无线网络可靠性分析与计算方法研究

(完整版)√MOS器件及其集成电路的可靠性与失效分析

MOS 器件及其集成电路的可靠性与失效分析（提要） 作者：Xie M. X. (UESTC ，成都市) 影响MOS 器件及其集成电路可靠性的因素很多，有设计方面的，如材料、器件和工艺等的选取；有工艺方面的，如物理、化学等工艺的不稳定性；也有使用方面的，如电、热、机械等的应力和水汽等的侵入等。 从器件和工艺方面来考虑，影响MOS 集成电路可靠性的主要因素有三个：一是栅极氧化层性能退化；二是热电子效应；三是电极布线的退化。 由于器件和电路存在有一定失效的可能性，所以为了保证器件和电路能够正常工作一定的年限（例如，对于集成电路一般要求在10年以上），在出厂前就需要进行所谓可靠性评估，即事先预测出器件或者IC 的寿命或者失效率。 （1）可靠性评估： 对于各种元器件进行可靠性评估，实际上也就是根据检测到的元器件失效的数据来估算出元器件的有效使用寿命——能够正常工作的平均时间（MTTF ，mean time to failure ）的一种处理过程。 因为对于元器件通过可靠性试验而获得的失效数据，往往遵从某种规律的分布，因此根据这些数据，由一定的分布规律出发，即可估算出MTTF 和失效率。 比较符合实际情况、使用最广泛的分布规律有两种，即对数正态分布和Weibull 分布。 ①对数正态分布： 若一个随机变量x 的对数服从正态分布，则该随机变量x 就服从对数正态分布；对数正态分布的概率密度函数为 222/)(ln 21)(σμπσ--?=x e x x f 该分布函数的形式如图1所示。 对数正态分布是对数为正态分布的任 意随机变量的概率分布；如果x 是正态分布 的随机变量，则exp(x)为对数分布；同样， 如果y 是对数正态分布，则log(y)为正态分 布。 ②Weibull 分布： 由于Weibull 分布是根据最弱环节模型 或串联模型得到的，能充分反映材料缺陷和 应力集中源对材料疲劳寿命的影响，而且具 有递增的失效率，所以，将它作为材料或零件的寿命分布模型或给定寿命下的疲劳强 度模型是合适的；而且尤其适用于机电类产品的磨损累计失效的分布形式。由于它可以根据失效概率密度来容易地推断出其分布参数，故被广泛地应用于各种寿命试验的数据处理。与对数正态分布相比，Weibull 分布具有更大的适用性。 Weibull 分布的失效概率密度函数为 m t m t m e t m t f )/()(ηη--?= 图1 对数正态分布

多层陶瓷外壳的可靠性设计和失效分析

多层陶瓷外壳的可靠性设计和失效分析 时间：2007-03-13来源：发表评论进入论坛投稿 1 引言 多次陶瓷外壳以其优良的性能被广泛应应用于航天、航空、军事电子装备及民用投资类电子产品的集成电路和电子元器件的封装，常用的陶瓷外壳有集成电路陶瓷外壳，如D型（DIP）、F型（FP）、G型（PGA）、Q型（QFP）、C型（LCC）、BGA型等；混合集成电路陶瓷外壳，光电器件陶瓷外壳，微波器件陶瓷外壳，声表面波器件陶瓷外壳，晶体振荡器陶瓷外壳，固体继电器陶瓷外壳及各种传感器（如霍尔传感器）用陶瓷外壳等等。 多层陶瓷外壳采用多层陶瓷金属化共烧工艺进行生产。多层陶瓷外壳分为高温共烧陶瓷外壳（HTCC）和低温共烧陶瓷外壳（LTCC）两类。本文仅对高温共烧陶瓷外壳（HTCC）进行讨论。 多层陶瓷外壳由于其体积小、导热性好、密封性好、机械强度高、引起封装可靠性高而得到广泛应用，但是，使用中仍然会出现失效。本文就多层陶瓷外壳的失效模式、失效机理和可靠性设计进行探讨。 2 多层陶瓷外壳的失效模式 多层陶瓷外壳在生产和使用中出现的失效模式通常有以下几种： （1）在机械试验中出现陶瓷底座断裂失效； （2）在使用中出现绝缘电阻小于标准规定值，出现失效； 中国可靠性论坛:https://www.wendangku.net/doc/8a17547279.html,/club （3）在使用中外壳出现断、短路失效； （4）在使用中出现外壳外引线脱落、或无引线外壳的引出端焊盘与外电路连接失效； （5）使用中出现电镀层锈蚀失效； （6）使用中出现密封失效； （7）键合和芯片剪切失效； （8）使用不当造成失效。 3 多层陶瓷外壳的失效机理分析 3.1 陶瓷底座的断裂失效

