產(chǎn)品可靠性、維修性及保障性手冊(cè)

內(nèi)容概要

由派切特編著的《產(chǎn)品可靠性維修性及保障性手冊(cè)》首先討論了產(chǎn)品效用及其相關(guān)函數(shù)，闡述了可靠性的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，引入了統(tǒng)計(jì)推理概念；然后分別介紹了概率分布的基本類型，闡述了置信區(qū)間的概念，介紹了軟件的可靠性、質(zhì)量和安全性，闡述了一個(gè)稱為“失效模式、機(jī)理及效果分析（FMMEA）”的新方法，給出了在容錯(cuò)條件下計(jì)算可靠性的方法和對(duì)可維修產(chǎn)品失效進(jìn)行建模與分析的方法。書中講述了對(duì)可靠性增長(zhǎng)、加速試驗(yàn)和持續(xù)改進(jìn)項(xiàng)目的管理，分析了可靠性對(duì)后勤保障要求的影響，介紹了如何對(duì)整體產(chǎn)品效能進(jìn)行評(píng)估的方法，并引入了工藝能力概念和統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制技術(shù)。
《產(chǎn)品可靠性維修性及保障性手冊(cè)》面向的讀者群體是有興趣學(xué)習(xí)可靠性方面知識(shí)的專業(yè)人員，可靠性專業(yè)的學(xué)生以及企業(yè)內(nèi)的可靠性相關(guān)技術(shù)人員。

作者簡(jiǎn)介

Michael
Pecht是香港城市大學(xué)電子工程系的客座教授，電子工程碩士，美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校機(jī)械工程的碩士和博士?，F(xiàn)為專業(yè)工程師、IEEE會(huì)士（IEEE
Fellow）、ASME會(huì)士（ASME Fellow）和IMAPS會(huì)士（IMAPS
Fellow）。2008年，獲得可靠性領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)——IEEE可靠性協(xié)會(huì)終生成就獎(jiǎng)。曾任IEEE Transactions on
Reliability主編八年，IEEE Spectrum咨詢顧問(wèn)?，F(xiàn)為Microelectronics
Reliability的主編，IEEE Transactions on Components and Packaging
Technology副主編。美國(guó)馬里蘭大學(xué)學(xué)院園分校高級(jí)生命周期工程研究中心（Center for Advanced
LifeCycle Engineering，CALCE）創(chuàng)始人；機(jī)械工程系George
Dieter首席教授、應(yīng)用數(shù)學(xué)系教授。已編寫關(guān)于電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、使用和供應(yīng)鏈管理等方面的書籍20余本，發(fā)表學(xué)術(shù)論文400余篇。在過(guò)去的十年中，他領(lǐng)導(dǎo)的科研小組一直致力于可靠性診斷的研究。他們已經(jīng)為100多家生產(chǎn)電子產(chǎn)品的跨國(guó)企業(yè)提供了咨詢，為這些企業(yè)的電子產(chǎn)品和系統(tǒng)的策略制定、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、診斷分析、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面提供了專家意見(jiàn)和技術(shù)支持。因?qū)煽啃匝芯康慕艹鲐暙I(xiàn)，獲得歐洲微納米可靠性獎(jiǎng)；因?qū)﹄娮臃庋b的研究，獲3M研究獎(jiǎng)；因?qū)﹄娮赢a(chǎn)品可靠性分析的貢獻(xiàn)，獲IMAP（國(guó)際微電子和包裝協(xié)會(huì)）William
D．Ashman成就紀(jì)念獎(jiǎng)。

書籍目錄

譯叢序言
序言
譯者序
主編介紹
各章節(jié)作者介紹
第1章  產(chǎn)品效能與價(jià)值
  1.1  引言
  1.2  影響效能的產(chǎn)品特征
  1.3  影響產(chǎn)品效能的計(jì)劃因素
    1.3.1  產(chǎn)品效能
    1.3.2  運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)和可用性
    1.3.3  可信性
    1.3.4  產(chǎn)品能力
    1.3.5  可靠性
    1.3.6  維修性
    1.3.7  時(shí)間元素之間的關(guān)系
  1.4  任務(wù)目標(biāo)分鋸
    1.4.1  行政管理時(shí)間
    1.4.2  后勤支持時(shí)間
