以可靠性為中心的質(zhì)量設(shè)計、分析和控制

前言

　　我自1993年開始在中國賽寶實驗室（總部）從事質(zhì)量和可靠性工作，1998年開始為企事業(yè)單位技術(shù)和管理人員開展可靠性方面的培訓(xùn)，雖不是專職講師，累計授課規(guī)模也超過5000人次，學(xué)員都是來自企業(yè)一線的工程技術(shù)人員和管理人員。在同他們的交流中，我強烈地感覺到，提高中國產(chǎn)品可靠性，最重要和緊迫的就是在工程和企業(yè)中向技術(shù)和管理人員灌輸可靠性理念，講解實際操作方法，而不是講解高深的理論，推導(dǎo)復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式。　　在進行可靠性培訓(xùn)時，我經(jīng)常將產(chǎn)品設(shè)計時的經(jīng)驗、方法用可靠性的觀點、理論和方法去解釋分析，很受學(xué)員歡迎。于是，我有意收集前輩和同行們在實際工作中的案例，并將它們同可靠性理論結(jié)合，進行演繹和講解，得到了學(xué)員的認(rèn)可。在本書編寫過程中，對可靠性領(lǐng)域比較成熟的理論和方法，一般直接給出結(jié)論，避免煩瑣的理論推導(dǎo)和論述，力求簡潔明了，通俗易懂。將重點放在介紹使用方法和操作步驟，并盡量列舉案例，使讀者既能加深對理論的理解，又能聯(lián)系實際工作案例開展相應(yīng)工作?！　￡P(guān)于書名，是受到“一個電表的故事（見1.1節(jié)）”啟發(fā)。這個故事，使我理解了許多企業(yè)經(jīng)營和質(zhì)量管理者的困惑：為什么自己的產(chǎn)品出廠前100%檢驗合格，而一年后，返修率卻高達(dá)10％甚至20％？別人的產(chǎn)品卻只有5％甚至l％或者更低？檢驗質(zhì)量對于我們經(jīng)營、管理和技術(shù)人員的影響太深了，因為它好操作，甚至在很多企業(yè)中，檢驗就是質(zhì)量工作的核心內(nèi)容。雖然很多人接觸和了解了新的質(zhì)量觀，但如何真正理解、實施和控制全過程的質(zhì)量，似乎還沒能讓從事具體產(chǎn)品設(shè)計的人掌握其內(nèi)涵，明白如何操作。例如，降低返修率，與產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、原材料、檢驗、銷售、維修等都有關(guān)系，是一項可靠性系統(tǒng)工程。返修率高，說起來是質(zhì)量問題，實際上絕大部分是可靠性問題。更具體地講，就返修率而言，最具決定性的過程是產(chǎn)品設(shè)計（含原材料選型和采購）和生產(chǎn)，其次才是產(chǎn)品出廠檢測（不是設(shè)計時的驗證試驗）?！　∫虼耍緯麨椤兑钥煽啃詾橹行牡馁|(zhì)量設(shè)計、分析和控制》，強調(diào)的是“以可靠性為中心”，但不排除其他已成熟并在生產(chǎn)實踐中有效應(yīng)用的質(zhì)量管理和控制技術(shù)，而且極力倡導(dǎo)兩種技術(shù)或方法的互補共用。希望國內(nèi)的同行能在閱讀和使用本書的過程中創(chuàng)新并推廣各種質(zhì)量可靠性技術(shù)，將以可靠性為中心的質(zhì)量設(shè)計、分析和控制技術(shù)發(fā)揚光大，提升我國產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，打造“中國制造”的質(zhì)量品牌?！　≡诒緯木帉戇^程中，參閱了前輩和同行編寫或提供的大量可靠性文獻和資料，有些內(nèi)容是得益于與他們的交談心得，在此表示衷心的感謝。感謝潘勇研究員對本書提出的寶貴意見，特別感謝劉源張院士親自為本書作序?！　√镉?、葵少英、彭成信、何鋌、楊尚潔、周軍連、王曉晗和杜鵬懿等同事參與了本書部分章節(jié)的編寫、校對和制圖等工作，在此一并感謝。　　由于本書編寫時間緊，加之作者經(jīng)驗和知識有限，難免有疏漏之處，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書主要介紹了以可靠性為中心的質(zhì)量設(shè)計、分析和控制理論、方法與技術(shù)，并列舉了大量案例。全書共分5篇，33章。