CN104537212A

CN104537212A - 一种通信设备的可靠性预计方法和装置

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Publication number: CN104537212A
Application number: CN201410771491.XA
Authority: CN
Inventors: 王文雨; 杨柳; 霍玉杰
Original assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Current assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2034-12-12
Also published as: CN104537212B

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种通信设备的可靠性预计方法和装置，该方法为：基于通信设备中电子部分的标准失效率及方差，获得失效率目标预计结果，并基于预设参数，在失效率目标预计结果中模拟出失效率置信上限值；基于通信设备中机械部分的寿命分布与通信设备中电子部分的寿命分布，获得通信设备的平均故障间隔时间MTBF，以及基于通信设备中机械部分的寿命分布与通信设备中电子部分的下限寿命分布，获得通信设备的MTBF下限值。这样，通过获取通信设备中电子部分和机械部分的寿命信息数据，模拟得出通信设备的可靠性预计结果。不仅能准确的表征该通信设备的可靠性水平，还为决策者提供了决策风险的重要信息。

Description

一种通信设备的可靠性预计方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种通信设备的可靠性预计方法和装置。

背景技术

可靠性预计是通信设备中的一个重要环节，不仅可以定量的预测高失效率单元、发现设计上的潜在问题，为改进设计指明方向，并为优选设计方案提供依据，在通信设备的研发阶段提高其潜在可靠性。对于电子通信设备，可靠性预计是根据组成系统的元器件、组件、部件设备的可靠性经验数据及可靠性模型对其可靠性水平进行评估。

电子通信设备通常采用元件计数法和应力分析法，分别适用于不同的设计阶段。应力分析法用于电子通信设备详细设计阶段的单元故障率预计。在通信设备的可考性预计单元内电子元器件工作故障率时，应用元器件的质量等级，应力水平、环境条件等因素对基本故障率进行修正，基本预计流程可参阅图1所示。

步骤100：获取预计单元中元器件的设计资料。

具体的，元器件的设计资料可以是所用元器件的种类、数量、质量等级、工作环境类别、工作温度、降额等。

步骤110：根据设计资料，选用相关预计手册，得到各类元器件的工作故障率计算模型及各种修正系数。

步骤120：将各类元器件的工作故障率累加得到单元的总故障率。

可见，现有技术下，在对某类器件的可靠性进行预计时，首先需要按照预计手册对某类器件的失效率给出预计结果；然而，基于预计手册确定的器件的失效率与器件的实际失效率有一定偏差。

其次，现有的预计方法给出的是可靠性指标的点估计，然而，可靠性指标的点估计并不能真实的表征通信设备的可靠性水平。

例如，通信设备的各单元失效率预计值(单位FIT)依次为1、2、3、4、5、6、7、8、23、30。那么，通信设备的系统失效率预计值为89，即判断出通信设备的失效率的点估计是89，MTBF的点估计为1.12E10+7小时。然而，该预计结果并不能真实的反映通信设备的可靠性水平。

发明内容

本发明实施例提供一种通信设备的可靠性预计方法和装置，用以准确的表征通信设备的可靠性水平，为决策者提供了决策风险的重要信息。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

一种通信设备的可靠性预计方法，包括：

基于所述通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，获得所述通信设备中电子部分的失效率目标预计结果，并基于预设参数，在所述失效率目标预计结果中模拟出失效率置信上限值；

基于所述通信设备中机械部分的寿命分布函数，抽取p个寿命实现值，获得所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果；

基于所述通信设备中电子部分的失效率目标预计结果，以及所述通信设备中电子部分寿命的指数分布函数，抽取p个寿命实现值，获得所述通信设备电子部分的寿命目标预计结果，以及基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的寿命目标预计结果，获得所述通信设备的平均故障间隔时间MTBF；

基于所述通信设备中电子部分的失效率置信上限值，以及所述通信设备中电子部分的寿命的指数分布函数，抽取p个寿命下限实现值，获得所述通信设备中电子部分的寿命下限目标预计结果，以及基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的寿命下限目标预计结果，获得所述通信设备的MTBF下限值。

这样，通过获取通信设备中电子部分和机械部分的寿命信息数据，得出通信设备的可靠性预计结果。不仅能准确的表征该通信设备的可靠性水平，还为决策者提供了决策风险的重要信息。

较佳的，基于所述通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，获得所述通信设备中电子部分的失效率目标预计结果，包括：

