CN106443221A - 一种用于电子产品的可靠性鉴定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于电子产品的可靠性鉴定方法，包括步骤：根据置信度，计算与不同故障数对应的可靠性试验时间；根据故障数和与故障数对应的可靠性试验时间，计算使用方风险和生产方风险；根据故障数、与故障数对应的可靠性试验时间和生产方风险，计算最小故障数和最短试验时间；根据使用方风险、生产方风险和鉴别比，计算最大故障数和最长试验时间；根据最小故障数、最短试验时间、最大故障数和最长试验时间画出试验截尾判决图，并基于试验截尾判决图对电子产品的可靠性进行判决。本发明所述技术方案提高了对批电子产品做出拒收判决的条件，因而有效降低了生产方损失和合格电子产品被拒收的风险，同时便于试验规划安排。

Description

一种用于电子产品的可靠性鉴定方法

技术领域

本发明涉及可靠性鉴定领域。更具体地，涉及一种用于电子产品的可靠性鉴定方法。

背景技术

在对电子产品进行可靠性鉴定试验时，根据目前较为常用的指数分布统计试验方案，需从GJB899A-2009《可靠性鉴定和验收试验》中选择定时截尾试验方案或序贯截尾试验方案。

下面对GJB899A-2009《可靠性鉴定和验收试验》中的定时截尾试验方案和序贯截尾试验方案进行具体介绍：

1)序贯截尾试验方案

已知条件是生产方风险α、使用方风险β、平均故障间隔时间检验下限θ₁、平均故障间隔时间检验上限θ₀。

步骤一：根据序贯试验的截尾判定准则确定截尾故障数，即最大故障数。

判定准则为：

式中：

α——生产方风险；

β——使用方风险；

d——鉴别比，即为θ₀与θ₁的比值；

Z₀——最大故障数；

——自由度为2Z₀的卡方分布分位数。

步骤二：计算截尾时间，即最长试验时间。

截尾时间T₀′计算公式为：

步骤三：以判决图形式画出试验方案。

以试验时间为横坐标，以故障数为纵坐标，建立坐标系。以常数b作为斜率，常数a和c分别作为两条平行直线在纵坐标上的截距，绘制相互平行的两条直线，再画出x＝T₀′和y＝Z₀两条直线，则完成了判决图的绘制，如图1所示。

常数a、b、c的计算公式分别为：

图1中直线y＝a+bt下方区域为接收区/停止试验区，直线y＝a+bt、y＝c+bt、x＝T₀′和y＝Z₀所构成的区域为继续试验区，直线y＝c+bt和y＝Z₀构成的区域为拒收区/停止试验区。试验实施过程中，根据故障数和试验时间确定的点所落区域决定做出接收判决、拒收判决或继续试验。从图1中可看出，例如在较短试验时间200h时若出现5个故障就对批次电子产品做出拒收判决。

2)定时截尾试验方案

已知条件是生产方风险α、使用方风险β、平均故障间隔时间检验下限θ₁、平均故障间隔时间检验上限θ₀。

设定接收故障数初始值Z＝0。将Z＝0和规定的β、θ₁代入公式3，得到可能的最小试验时间T；将T值和θ₀、Z＝0代入公式4计算α值；如果计算出的α值大于事先规定值，让Z值加1，按公式3和公式4完成第二轮迭代，直到计算出的α值小于等于规定值，停止迭代；至此，就得到定时截尾试验方案的试验截尾时间和相应的接收故障数。