通用的可靠性设计分析方法

通用的可靠性设计分析方法 1.识别任务剖面、寿命剖面和环境剖面 在明确产品的可靠性定性定量要求以前，首先要识别产品的任务剖面、寿命剖面和环境剖面。 （1）任务剖面“剖面”一词是英语profile的直译，其含义是对所发生的事件、过程、状态、功能及所处环境的描述。显然，事件、状态、功能及所处环境都与时间有关，因此，这种描述事实上是一种时序的描述。 任务剖面的定义为：产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。它包括任务成功或致命故障的判断准则。 对于完成一种或多种任务的产品，均应制定一种或多种任务剖面。任务剖面一般应包括：1）产品的工作状态； 2）维修方案； 3）产品工作的时间与程序； 4）产品所处环境（外加有诱发的）时间与程序。 任务剖面在产品指标论证时就应提出，它是设计人员能设计出满足使用要求的产品的最基本的信息。任务剖面必须建立在有效的数据的基础上。 图1表示了一个典型的任务剖面。 （2）寿命剖面寿命剖面的定义为：产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。寿命剖面包括任务剖面。 寿命剖面说明产品在整个寿命期经历的事件，如：装卸、运输、储存、检修、维修、任务剖面等以及每个事件的持续时间、顺序、环境和工作方式。 寿命剖面同样是建立产品技术要求不可缺少的信息。 图2表示了寿命剖面所经历的事件。

（3）环境剖面环境剖面是任务剖面的一个组成部分。它是对产品的使用或生存有影响的环境特性，如温度、湿度、压力、盐雾、辐射、砂尘以及振动冲击、噪声、电磁干扰等及其强度的时序说明。 产品的工作时间与程序所对应的环境时间与程序不尽相同。环境剖面也是寿命剖面和任务剖面的一个组成部分。 2.明确可靠性定性定量要求 明确产品的可靠性要求是新产品开发过程中首先要做的一件事。产品的可靠性要求是进行可靠性设计分析的最重要的依据。 可靠性要求可以分为两大类：第一类是定性要求，即用一种非量化的形式来设计、分析以评估和保证产品的可靠性；第二类是定量要求，即规定产品的可靠性指标和相应的验证方法。 可靠性定性要求通常以要求开展的一系列定性设计分析工作项目表达。常用的可靠性定性设计工作项目见表1。

封装失效分析1

第二单元 集成电路芯片封装可靠性知识—郭小伟 （60学时） 第一章、可靠性试验 1．可靠性试验常用术语 试验名称 英文简称 常用试验条件 备注 温度循环 TCT （T/C ） －65℃~150℃, dwell15min, 100cycles 试验设备采用气冷的方式，此温度设置为设备的极限温度 高压蒸煮 PCT 121℃，100RH., 2ATM,96hrs 此试验也称为高压蒸汽，英文也称为autoclave 热冲击 TST （T/S ） －65℃~150℃, dwell15min, 50cycles 此试验原理与温度循环相同，但温度转换速率更快，所以比温度循环更严酷。 稳态湿热 THT 85℃,85%RH., 168hrs 此试验有时是需要加偏置电压的，一般为Vcb=0.7~0.8BVcbo,此时试验为THBT 。 易焊性 solderability 235℃,2±0.5s 此试验为槽焊法，试验后为10~40倍的显微镜下看管脚的 上锡面积。 耐焊接热 SHT 260℃,10±1s 模拟焊接过程对产品的影响。 电耐久 Burn in Vce=0.7Bvceo, Ic=P/Vce,168hrs 模拟产品的使用。（条件主要针 对三极管） 高温反偏 HTRB 125℃, Vcb=0.7~0.8BVcbo, 168hrs 主要对产品的PN 结进行考核。回流焊 IR reflow Peak temp.240℃ （225℃） 只针对SMD 产品进行考核，且 最多只能做三次。 高温贮存 HTSL 150℃,168hrs 产品的高温寿命考核。 超声波检测 SAT CSCAN,BSCAN,TSCAN 检测产品的内部离层、气泡、裂缝。但产品表面一定要平整。

