MTBF7927372453.pdf

1、1講 師:吳惠平TEL:04-27070001轉502109 FAX:04-22842327E-MAIL:.tw2可 靠 度 工 程3可靠度起源可靠度起源可追溯到第二次世界大戰，美國陸軍認識到可靠度的需要，在1940年代最後五年間進行了很多工作的研討，所得一些結果如下：1.對於250只真空管的維修工作，大約需要一位技術人員。2.美國空軍裝備的修理與維護成本，大約超出原來購入成本的十倍以上。3.美國陸軍很大一部份的裝備通常不是在修理就是在故障中。4.美國海軍的電子裝備約有70%的時間不能使用。美國國防部於1950年對電子裝備可靠度方面成立一個AGREE特別調查委員會，並於1957年提出報告。往後

2、美軍又發展一系列可靠度相關規範，MIL-STD-785即為執行可靠度計畫之依據規範。4可靠度工程簡介可靠度工程簡介?參考文件?可靠度定義?可靠度重要性?可靠度工作項目?可靠度設計與分析5可靠度工程簡介?參考文件MIL-STD-781DReliability Testing for Engineering Development Qualification&ProductionMIL-STD-785BReliability Program for System&Equipment Development&ProductionMIL-STD-1629AProcedures for Performi

3、ng a Failure Mode Effects&Criticality AnalysisMIL-STD-2164Environmental Stress Screening Process for Electronic EquipmentDOD-HDBK-344 Environmental Stress Screening of Electronic EquipmentMIL-HDBK-217F Reliability Prediction of Electronic EquipmentMIL-HDBK-338Electronic Reliability Design HandbookMI

4、L-HDBK-781Reliability Test Methods Plans and Environments for Engineering Development and Production6可靠度工程簡介?可靠度定義?THE PROBABILITY THAT AN ITEM WILL PERFORM ITS INTENDED FUNCTIONS FOR A SPECIFIC INTERVAL UNDER STATED CONDITIONS.?可靠度為產品於既定的時間時間內，在特定的使用使用(環境環境)條件下，執行特定性能或功能功能，成功達成任務的機率機率。可靠度四要素：?功能?使用

5、條件?時間?成功機率在四要素中以成功機率為產品可靠度的整體指標7可靠度工程簡介可靠度量度指標?成功機率(Probability of Success)?與時間無關，適用於單次功能裝置(one-shot device)，如飛彈的飛行可靠度，彈頭引爆可靠度，安全汽囊可靠度)等。?任務可靠度(Mission Reliability)?又稱存活機率(probability of survival)，適用於工作期間內需要高可靠度的產品，如發動機、承載太空梭的火箭、飛機等。8可靠度工程簡介可靠度量度指標?硬體可靠度?平均失效間隔時間(Mean Time Between Failures,MTBF)?適用於

6、壽命較長且可維修再反覆使用的產品，如飛機、電腦、汽車等。?MTBF與MTTF(Mean Time To Failure)最大的不同是，後者適用於不可修復件，如燈泡。?失效率(Failure Rate)?適用於平均壽命非常長的產品，如零件或模組。9可靠度工程簡介可靠度基本名詞?任務可靠度-為產品達成工作能力的量度指標，考慮的時間領域為操作期間。?基本(後勤)可靠度-為不考慮後勤支援的情況下，產品操作能力的指標。?操作可靠度-為由使用者觀點來評估產品實際操作的可靠度值。?固有可靠度-為由生產者觀點，依設計或測試所得的可靠度值，可用設計變更提升之。10可靠度工程簡介?可靠度重要性?產品的可靠度在設計

7、完成時即已賦與，正確的製造及嚴格的品質管制並不能提高其可靠度，而只能維持其所賦與的可靠度。?如果設計時所賦與的固有可靠度不能符合既定的目標，即使所有產品均為合格品，亦不可能滿足顧客的需求，因此新產品之發展，最重要且最具挑戰性的工作，是在發展階段如何將可靠度設計於產品中，於試製過程中設法使產品達到設計目標，並在正式生產前建立有效的檢驗試驗程序及有效的品質管制方案，以維持產品之可靠度水準。?可靠度工程所包含的工作項目及方法，必須配合設計、製造及品保部門的分工合作，相互配合，在共同的體認及品質意識的提高下，才能經濟有效的推展可靠度工作。11可靠度工程簡介?可靠度工作項目?概念定義階段?設計發展階段?