    1.4.3  維修實(shí)施時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間
第2章  與可靠性相關(guān)的概念
  2.1  引言
  2.2  可靠度
  2.3  概率密度函數(shù)
  2.4  故障率
  2.5  條件可靠性
  2.6  失效時(shí)間
  練習(xí)
第3章  統(tǒng)計(jì)推論概念
  3.1  引言
  3.2  統(tǒng)計(jì)估計(jì)
    3.2.1  點(diǎn)估計(jì)
    3.2.2  區(qū)間估計(jì)
  3.3  假設(shè)檢驗(yàn)
    3.3.1  頻率直方圖
    3.3.2  適合度檢驗(yàn)
  3.4  可靠性回歸模型的擬合
    3.4.1   Gauss-Markov理論和線性回歸
    3.4.2  比例風(fēng)險(xiǎn)（PH）模型和加速壽命（AL）模型
    3.4.3  恒定應(yīng)力下的加速壽命回歸
    3.4.4  時(shí)間相關(guān)應(yīng)力下的加速壽命回歸
  3.5  結(jié)論
  參考文獻(xiàn)
第4章  產(chǎn)品可靠性分析的實(shí)用概率分布
  4.1  引言
  4.2  離散型分布
    4.2.1  二項(xiàng)分布
    4.2.2   Poisson分布
    4.2.3  其他離散分布
  4.3  連續(xù)型分布
    4.3.1   Weibull分布
    4.3.2  指數(shù)分布
    4.3.3  正態(tài)分布
    4.3.4  對(duì)數(shù)正態(tài)分布
  4.4  繪制概率曲線
第5章  置信區(qū)間
  5.1  引言
  5.2  概念
    5.2.1  定義
    5.2.2  置信水平
    5.2.3  置信區(qū)間和樣本量的關(guān)系
  5.3  置信區(qū)間估計(jì)方法
  5.4  正態(tài)分布的置信區(qū)間
    5.4.1  已知方差，未知均值總體的置信區(qū)間
    5.4.2  未知方差，未知均值總體的置信區(qū)間
    5.4.3  已知方差，但均值不同的兩個(gè)總體的置信區(qū)間
  5.5  MTBF的置信區(qū)間——假設(shè)為指數(shù)分布
  5.6  總體比例置信區(qū)間
  5.7  總結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第6章  硬件可靠性
  6.1  引言
  6.2  失效機(jī)理和損傷模型
    6.2.1  異常的機(jī)械性能
    6.2.2  異常的熱學(xué)性能
    6.2.3  異常的電學(xué)性能
    6.2.4  屈服
    6.2.5  扭曲
    6.2.6  斷裂
    6.2.7  接觸面脫離粘連
    6.2.8  疲勞
    6.2.9  蠕變
    6.2.10  磨損
    6.2.1l  相互擴(kuò)散引起的老化
    6.2.12  離子輻射引起的老化
    6.2.13  其他老化現(xiàn)象
    6.2.14  腐蝕
    6.2.15  金屬遷移
  6.3  載荷、應(yīng)力和材料行為
  6.4  變異性與可靠性
  6.5  可靠性預(yù)測(cè)技術(shù)
  6.6  案例研究：微電子封裝中的絲焊組裝
    6.6.1  失效機(jī)理和應(yīng)力分析
    6.6.2  變異性和可靠性的隨機(jī)建模
    6.6.3  疲勞壽命和可靠性預(yù)測(cè)
  6.7  鑒定試驗(yàn)和加速試驗(yàn)
  6.8  降額和后勤決策
  6.9  制造問(wèn)題
    6.9.1  工藝鑒定
    6.9.2  工藝性、工藝變化和缺陷、產(chǎn)出
    6.9.3  工藝驗(yàn)證試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制
  6.10  總結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第7章  軟件可靠性
  7.1  引言
  7.2  相關(guān)定義
  7.3  軟件開(kāi)發(fā)：經(jīng)典的瀑布式生命周期
    7.3.1  各階段描述
    7.3.2  軟件開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)
    7.3.3  軟件開(kāi)發(fā)生命周期和相關(guān)成本中的錯(cuò)誤分布
  7.4  改進(jìn)軟件可靠性的技術(shù)
    7.4.1  可靠軟件的設(shè)計(jì)
    7.4.2  容錯(cuò)軟件的設(shè)計(jì)