基于通信设备中w个电子部分的标准失效率和失效率工程试验数据，计算电子部分失效率修正因子，其中，w小于n，且所述w个器件为所述n个器件中失效率最高的w个器件；

基于所述通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，计算所述n个电子部分中每一个电子部分的失效率分布函数；

基于每一个电子部分的失效率分布函数分别抽取m个失效率实现值，获得所述通信设备中电子部分的m个失效率初始预计结果；

采用所述电子部分失效率修正因子对所述m个失效率初始预计结果分别进行修正，获得失效率目标预计结果。

较佳的，基于每一个电子部分的失效率分布函数分别抽取m个失效率实现值，获得所述通信设备中电子部分的m个失效率初始预计结果，包括：

分别抽取m次，分别获得每一个电子部分的失效率分布函数下的m个实现值；将实现值排序，并将各个电子部分之间实现值序号相同的实现值求和，获得m个求和值，并将所述m个求和值作为所述通信设备中电子部分的m个失效率初始预计结果。

较佳的，采用所述电子部分失效率修正因子对所述m个失效率初始预计结果进行修正，获得失效率目标预计结果，包括：

采用所述电子部分失效率修正因子对m个电子部分失效率初始预计结果分别进行修正；

计算修正后的m个电子部分失效率初始预计结果的平均值，并将所述平均值作为失效率目标预计结果。

较佳的，基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的寿命目标预计结果，获得所述通信设备的MTBF，包括：

将所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果包含的p个预计值，与所述通信设备中电子部分的寿命目标预计结果包含的p个预计值，进行两两配对；

分别在每一对预计值中，保留取值较小的预计值，最终保留p个预计值；

计算保留的p个预计值的平均值，将所述平均值作为所述通信设备的MTBF。

较佳的，基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的下限寿命目标预计结果，获得所述通信设备的MTBF下限值，包括：

将所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果包含的p个预计值，与所述通信设备中电子部分的下限寿命目标预计结果包含的p个预计值，进行两两配对；

计算保留的p个预计值的平均值，将所述平均值作为所述通信设备的MTBF下限值。

一种通信设备的可靠性预计装置，包括：

失效率单元，用于基于所述通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，获得所述通信设备中电子部分的失效率目标预计结果，并基于预设参数，在所述失效率目标预计结果中模拟出失效率置信上限值；

寿命单元，用于基于所述通信设备中机械部分的寿命分布函数，抽取p个寿命实现值，获得所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果；

第一计算单元，用于基于所述通信设备中电子部分的失效率目标预计结果，以及所述通信设备中电子部分寿命的指数分布函数，抽取p个寿命实现值，获得所述通信设备电子部分的寿命目标预计结果，以及基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的寿命目标预计结果，获得所述通信设备的平均故障间隔时间MTBF；

第二计算单元，用于基于所述通信设备中电子部分的失效率置信上限值，以及所述通信设备中电子部分的寿命的指数分布函数，抽取p个寿命下限实现值，获得所述通信设备中电子部分的寿命下限目标预计结果，以及基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的寿命下限目标预计结果，获得所述通信设备的MTBF下限值。

较佳的，基于所述通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，获得所述通信设备中电子部分的失效率目标预计结果时，所述失效率单元具体用于：

较佳的，基于每一个电子部分的失效率分布函数分别抽取m个失效率实现值，获得所述通信设备中电子部分的m个失效率初始预计结果时，所述失效率单元具体用于：

较佳的，采用所述电子部分失效率修正因子对所述m个失效率初始预计结果进行修正，获得失效率目标预计结果时，所述失效率单元具体用于：

较佳的，基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的寿命目标预计结果，获得所述通信设备的MTBF时，所述第一计算单元具体用于：

较佳的，基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的下限寿命目标预计结果，获得所述通信设备的MTBF下限值时，所述第二计算单元具体用于：

附图说明

图1为现有技术下的通信设备可靠性预计流程示意图；

图2为本发明实施例中的通信设备可靠性预计的概述流程示意图；

图3为本发明实施例中的修正因子的回归曲线示意图；

图4为本发明实施例中的通信设备可靠性预计的具体流程示意图；

图5为本发明实施例中修正因子的回归曲线图实例图；

图6为本发明实施例中的通信设备可靠性预计的结构示意图。

具体实施方式

为了准确的表征通信设备的可靠性水平，本发明实施例中，提出了一种通信设备的可靠性预计方法：通过获取通信设备中电子部分和机械部分的寿命信息数据，得出通信设备的可靠性预计结果。