8、品質鑑定階段?品質接收階段12可靠度工程簡介?概念定義階段?定義壽命週期(Life Cycle)輪廓?定義環境條件?系統效益分析?定義量化可靠度目標需求?建立可靠度規範及合約?可靠度配當13可靠度工程簡介?設計發展階段?建立設計準則(規格)?設計分析?失效模式與效應分析(FMEA)?修正可靠度模式?可靠度預估?雛型試造?可靠度發展試驗(TAAF/RDGT)?矯正行動?訂定減額定(de-rating)準則?趨勢分析?可靠度評估?零件品質鑑定14可靠度工程簡介?品質鑑定階段?環境應力篩選(ESS)?可靠度品質鑑定試驗(RQT)?故障分析?矯正行動?趨勢分析?可靠度評估?零件品質鑑定15可靠度工程簡

9、介?品質接收階段?環境應力篩選(ESS)?可靠度品質接收試驗(RAT)?故障分析?矯正行動?趨勢分析?零件品質鑑定?製程管制16可靠度工程簡介工作項目名 稱工作項目類別概念設計階段驗證確認階段全程發展階段生產階段101 可靠度工作計畫書MGTSSGG102 次合約商之監督與管制MGTSSGG103 可靠度計畫審查MGTSSGG104 失效報告、分析與改正行動系統ENGNASGG105 失效審查委員會MGTNASGG201 可靠度模式ENGSSGGC202 可靠度配當ACCSGGGC203 可靠度預估ACCSSGGC204 失效模式、效應及關鍵性分析ENGSSGGC205 潛藏線路分析ENGNA

10、NAGGC206 電子零件/電路容錯分析ENGNANAGGC207 零件計畫ENGSSGG208 可靠度關鍵項目MGTSSGG209 功能測試、儲存、處理、包裝、運送及維護之效應ENGNASGGC301 環境應力篩選ENGNASGG302 可靠度發展/成長試驗ENGNASGNA303 可靠度鑑定試驗ACCNASGG304 生產可靠度接收試驗ACCNANASG依據MIL-STD-785，可靠度工作項目分為三大類：計畫監督與管制、設計與評估、發展與生產試驗，各階段需執行之工作項目如劃分表。S-選擇性實施項目G-通用性實施項目GC-只在設計變更時之適用性實施項目ACC-可靠度決算ENG-可靠度工程M

11、GT-可靠度管理17可靠度工程簡介可靠度規格可靠度工作計畫可靠度配當可靠度方塊圖組件可靠度變數確定設計參數轉換電、熱、機械應力分析設計與料件選用失效模式、效應與關鍵性分析故障樹分析試驗備便審查設計審查可靠度成長試驗失效報告與分析設計改正驗證(再試驗)設計改正行動設計定型可靠度鑑定試驗生產備便審查可靠度驗證計畫系統可靠度模式組件可靠度模式可靠度預估驗證可靠度預估報告可靠度預估驗證可靠度預估報告可靠度評估可靠度評估報告可靠度驗證報告零件計畫可靠度設計準則FMECA執行計畫可靠度驗證審查計畫可靠度驗證計畫可靠度驗證執行計畫FRACA執行計畫產品研發可靠度工作示意圖18可靠度工程簡介?可靠度設計與分析

12、?在產品研發、設計過程中，應儘早考量及界定產品可靠度需求，並運用各種可靠度設計技術，針對產品特性，將可靠度設計進去。?可靠度設計方法很多，最重要者為考量設計工作之周延性，並於設計時儘量納入簡化、複置、耐久等設計要求。?系統層次之量化可靠度設計需求應納入產品設計規格中，並於發展階段之初步設計審查前，將可靠度規格配當至各關鍵品項之設計規格中。19可靠度工程簡介?產品可靠度設計作業之基本原則如下:?對零件與材料之選用宜趨於保守?儘可能避免採用工藝上不成熟的材料或製造程序?儘可能簡化設計?儘量減少零件數量?儘可能使用曾驗證過之設計及零件?從所有系統之介面分析失效問題?執行最劣情況分析?儘可能採用失效後