    7.4.3  測(cè)試
    7.4.4  形式化方法
    7.4.5  軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程成熟度
  7.5  軟件可靠性評(píng)估技術(shù)
    7.5.1  軟件分析方法
    7.5.2  軟件度量
    7.5.3  軟件可靠性模型
  7.6  總結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第8章  失效模式、機(jī)理及影響分析
  8.1  引言
  8.2  失效模式、機(jī)理及影響分析方法
    8.2.1  系統(tǒng)的定義、元素和功能
    8.2.2  潛在失效模式
    8.2.3  潛在失效原因
    8.2.4  潛在失效機(jī)理
    8.2.5  失效模型
    8.2.6  生命周期剖面
    8.2.7  失效機(jī)理的優(yōu)先排序
    8.2.8  文件編制
  8.3  案例研究
  8.4  總結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第9章  可靠性設(shè)計(jì)
  9.1  引言
  9.2  產(chǎn)品需求和約束
  9.3  產(chǎn)品的生命周期條件
  9.4  可靠性能力
  9.5  零件和材料選擇
  9.6  失效模式、機(jī)理及影響分析
  9.7  失效物理
    9.7.1   應(yīng)力裕度
    9.7.2  失效機(jī)理的模型分析
    9.7.3  降額
    9.7.4  保護(hù)結(jié)構(gòu)
    9.7.5  冗余
    9.7.6  預(yù)測(cè)
  9.8  鑒定
  9.9  制造和裝配
    9.9.1  工藝性
    9.9.2  工藝驗(yàn)證試驗(yàn)
  9.10  閉環(huán)根源監(jiān)測(cè)
  9.11  總結(jié)
  參考文獻(xiàn)
  練習(xí)
第10章  系統(tǒng)可靠性建模
  10.1  引言
  10.2  可靠性框圖
  10.3  串聯(lián)系統(tǒng)
  10.4  冗余系統(tǒng)
    10.4.工作冗余
    10.4.2  備用系統(tǒng)
    10.4.3  表決系統(tǒng)
    10.4.4  冗余的限制因素
    10.4.5  復(fù)雜系統(tǒng)
  10.5  故障樹(shù)分析
  10.6  故障樹(shù)分析的步驟
  參考文獻(xiàn)
  練習(xí)
第11章  冗余和容錯(cuò)產(chǎn)品的可靠性分析
  11.1  靜態(tài)冗余——組合建模
    11.1.1  簡(jiǎn)單冗余
    11.1.2  掩蔽冗余
    11.1.3  故障樹(shù)
  11.2  時(shí)間相關(guān)性
    11.2.1  平均失效時(shí)間
    11.2.2  故障率
  11.3  動(dòng)態(tài)冗余——Markov模型
    11.3.1  備用冗余
    11.3.2   TMR/單一系統(tǒng)
    11.3.3  可修復(fù)產(chǎn)品
  11.4  關(guān)聯(lián)失效
    11.4.1  共模失效
    11.4.2  關(guān)聯(lián)失效率
    11.4.3  多模失效
  11.5  容錯(cuò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的覆蓋建模
    11.5.1  相關(guān)術(shù)語(yǔ)
    11.5.2  不完全覆蓋的影響
    11.5.3  覆蓋模型的一般結(jié)構(gòu)
    11.5.4  近重合故障
    11.5.5  把覆蓋模型納入到產(chǎn)品模型
  11.6  有界近似模型
    11.6.1  截?cái)喔F盡狀態(tài)枚舉
    11.6.2  截?cái)嗟牟幌嘟环e之和
    11.6.3   Markov鏈的截?cái)?br />  11.7  高級(jí)主題
    11.7.1  性能與可靠性的結(jié)合
    11.7.2  階段性運(yùn)行
    11.7.3  高級(jí)故障樹(shù)建模
  11.8  總結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第12章  可維修產(chǎn)品的可靠性模型和數(shù)據(jù)分析
  12.1  引言
  12.2  分析背景
    12.2.1  壽命獨(dú)立F-R過(guò)程
    12.2.2  壽命持久F-R過(guò)程
    12.2.3  定義AI和AP的特征
    12.2.4  更新（renewal）過(guò)程和Poisson過(guò)程的失效修復(fù)