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

参阅图2所示，本发明实施例中，通信设备的可靠性预计的具体流程如下：

步骤200：基于通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，获得通信设备中电子部分的失效率目标预计结果，并基于预设参数，在失效率目标预计结果中模拟出失效率置信上限值。

步骤210：基于通信设备中机械部分的寿命置信度分布函数，抽取p个寿命实现值，获得通信设备中机械部分的寿命目标预计结果。

步骤220：基于通信设备中电子部分的失效率目标预计结果，以及通信设备中电子部分寿命的指数分布函数，抽取p个寿命实现值，获得通信设备电子部分的寿命目标预计结果，以及基于通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与通信设备中电子部分的寿命目标预计结果，获得通信设备的平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure，MTBF)。

步骤230：基于通信设备中电子部分的失效率置信上限值，以及通信设备中电子部分的寿命的指数分布函数，抽取p个寿命下限实现值，获得通信设备中电子部分的寿命下限目标预计结果，以及基于通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与通信设备中电子部分的下限寿命目标预计结果，获得通信设备的MTBF下限值。

本发明实施例中，在执行步骤200的过程中：首先，基于通信设备中w个电子部分的标准失效率和失效率工程试验数据，计算电子部分失效率修正因子，其中，w小于n，且w个器件为n个器件中失效率最高的w个器件。

具体的，依照预计手册，对通信设备的电子部分进行可靠性预计，筛选出失效率最高的w个器件，作为失效率关键器件，这些失效率关键器件在试验应力水平下的失效率记为x_i，即预计的标准失效率为x_i，然后根据这些失效率关键器件的工程实验数据获得实际失效率，记为y_i，根据预计的标准失效率和实际失效率得出图形y＝π_rx，通过线性回归，根据回归曲线得到预计失效率与实际失效率的修正因子π_r，具体参阅图3所示。

例如，修正因子可以采用公式一和公式二进行计算：

\{\begin{matrix} L_{xx} = Σ_{i = 1}^{w} {(x_{i} - \overset{&OverBar;}{x})}^{2} = Σ_{i = 1}^{w} (x_{i} - \overset{&OverBar;}{x}) x_{i} \\ L_{xy} = Σ_{i = 1}^{2} (x_{i} - \overset{&OverBar;}{x}) (y_{i} - \overset{&OverBar;}{y}) = Σ_{i = 1}^{w} (x_{i} - \overset{&OverBar;}{x}) y_{i} \end{matrix}

(公式一)

{\hat{π}}_{r} = \frac{L_{xy}}{L_{xx}}

(公式二)

其中，x_i代表的是第i个电子部分的标准失效率，代表的是w个电子部分的平均标准失效率，y_i代表的是第i个电子部分的实际失效率，代表的是第i个电子部分的平均实际失效率，L_xx代表的是w个电子部分的标准失效率，L_xy代表的是w个电子部分的实际失效率，代表的是修正因子。

其次，基于通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，计算n个电子部分中每一个电子部分的失效率分布函数。

具体的，根据预计手册，查的n个电子部分的标准失效率与方差，分别为其中，λ_i代表的是标准失效率，代表的是方差，方差可以表征距离平均失效率的离散度，且λ_i服从的Gamma分布为Ga(κ_i,θ_i)。

例如，其形状参数κ和尺度参数θ分别如公式三与公式四所示。

κ＝(λ/σ)² (公式三)

θ＝σ²/λ (公式四)

再次，基于每一个电子部分的失效率分布函数分别抽取m个失效率的实现值，获得通信设备中电子部分的m个失效率初始预计结果。

具体的，分别抽取m次，分别获得每一个电子部分的失效率分布函数下的m个实现值；将实现值排序，并将各个电子部分之间实现值序号相同的实现值求和，获得m个求和值，并将m个求和值作为通信设备中电子部分的m个失效率初始预计结果。

例如，通过蒙特卡洛模拟，设定模拟次数m≥5000，每一个电子部分用i(i＝1,2,...,n)表示，从Gamma分布Ga(κ_i,θ_i)中随机抽取m个实现值，作为λ_i(i＝1,2,...,n)的m个实现值，将这些实现值计入模拟矩阵Λ_m×n中，该向量包含m×n个元素，可以采用公式五表示:

其中，模拟矩阵Λ_m×n中λ_j,i表示为第i个器件的第j个实现值。

求取第j次模拟的电子部分的标准失效率可以采用公式六进行：

λ_{Ej} = Σ_{i = 1}^{n} λ_{i, j}

(公式六)

其中，λ_Ej电子部分第j次模拟，全部n个电子部分的失效率之和，即第j次模拟中，设备电子部分的失效率预计结果。

即将模拟矩阵每一行求和，可以得到电子部分的m次模拟失效率初始预计结果，记为Λ_E，可以用公式七表示：

Λ_E＝[λ_E1 … λ_Em]^T (公式七)

其中，Λ_E表示电子部分的模拟矩阵中m个失效率初始预计结果的列向量，λ_E1分别表示第一次模拟的n个电子部分的失效率初始预计结果之和，λ_Em表示第m次模拟的n个电子部分的失效率初始预计结果之和。

最后，采用电子部分失效率修正因子对m个失效率初始预计结果分别进行修正，获得失效率目标预计结果。

具体的，先采用电子部分失效率修正因子对m个电子部分失效率初始预计结果分别进行修正；然后计算修正后的m个电子部分失效率初始预计结果的平均值，并将平均值作为失效率目标预计结果。

例如，将Λ_E中的m次失效率初始预计结果按照升序排列，并通过修正因子修正，结果记为A_e，可以采用公式八表示：

Λ_{e} = {[\begin{matrix} {\hat{π}}_{r} \cdot λ_{E}^{(1)} & {\hat{π}}_{r} \cdot λ_{E}^{(2)} & . . . & {\hat{π}}_{r} \cdot λ_{E}^{(m)} \end{matrix}]}^{T} = {[\begin{matrix} λ_{e}^{(1)} & λ_{e}^{(2)} & . . . & λ_{e}^{(m)} \end{matrix}]}^{T}

(公式八)

其中，修正因子，分别代表的是电子部分的m次模拟按照升序排列的的失效率初始预计结果，分别代表的是电子部分的m次模拟结果按照升序排列的修正以后的失效率初始预计结果，可以采用表示修正后的m次模拟失效率初始预计结果的平均值。

进一步的，在失效率目标预计结果中模拟出失效率上限值。

例如，可以采用公式九表示：

(公式九)

其中，表示的是电子部分的失效率置信上限估计，表示的是电子部分的模拟m次结果排序后，第[m·α]个值，m表示的是蒙特卡洛模拟次数，α表示的是给定的置信水平，为预设参数。

这里，假设m＝5000，α为80％，那么，失效率上限值为又由于失效率的目标预计结果是按照升序排列的，即在失效率目标预计结果排序后，第4000个元素的实现值。

本发明实施例中，在执行步骤220的过程中，在通信设备中机械部分的寿命目标预计结果包含的p个预计值，与通信设备中电子部分的寿命目标预计结果包含的p个预计值，进行两两配对，接着分别在每一对预计值中，保留取值较小的预计值值，最终保留p个预计值，然后计算保留的p个预计值的平均值，将平均值作为通信设备的MTBF。

具体的，首先，通信设备中机械部分的寿命分布是服从威布尔分布。

例如，可以采用公式十表示：

f(t)＝Weibull(β,η) (公式十)

其中，β为威布尔分布的形状参数，η为尺度参数。

其次，通过蒙特卡洛模拟，设定模拟次数p≥5000，从威布尔分布Weibull(β,η)中随机抽取p次，得到p个实现值，即T_M,k(k＝1,2,...p)的p个实现值，将这些实现值计入模拟列向量A_M中，该列向量包含p个元素。

例如，可以采用公式十一表示:

A_M＝[T_M,1 … T_M,j … T_M,p]^T (公式十一)

其中，T_M,1 … T_M,j … T_M,p分别代表的是机械部分的寿命实现值，

即A_M为将通信设备中机械部分的寿命预计结果包含的p个实现值。

再次，根据通信设备中电子部分的修正后的m个模拟结果的平均值，可以得到相应的电子部分的寿命分布，且服从指数分布。

例如，可以采用公式十二表示：

F (t) = 1 - \exp {- {\overset{&OverBar;}{λ}}_{e} t}

(公式十二)