第一篇導(dǎo)引篇主要論述了為什么要以可靠性為中心；第二篇可靠性基礎(chǔ)篇，包括可靠性指標(biāo)、模型、預(yù)計、分配、FMEA和FTA等；第三篇可靠性設(shè)計篇，包括元器件選用、降額、容差與漂移設(shè)計、冗余設(shè)計、電路簡化設(shè)計、潛在通路、“三防”、熱設(shè)計和靜電防護等12項內(nèi)容；第四篇管理控制篇主要介紹可靠性的控制管理，包括供應(yīng)商的控制、元器件質(zhì)量控制、統(tǒng)計過程控制、質(zhì)量閉環(huán)控制和可靠性評審等；第五篇試驗評價篇，包括可靠性測定試驗、鑒定與驗收試驗、篩選試驗、增長試驗、HALT／HASS及加速壽命試驗。    本書適用于電子產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)的相關(guān)人員，特別是一線的工程技術(shù)人員和管理人員，也可供高校教師和研究生參考，或作為培訓(xùn)教材使用。

書籍目錄

第一篇  導(dǎo)引篇　第1章  引言　　1.1 一個電表的故事　　1.2 質(zhì)量與可靠性　　  1.2.1 質(zhì)量的內(nèi)涵　　  1.2.2 質(zhì)量管理的發(fā)展階段　　  1.2.3 可靠性的內(nèi)涵　　  1.2.4 可靠性工程及其主要工作項目　　  1.2.5 可靠性管理與質(zhì)量管理的關(guān)系　　1.3 為什么要以可靠性為中心　　  1.3.1 現(xiàn)代質(zhì)量管理的要求　　  1.3.2 提高生產(chǎn)力水平的要求　　  1.3.3 消費者利益的要求　　  1.3.4 國家形象和企業(yè)信譽的要求　　1.4 本書的內(nèi)容編排和適用范圍　　參考文獻第二篇  定量分析篇　第2章  產(chǎn)品可靠性表征與壽命分布　　2.1 產(chǎn)品的可靠性定義　　2.2 產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)　　  2.2.1 常用的可靠性指標(biāo)　　  2.2.2 產(chǎn)品的壽命特征量　　2.3 可靠性指標(biāo)間的相互關(guān)系　　2.4 產(chǎn)品的壽命分布　　2.5 浴盆曲線與失效率等級　　2.6 維修度與有效度　第3章  可靠性模型的建立與分析　　3.1 可靠性模型的組成　　3.2 基本可靠性模型和任務(wù)可靠性模型　　3.3 系統(tǒng)可靠性模型　　3.4 建立可靠性模型的程序和原則　第4章  可靠性預(yù)計　　4.1 可靠性預(yù)計的主要方法　　4.2 可靠性預(yù)計標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展及其主要分類　　4.3 元器件計數(shù)法和應(yīng)力分析法可靠性預(yù)計程序　　4.4 計數(shù)法可靠性預(yù)計　　4.5 應(yīng)力分析法的可靠性預(yù)計　　4.6 GJB／Z299C給出的普通雙極型晶體管和集成電路預(yù)計用數(shù)據(jù)表　第5章  可靠性分配　　5.1 可靠性分配考慮的因素　　5.2 考慮復(fù)雜度和重要度的分配方法　　5.3 按預(yù)計失效率等比例分配法　　5.4 按系統(tǒng)可靠性框圖進行分配的方法　　5.5 綜合因子法(工程加權(quán)法分配法，CW法)　　5.6 可靠性指標(biāo)分配應(yīng)注意的事項　第6章    故障模式、效應(yīng)與危害性分析(FMECA)　　6.1 故障模式、影響及危害性分析的概念　　6.2 常用標(biāo)準(zhǔn)　　6.3 軍標(biāo)FMEA／FMECA分析的步驟　　6.4 QS9000的FMECA方法　　6.5 分析實例　第7章  故障樹分析　　7.1 故障樹分析的概念　　7.2 FTA方法基礎(chǔ)　　7.3 故障樹的一般方法　　7.4 故障樹分析應(yīng)用實例　　  7.4.1 壓力罐系統(tǒng)建樹過程　　  7.4.2 壓力罐系統(tǒng)的故障樹規(guī)范化和模塊分解　　  7.4.3 壓力罐系統(tǒng)故障樹定性分析及其應(yīng)用　　  7.4.4 壓力罐系統(tǒng)的故障樹定量分析　　參考文獻第三篇  設(shè)計技術(shù)篇　第8章  可靠性設(shè)計的目的及方法　　8.1 可靠性設(shè)計的指導(dǎo)思想　　8.2 可靠性、維修性指標(biāo)的論證和確定　　8.3 