可靠性数据分析的计算方法

可靠性数据分析的计算方法

PROCEEDINGS,Annual RELIABILITY and MAINTAINABILITY Symposium（1996） 可靠性数据分析的计算方法 Gordon Johnston, SAS Institute Inc., Cary 关键词：寿命数据分析加速试验修复数据分析软件工具 摘要&结论 许多从事组件和系统可靠度研究的专业人员并没有意识到，通过廉价的台式电脑的普及使用，很多用于可靠度分析的功能强大的统计工具已经用于实践中。软件的计算功能还可以将复杂的计算统计和图形技术应用于可靠度分析问题。这大大的便利了工业统计学家和可靠性工程师，他们可以将这些灵活精确的方法应用于在可靠度分析时所遇到的许多不同类型的数据。 在本文中，我们在SAS@系统中将一些最有用的统计数据和图形技术应用到例子的当中，这些例子主要包涵了寿命数据，加速试验数据，以及可修复系统中的数据。随着越来越多的人意识到创新性软件在可靠性数据分析中解决问题的需要，毫无疑问，计算密集型技术在可靠性数据分析中的应用的趋势将会继续扩大。 1.介绍 本文探讨了人们在可靠性数据分析普遍遇到的三个方面： 寿命数据分析 试验加速数据分析 可修复系统数据的分析 在上述各领域，图形和分析的统计方法已被开发用于探索性数据分析，可靠性预测，并用于比较不同的设计系统，供应商等的可靠性性能。 为了体现将现代统计方法用于结合使用高分辨率图形的使用价值，在下面的章节中图形和统计方法将被应用于含有上述三个方面的可靠性数据的例子中。2.寿命数据分析 概率统计图的寿命数据分析中使用的最常见的图形工具之一。Weibull 图是最常见的使用可靠性的概率图的类型，但是当Weibull概率分布并不符合实际数据的时候，类似于对数正态分布和指数分布这一类的概率图在寿命数据分析中也能够起到帮助。 在许多情况下，可用的数据不仅包含故障时间，但也包含在分析时没有发生故障的单位的运行时间。在某些情况下，只能够知道两次故障发生之间的时间间隔。例如，在测试大量的电子元件时，如果记录每一个发生故障的元件的故障时间，那么这可能不经济。相反，在固定的时间间隔内

可靠度分析方法的一般概念

精心整理基于性能的设计过程为分为三个步骤： ①按照建筑物的用途以及用户对建筑物的需求来确定性能的要求，从而建立一个目标性能； ②根据建立好的目标性能选用一种合适的结构设计方法； ③对各项性能指标进行综合评定，判断所设计的建筑物能否满足目标性能的要求。一般采用风险率 （1 （2 （3 （4 在实际工程中，极限状态函数往往是很难用显式表达出来，响应面法是在设计验算点附近用多项式来拟合复杂的极限状态函数，然后用一般的可靠度计算方法计算结构可靠度，因此响应面法在实际工程的计算当中得到广泛应用。 蒙特卡洛法的原理是： 对所研究的问题建立相似的概率模型，根据其统计特征值（如均值、方差等），采用某种特定方法

产生随机数和随机变量来模拟随机事件，然后对所得的结果进行统计处理，从而得到问题的解。（1）根据待求的问题构造一个合适的随机模型，所求问题的解应该对应于该 模型中随机变量的均值和方差等统计特征值；在主要特征参数方面，所构造的模 型也应该与实际问题相一致。 （2）根据模型中各个随机变量的统计参数和概率分布，随机产生一定数量的 随机数。通常我们先产生服从均匀分布的随机数，然后通过某种变换转化为服从 （3 （4 （5 1 2 3 4、重复2、3过程过程N次(N=600)。 5、统计分析上述过程产生的组抗力，得到偏压柱在偏心距为时的抗力 平均值和标准差。 6、给出一组偏心距值，重复以上步骤，便可得到混凝土偏心受压柱截面抗 力—曲线，平均值及标准差。

验算点法(JC)： 洛赫摩和汉拉斯在研究荷载组合时提出了按当量正态化条件，将非正态随机变量当量为正态随机变量进行可靠度计算的新方法。该方法较为直观、易于理解，是国际安全度联合会推荐（JCSS）推荐使用的方法，又称为JC法。 需要已知验算点的坐标值，但对于非正态随机变量和非线性极限状态方程，其坐标值不能预先求得，所以需进行迭代计算。 JC （2）BP 1957 则应对边界条件具 有“最小偏见”的，这实际上是个优化问题，即最大熵原理的定义。 随机有限元法 采用有限元法分析具有确定性物理模型的结构可靠度，可先确定极限状态函数中每项参数如作用效应和结构抗力等的统计参数和概率分布；再通过有限元分析求出结构的随机反应，如结构反应的平

地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究(通用版)

( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究(通用版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研 究(通用版) 摘要：随着社会的快速发展，地铁也渐渐的融入了人们的生活，为人们提供了便利的出行条件。地铁的供电系统是否安全和可靠运行直接影响到地铁的安全运行和稳定性能。随着地铁线路不断增设，地铁的供电系统也越来越复杂化，出现故障的可能性也在不断提高。如果地铁的供电系统出现故障，会直接导致城市地铁运输功能的失灵，可能会危及乘客的生命和安全。因此，本文重点对地铁供电系统的可靠性和安全性进行分析，旨在提高地铁的运行效率和安全性能。 关键词：地铁供电系统；可靠性；安全性；分析方法；研究 一、地铁供电系统的概述 随着社会和经济的迅速发展，我国的城市人口密度也在不断增