其中，表示的是电子部分的修正后的m个模拟结果的平均值。

从指数分布F(t)中抽取p次，得到p个实现值，即T_E,i(i＝1,2...p)的p个实现值，将这些实现值计入模拟列向量A_E中，该列向量包含p个元素。

例如，可以采用公式十三表示：

A_E＝[T_E,1 … T_E,j … T_E,p]^T (公式十三)

其中，T_E,1...T_E,j...T_E,p分别代表电子部分的寿命实现值。

进一步地，将A_E和A_M两两配对，组成矩阵A，并通过A算出通信设备的MTBF列向量T。

例如，可以采用公式十四和公式十五表示：

A = [\begin{matrix} A_{E} & A_{M} \end{matrix}] = [\begin{matrix} T_{E, 1} & T_{M, 1} \\ T_{E, 2} & T_{M, 2} \\ . & . \\ . & . \\ . & . \\ T_{E, p} & T_{M, p} \end{matrix}]

(公式十四)

其中，A_E表示的是电子部分的寿命实现值，A_M表示的是机械部分的寿命实现值。

T = [\begin{matrix} T_{1} \\ T_{2} \\ . \\ . \\ . \\ T_{p} \end{matrix}] = [\begin{matrix} \min {T_{E, 1}, T_{M, 1}} \\ \min {T_{E, 2}, T_{M, 2}} \\ . \\ . \\ . \\ \min {T_{E, p}, T_{M, p}} \end{matrix}]

(公式十五)

其中，T₁,T₂,...T_P依次表示的是机械部分的寿命实现值和电子部分的寿命实现值两两配对后，取值较小的寿命实现值。

最后，将p个实现值的平均值作为通信设备的MTBF，用来表示，即

MTBF = \overset{&OverBar;}{T} .

本发明实施例中，在执行步骤230的过程中，将通信设备中机械部分的寿命目标预计结果包含的p个预计值，与通信设备中电子部分的下限寿命目标预计结果包含的p个预计值，进行两两配对，接着分别在每一对预计值中，保留取值较小的预计值，最终保留p个预计值，然后计算保留的p个预计值的平均值，将平均值作为通信设备的MTBF下限值。

具体的，首先，根据通信设备中电子部分的修正后的m个失效率初始预计结果，可以得到相应的电子部分的下限寿命目标预计结果，且电子部分的下限寿命分布服从指数分布。

例如，可以采用公式十六表示：

F^{'} (t) = 1 - \exp {- {\overset{&OverBar;}{λ}}_{e, α} t}

(公式十六)

其中，表示的是电子部分的修正后的m个失效率初始预计结果的平均值。

其次，从指数分布F′(t)中抽取p次，得到p个实现值，即T′_E,i(i＝1,2...p)的p个实现值，将这些实现值计入模拟列向量A′_E中，该列向量包含p个元素。

例如，可以采用公式十七表示：

A′_E＝[T′_E,1 … T′_E,j … T′_E,p]^T (公式十七)

其中，T′_E,1...T′_E,j...T′_E,p分别代表的是电子部分的寿命实现值。

即A′_E为将通信设备中电子部分的寿命预计结果包含的p个实现值。

进一步地，将A′_E和A_M两两配对，组成矩阵A′，并通过A′算出通信设备的MTBF下限列向量T′。

例如，可以采用公式十八和公式十九表示：

A^{'} = [\begin{matrix} {A^{'}}_{E} & A_{M} \end{matrix}] = [\begin{matrix} T_{E, 1}^{'} & T_{M, 1} \\ T_{E, 2}^{'} & T_{M, 2} \\ . & . \\ . & . \\ . & . \\ T_{E, p}^{'} & T_{M, p} \end{matrix}]

(公式十八)

其中，A′_E表示的是电子部分的下限寿命目标预计结果，A_M表示的是机械部分的寿命目标预计结果。

T = [\begin{matrix} T_{1} \\ T_{2} \\ . \\ . \\ . \\ T_{p} \end{matrix}] = [\begin{matrix} \min {T_{E, 1}^{'}, T_{M, 1}} \\ \min {T_{E, 2}^{'}, T_{M, 2}} \\ . \\ . \\ . \\ \min {T_{E, p}^{'}, T_{M, p}} \end{matrix}]

(公式十九)

其中，T₁,T₂,...T_P分别代表的是机械部分的寿命目标预计结果和电子部分的下限寿命目标预计结果中两两配对后取值较小的预计值。

最后，将p个预计值的平均值作为通信设备的MTBF的下限值，用来表示，即

M \hat{T} {BF}_{L, α} = {\overset{&OverBar;}{T}}^{'} .