  12.3  數(shù)據(jù)分析技術(shù)
    12.3.1  圖形化趨勢(shì)測(cè)試
    12.3.2  更新過(guò)程測(cè)試
    12.3.3  齊次Poisson過(guò)程測(cè)試
    12.3.4  兩樣本的比較
    12.3.5   weihull非齊次Poisson過(guò)程的擬合
  12.4  總結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第13章  持續(xù)的可靠性改進(jìn)
  13.1  引言
  13.2  可靠性的增長(zhǎng)過(guò)程
    13.2.1  可靠性改進(jìn)計(jì)劃
    13.2.2  失效分類
    13.2.3  試驗(yàn)優(yōu)化
    13.2.4  試驗(yàn)周期和環(huán)境問(wèn)題
  13.3  應(yīng)力余量試驗(yàn)
    13.3.1  應(yīng)力壽命試驗(yàn)（STRIFE）
    13.3.2  高加速壽命試驗(yàn)（HALT）
    13.3.3  逆冪律模型和Miner法則
  13.4  對(duì)可靠性持續(xù)增長(zhǎng)的監(jiān)控
    13.4.1  持續(xù)增長(zhǎng)模型
    13.4.2  離散模型
  13.5  可靠性改進(jìn)的效率和不確定性
    13.5.1  可靠性增長(zhǎng)效率
    13.5.2  可靠性增長(zhǎng)的不確定性
  13.6  總結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第14章  后勤保障
  14.1  引言
  14.2  后勤保障要素
  14.3  可靠性對(duì)后勤資源的影響
    14.3.1  可靠性、維修率及后勤資源的預(yù)期需求
    14.3.2  供應(yīng)保障——維修配件和消耗品的供應(yīng)
    14.3.3  人力與人事計(jì)劃——人員編制
    14.3.4  保障及測(cè)試設(shè)備——利用率和生產(chǎn)率
  14.4  維修等級(jí)分析
  14.5  總結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第15章  產(chǎn)品效能和成本分析
  15.1  引言
  15.2  用Markov過(guò)程量化產(chǎn)品效能的框架
    15.2.1  多功能產(chǎn)品運(yùn)行的廣義模型
    15.2.2  效能評(píng)估示例——連續(xù)運(yùn)行
    15.2.3  模型的適用性
  15.3  產(chǎn)品效能分析所要考慮的因素
    15.3.1  階段Ⅰ：定義應(yīng)用、產(chǎn)品與后勤保障
    15.3.2  階段Ⅱ：選擇效能量度
    15.3.3  階段Ⅲ：建立數(shù)學(xué)模型
    15.3.4  階段Ⅳ：獲取輸入數(shù)據(jù)
    15.3.5  階段Ⅴ：應(yīng)用、解釋和改進(jìn)模型
  15.4  成本效能分析
    15.4.1  成本分類
    15.4.2  成本估計(jì)
    15.4.3  成本調(diào)整
    15.4.4  成本的不確定性和敏感性
    15.4.5  綜合考慮效能和成本
  15.5  總結(jié)
  參考文獻(xiàn)
  輔助閱讀材料
第16章  工藝能力與過(guò)程控制
  16.1  引言
  16.2  平均檢出質(zhì)量
  16.3  工藝能力
  16.4  統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制
    16.4.1  控制圖：確認(rèn)變異來(lái)源
    16.4.2  構(gòu)建控制圖
  16.5  控制圖案例
  參考文獻(xiàn)
  練習(xí)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：因此，在產(chǎn)品的使用環(huán)境下，運(yùn)行可用性和運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)與正常工作時(shí)間和停機(jī)時(shí)間有關(guān)。以下是相關(guān)定義：①系統(tǒng)或產(chǎn)品的運(yùn)行可用性：在既定條件下，在任意時(shí)間點(diǎn)，產(chǎn)品或系統(tǒng)滿意運(yùn)行的概率。此處的總時(shí)間包括運(yùn)行時(shí)間、維修實(shí)施時(shí)間、行政管理時(shí)間和保障時(shí)間。