加，人们对地铁的需求也随之不断增强，地铁已经成为人们生活中不可或缺的交通工具，由于地铁具有运行速度快、旅客运送量大、车次多、方便舒适等优点，所以被众多国家所使用，缓解了城市大部分的交通压力。因此，我们对地铁可靠性、安全性的要求也越来越高。地铁供电系统的安全可靠运行，对地铁列车的安全可靠运行起着至关重要的作用。供电系统是地铁运行的重要组成部分，供电系统的安全可靠是地铁正常运行的前提和重要保障。 二、地铁供电系统的组成部分 地铁供电系统是为地铁车辆提供电能运行动力的系统。地铁供电系统是由两部分内容组成。第一部分是高压的供电系统，高压供电的系统的供电方式有三种：集中式供电、分散式供电和混合式供电。集中式供电具有可靠性高、便于统一调度管理、施工方便、维护简单、计费便捷等优点，但投资比较大。分散式供电方式一般会受外部电网影响，可靠性相对差一些。混合供电方式集中了前两者共同的优点，但是增大了复杂性。所以，三种供电方式各有其自身的优点和缺点，需要根据地铁运行及管理的实际情况进行选择；而

可靠性失效分析常见方法

可靠性失效分析常见思路 失效分析在生产建设中极其重要，失效分析的限期往往要求很短，分析结论要正确无误，改进措施要切实可行。 1 失效分析思路的内涵 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线，是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据，把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察，然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察，以获取的客观事实为证据，全面应用推理的方法，来判断失效事件的失效模式，并推断失效原因。因此，失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应，自成思考体系，把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体，从而达到失效分析的根本目的。 在科学的分析思路指导下，才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的，即一果多因，常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效，涉及面广，任务艰巨，更需要正确的失效分析思路，以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之，掌握并运用正确的分析思路，才可能对失效事件有本质的认识，减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性，大大提高工作的效率和质量。因此，失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分，而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程，结果和原因具有双重性，因此，失效分析可以从原因入手，也可以从结果入手，也可以从失效的某个过程入手，如“顺藤摸瓜”，即以失效过程中间状态的现象为原因，推断过程进一步发展的结果，直至过程的终点结果“;顺藤找根”，即以失效过程中间状态的现象为结果，推断该过程退一步的原因，直至过程起始状态的直接原因“;顺瓜摸藤”，即从过程中的终点结果出发，不断由过程的结果推断其原因“顺;根摸藤”，即从过程起始状态的原因出发，不断由过程的原因推断其结果。再如“顺瓜摸藤+顺藤找根”、“顺根摸藤+顺藤摸瓜”、“顺藤摸瓜+顺藤找根”等。 2 失效分析的主要思路 常用的失效分析思路很多，笔者介绍几种主要思路。

系统可靠性分析技术 失效模式和影响分析(FMEA)程序(标准状态：现行)

I C S03.120.01;03.120.30 L05 中华人民共和国国家标准 G B/T7826 2012/I E C60812:2006 代替G B/T7826 1987 系统可靠性分析技术失效模式和 影响分析(F M E A)程序 A n a l y s i s t e c h n i q u e s f o r s y s t e mr e l i a b i l i t y P r o c e d u r e f o r f a i l u r em o d e a n d e f f e c t s a n a l y s i s(F M E A) (I E C60812:2006,I D T) 2012-11-05发布2013-02-15实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

目次 …………………………………………………………………………………………………………前言Ⅲ1范围1……………………………………………………………………………………………………… 2规范性引用文件1………………………………………………………………………………………… 3术语和定义1……………………………………………………………………………………………… 4总则2……………………………………………………………………………………………………… 4.1引言2 …………………………………………………………………………………………………4.2分析目的和目标4 …………………………………………………………………………………… 5失效模式和影响分析5 …………………………………………………………………………………… 5.1总则5 …………………………………………………………………………………………………5.2预备工作5 ……………………………………………………………………………………………5.3失效模式二影响及危害性分析(F M E C A)11 ………………………………………………………5.4分析报告17 …………………………………………………………………………………………… 6其他考虑因素18…………………………………………………………………………………………… 6.1共因失效18 ……………………………………………………………………………………………6.2人的因素19 ……………………………………………………………………………………………6.3软件缺陷19 ……………………………………………………………………………………………6.4 F M E A涉及的系统失效后果19 …………………………………………………………………… 7应用20……………………………………………………………………………………………………… 7.1 F M E A/F M E C A的作用20 …………………………………………………………………………7.2 F M E A的益处21 ……………………………………………………………………………………7.3 F M E A的局限与不足21 ……………………………………………………………………………7.4与其他方法的关系22 …………………………………………………………………………………附录A(资料性附录) F M E A和F M E C A的程序概要23 ……………………………………………… …………………………………………………………………………附录B(资料性附录)分析举例25……………………………………………………………………………………………………参考文献32

