況下故障數及對應的試驗時間，見表1和表2，也可根據公式(6)對其它置信度進行計算。

表1置信度為0.7時故障數和試驗時間的對應關系

表2置信度為0.8時故障數和試驗時間的對應關系

步驟S2“根據故障數和與故障數對應的可靠性試驗時間，計算使用方風 險和生產方風險”的具體過程為：

使用方風險β計算公式為：

式中：

β——使用方風險；

Z——接收故障數；

T——試驗時間，單位h；

θ₁——平均故障間隔時間檢驗下限。

將表1和表2中每組試驗時間和故障數分別代入公式(7)，計算各組的使用方風險，計算結果見表1和表2。

由表1和表2可知，在置信度為0.7情況下，各組的使用方風險均接近于30％，在置信度為0.8情況下，各組的使用方風險均接近于20％，在其它置信度條件下，同樣可計算出置信度與使用方風險的和為1。一般情況下生產方風險α與使用方風險β相同，也可由生產方與訂購方協商選取其它數值。

步驟S3“根據故障數、與故障數對應的可靠性試驗時間和生產方風險，計算最小故障數和最短試驗時間”的具體過程為：

根據定時截尾試驗方案中生產方風險與試驗時間、故障數的關系式確定最小故障數和最短試驗時間，生產方風險與試驗時間、故障數的關系式為：

式中：

α——生產方風險；

Z——接收故障數；

T——試驗時間，單位h；

θ₀——平均故障間隔時間檢驗上限。

公式(8)中的θ₀可由下式代替：

θ₀＝d·θ₁……………………………………(9)

式中：

d——鑒別比。

將公式(9)代入公式(8)可得：

將鑒別比和表1或表2中各組試驗時間、故障數代入公式(10)可計算得各組數據所對應的生產方風險，若計算出來的某個生產方風險值α'與步驟S2得到的生產方風險最接近，則α'對應的試驗時間T_min和故障數Z_min即為最短試驗時間和最小故障數。

步驟S4“根據使用方風險、生產方風險和鑒別比，計算最大故障數和最長試驗時間”的具體過程為：

根據序貫試驗的截尾判定準則確定截尾故障數，即最大故障數，判定準則為：

式中：

α——生產方風險；

β——使用方風險；

d——鑒別比；

Z_max——最大故障數；

——自由度為2Z_max的卡方分布分位數。

根據步驟S2得到使用方風險β和生產方風險α，通過查卡方分布表可以得到公式(11)中的兩個卡方分布分位數，直到這兩個數值的比例不小于1/d為止，此時就確定了最大故障數Z_max。

截尾時間T₀′計算公式為：

設表1或表2中與Z_max相同的故障數所對應的試驗時間為T₁，若T₁>T₀′，則將T₁作為最長試驗時間T_max，若T₁<T₀′，則將T₀′作為最長試驗時間T_max。

步驟S5“根據最小故障數、最短試驗時間、最大故障數和最長試驗時間畫出試驗截尾判決圖，并基于試驗截尾判決圖對電子產品的可靠性進行判決”的具體過程為：

以試驗時間為橫坐標，以故障數為縱坐標，建立坐標系。將表1或表2中各組故障數和試驗時間確定的各點連接形成判定線，判定線的起點為最短試驗時間T_min和最小故障數Z_min確定的點，終點為最長試驗時間T_max和最大故障數Z_max確定的點，由起點和終點分別向兩個坐標軸做垂線，即形成了試驗截尾判決圖，如圖3所示。

圖3中判定線與直線T＝T_min、T＝T_max所構成的區域和判定線為接收區/停止試驗區，判定線與直線Z＝Z_min、Z＝Z_max所構成的區域為繼續試驗區，直線Z＝Z_max上方的區域為拒收區/停止試驗區。試驗實施過程中，根據故障數和試驗時間確定的點所落區域決定做出接收判決、拒收判決或繼續試驗。

下面代入具體數據對本實施例提供的用于電子產品的可靠性鑒定方法作進一步的說明：

假定某電子產品的平均故障間隔時間檢驗下限θ₁＝100h，平均故障間隔時間檢驗上限θ₀＝200h，規定置信度γ為0.8。

則本實施例提供的用于電子產品的可靠性鑒定方法的具體步驟為：

S1、根據置信度，計算與不同故障數對應的可靠性試驗時間：

試驗時間和故障數的關系為公式：

根據公式(6)計算規定置信度0.8下故障數與試驗時間的對應關系，見表3。

表3置信度為0.8時故障數和試驗時間的對應關系

S2、根據故障數和與故障數對應的可靠性試驗時間，計算使用方風險和生產方風險：

使用方風險β計算公式為：

將表3中每組試驗時間和故障數分別代入公式(7)，計算各組的使用方風險，計算結果見表3。

由表3可知，在置信度為0.8情況下，各組的使用方風險均接近于20％。設定生產方風險α與使用方風險β相同，則α＝β＝20％。

S3、根據故障數、與故障數對應的可靠性試驗時間和生產方風險，計算最小故障數和最短試驗時間：

根據定時截尾試驗方案中生產方風險與試驗時間、故障數的關系式確定最小故障數和最短試驗時間，公式為：

根據公式(9)θ₀＝d·θ₁鑒別比計算結果為d＝2。將d＝2和表3中各組試驗時間、故障數代入公式(10)計算得：

故障數Z＝3時，生產方風險為0.3；

故障數Z＝4時，生產方風險為0.25；

故障數Z＝5時，生產方風險為0.208；

故障數Z＝6時，生產方風險為0.174。

由計算結果可知，故障數Z＝5的情況下，生產方風險計算值與要求的風險值最為接近，因此，可確定最小故障數Z_min＝5，最短試驗時間T_min＝791h。

S4、根據使用方風險、生產方風險和鑒別比，計算最大故障數和最長試驗時間：

由以上幾個步驟可知決策風險α＝β＝20％。取大于最小故障數5的某個值作為最大故障數，先取Z_max＝6，將以上幾個參數代入公式(11)，查卡方分布表得到公式(11)的左邊為公式(11)的右邊為1/d＝0.5，因此Z_max＝6時公式(11)不成立，然后取Z_max＝7，公式(11)的左邊為大于右邊為1/d＝0.5，因此最大故障數Z_max＝7。

將θ₀＝200h，Z_max＝7，α＝20％代入公式(12)計算得截尾時間T₀′＝946.7h。

表3中故障數為7所對應的試驗時間T₁＝10.24θ₁＝1024h，可得T₁>T₀′，則將T₁作為最長試驗時間，即最長試驗時間為T_max＝1024h。

S5、根據最小故障數、最短試驗時間、最大故障數和最長試驗時間畫出試驗截尾判決圖，并基于試驗截尾判決圖對電子產品的可靠性進行判決：

以試驗時間為橫坐標，以故障數為縱坐標，建立坐標系。將表3中故障數在5至7的各組故障數和試驗時間確定的各點連接形成判定線，判定線的起點為最短試驗時間T_min和最小故障數Z_min確定的點(791，5)，終點為最長試驗時間T_max和最大故障數Z_max確定的點(1024，7)，由起點和終點分別向兩個坐標軸做垂線，即形成了試驗截尾判決圖，如圖4所示。

圖4中判定線和判定線下方區域為接收區/停止試驗區，判定線與最大故障數7確定的橫線所構成的區域為繼續試驗區，最大故障數7確定的橫線上方的區域為拒收區/停止試驗區。試驗實施過程中，根據故障數和試驗時間確 定的點所落區域決定做出接收判決、拒收判決或繼續試驗。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。