美国军用手册217F 以外的可靠性预计方法

美国军用手册217F 以外的可靠性预计方法
Reliability Prediction Methods Except Mil- HDBK 217F

周雷 许新芳 程俊( 总装重庆军代局驻绵阳地区军代室四川绵阳621000)

摘要: 介绍美国军用手册217F 之外的可靠性预计方法———EPRD- 97 和NPRD- 95 数据库, PRISM 方法以及FIDES 方法等, 分别讨论其适用条件和失效率模型, 全面比较了包括217F 在内的各种可靠性预计方法的优劣。

关键词: 可靠性预计; 模型; 失效率

中图分类号: TP202+.1 文献标识码: A 文章编号: 1003- 0107( 2008) 08- 0068- 03

Abstract : Reliability prediction methods except 217F, the EPRD- 97 and NPRD- 95 database 、PRISM and FIDES methods were introduced , also the conditions and failure rate models for applying the methods were presented. We compared the advantage and disadvantage in detail of the various methods for each other including 217F.
Key Words : Reliability Prediction; Models ; Failure rate
CLC number : TP202+.1 Document code : A Art icle ID: 1003- 0107( 2008) 08- 0068- 03

1 引言
目前, 军队对电子产品可靠性的要求越来越严格, 作为承制单位, 掌握并熟练应用可靠性工程中的各种技术手段和原理显得十分必要。可靠性预计, 既是可靠性工程的初始,也是可靠性工程成功与否的基础。可靠性预计一般采用国际公认的数据库, 并以各种预计方法进行预计。美国军用手册217F: 电子设备可靠性预计, 由美国国防部在1961 年发布,其中采用了两种可靠性预计方法, 即部件应力法和部件计数法。这两种可靠性预计方法已成为电子设备可靠性预计最常用的方法, 我们在《美国军用手册217F 中的可靠性预计方法及其应用》一文中已有论述。
随着可靠性工程和电子技术的发展以及生产的需要, 新的可靠性预计方法被提出, 并应用到各个领域之中。与217F中的两种可靠性预计方法相比, 国内对这些方法较为陌生,因此, 本文着重于217F 未涉及的这些新方法的介绍, 用以描述可靠性的参数同样是失效率( λ) 和平均故障间隔时间( MTBF) 。

2 EPRD- 97 与NPRD- 95 数据库
EPRD- 97 数据库( 电子元件可靠性数据) 与NPRD- 95 数据库( 非电子元件可靠性数据) 由可靠性信息分析中心RIAC ( Reliability Information Analysis Center) 开发, RIAC 属美国国防部特别授权中心之一。EPRD- 97 数据库与NPRD- 95 数据库构成互补关系, 即这两个数据库中的数据没有重复, 由此, 它们可以共同为许多种类的装备或部件提供可靠性预计的计算支持。EPRD- 97 数据库包含各种电子元件的失效率数据, 例如电容器、二极管、集成电路、光电设备、电阻器、半导体闸流管、变压器、晶体管等; 而NPRD- 95 数据库包含的失效率数据涉及范围更为宽广, 如各种电气设备、电动机械部件以及纯机械部件等。这两个数据库中的数据都来源于可靠性预计工程中长期的试验和观测: 人们从1970 年初开始搜集数据, 一直持续
到四分之一个世纪后的1994 年( NPRD- 95) 和1996 年( EPRD- 97) 才分别宣告完成。数据的搜集过程着眼于相对较新的元件、数据的不同来源以及应用环境和质量水平。
许多可靠性预计软件都建立在这两个数据库的基础之上。

3 PRISM 方法
PRISM———电子与非电子元件可靠性预计和数据库( Reliability Prediction and Database for Electronic and Non- electronic Parts) , 是由系统可靠性中心( System Reliability Center, 简称SRC) 开发的一种可靠性预计方法。
PRISM 方法具有两部分, 第一部分是计算每个部件的基本失效率, 第二部分是以系统水平过程评价系数修正基本失效率。 #p#副标题#e#

4 FIDES 方法
FIDES 方法是目前最新的可靠性预计方法, 它包含在DGA- DM / STTC/ CO/ 477- A FIDES – 2004 A 《电子系统可靠性方法论指南》一书中。该指南由法国国防协会( Consortium of French Defence) 与商业航空公司联合开发,于2004 年在法国国防部监管下出版。
FIDES 方法采用了丰富的失效数据, 它们来源于航空、军事领域以及生产制造企业, 该方法的主要开发目的在于提供十分切合实际的, 特别是各种严酷外部环境条件下的电子
产品可靠性预计。因此, 它着眼于电子、电气、电动产品的可靠性预计, 例如集成电路、半导体分立器件、电容器、电热调节器、电阻器、电位器、感应器、变压器、继电器、印
刷电路板、连接器与压电元件等。
FIDES 方法既考虑了部件内在因素引起的失效, 例如产品工艺和质量分布, 亦考虑了外在因素引起的失效, 例如产品规范、设计、制造与集成, 甚至供货渠道的影响。

5 结论
美国军用手册217F 以外的可靠性预计方法尚有许多,本文并非可靠性预计中所用到的所有数据库和方法的完整介绍。例如, 国际电工委员会( IEC) 在2004 年8 月发布的技术报告IEC/ TR 62380: 《可靠性数据手册———电子器件、PCB 板与设备可靠性预计通用模型》中引入了RDF 2000 方法; Telcordia 科技公司于2001 年5 月发布了Telcordia SR- 332 标准: 《电子设备可靠性预计程序》, 其重点关注通信设备, 适用于民用产品; 美国海军水上作战中心于1998
年9 月发布了NSWC- 98/ LEI 标准《机械设备可靠性预计程序》, 包括了各种不同种类的机械部件, 适用于在温度、压力、水流等外界条件影响下的失效率预计。
其它本文未论及的可靠性预计方法, 大多是为特定领域或特定用途而编订, 适用面较窄, 在此从略。就本文讨论的几种可靠性预计方法而言, NPRD- 95 数据库是非电子元件可靠性预计中使用最为频繁的方法, 至今尚无其它方法可替代。EPRD- 97 数据库信息丰富, 同样使用广泛, 唯一的不足是并未考虑所有因素对可靠性的影响。美国军用手册217F在可靠性预计方法中堪称经典, 但由于美国国防部已于1995后停止对其更新, 随着时代发展, 217F 逐渐陈旧已不可避
免。因此, PRISM 与FIDES 方法近来得到了越来越多的应用, 遗憾的是, 支持PRISM 方法的软件非常昂贵, 而FIDES 方法又太新, 使用经验不足, 难以完全满足实际需要。
电子产品种类繁多, 应用环境千差万别, 承制单位在可靠性工程中究竟选择哪种预计方法, 不仅取决于可靠性预计的目的, 同样取决于顾客的实际需要。

参考文献:
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Reliability &Maintainability Symp. 2004. Institute of Electrical & Electronics Engineers, 2004.
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Reliability Methodology for Electronic Systems. FIDES Group, 2004.
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[10] 周雷. MIL- HDBK- 217F 探讨[J]. 电子产品可靠性与环境试验, 2007, 03.

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