基于混合法的监控系统可靠性分析

基于混合法的监控系统可靠性分析 于 敏a ，何正友b ，钱清泉b (西南交通大学 a. 信息科学与技术学院；b. 电气工程学院，成都 610031) 摘 要：针对复杂监控系统规模庞大及关键设备为双机冗余结构的特点，提出以动态故障树(DFT)为基础并结合蒙特卡罗方法对监控系统进行可靠性分析的混合方法。利用DFT 建立系统可靠性模型，通过蒙特卡罗仿真算法对模型进行仿真计算，得到系统的可靠性指标。通过对地铁车站级监控系统的可靠性分析，证明了该模型的可行性和算法的有效性。 关键词：监控系统；动态故障树；蒙特卡罗方法；可靠性分析 Reliability Analysis of Monitor System Based on Hybrid Method YU Min a , HE Zheng-you b , QIAN Qing-quan b (a. School of Information Science & Technology; b. School of Electric Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China) 【Abstract 】For dealing with the large scale characteristic of complex monitor system as well as redundant structures of critical components, a hybrid method of reliability analysis for monitor system is presented on basis of dynamic fault tree and in combination with Monte Carlo simulation algorithm. Dynamic Fault Tree(DFT) is used to establish the reliability model of monitor systems. Reliability indices can be obtained by Monte Carlo method, which is used to solve the reliability model. A special reliability analysis case of the subway station-level monitor system is proposed, it demonstrates the feasibility of the model and the effectiveness of the algorithm. 【Key words 】monitor system; Dynamic Fault Tree(DFT); Monte Carlo method; reliability analysis 计 算 机 工 程 Computer Engineering 第36卷 第19期 Vol.36 No.19 2010年10月 October 2010 ·博士论文· 文章编号：1000—3428(2010)19—0014—04 文献标识码：A 中图分类号：TP391 1 概述 监控系统是实现监视控制与数据采集功能的系统，完成远方现场运行参数与开关状态的采集和监视、远方开关的操作、远方参数的调节等任务，并为采集到的数据提供共享的途径[1-2]。监控系统作为一种保证复杂系统正常工作与提高其运行可靠性的重要手段已经被广泛应用[3]。 对系统进行可靠性分析时，经常采用静态(传统)故障树模型及其相应的处理方法。但在工程中，监控系统的关键设备诸如服务器、网络设备等多采用双机冗余结构，而传统故障树方法用于描述冗余部件之间的顺序失效以及动态冗余管理机制时存在局限。因此，可引入动态故障树(Dynamic Fault Tree, DFT)对其进行可靠性分析。DFT 是在传统故障树基础上引入新的逻辑门来表征动态系统故障行为，常利用Markov 状态转移过程进行计算，但它的计算量将随着系统规模的增 大呈指数增长[4]， 且Markov 过程仅适用于失效与维修时间变量服从指数分布的情况。文献[5]提出利用基于梯形公式的顶事件概率计算法，但仍然存在组合爆炸的问题，并不适用于大型监控系统分析。而蒙特卡罗方法作为一种以概率统计理论为基础的数值计算方法，其计算量不受系统规模的制约[6]。结合DFT 具有建模物理概念清楚的特点，本文提出利用混合法对监控系统可靠性进行分析。 2 监控系统可靠性模型 2.1 动态逻辑门 DFT 指至少包含一个专用动态逻辑门的故障树，具有顺序相关性、容错性以及冗余等特性[3]，本文对监控系统可靠性分析可引入如图1所示的4个动态逻辑门。图1(a)~图1(c)为双机储备门，用于描述双机冗余子系统的状态与其主、备用设备状态之间的关系。其中，输入事件A 、B 分别用于描述主、备用设备的状态，输出事件C 则用于描述双机冗余子系统的状态。若主设备的失效率为λ，备用设备的失效率一般为αλ,01α≤≤。当冷储备时备用设备故障率为0，则 0=α；温储备时备用设备故障率小于主设备故障率，则10<<α；热储备时主、备用设备的故障率相同，即有1=α。图1(d)为顺序与门，当且仅当事件按从A 到B 的顺序发生时，输出事件C 才会发生。 (a)双机冷备门 (b)双机温备门 (c)双机热备门 (d)顺序与门 图1 动态逻辑门 2.2 DFT 预处理 当使用混合法对监控系统可靠性进行分析时，根据系统的失效原因建立DFT ，DFT 的顶事件为系统的故障事件，底事件为设备的故障事件。但蒙特卡罗方法是依据静态故障树的结构函数作为仿真的逻辑关系，因此，仿真之前需对DFT 进行预处理，将DFT 转换成静态故障树的方法如下： 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50878188) 作者简介：于 敏(1982－)，女，博士研究生，主研方向：大型监控系统可靠性分析；何正友，教授、博士生导师；钱清泉，教授、 中国工程院院士 收稿日期：2010-04-18 E-mail ：yugnm@https://www.wendangku.net/doc/8a17547279.html,