使用方风险β计算公式为：

式中：

β——使用方风险；

Z——接收故障数；

T——试验时间，单位h；

θ₁——平均故障间隔时间检验下限。

生产方风险α计算公式为：

式中：

α——生产方风险；

Z——接收故障数；

T——试验时间，单位h；

θ₀——平均故障间隔时间检验上限。

由以上介绍可知，这两种试验方案存在以下两点不足之处：一、两种试验方案均没有考虑将可靠性评估数学模型融入试验方案制定中，即，没有考虑置信度，因而较为常用的试验方案中某些试验方案存在以下问题：不能完全利用试验数据评估出满足指标要求的可靠性评估结果；二、定时截尾试验的判决故障数及试验时间在试验前已确定，不论电子产品的固有可靠性高或低，一定要达到最大累积试验时间才停止试验，所以该方案不能及时、有效地利用试验信息为做出接收或拒收判决服务，导致可靠性特差或可靠性特好的电子产品所需的试验时间较序贯试验长；序贯试验能够从试验时间和试验样本量两方面节省试验成本，且能较快地做出接收或拒收判决，但故障数及试验时间在试验前难于确定，不便管理。

因此，需要提供一种用于电子产品的可靠性鉴定方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电子产品的可靠性鉴定方法，解决定时截尾试验方案或序贯截尾试验方案中利用某些试验方案开展试验后，不能完全利用试验数据开展可靠性评估的问题；以及定时截尾试验方案不能及时有效地利用试验信息为判决服务和序贯截尾试验方案的故障数及试验时间在试验前难于确定的问题。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于电子产品的可靠性鉴定方法，包括如下步骤：

S1、根据置信度，计算与不同故障数对应的可靠性试验时间；

S2、根据故障数和与故障数对应的可靠性试验时间，计算使用方风险和生产方风险；

S3、根据故障数、与故障数对应的可靠性试验时间和生产方风险，计算最小故障数和最短试验时间；

S4、根据使用方风险、生产方风险和鉴别比，计算最大故障数和最长试验时间；

S5、根据最小故障数、最短试验时间、最大故障数和最长试验时间画出试验截尾判决图，并基于试验截尾判决图对电子产品的可靠性进行判决。

优选地，步骤S1中计算与不同故障数对应的可靠性试验时间的公式为：

公式中，T为电子产品的可靠性试验时间，单位h；Z为电子产品的故障数；γ为置信度；为自由度为2Z+2的卡方分布分位数；θ₁为平均故障间隔时间检验下限。

优选地，步骤S2中计算使用方风险和生产方风险的公式为：

公式中，α为生产方风险；β为使用方风险；T为电子产品的可靠性试验时间，单位h；Z为电子产品的故障数；θ₁为平均故障间隔时间检验下限。

优选地，步骤S3进一步包括如下子步骤：

S3.1、将各故障数和与故障数对应的可靠性试验时间代入生产方风险与试验时间、故障数的关系式，计算得到各故障数和与故障数对应的可靠性试验时间所对应的多个生产方风险，生产方风险与试验时间、故障数的关系式如下：

公式中，α′为生产方风险；T为电子产品的可靠性试验时间，单位h；d为鉴别比；Z为电子产品的故障数；θ₁为平均故障间隔时间检验下限；

S3.2、将与步骤S2得到的生产方风险最接近的通过步骤S3.1计算出的生产方风险所对应的故障数和与故障数对应的试验时间作为最小故障数和最短试验时间。

优选地，步骤S4进一步包括如下子步骤：

S4.1、令故障数由取最小故障数起逐渐以1为单位增大，根据使用方风险β和生产方风险α，通过查卡方分布表得到最大故障数计算公式中的两个卡方分布分位数，统计各故障数所对应的两个卡方分布分位数的比值，若两个卡方分布分位数的比值不小于1/d，则此时对应的故障数为最大故障数，所述最大故障数计算公式为：

公式中，α为步骤S2得到的生产方风险；β为使用方风险；d为鉴别比；Z_max为最大故障数；为自由度为2Z_max的卡方分布分位数；

S4.2、计算截尾时间，若与最大故障数所对应的试验时间大于截尾时间，则将与最大故障数所对应的试验时间作为最长试验时间，若与最大故障数所对应的试验时间小于等于截尾时间，则将截尾时间作为最长试验时间，计算截尾时间的公式如下：