13、不致引發安全事故之設計?如成本上許可，則採用複置設計?在低於額定值下使用零件2021硬體/任務可靠度硬體/任務可靠度?可靠度參數?可靠度模式?硬體可靠度?任務可靠度?可靠度分析評估22硬體/任務可靠度浴缸曲線或澡盆曲線電子件(t)t早夭期堪用期磨耗期23硬體/任務可靠度浴缸曲線機械件(t)t24硬體/任務可靠度?可靠度參數?硬體可靠度(MTBF)指系統、次系統或裝備在操作或使用環境下發生失效之平均間隔時間，或里程等。對其失效率為常數分佈的系統，則其：平均失效間隔時間(MTBF)=累積操作時間累積失效次數失效率()125硬體/任務可靠度?可靠度參數?任務可靠度(MR)假設：?每一時段t間，所發生

14、的失效次數與該段開始前已發生多少次失效無關，亦即此類事件為互相獨立。?在任一時段t間，發生一次失效的機率與t的長短成正比，其比率常數為。任務可靠度(MR)=e-t：失效率,t：操作時間26硬體/任務可靠度?可靠度模式?串聯模式A1A2An-1An1MTBF1i=1nnRSR1R2.RnRi-1t-2t.-nt-(1+2+.+n)t-st故 s1+2+.+nfor identical elementssnMTBF故MTBFS=MTBFMTBFS1n127硬體/任務可靠度?串聯模式例題:一個收音機有電源供應器,接收器,放大器及喇叭,其可靠度分別為0.91,0.97,0.92,0.99,求其系統可靠

15、度.Ans:任一元件均應正常才能運作,視為串聯,所以系統可靠度值為RSR1R2.Rn0.910.970.920.990.80428硬體/任務可靠度?並聯模式A1A2AmRS1-F1 F2.Fm1-(1-R1)(1-R2).(1-Rm)1-(1-Ri)for identical elementsRS1-(1-R)mi=1m29硬體/任務可靠度?串並聯模式.A11A21Am1A12A22Am2A1nA2nAmnRS1-(1-Rij)for identical elementsRS1-(1-R)mni=1mj=1n30硬體/任務可靠度?硬體可靠度?定義?指系統，次系統或裝備在操作或使用環境下的平均失

16、效時間。?研發/設計階段之硬體可靠度分析?電子零件依美軍軍規MIL-STD-217F 分析計算其MTBF值。?機械零件依RAC(Reliability Analysis Center)Non-electronic Parts Reliability Data(NPRD)分析計算其MTBF值。?參考其他類似系統之操作及服役資料。?串聯模式組合，以計算組件、次系統、系統件之MTBF值。31硬體/任務可靠度?任務可靠度?定義?系統的任務可靠度，為該系統在規定的環境條件與特定的時間範圍能順利完成預定任務的機率。?研發/設計階段之任務可靠度分析?確定任務(Mission Profile)，例如:戰鬥巡航

17、任務(CAP)。?任務成功/失敗準則。?任務可靠度方塊圖。?應用串並聯模式計算組件、次系統、系統件之可靠度值(R值)。32硬體/任務可靠度?任務可靠度分析?任務可靠度方塊圖?應用串並聯模式計算組件、次系統、系統件之可靠度值(R值)。R1=R1.1*R1.2*R1.3*R1.4*R1.5*R1.6=0.992773SECONDARY POWER SYS(LEFT)SECONDARY POWER SYS(LEFT)SECONDARY POWER SYS(RIGHT)SECONDARY POWER SYS(RIGHT)ENGINE(LEFT)ENGINE(LEFT)ENGINE(RIGHT)ENGI