给水管网系统建模及其可靠性分析报告

给水管网系统建模及其可靠性分析 摘要 给水管网系统是一个拓扑结构复杂、规模庞大、用水变化随机性强、运行控制为多目标的网络系统。管网建模是仿真给水管网系统动态工况的最有效的方法，是为模拟管网系统建立数学模型的过程。模拟容主要是图形模拟、状态模拟和参数模拟。而建立模型并不是一蹴而就的，要不断的开发、更新和完善。在管网优化设计的四个方面中，保证给水系统可靠性是给水设计的主要容之一。随着现代科学技术的快速发展，可靠性工程理论日益受到广泛重视。 关键词：给水管网系统建模；管网优化设计：管网系统可靠性 一、引言 我国各城市的市政公用输配系统（供水、供气）是城市重要的基础设施之一，也是城市建设和可持续性发展的制约因素，这些工程网络在系统规划上有许多方面存在着共性。 对给水管网系统进行建模，一方面对于大量复杂、繁琐的问题能够取得快速、准确的计算结果，大大提高了工作效率，使得以前很少或者不可能进行的大型工程量计算问题和多方案比较问题得以顺利解决。另一方面，可以对输配系统的工作状态（水力、水质）进行比较准确的模拟仿真，尤其当系统中有较完善的设施时，更可以对系统的实时工况进行在线模拟，这样不仅可为系统的优化运行、调度提供很好的基础条件，为系统的改扩建提供可靠的依据，也为给水管网水质预测和安全输配提供支持。 对给水管网系统建模完成后应注意管网的优化设计，包括四个方面：水压、水量的保证性；水质的安全性；可靠性和经济性。随着现代科学技术的快速发展，作为系统工程之一的可靠性工程理论日益受到广泛重视。在近代，各种工程系统、构筑物设计时，已经开始应用可靠性的数学理论。可靠性和其他技术经济指标一样，成为评价系统优劣的主要指标。可靠性问题之所以得到重视，是因为系统、构筑物、设备相互有关，任一部分损坏可能导致整个系统的故障，而整个系统的故障，例如给水系统发生故障，将对社会和人民生活带来损害。而故障的发生多数为随机事件，一般无法预料和预防，因此给水系统可靠性具有概率的性质。在生活节奏日益加快的今天，确保给水管网系统的正常运行具有十分重要的意义。

可靠度分析方法的一般概念

基于性能的设计过程为分为三个步骤： ①按照建筑物的用途以及用户对建筑物的需求来确定性能的要求，从而建立一个目标性能； ②根据建立好的目标性能选用一种合适的结构设计方法； ③对各项性能指标进行综合评定，判断所设计的建筑物能否满足目标性能的要求。一般采用风险率来表示目标性能，因此可靠性分析在评定各项性能上占据着重要的作用。 结构可靠度问题的基本分析方法： （1）根据具体研究问题，明确可靠度分析中涉及的各个随机变量； （2）枚举结构延性破坏机构（结构失效模式）的最可能情况； （3）确定各个随机变量的概率分布和统计参数； （4）建立结构失效模式对应的功能函数，计算可靠指标。 响应面法 通过确定性的试验拟合一个响应面来模拟真实的极限状态曲面，即：用一个简单的函数称为响应面函数）或曲面（称为响应面）来代替隐含或复杂的极限状态函数，使计算得以简化。 响应面法源于实验设计，是实验设计的一种基本方法一包括实验设计和回归分析两部分内容，而后应用于结构可靠度的数值模拟，试验设计用来确定抽样点在输入变量抽样空间的位置，要求抽样点数量少，却又能包含抽样空间的有效信息，以保证响应面的精度，中心复合设计法是响应面法中最常用的一种方法；回归分析是指确定响应面函数及其系数的过程。 在实际工程中，极限状态函数往往是很难用显式表达出来，响应面法是在设计验算点附近用多项式来拟合复杂的极限状态函数，然后用一般的可靠度计算方法计算结构可靠度，因此响应面法在实际工程的计算当中得到广泛应用。 蒙特卡洛法的原理是： 对所研究的问题建立相似的概率模型，根据其统计特征值（如均值、方差等），采用某种特定方法产生随机数和随机变量来模拟随机事件，然后对所得的结果进行统计处理，从而得到问题的解。 （1）根据待求的问题构造一个合适的随机模型，所求问题的解应该对应于该 模型中随机变量的均值和方差等统计特征值；在主要特征参数方面，所构造的模型也应该与实际问题相一致。 （2）根据模型中各个随机变量的统计参数和概率分布，随机产生一定数量的 随机数。通常我们先产生服从均匀分布的随机数，然后通过某种变换转化为服从特定分布的随机数，之后便可进行随机模拟试验。 （3）根据随机模型的特点和随机变量的统计特征，选取合适的抽样方法包括 直接抽样、相关抽样、分层抽样、重要抽样等对每个随机变量进行随机抽样。