公式中，T₀′为截尾时间，θ₀为平均故障间隔时间检验上限。

优选地，步骤S5中根据最小故障数、最短试验时间、最大故障数和最长试验时间画出试验截尾判决图的方法如下：

以试验时间为横坐标，以故障数为纵坐标，建立坐标系；

将故障数和与故障数对应的试验时间确定的各点连接形成判定线；

判定线的起点为最短试验时间和最小故障数确定的点，终点为最长试验时间和最大故障数确定的点；

由起点和终点分别向两个坐标轴做垂线，形成试验截尾判决图。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案的有益效果主要有以下三方面：一、在可靠性试验方案制定时将可靠性评估数学模型融入其中，即，考虑了置信度；确定了允许出现的最大故障数，因此在试验过程中出现的故障数不大于规定的最大故障数的情况下，可完全利用该试验得到的数据评估出规定置信度下满足要求的可靠性结果；二、试验过程中出现的故障数小于规定的最大故障数时均可继续开展试验，不能做出判决，只有在故障数大于规定的最大故障数时，才做出拒收判决，提高了对批电子产品做出拒收判决的条件，因而有效降低了生产方损失和合格电子产品被拒收的风险；三、相对于序贯截尾试验的故障数及试验时间在试验前难于确定而言，本发明所述技术方案为试验时间和故障数确定了较小的上下限范围，便于试验规划安排，同时避免了定时截尾试验一定要达到某一规定的最长试验时间才能停止试验，不能及时有效地利用试验信息为做出接收或拒收判决服务的缺点。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出序贯截尾试验的判决图。

图2示出实施例提供的用于电子产品的可靠性鉴定方法的流程图。

图3示出实施例提供的用于电子产品的可靠性鉴定方法的试验截尾判决图。

图4示出代入具体数据的用于电子产品的可靠性鉴定方法的试验截尾判决图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图2所示，本实施例提供的用于电子产品的可靠性鉴定方法，包括如下步骤：

S1、根据置信度，计算与不同故障数对应的可靠性试验时间；

S2、根据故障数和与故障数对应的可靠性试验时间，计算使用方风险和生产方风险；

S3、根据故障数、与故障数对应的可靠性试验时间和生产方风险，计算最小故障数和最短试验时间；

S4、根据使用方风险、生产方风险和鉴别比，计算最大故障数和最长试验时间；

S5、根据最小故障数、最短试验时间、最大故障数和最长试验时间画出试验截尾判决图，并基于试验截尾判决图对电子产品的可靠性进行判决。

其中

步骤S1“根据置信度，计算与不同故障数对应的可靠性试验时间”的具体过程为：

利用指数寿命型电子产品的定时截尾试验方案评定模型确定多组可靠性试验时间和故障数。这些试验时间和故障数的确定主要考虑在规定置信度下能够完全利用试验数据评估出满足指标要求的可靠性评估结果。

指数寿命型电子产品的定时截尾试验方案可靠性评估公式为：

式中：

MTBF_L——电子产品的平均故障间隔时间置信下限值，单位h；

T——电子产品的可靠性试验时间，单位h；

Z——电子产品的故障数；

γ——置信度；

——自由度为2Z+2的卡方分布分位数。

电子产品的平均故障间隔时间置信下限值MTBF_L应大于等于平均故障间隔时间检验下限θ₁，而GJB 899A-2009中规定θ₁取值等于平均故障间隔时间的最低可接受值。为确保能够完全利用可靠性试验数据评估出满足最低可接受值的评估结果，将MTBF_L取值为θ₁。将公式1中的MTBF_L改为θ₁，再将公式1变换得到试验时间和故障数的关系为公式6：

公式(6)中θ₁为平均故障间隔时间检验下限。

根据公式(6)计算规定置信度下故障数与试验时间的对应关系。本实施例给出了最常用置信度分别为0.7和0.8情况下故障数及对应的试验时间，见表1和表2，也可根据公式(6)对其它置信度进行计算。