18、NE(RIGHT)ACTUATINGMECHANICSACTUATINGMECHANICSGearBox(LEFT)GearBox(LEFT)GearBox(RIGHT)GearBox(RIGHT)Generator(LEFT)Generator(LEFT)Generator(RIGHT)Generator(RIGHT)R1.1=0.999887780R1.2=0.999887780R1.3=0.9965633300R1.4=0.9965633300R1.6=0.999856820R1.5=0.99999985733硬體/任務可靠度?操作使用階段之分析?建立維修資料蒐集及分析系統?維修資料審查

19、(MDR)?審查維修資料填寫之正確性?了解維修事件之現況?判定失效類別?依操作資料判別任務成功(S)/失敗(F)或排除(E)?可靠度估計(點估計)?平均失效間隔時間(MTBF)=總積操作時數/可列計失效總數?任務可靠度(R)=S/S+F?提供可靠度分析報表?追蹤可靠度之成長(DUANE GROWTH MODEL)34硬體/任務可靠度 DUANE GROWTH MODEL:K1CUMKT-?MTBFCUM TTNCUM?NKT(1-)dTdN(1-)KT-INST(1-)CUM1-MTBFCUM?MTBFINSTT2K1T1K1MTBF2MTBF1T1T2?MTBF2MTBF1()K1Log(M

20、TBFCUM)Log()+Log(T)YK+X35硬體/任務可靠度CUM:Cumulated Failure RateINST:Instantaneous Failure RateMTBFCUM:CumulatedMTBFMTBFINST:InstantaneousMTBFN:Total Number of Failure by Time TK:Constant Depend on Equipment Complexity Design Objective:Growth RateT:Operation Time(hours)36硬體/任務可靠度可靠度成長曲線110100101001000100

21、00100000累計飛行時數(ACCU.FLIGHT HOURS)平均失效間隔飛行時間MFTBFAcc.MFTBFFit.MFTBFMature Goal MFTBF=60Acc.MFTBF(33841.78 FLT-HRS)=60.54Growth Rate=0.3384Growth Rate=0.3384Assessed Growth Rate=0.2537硬體/任務可靠度?硬體可靠度分析MFTBF 裝備名稱 累計 近一年主要失效模式(不超過 2 項)缺失改進 發電機 1389.92 1426.33 發電機作用不良、漏油 更換發電機或 O ring 並開車檢試情況良好 電瓶組合件 1578

22、.45 1759.98 電壓不足、通氣管凹陷 更換電瓶並開車檢試情況良好 發電機控制器 1849.01 1873.98 GCU 作用不良、無直流輸出 更換 GCU 並開車檢試情況良好 失效顯示板 13759.92 12497.09 按鈕接觸不良 更換失效顯示面板並開車檢試情況良好 38可靠度工作目標1.提升硬體可靠度?藍圖審查可靠度模式可靠度配當可靠度預估失效模式效應分析?採用高品質零件?減額定設計(Derating)?環境應力篩選(ESS)?可靠度成長試驗(RDGT,TAAF)?可靠度驗證試驗(RQT)?可靠度接收試驗(RAT)39可靠度工作目標2.提升任務可靠度?可靠度模式?可靠度預估?失

23、效模式效應分析?採用並聯或複置設計4041可 靠 度 配 當可靠度配當是將全系統既定之可靠度需求，適當地分配於各分系統，作為分系統發展目標之可靠度管理作業。配當之過程應儘可能在研發初期即開始進行，因為在那階段的取捨與重新定義的工作彈性最大。可靠度配當之目的如下:?由系統可靠度目標值至每一分系統、零組件之可靠度配當，建立可靠度目標需求的基礎。?設計人員根據可靠度目標設定值評估系統的狀況，並決定主要問題的範圍及系統的弱點所在(Weak Point Of The System)。?使設計人員對系統的輪廓及相互間的關係有更深的認識，如:零組件在系統功能上扮演的角色 零組件達成系統功能的方法 零組件的複