动态系统的可靠性分析综述

动态系统的可靠性分析综述 摘要：可靠性设计的基本任务是在故障物理学研究的基础上，结合可靠性试验以及故障数据的统计分析，提供实际计算的数学力学模型和方法及实践。这样就可以在产品的研制阶段，估计或预测产品在规定工作条件下的工作能力状态或寿命，保证产品具有所需的可靠性。传统可靠性分析的概念只能描述静态逻辑关系，不能满足现代复杂动态系统可靠性分析的需要。在给出动态系统状态空间结构和结构函数的基础上，提出失效序列和失效丛的概念描述动态系统的故障模式，这一概念扩展了传统可靠性分析的概念，将割集、蕴含集等作为其在静态情形的特例。给出动态系统部件的概率重要度、结构重要度以及关键重要度的概念，用实例对提出的有关概念进行了说明。 关键词：动态系统；性能可靠性；随机因素；模块化 0 前言 可靠性是产品质量的核心指标之一。在全球化背景下，性能、可靠性、价格及服务等成为产品竞争不可或缺的要素，未来市场将由具有高可靠性产品的企业所主导。 产品固有可靠性是由设计阶段决定的。但是，传统可靠性建模方法存在诸多不足，难以准确分析和求解复杂系统的可靠性指标[1]。例如：可靠性框图（RBD）和故障树分析（FTA）缺乏描述系统动态运行过程的能力，马尔科夫（Markov）模型建模过程繁琐，模型求解和分析困难。近年来，动态可靠性建模引起人们关注，人们提出了动态故障树、GO-FLOW法、随机Petri网（Stochastic Petri Net，SPN）等动态可靠性建模方法[2~5]。 随机Petri网着眼于系统状态及其动态变化，兼有图形化建模能力和数学计算能力，成为复杂系统调度、控制和性能评价研究的有效工具[6]。但是随机Petri 网存在状态爆炸问题，造成复杂系统可靠性指标的求解困难。蒙特卡洛（Monte Carlo）仿真弥补了SPN在模型计算求解方面的不足

“电子产品可靠性设计、试验技术与失效分析”系列培训班

“电子产品可靠性设计、试验技术与失效分析”系列 培训班 招生对象 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 1、各企事业单位从事电子电器相关的工作人员（电子电气检测实验室工作人员、产品研发、技术、品质管理、安全监督、可靠性设计、质量检验、测试、采购等）； 【主办单位】中国电子标准协会 【咨询热线】0 7 5 5 – 2 6 5 0 6 7 5 7 1 3 7 9 8 4 7 2 9 3 6 李生 【报名邮箱】martin#https://www.wendangku.net/doc/8a17547279.html, （请将#换成@） 课程内容 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 随着电子电器产品的体积与重量日益缩小，技术含量不断扩大、智能化程度成倍提高，对电子电器产品可靠性的要求已成为衡量产品质量最重要的技术指标之一。可靠性不仅在国防、航天、航空等尖端技术领域倍受关注，在工业、民用电子等领域也同样得到重视。国家标准委近期公布了GB2423、GB2424等相关一系列标准的更新，进一步规范化现在可靠性试验、测试等相关内容。重视程度可见一斑。 为进一步加强各企事业单位相关人员针对产品可靠性方面的技术能力及国家标准的应用理解，解决各企事业单位没有相关检验人员或者检验人员没有经过正式培训并持证上岗的现状，实现国家对相关技能人员必须持证上岗的要求。我中心定于近期于深圳、杭州两地分别举办“电子产品可靠性设计、试验技术与失效分析系列培训班”学习结束后，统一考核，考核合格者颁发《可靠性实用工程》专业技能资格证书。具体安排如下： 一、学习内容及时间地点 A 班《电子产品可靠性设计、试验技术》 时间地点：2013年8月30日-9月1日深圳（30日报到） 内容：◆可靠性设计技术 1、可靠性设计的基本概念和运用（A、可靠性设计的思路B、降额设计C、简化设计D、储备（冗余）设计 E、容差设计F、可靠性预计G、可靠性增长（RGT）