下面采用具体的应用场景对上述实施例作出进一步详细说明。

参阅图4所示，本发明实施例中，通信设备可靠性预计具体流程如下：

步骤400：计算通信设备中电子部分的修正因子。

假设，通信设备中电子部分由20个寿命分布服从指数分布的器件构成，其在工作温度下的失效率(失效率的单位为FIT)，具体如表1所示。

表1

(单元工作温度下的标准失效率)

序号	失效率	方差	序号	失效率	方差
						1	14	9.8	11	0.2	0.039
2	14	5.1	12	0.2	0.039
						3	31	22	13	0.2	0.039
4	13	5.2	14	13	5.2
						5	0.51	0.15	15	7.7	5.5
6	0.2	0.039	16	1.7	0.53
						7	0.72	0.18	17	1.7	0.53
8	0.51	0.15	18	1.7	0.53
						9	0.51	0.15	19	11	3.9
10	0.51	0.15	20	1.7	0.49

从20个器件的失效率中，筛选出失效率最大的5个单元，分别为单元1、2、3、4、14，并对其进行了试验，获得失效率工程实验数据，即真实失效率，具体如表2所示。

表2

(根据工程试验数据得到的真实失效率)

序号	1	2	3	4	14
						真实失效率	18.5	27	42	17	21.5

通过查询预计手册，这几个单元对应于试验温度下的标准失效率如表3所示。

表3

(根据标准预计得出的标准失效率)

序号	1	2	3	4	14
						标准失效率	20	28	44	18	23

利用最小二乘法，可以得出修正因子回归曲线，如图5所示。

例如，可以采用公式二十计算修正因子π_r：

λ＝π_rλ₀ (公式二十)

其中，π_r表示的是修正因子，λ₀表示的是预计的标准失效率，λ表示的是真实失效率。

经计算得出，

{\hat{π}}_{r} = 0.95 .

修正后工作温度下20个指数单元的实际失效率如表4所示。

表4

(单元工作温度下修正后的实际失效率)

序号	失效率	方差	序号	失效率	方差
						1	13.30	8.84	11	0.19	0.04
2	13.30	4.60	12	0.19	0.04
						3	29.45	19.86	13	0.19	0.04
4	12.35	4.69	14	12.35	4.69
						5	0.48	0.14	15	7.32	4.96
6	0.19	0.04	16	1.62	0.48
						7	0.68	0.16	17	1.62	0.48
8	0.48	0.14	18	1.62	0.48
						9	0.48	0.14	19	10.45	3.52
10	0.48	0.14	20	1.62	0.44

步骤410：计算通信设备的失效率。

其中，通信设备中20个电子部分的寿命分布是服从指数分布的。

例如，可以采用公式二十一表示：

F(t)＝1-exp{-(50t)^1.8} (公式二十一)

由于电子部分的失效率服从Gamma分布，可以通过标准失效率和方差得出每一个电子部分的失效率分布函数。

例如，可以根据公式二十二和公式二十三表示Gamma分布的均值和方差：

μ＝κ·θ (公式二十二)

σ²＝κ·θ² (公式二十三)

其中，μ表示的是Gamma分布的平均值，σ²表示的是方差。

根据公式二十二和公式二十三，得出：

κ＝μ²/σ²

θ＝σ²/m

其中，κ和θ分别表示的是Gamma分布的形状与尺度参数，各单元失效率对应的Gamma分布参数如表5所示。

表5

(单元失效率的分布参数)

序号	k	θ	序号	k	θ
						1	20.0	0.66	11	0.9	0.21
2	38.5	0.35	12	0.9	0.21
						3	43.7	0.67	13	0.9	0.21
4	32.5	0.38	14	32.5	0.38
						5	1.6	0.29	15	10.8	0.68
6	0.9	0.21	16	5.5	0.30
						7	2.9	0.24	17	5.5	0.30
8	1.6	0.29	18	5.5	0.30
						9	1.6	0.29	19	31.0	0.34
10	1.6	0.29	20	6.0	0.27

对于单元i＝1,2,...,20，根据表5，从形状参数为κ，尺度参数为θ的Gamma分布中抽样，获得第i个单元的m＝5000个失效率实现值j＝1,2,…,5000。

对应每一个j，就对应于通信器件中电子部分的失效率的一个随机实现值这样，就可以得到m＝5000个电子部分失效率的随机实现值，他们的均值即是电子部分的失效率的点估计将这m＝5000个电子部分的失效率的随机实现值按升序排列，则第[m·α]个元素可以作为置信水平为α时，电子部分的失效率的上限估计值

本例中α为90％时，电子部分的失效率的上限估计值为

{\hat{λ}}_{e, α} = 118 .