表1置信度为0.7时故障数和试验时间的对应关系

表2置信度为0.8时故障数和试验时间的对应关系

步骤S2“根据故障数和与故障数对应的可靠性试验时间，计算使用方风险和生产方风险”的具体过程为：

使用方风险β计算公式为：

式中：

β——使用方风险；

Z——接收故障数；

T——试验时间，单位h；

θ₁——平均故障间隔时间检验下限。

将表1和表2中每组试验时间和故障数分别代入公式(7)，计算各组的使用方风险，计算结果见表1和表2。

由表1和表2可知，在置信度为0.7情况下，各组的使用方风险均接近于30％，在置信度为0.8情况下，各组的使用方风险均接近于20％，在其它置信度条件下，同样可计算出置信度与使用方风险的和为1。一般情况下生产方风险α与使用方风险β相同，也可由生产方与订购方协商选取其它数值。

步骤S3“根据故障数、与故障数对应的可靠性试验时间和生产方风险，计算最小故障数和最短试验时间”的具体过程为：

根据定时截尾试验方案中生产方风险与试验时间、故障数的关系式确定最小故障数和最短试验时间，生产方风险与试验时间、故障数的关系式为：

式中：

α——生产方风险；

Z——接收故障数；

T——试验时间，单位h；

θ₀——平均故障间隔时间检验上限。

公式(8)中的θ₀可由下式代替：

θ₀＝d·θ₁……………………………………(9)

式中：

d——鉴别比。

将公式(9)代入公式(8)可得：

将鉴别比和表1或表2中各组试验时间、故障数代入公式(10)可计算得各组数据所对应的生产方风险，若计算出来的某个生产方风险值α'与步骤S2得到的生产方风险最接近，则α'对应的试验时间T_min和故障数Z_min即为最短试验时间和最小故障数。

步骤S4“根据使用方风险、生产方风险和鉴别比，计算最大故障数和最长试验时间”的具体过程为：

根据序贯试验的截尾判定准则确定截尾故障数，即最大故障数，判定准则为：

式中：

α——生产方风险；

β——使用方风险；

d——鉴别比；

Z_max——最大故障数；

——自由度为2Z_max的卡方分布分位数。

根据步骤S2得到使用方风险β和生产方风险α，通过查卡方分布表可以得到公式(11)中的两个卡方分布分位数，直到这两个数值的比例不小于1/d为止，此时就确定了最大故障数Z_max。

截尾时间T₀′计算公式为：

设表1或表2中与Z_max相同的故障数所对应的试验时间为T₁，若T₁>T₀′，则将T₁作为最长试验时间T_max，若T₁<T₀′，则将T₀′作为最长试验时间T_max。

步骤S5“根据最小故障数、最短试验时间、最大故障数和最长试验时间画出试验截尾判决图，并基于试验截尾判决图对电子产品的可靠性进行判决”的具体过程为：

以试验时间为横坐标，以故障数为纵坐标，建立坐标系。将表1或表2中各组故障数和试验时间确定的各点连接形成判定线，判定线的起点为最短试验时间T_min和最小故障数Z_min确定的点，终点为最长试验时间T_max和最大故障数Z_max确定的点，由起点和终点分别向两个坐标轴做垂线，即形成了试验截尾判决图，如图3所示。

图3中判定线与直线T＝T_min、T＝T_max所构成的区域和判定线为接收区/停止试验区，判定线与直线Z＝Z_min、Z＝Z_max所构成的区域为继续试验区，直线Z＝Z_max上方的区域为拒收区/停止试验区。试验实施过程中，根据故障数和试验时间确定的点所落区域决定做出接收判决、拒收判决或继续试验。