②系統(tǒng)或產(chǎn)品的運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)：在任意時(shí)刻，產(chǎn)品或系統(tǒng)能夠滿意運(yùn)行，或者設(shè)備在已知狀態(tài)下（包括預(yù)警時(shí)間內(nèi)）按用戶需求運(yùn)行的可能性?？?cè)粘虝r(shí)間是估計(jì)運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)的基礎(chǔ)。運(yùn)行可用性的子集是內(nèi)在或固有（Inherent）可用性。就像設(shè)計(jì)效能的概念一樣，運(yùn)行可用性試圖僅通過(guò)維修實(shí)施時(shí)間和用戶要求的產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)間來(lái)最小化外部因素帶來(lái)的影響。因此，它不包括自由時(shí)間。自由時(shí)間是指不需要產(chǎn)品運(yùn)行的時(shí)間以及產(chǎn)品停機(jī)時(shí)間，這些都是由后勤供給和管理延遲而造成的。固有可用性是一項(xiàng)內(nèi)在能力，因此，假設(shè)實(shí)際運(yùn)行條件與設(shè)計(jì)定義的條件相匹配，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工程師首先要說(shuō)明發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。如果工程師不能解決問(wèn)題，那么產(chǎn)品運(yùn)行管理者就要減少行政管理、后勤延遲，或者更有效地利用并維修產(chǎn)品。1.3.3可信性大部分產(chǎn)品都處于其運(yùn)行過(guò)程中多種狀態(tài)的某一種狀態(tài)，可信性（Dependability）用來(lái)衡量產(chǎn)品處于某種狀態(tài)的概率。如果某一產(chǎn)品包括n個(gè)可識(shí)別零部件，每個(gè)零部件都僅具有兩種狀態(tài)（有效和失效），那么產(chǎn)品就可能處于2“種狀態(tài)中的某一種。例如一個(gè)產(chǎn)品包含有10個(gè)組件，每個(gè)組件不是處于工作狀態(tài)，就是處于不工作狀態(tài)，那么它就具有1024種可能的狀態(tài)。通常，運(yùn)行可用性能夠用單一的數(shù)字量化，但可信性卻不行。然而我們卻可以用可信性概念來(lái)量化產(chǎn)品效能。盡管如此，對(duì)于簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)，我們?nèi)钥梢詫?duì)其可信性進(jìn)行量化表示。例如對(duì)于某一簡(jiǎn)單產(chǎn)品，定義其1024種狀態(tài)的某一子集為有效狀態(tài)，如果產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)屬于此子集，那么我們認(rèn)為產(chǎn)品是可信的。當(dāng)然，產(chǎn)品要輸出可接受的結(jié)果，并不一定需要處于所有的有效狀態(tài)，此時(shí)就需要考慮產(chǎn)品的能力，我們將在后續(xù)內(nèi)容討論它。從分析法的角度來(lái)講，可信性的概念描述了產(chǎn)品如何從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)。例如產(chǎn)品部件的失效，通常會(huì)使產(chǎn)品從當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)變到能力低下的狀態(tài)。如果及時(shí)進(jìn)行維修，那么產(chǎn)品又會(huì)回到具備生產(chǎn)力的狀態(tài)。如果某部件的失效直接導(dǎo)致產(chǎn)品不能工作，那么在得到維修之前，產(chǎn)品沒(méi)有任何有效輸出。1.3.4產(chǎn)品能力產(chǎn)品能力（Capability）用來(lái)衡量產(chǎn)品完成給定任務(wù)的情況。通常，它是一個(gè)依賴于狀態(tài)的量。如果產(chǎn)品沒(méi)有運(yùn)行，那么它的能力便為零，不過(guò)情況不總是這樣的。假如用一輛坦克來(lái)保衛(wèi)領(lǐng)土，有可能坦克不能開(kāi)火，但如果敵人看到了坦克，卻并不知道它處于這種狀態(tài)，那么坦克在維修期內(nèi)就算完成了保衛(wèi)領(lǐng)土的任務(wù)。另一方面，運(yùn)行中的產(chǎn)品不一定都能像想象的那樣發(fā)揮其最大能力。

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《產(chǎn)品可靠性、維修性及保障性手冊(cè)(原書第2版)》是國(guó)際機(jī)械工程先進(jìn)技術(shù)譯叢之一。

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