步骤420：计算通信设备的MTBF及MTBF下限。

通信设备中机械部分的寿命分布是服从威布尔分布的。

例如，可以采用公式二十四表示：

F(t)＝1-exp{-(50t)^1.8} (公式二十四)

通信设备中电子部分的寿命分布服从指数分布的。

例如，本例中电子部分的寿命分布可以采用公式二十五表示：

F(t)＝1-exp{-108.3t} (公式二十五)

从机械部分的寿命分布中抽取p次，得到p＝5000个寿命实现值，分别记为：T_M,1,T_M,2,…,T_M,5000；

从电子部分的寿命分布中随机抽取p次，得到p＝5000个寿命实现值，分别记为：T_e,1,T_e,2,…,T_e,5000。

然后，通信设备寿命的随机实现值可以通过机械部分的寿命实现值和电子部分的寿命实现值两两配对来获得，记为：{T_e,j,T_M,j}，并取二者中结果较小的作为预计值，记为:min{T_e,j,T_M,j}，j＝1,2,…,5000，取这5000个随机实现值的平均值，即可得到通信设备的MTBF的点估计。

例如，可以采用公式二十六计算MTBF的点估计：

MTBF = \frac{1}{5000} Σ_{j = 1}^{5000} \min {T_{e, j}, T_{M, j}}

(公式二十六)

本例中，MTBF＝7.2×10⁶h。

同样地，通信设备中电子部分的寿命下限分布服从指数分布。

例如：可以采用公式二十七表示：

F(t)＝1-exp{-118t} (公式二十七)

从电子部分的寿命下限分布中随机抽取p次，得到p＝5000个寿命实现值，分别记为：T′_e,1,T′_e,2,…,T′_e,5000。

然后，通信设备的寿命下限随机实现值可以通过机械部分的寿命实现值和电子部分的下限寿命实现值两两配对来获得，记为：{T′_e,j,T_M,j}。并取二者中结果较小的作为预计值，记为：min{T′_e,j,T_M,j}，j＝1,2,…,5000，取这5000个随机实现值的平均值，即可得到通信设备的MTBF下限的估计值。

例如，可以采用公式二十八计算MTBF下限的估计值：

MTB F_{L} = \frac{1}{5000} Σ_{j = 1}^{5000} \min {T_{e, j}^{'}, T_{M, j}}

(公式二十八)

本例中，α为90％时，MTBF_L＝7.0×10⁶h。

基于上述实施例，参阅图6所示，本发明实施例中还提出了一种通信设备的可靠性预计装置，该装置包括：失效率单元60、寿命单元61、第一计算单元62和第二计算单元63，其中，

失效率单元60，用于基于通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，获得通信设备中电子部分的失效率目标预计结果，并基于预设参数，在失效率目标预计结果中模拟出失效率置信上限值；

寿命单元61，用于基于通信设备中机械部分的寿命分布函数，抽取p个寿命实现值，获得通信设备中机械部分的寿命目标预计结果；

第一计算单元62，用于基于通信设备中电子部分的失效率目标预计结果，以及通信设备中电子部分寿命的指数分布函数，抽取p个寿命实现值，获得通信设备电子部分的寿命目标预计结果，以及基于通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与通信设备中电子部分的寿命目标预计结果，获得通信设备的平均故障间隔时间MTBF；

第二计算单元63，用于基于通信设备中电子部分的失效率置信上限值，以及通信设备中电子部分的寿命的指数分布函数，抽取p个寿命下限实现值，获得通信设备中电子部分的寿命下限目标预计结果，以及基于通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与通信设备中电子部分的寿命下限目标预计结果，获得通信设备的MTBF下限值。

较佳的，基于通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，获得通信设备中电子部分的失效率目标预计结果时，失效率单元60具体用于：

基于通信设备中w个电子部分的标准失效率和失效率工程试验数据，计算电子部分失效率修正因子，其中，w小于n，且w个器件为n个器件中失效率最高的w个器件；

基于通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，计算n个电子部分中每一个电子部分的失效率分布函数；