24、雜性、數目、.等 改變零組件對系統功能所造成的影響?可對系統之成本、重量、可靠度.等因素的擇優(Trade-off)作考慮，以得到更經濟有利的設計產品。42可 靠 度 配 當可靠度配當執行時機(1)產品可靠度目標確定且初步設計完成時.(2)發現某單項可靠度未達配當目標,致使產品可靠度目標無法達成時,應實施再配當.?基準要求:除非某一分系統有特別合約規定,其可靠度需求值一定要達成,否則一般只要整體系統的可靠度達到目標即可.43可 靠 度 配 當可靠度配當方法?等量配當法?ARINC可靠度配當法?AGREE可靠度配當法?評點可靠度配當法44可 靠 度 配 當?等量配當法(Equitable All

25、ocation):?假設:(1)將各分項的可靠度均視為相同(2)將各分項視為串聯?適用時機:對影響各分項可靠度的因素尚未瞭解時所作的初步配當其中RS=系統可靠度目標值Ri=分系統i之可靠度配當值RRRRSn=12RRRRni12=siRRn=RRRisswni=1Wni=145可 靠 度 配 當範例:某通訊系統可靠度為0.815,其包括發射機,接收機及編碼器等3個分項,依等量配當法求各分項的可靠度值.Ans:Ri=(Rs)1/3=(0.815)1/3=0.93446可 靠 度 配 當?ARINC可靠度配當法:?美國Aeronautical Radio Inc.於1958年所發表的可靠度配當法?

26、假設:(1)各分系統之任務時間與系統之任務時間相同(2)失效率皆為常數，將各分項視為串聯?應用經驗資料計算各分系統之失效率預估值(i)，用下列關係式 先求得各分系統之權重因子，然後計算各分系統之可靠度配當值。Wi=i/iR i=(R s)W iR s：系統可靠度目標值Wi：第 i 項分系統之權重因子R i：第 i 項分系統之可靠度配當值ni=147可 靠 度 配 當範例:假設有一由五個分系統串聯組成的電子裝備，其系統整體可靠度目標為0.998，各分系統利用可靠度預估方法求得的分系統失效率值如表1所示，若任務時間t=1小時，試利用ARINC配當法進行各分系統之可靠度配當。表1 某電子裝備各分系統

27、之失效率預估值分系統失效率預估值(次/小時)1 0.00012 0.00023 0.00034 0.00045 0.0005 48可 靠 度 配 當解:假設系統(各分系統)可靠度與失效率之關係為已知任務時間 t=1 小時，則故 W1=0.0001/0.0015=0.0667同法算得 W2=0.1333 W3=0.2000 W4=0.2667 W5=0.3333 故RRe=-tii=15=0.0001+0.0002+0.0003+0.0004+0.0005.=0.0015 次/小時10 06670 9980 99987=(.).R40 99947=.R50 99933=.R30 99960=.R

28、20 99973=.49可 靠 度 配 當範例:有一產品其3個分系統的失效率估計為0.003,0.001,0.004,產品作用時間為20小時,可靠度為0.9,求各分系統的配當值.Ans:(1)先確定系統的失效率0.9=e-(20)=0.005(2)算出各分項權重 W1=0.003/(0.003+0.001+0.004)=0.375W2=0.001/(0.003+0.001+0.004)=0.125W3=0.004/(0.003+0.001+0.004)=0.5(3)計算各分項的配當失效率(因假設操作時間相同)1*=()(W1)=0.005*0.375=0.0018752*=()(W2)=0.0

29、05*0.125=0.0006253*=()(W3)=0.005*0.5=0.0025(4)得出各分項可靠度配當值R1*=exp(-1*20)=0.96R2*=exp(-2*20)=0.99R3*=exp(-3*20)=0.9550可 靠 度 配 當?AGREE可靠度配當法:?為Advisor Group on Reliability of Electronic Equipment於1957年發表之可靠度配當法?配當時同時考量分系統的複雜性及重要性其中i:分系統i之失效率配當值ni:分系統i所含之零件數(模組數)Ci:分系統i之重要性因子ti:分系統i所需之操作時間N:系統之零件數(模組數)總