下面代入具体数据对本实施例提供的用于电子产品的可靠性鉴定方法作进一步的说明：

假定某电子产品的平均故障间隔时间检验下限θ₁＝100h，平均故障间隔时间检验上限θ₀＝200h，规定置信度γ为0.8。

则本实施例提供的用于电子产品的可靠性鉴定方法的具体步骤为：

S1、根据置信度，计算与不同故障数对应的可靠性试验时间：

试验时间和故障数的关系为公式：

根据公式(6)计算规定置信度0.8下故障数与试验时间的对应关系，见表3。

表3置信度为0.8时故障数和试验时间的对应关系

S2、根据故障数和与故障数对应的可靠性试验时间，计算使用方风险和生产方风险：

使用方风险β计算公式为：

将表3中每组试验时间和故障数分别代入公式(7)，计算各组的使用方风险，计算结果见表3。

由表3可知，在置信度为0.8情况下，各组的使用方风险均接近于20％。设定生产方风险α与使用方风险β相同，则α＝β＝20％。

S3、根据故障数、与故障数对应的可靠性试验时间和生产方风险，计算最小故障数和最短试验时间：

根据定时截尾试验方案中生产方风险与试验时间、故障数的关系式确定最小故障数和最短试验时间，公式为：

根据公式(9)θ₀＝d·θ₁鉴别比计算结果为d＝2。将d＝2和表3中各组试验时间、故障数代入公式(10)计算得：

故障数Z＝3时，生产方风险为0.3；

故障数Z＝4时，生产方风险为0.25；

故障数Z＝5时，生产方风险为0.208；

故障数Z＝6时，生产方风险为0.174。

由计算结果可知，故障数Z＝5的情况下，生产方风险计算值与要求的风险值最为接近，因此，可确定最小故障数Z_min＝5，最短试验时间T_min＝791h。

S4、根据使用方风险、生产方风险和鉴别比，计算最大故障数和最长试验时间：

由以上几个步骤可知决策风险α＝β＝20％。取大于最小故障数5的某个值作为最大故障数，先取Z_max＝6，将以上几个参数代入公式(11)，查卡方分布表得到公式(11)的左边为公式(11)的右边为1/d＝0.5，因此Z_max＝6时公式(11)不成立，然后取Z_max＝7，公式(11)的左边为大于右边为1/d＝0.5，因此最大故障数Z_max＝7。

将θ₀＝200h，Z_max＝7，α＝20％代入公式(12)计算得截尾时间T₀′＝946.7h。

表3中故障数为7所对应的试验时间T₁＝10.24θ₁＝1024h，可得T₁>T₀′，则将T₁作为最长试验时间，即最长试验时间为T_max＝1024h。

S5、根据最小故障数、最短试验时间、最大故障数和最长试验时间画出试验截尾判决图，并基于试验截尾判决图对电子产品的可靠性进行判决：

以试验时间为横坐标，以故障数为纵坐标，建立坐标系。将表3中故障数在5至7的各组故障数和试验时间确定的各点连接形成判定线，判定线的起点为最短试验时间T_min和最小故障数Z_min确定的点(791，5)，终点为最长试验时间T_max和最大故障数Z_max确定的点(1024，7)，由起点和终点分别向两个坐标轴做垂线，即形成了试验截尾判决图，如图4所示。

图4中判定线和判定线下方区域为接收区/停止试验区，判定线与最大故障数7确定的横线所构成的区域为继续试验区，最大故障数7确定的横线上方的区域为拒收区/停止试验区。试验实施过程中，根据故障数和试验时间确定的点所落区域决定做出接收判决、拒收判决或继续试验。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种用于电子产品的可靠性鉴定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据置信度，计算与不同故障数对应的可靠性试验时间；

S2、根据故障数和与故障数对应的可靠性试验时间，计算使用方风险和生产方风险；

S3、根据故障数、与故障数对应的可靠性试验时间和生产方风险，计算最小故障数和最短试验时间；

S4、根据使用方风险、生产方风险和鉴别比，计算最大故障数和最长试验时间；

S5、根据最小故障数、最短试验时间、最大故障数和最长试验时间画出试验截尾判决图，并基于试验截尾判决图对电子产品的可靠性进行判决。

2.根据权利要求1所述的用于电子产品的可靠性鉴定方法，其特征在于，步骤S1中计算与不同故障数对应的可靠性试验时间的公式为：

公式中，T为电子产品的可靠性试验时间，单位h；Z为电子产品的故障数；γ为置信度；为自由度为2Z+2的卡方分布分位数；θ₁为平均故障间隔时间检验下限。

3.根据权利要求1所述的用于电子产品的可靠性鉴定方法，其特征在于，步骤S2中计算使用方风险和生产方风险的公式为：

$\mathrm{\&alpha;}=\mathrm{\&beta;}=\underset{k=0}{\overset{Z}{\&Sigma;}}\frac{{(T/{\mathrm{\&theta;}}_1)}^k{e}^{-T/{\mathrm{\&theta;}}_1}}{k!}$