失效分析(和可靠性)没有那么高深莫测

失效分析(和可靠性)没有那么高深莫测 失效分析现在已经成为了热门技术。业界也有不少专家在讲授失效分析知识。总的来说，失效分析在一般人的眼中，是很高深莫测的一门学问。 这以失效分析方面的专家动辄就拿昂贵的仪器，拿高深IC的解剖来说事不无关系。事实上，有的仪器他们可能也没用过，只有美国的大机构才用得起。 学院派的专家就不用说了，他们由于没有工作经验，所以只能讲解一些理论，他们的主要东西基本上是靠照搬美国的理论来的。所以，大理论一听，真的很高深。而一些研究所的专家，可能用过一些仪器（但是他们用得也不全），也做过一些解剖，但是，很少有企业用到那些仪器。 即使是一些有工作经验的专家出来传授失效分析知识，也不能免俗，总是以那些高深的分析和解剖为主要讲解内容。（我不清楚他们是有所保留，还是觉得不讲高深一点镇不住人） 在我看来，一味地强调高深的失效分析，不顾中国企业现状，就像没有教会人走路就先教人跑步一样。 中国电子行业现在的状况可以说是可靠性非常差。即使一些大公司有可靠性相关部门，很多大公司对可靠性测试花了大投入，但是对失效分析不够重视，失效分析人员沦为修理人员。而可靠性测试的理论基础也是基于发达国家的理论过来的，所以有时并不是那么符合我国，因为我国的技术水平以发达国家不在同一个层面，所以出的问题也不是同层面的问题。中国人有个很大的缺点，就是喜欢形式主义，所以不管是大公司还是小公司，在失效分析和可靠性方面，空有形式，少有实质。 可靠性领域，有两个榜样。美国和日本。美国以严格全面的测试保证可靠性。日本却是更重视失效分析。当然，美国失效分析也是老大，但是日本相对来说更重视实用的失效分析（当然日本也重视可靠性实验）。美国是技术巨无霸，可靠性测试方面日本也没办法达到那样的水平，所以日本实事求是地选择失效分析为重点，不断完善，从而使品质不断提升。 日本的电子产品曾经是劣质品的代名词，但是后来很多地方，特别是家电，赶上了甚至超越了美国。日本的电子产品成为了价廉物美的代名词。日本没有美国的大手笔投入来搞那么全面的可靠性测试，所以其可靠性成本也比美国低。但是，他们通过失效分析，不断提升了品质，所以物美。 举一个实际的例子。 塑封IC刚开始时，可靠性是很差的。当然，IC美国是老大，日本的IC更差。所以日本的电子产品大多要靠进口美国的IC。一开始，美国对塑封IC的可靠性差，认为是理所当然的。他们称要用高可靠性的IC，就要用陶瓷封装的IC，因为那是通过严格的测试的。但是，日本的失效分析专家做了实实在在的测试、失效分析、DPA（破坏性物理实验，以良品解剖为核心），把失效的问题找出来了，通过不断的改善，使日本的塑封IC可靠性也大大提高。美国后来才反过来学习日本的经验，从而提升了他们的塑封IC可靠性，最后重新超越日本。（有几个地方都是这样，美国一开始很厉害，但是日本采用了更合适的方法超过了美国，美国后来重新检讨改进，重新超越日本。比如美国在目标管理和绩效考核进行得如火如荼的时候，日本推行全面质量管理，结果最后日本胜出，美国领悟过来后，抛掉目标管理和绩效考核，才重新赶超日本的）。

我对元器件可靠性与失效性分析(转)

一、我对可靠性的基本认识 可靠性，是质量控制的一个分支。但是把可靠性提升到一个专门技术来看待，是产品不断追求完美的一个必要阶段。我国可靠性研究起步较晚，伴随而来的可靠性分析技术，可靠性设备相对落后。在质量管理体系的跟进方面，比如ISO9001，中国似乎很快就赶上先进国家了，但是ISO，形式主义严重，不管是大大小小的公司，几乎都通过了ISO认证，现在我国企业ISO运作的现实是，基本上对质量水平的提升没有突破性的进展。未来企业之间产品实力的竞争，将会是可靠性水平的竞争。所以，可靠性研究的地位，将会越来越重要。 二、关于可靠性研究的架构形式与运作模式 可靠性工程师，表面上是一种形式的设置，事实上体现了企业对可靠性的重视程度。 传统的产品质量控制，也有一些可靠性控制方面的工作。比如开发部门的DQE （开发测试工程师）、品质部的QA、QE，都有一部分的可靠性工作。但是，这种模式，以对产品的功能，性能，安全测试为主，失效分析也停留在比较表面的部分。所以，有时即使看起来在控制质量，也有一些措施，但是不良仍然不断在发生，原因就在于没有分析到本质问题。 可靠性研究的两大内容就是失效分析和可靠性测试（包括破坏性实验）。两者之间是相互影响和相互制约的。 不过为了使事前简化，可以把这两大内容分割开来看。把失效分析和可靠性测试当成是可靠性研究的两个境界（严格讲来，这种分法不是非常恰当，此处只是为了简化）。企业可以根据自身的实际作出不同的策略。 以失效分析为主要内容的模式，相对来说是比较被动的模式，是等问题发生后才去分析问题的。当然，失效分析结果出来之后，可以反过来影响测试、开发、工艺、流程、筛选标准等。这种模式又可以根据自身情况，把失效分析做到不同的境界。这种模式，即使是简单的境界，也能实现低投入高回报。规模较小时，比如我们公司开始时可以采取这种模式。 以可靠性测试（包括破坏性实验）为主要内容的模式，是从源头上保证可靠性的一种方法。这种模式是一个系统工程，要求的实验设备非常丰富，投入的人力和时间也多，还有对信息的收集和统计（“只有在统计受控的条件下生产的元器件才会具有高可靠性”）投资非常大。目前我们公司还不能完全满足这个条件。 下面谈的是我对以失效分析为主要内容的模式时，可靠性研究架构的看法。 这种模式，由于规模小，所以不足以成立一个专门部门。但是可靠性工程师（或失效分析工程师）是一个必要岗位。当然可靠性工程师分在品质部还是开发部直