30、和Rs(t):系統在操作時間為t時之可靠度需求值?分系統的可靠度配當值可按下式計算:Rttiiii()exp()=iNCiti=*ni-ln Rs(t)51可 靠 度 配 當?範例有一包含四個分系統的電機系統，工作上要求連續操作10小時之可靠度為0.95，其各分系統之條件如下:分系統 件數 關鍵性因子操作小時1 30 1 102 100 0.95 93 50 1 10 4 80 0.90 8試以AGREE方法計算各分系統之可靠度配當值52可 靠 度 配 當?解:模組總數量 N=30+100+50+80=260，故同理可得故得各分系統之可靠度配當值為同理可得R2 =0.97945 R3 =0.9

31、9018 R4 =0.9826214243002601 0105 9181010002600 9592307410=()(.)().()(.)().ln.95ln.9534449 864102192010=.Re1-5.918 x 10-4x 10=0.9941053可 靠 度 配 當?評點可靠度配當法評點可靠度配當法?利用問卷調查的方式，請有經驗工程人員就可能影響各分系統可靠度配當的各項因子，進行評點記分。利用問卷調查的方式，請有經驗工程人員就可能影響各分系統可靠度配當的各項因子，進行評點記分。?根據各分系統每一種因素評點資料的結果進行分析歸納，得到各分系統的權重因子。根據各分系統每一種因素

32、評點資料的結果進行分析歸納，得到各分系統的權重因子。?影響可靠度的主要因素如下影響可靠度的主要因素如下:?複雜性複雜性:分系統零件數越少，失效機率越小，所配當之可靠度理應較高。分系統零件數越少，失效機率越小，所配當之可靠度理應較高。?發展性發展性:一般研究發展之歷史較短，發展潛力較高，較易提高可靠度，故應配當較高之可靠度。一般研究發展之歷史較短，發展潛力較高，較易提高可靠度，故應配當較高之可靠度。?重要性重要性:對於易導致全系統失效之分系統，應配當較高之可靠度。對於易導致全系統失效之分系統，應配當較高之可靠度。?環境條件環境條件:嚴酷的環境下，易受影響之分系統，應配當較高之可靠度。嚴酷的環境下

33、，易受影響之分系統，應配當較高之可靠度。?安全性安全性:對人員之安全有重大影響之分統，應配予較高之可靠度。對人員之安全有重大影響之分統，應配予較高之可靠度。?維護性維護性:維修不易且費時者，應配當較高之可靠度。維修不易且費時者，應配當較高之可靠度。?成本成本:提高可靠度，不需花費龐大成本之分系統，應配當較高之可靠度。提高可靠度，不需花費龐大成本之分系統，應配當較高之可靠度。54可 靠 度 配 當?評點數計算關係式評點數計算關係式Yi j=X i j k/NY i j:第第 i 分系統中第分系統中第 j 影響因素之平均評點數影響因素之平均評點數X i j k:第第 k 位評點人員對第位評點人員對

34、第 i 分系統的第分系統的第 j 項影響因素所作之評點項影響因素所作之評點N:參與評點之專家參與評點之專家?分系統配當權重因子分系統配當權重因子(Wi)計算模式有下列兩種計算模式有下列兩種?幾何模式幾何模式Wi=Y i j/Y i j?算術模式算術模式Wi=Y i j/Y i j?由配當權重因子由配當權重因子Wi可得到第可得到第i分系統之可靠度配當，關係式如下分系統之可靠度配當，關係式如下:=11WRiS()iWSi)R(R=K=1NMj=1i=1j=1LMMMLj=1j=1i=155可 靠 度 配 當?範例一電機系統包含範例一電機系統包含A、B、C、D、E等五個分系統，可靠度等五個分系統，可