公式中，α为生产方风险；β为使用方风险；T为电子产品的可靠性试验时间，单位h；Z为电子产品的故障数；θ₁为平均故障间隔时间检验下限。

4.根据权利要求1所述的用于电子产品的可靠性鉴定方法，其特征在于，步骤S3进一步包括如下子步骤：

S3.1、将各故障数和与故障数对应的可靠性试验时间代入生产方风险与试验时间、故障数的关系式，计算得到各故障数和与故障数对应的可靠性试验时间所对应的多个生产方风险，所述生产方风险与试验时间、故障数的关系式如下：

$1-{\mathrm{\&alpha;}}^{\&prime;}=\underset{k=0}{\overset{Z}{\&Sigma;}}\frac{{\left(\frac{T}{{\mathrm{d\&theta;}}_1}\right)}^k{e}^{-\frac{T}{{\mathrm{d\&theta;}}_1}}}{k!}$

公式中，α′为生产方风险；T为电子产品的可靠性试验时间，单位h；d为鉴别比；Z为电子产品的故障数；θ₁为平均故障间隔时间检验下限；

S3.2、将与步骤S2得到的生产方风险最接近的通过步骤S3.1计算出的生产方风险所对应的故障数和与故障数对应的试验时间作为最小故障数和最短试验时间。

5.根据权利要求1所述的用于电子产品的可靠性鉴定方法，其特征在于，步骤S4进一步包括如下子步骤：

S4.1、令故障数由取最小故障数起逐渐以1为单位增大，根据使用方风险β和生产方风险α，通过查卡方分布表得到最大故障数计算公式中的两个卡方分布分位数，统计各故障数所对应的两个卡方分布分位数的比值，若两个卡方分布分位数的比值不小于1/d，则此时对应的故障数为最大故障数，所述最大故障数计算公式为：

$\frac{{\mathrm{\&chi;}}_{2Z_{max},\mathrm{\&alpha;}}^2}{{\mathrm{\&chi;}}_{2Z_{max},(1-\mathrm{\&beta;})}^2}\&GreaterEqual;\frac{1}{d}$

公式中，α为步骤S2得到的生产方风险；β为使用方风险；d为鉴别比；Z_max为最大故障数；为自由度为2Z_max的卡方分布分位数；

S4.2、计算截尾时间，若与最大故障数所对应的试验时间大于截尾时间，则将与最大故障数所对应的试验时间作为最长试验时间，若与最大故障数所对应的试验时间小于等于截尾时间，则将截尾时间作为最长试验时间，计算截尾时间的公式如下：

${T_0}^{\&prime;}=\frac{{\mathrm{\&theta;}}_0\&CenterDot;{\mathrm{\&chi;}}_{2Z_{max},\mathrm{\&alpha;}}^2}{2}$

公式中，T₀′为截尾时间，θ₀为平均故障间隔时间检验上限。

6.根据权利要求1所述的用于电子产品的可靠性鉴定方法，其特征在于，步骤S5中根据最小故障数、最短试验时间、最大故障数和最长试验时间画出试验截尾判决图的方法如下：

以试验时间为横坐标，以故障数为纵坐标，建立坐标系；

将故障数和与故障数对应的试验时间确定的各点连接形成判定线；

判定线的起点为最短试验时间和最小故障数确定的点，终点为最长试验时间和最大故障数确定的点；

由起点和终点分别向两个坐标轴做垂线，形成试验截尾判决图。