基于每一个电子部分的失效率分布函数分别抽取m个失效率实现值，获得通信设备中电子部分的m个失效率初始预计结果；

采用电子部分失效率修正因子对m个失效率初始预计结果分别进行修正，获得失效率目标预计结果。

较佳的，基于每一个电子部分的失效率分布函数分别抽取m个失效率实现值，获得通信设备中电子部分的m个失效率初始预计结果时，失效率单元60具体用于：

分别抽取m次，分别获得每一个电子部分的失效率分布函数下的m个实现值；将实现值排序，并将各个电子部分之间实现值序号相同的实现值求和，获得m个求和值，并将m个求和值作为通信设备中电子部分的m个失效率初始预计结果。

较佳的，采用电子部分失效率修正因子对m个失效率初始预计结果进行修正，获得失效率目标预计结果时，失效率单元60具体用于：

采用电子部分失效率修正因子对m个电子部分失效率初始预计结果分别进行修正；

计算修正后的m个电子部分失效率初始预计结果的平均值，并将平均值作为失效率目标预计结果。

较佳的，基于通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与通信设备中电子部分的寿命目标预计结果，获得通信设备的MTBF时，第一计算单元62具体用于：

将通信设备中机械部分的寿命目标预计结果包含的p个预计值，与通信设备中电子部分的寿命目标预计结果包含的p个预计值，进行两两配对；

计算保留的p个预计值的平均值，将平均值作为通信设备的MTBF。

较佳的，基于通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与通信设备中电子部分的下限寿命目标预计结果，获得通信设备的MTBF下限值时，第二计算单元63具体用于：

将通信设备中机械部分的寿命目标预计结果包含的p个预计值，与通信设备中电子部分的下限寿命目标预计结果包含的p个预计值，进行两两配对；

计算保留的p个预计值的平均值，将平均值作为通信设备的MTBF下限值。

综上所述，本发明实施例中，基于通信设备中电子部分的标准失效率及方差，获得失效率目标预计结果，并基于预设参数，在失效率目标预计结果中模拟出失效率上限值；基于通信设备中机械部分的寿命目标预计预计结果与通信设备中电子部分的寿命目标预计结果，获得通信设备的平均故障间隔时间MTBF，以及基于通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与通信设备中电子部分的下限寿命目标预计结果，获得通信设备的MTBF下限值。这样，通过获取通信设备中电子部分和机械部分的寿命信息数据，得出通信设备的可靠性预计结果。不仅能准确的表征该通信设备的可靠性水平，还为决策者提供了决策风险的重要信息。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种通信设备的可靠性预计方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，获得所述通信设备中电子部分的失效率目标预计结果，包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于每一个电子部分的失效率分布函数分别抽取m个失效率实现值，获得所述通信设备中电子部分的m个失效率初始预计结果，包括：

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用所述电子部分失效率修正因子对所述m个失效率初始预计结果进行修正，获得失效率目标预计结果，包括：

5.如权利要求1－4任一项所述的方法，其特征在于，基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的寿命目标预计结果，获得所述通信设备的MTBF，包括：

6.如权利要求1－4任一项所述的方法，其特征在于，基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的下限寿命目标预计结果，获得所述通信设备的MTBF下限值，包括：

7.一种通信设备的可靠性预计装置，其特征在于，所述装置包括：

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，基于所述通信设备中n个电子部分的标准失效率及方差，获得所述通信设备中电子部分的失效率目标预计结果时，所述失效率单元具体用于：

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，基于每一个电子部分的失效率分布函数分别抽取m个失效率实现值，获得所述通信设备中电子部分的m个失效率初始预计结果时，所述失效率单元具体用于：

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，采用所述电子部分失效率修正因子对所述m个失效率初始预计结果进行修正，获得失效率目标预计结果时，所述失效率单元具体用于：

11.如权利要求7－10任一项所述的装置，其特征在于，基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的寿命目标预计结果，获得所述通信设备的MTBF时，所述第一计算单元具体用于：

12.如权利要求7－10任一项所述的装置，其特征在于，基于所述通信设备中机械部分的寿命目标预计结果与所述通信设备中电子部分的下限寿命目标预计结果，获得所述通信设备的MTBF下限值时，所述第二计算单元具体用于：

分别在每一对预计值中，保留取值较小的预计值，最终保留p个预计值；计算保留的p个预计值的平均值，将所述平均值作为所述通信设备的MTBF下限值。