35、靠度Rs為為0.90，試以評點可靠度配當法，利用問卷調查方式對影響系統可靠度之因素進行評點記分，以配當各分系統之可靠度，試以評點可靠度配當法，利用問卷調查方式對影響系統可靠度之因素進行評點記分，以配當各分系統之可靠度:?先製作下例表格請相關專業人員先製作下例表格請相關專業人員(N位位)進行評點記分進行評點記分(X i j k)1.複雜性2.發展性3.重要性4.環境條件5.安全性6.維護性7.成本效益ABCDE次系統(i)評點項(j)Xijk專業人員(k)56可 靠 度 配 當?假設請三位專業人員參與評點結果而得第假設請三位專業人員參與評點結果而得第i分系統中第分系統中第j影響因素之平均評點數影

36、響因素之平均評點數Y i j=X i j k/3 並經由幾和模式或算術模式計算每一分系統之配當因子並經由幾和模式或算術模式計算每一分系統之配當因子Wi及可靠度及可靠度Ri，如下表，如下表:1.複雜性2.發展性3.重要性4.環境條件5.安全性6.維護性7.成本效益ABCDE次系統(i)評點項(j)Yij=3564315565154474754576737239108241285400.232112000301372003947628371024035i=15212468168幾何模式算術模式.0254.0565.6457.2242.0482.1607.178627.2202.2083RiRi.9

37、97.994.935.978.995.984.982.977.978.979K=1NWiWi Y i j Y i ji=17i=175758可 靠 度 試 驗可靠度試驗?環境應力篩選(ESS)?可靠度發展/成長試驗(TAAF/RDGT)?可靠度鑑定試驗(RQT)?可靠度接收試驗(RAT)59可 靠 度 試 驗環境應力篩選(ESS)針對電子硬品（含組件以上)，利用環境應力，使產品在製程中，因較弱零組件與不良工藝等因素所造成之非設計疵病，提早暴露而被檢測出來，因而得以採取修改行動或將之替剔除，提高該硬品之製造品質，使之維持設計時所賦與之水準。失效率時間早夭期磨耗期堪用期60可 靠 度 試 驗?測試

38、件數所有的電子裝備(100%)在正式使用之前，均需通過環境應力篩選。?試驗時機製程中，出廠前。?試驗方法參考R&M 2000文件，或MIL-STD-2164，或MIL-HDBK-344等資料所述訂定輪廓(Profile)及參數。例如訂定15 Cycles的溫度測試,範圍為-550C至+710C,最後2 cycle為failure free,加上10 min振動,最後2 min振動為failure free。61可 靠 度 試 驗?可靠度發展/成長試驗(TAAF/RDGT)在研發過程正式鑑定之前，將系統或裝備放在加速的任務輪廓複合環境下進行試驗，加速失效的發生。當失效發生時，分析與隔離失效的原因

39、，據以執行適當的設計改正行動，經由此一連串有計畫的試驗、分析與改正(Test，Analyze And Fix)的過程，可以儘早發現設計弱點及疵病，排除在將來生產型系統與裝備可能發生的類似失效，因而促進可靠度成長。62可 靠 度 試 驗?測試件數至少二套或二件以上。?試驗時機在研發設計初期。?試驗方法?先執行ESS，以消除試件中不良工藝和較弱零件等非設計疵病。?參考MIL-HDBK-781所訂定的測試計劃(TEST PLAN)及參數設定。HOURMTBF63可 靠 度 試 驗?可靠度鑑定試驗(RQT)可靠度鑑定試驗之目的是在進入生產前，對研製裝備滿足最低可靠度需求的合理保證。RQT是一種合約性行

40、為，利用統計的原理，抽樣試驗檢定可靠度參數是否達到約定的水準，作為研判履約與否的依據，試驗結果若考慮樣本數，則可以推算可靠度估計值。所選用的統計試驗方案必須預先訂定裝備的合格準則，此一準則規定裝備真實可靠度小於最小允收可靠度需求(0)以及大於最大拒收可靠度需求(1)的冒險機率極限，(前者為生產者冒險率，後者為消費者冒險率)。由於試驗經費昂貴，因此統計試驗方案的選擇必須根據成本與時程做周詳的整體規劃，才能獲得最佳效益。64可 靠 度 試 驗?可靠度抽樣的操作特性曲線(Operation Characteristic curve，OC曲線)01.001o允收機率(Pa)真實MTBF=o 有很高的機

41、率判定為允收真實MTBF=1 有很高的機率判定為拒收65可 靠 度 試 驗?測試件數至少二套或二件以上。?試驗時機正式生產前或先導生產階段，以決定生產製造能力已經可製造設計成熟的系統或裝備，結果將做為生產決策下達之依據。?試驗方法?先執行ESS，以消除試件中不良工藝和較弱零件等非設計疵病。?參考MIL-HDBK-781所訂定的測試計劃(TEST PLAN)及參數設定，執行溫度、振動及功能測試。66可 靠 度 試 驗?可靠度接收試驗(RAT)可靠度接收試驗是利用統計檢定的方法驗證交貨裝備或生產批量的可靠度是否符合設計規定，試驗環境必須是代表實際任務輪廓與環境狀況。在統計試驗方案中，必須訂定裝備的

42、允收準則，以及特定信賴水準下的最小允收可靠度。可靠度接收試驗具有提供使用者保護功能，因此應儘量由與製造者無關的獨立單位來負責，才能獲得較佳的試驗效果。67可 靠 度 試 驗?測試件數如合約中未載明批量則以一個月產量為一批，除非合約另有規定，否則每批抽樣數量最少為3個產品。抽樣數建議以每批10%為原則，最多至每批20%。?試驗時機正式量產之交貨裝備。?試驗方法?先執行ESS，以消除試件中不良工藝和較弱零件等非設計疵病。?參考MIL-HDBK-781所訂定的測試計劃(TEST PLAN)及參數設定。68可 靠 度 試 驗51510ca500100015002000拒收區累計操作時間(Hrs)允收區

43、a+btc+btTo=2060ro=15失效數(r)繼續試驗區=0.10 1=100Hrs=0.10 0=200Hrs69可 靠 度 試 驗(1)性能試驗(2)環境應力篩選(3)環境發展試驗(4)可靠度發展/成長試驗(5)環境應力篩選(6)環境鑑定試驗(7)可靠度鑑定試驗(8)環境應力篩選(9)環境接收試驗(10)可靠度接收試驗可靠度成長趨勢圖(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)概念設計階段原型發展階段先導生產階段生產部署階段可靠度時程70可 靠 度 試 驗經 驗?一般而言，只有重要裝備才做可靠度試驗，一般裝備只要做篩選或預估即可。?電子件試驗次數愈多，可靠度會愈低。

44、?機械件使用預燒，不能增加其可靠度，反而會使品質更惡化。7172總結增進零件可靠度有兩種方法?減額定(Derating)?如將1瓦電阻使用於只消耗0.5瓦功率的操作環境中?預燒(Burn-in)?依據MIL-STD-810測試方法，對電子零件施以溫度、壓力、振動、電性、濕度等各種環境應力的預燒，以消除早夭期失效。73總結系統可靠度可以下列方式改進:?選用品質等級高的零件?降低零件電性應力(減額定)?以預燒來剔除不良零件?以並聯或複置(Redundancy)方式?簡化設計(減少零件數量)?儘量選擇常用零件，避免使用新設計開發未經驗證測試的零件?增加維修檢查次數/頻率*?定期更換零件*74總結產品

45、可靠度大都決定於產品壽命週期初期，尤其是設計發展階段，產品型態愈確定，要提高其可靠度的成本就愈昂貴。可靠度必須與設計結合，是一種“Design-in”的同步工作。75總結簡單而言，可靠度工程技術是用可靠度配當賦予定量化目標，以可靠度預估分析產品可能表現的水準，用失效模式與效應分析，從設計來改善以達到要求目標，最後用可靠度試驗來篩選或驗證產品的品質。產品的高品質不是設計人員把產品設計出來，即天生賦予的東西。它是從概念成形階段即要導入設計之中的自我要求;是一種把我們的理想轉換成量化需求，並將之成形，加上持續改進的結果。76總結可靠度設計目標在於使產品具有?最大的固有可靠度?最大的操作可靠度?最低的總壽期成本$