可靠性指標(biāo)與性能指標(biāo)問的相互關(guān)系　第9章  元器件的選用技術(shù)　　9.1 半導(dǎo)體器件的選用　　9.2 電阻器與電位器的選用　　9.3 電容器的選用　　9.4 電感器的選用　　9.5 繼電器的選用　　9.6 接插件的選用　　9.7 電纜一般應(yīng)用考慮　第10章  降額設(shè)計　　10.1 降額設(shè)計的定義與合理應(yīng)用　　10.2 降額設(shè)計的理論依據(jù)　　10.3 降額系數(shù)的確定　第11章  容差與漂移設(shè)計　　11.1 容差與漂移設(shè)計的概念　　11.2 敏感度分析與極差綜合法　　11.3 漂移設(shè)計的計算機仿真　第12章  儲備(冗余)設(shè)計　　12.1 儲備的含義和方式　　12.2 各種儲備方式對可靠性的提高　　12.3 故障模式對儲備的影響　　12.4 靈活應(yīng)用儲備設(shè)計的例子　第13章  電路結(jié)構(gòu)簡化設(shè)計　　13.1 電路集成化　　13.2 數(shù)字邏輯電路的簡化　　13.3 模擬電路的簡化　第14章  潛在通路分析　　14.1 潛在通路分析的由來和原理　　14.2潛在通路的表現(xiàn)形式和設(shè)計預(yù)防　第15章  “三防”設(shè)計　　15.1 防潮設(shè)計　　15.2 霉菌的危害及防護　　15.3 鹽霧的危害及防護　　15.4 元件三防處理常用的工藝　　15.5 案例　第16章  熱設(shè)計　　16.1 概述　　16.2 傳熱方式　　16.3 熱設(shè)計的原則　　16.4 改善熱設(shè)計的方法及示例　第17章  靜電防護(ESD)　　17.1 器件使用環(huán)境的防靜電措施　　17.2 器件使用者的防靜電措施　　17.3 器件包裝、運送和儲存過程中的防靜電措施　　17.4 設(shè)備上ESD的電路保護　　17.5 案例　第18章  微電子器件的可靠性安裝　　18.1 引線成形與切斷　　18.2 在印制電路板上安裝器件　　18.3  焊接　第19章  防閂鎖設(shè)計　　19.1 閂鎖的來源　　19.2 閂鎖的防護　　19.3 案例　第20章  軟件質(zhì)量和可靠性設(shè)計　　20.1 軟件的質(zhì)量和可靠性設(shè)計　　20.2 軟件工程化　　20.3 軟件可靠性設(shè)計準(zhǔn)則　　參考文獻第四篇  管理控制篇　第21章  供應(yīng)商的控制　　21.1 供應(yīng)商的控制　　21.2 對分供方或賣主的評定　　21.3 供應(yīng)商管理舉例　第22章  元器件的質(zhì)量與可靠性控制　　22.1 引言　　22.2 元器件的選用要求　　22.3 各工程階段電子元器件的管理與控制　　22.4 元器件可靠性與質(zhì)量等級　　22.5 元器件的質(zhì)量鑒別　　22.6 案例　第23章  制造過程管理與統(tǒng)計過程控制　　23.1 制造過程中的質(zhì)量與可靠性管理　　23.2 統(tǒng)計過程控制的原理　　23.3 控制圖繪制　第24章  質(zhì)量閉環(huán)控制　　24.1 引言　　24.2 FRACAS系統(tǒng)的建立　　24.3 FRACAS的運行　第25章  可靠性活動與評審　　25.1 各設(shè)計階段的可靠性活動　　25.2 可靠性設(shè)計審查　　25.3 可靠性大綱評審　　參考文獻第五篇  試驗評價篇　第26章  可靠性試驗及其分類　　26.1 可靠性試驗的目的和分類　　26.2 可靠性試驗的計劃與要求　　26.3 可靠性試驗方案及一般程序　第27章  可靠性統(tǒng)計試驗的技術(shù)問題　第28章  可靠性測定試驗　　28.1 可靠性測定試驗的方法與要點　　28.2 可靠性測定試驗的數(shù)據(jù)處理方法　　28.3 可靠性測定試驗的點估計與置信區(qū)間估計　　28.4 指數(shù)分布的假設(shè)檢驗　第29章  可靠性鑒定與驗收試驗　　29.1 抽樣檢驗的基本知識　　29.2 平均壽命抽樣檢驗原理　　29.3 指數(shù)分布下失效率抽樣檢驗　第30章  可靠性篩選試驗　　30.1 可靠性篩選的目的和意義　　30.2 常用的可靠性篩選方法　　30.3 環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS)　　30.4 元器件的二次篩選　第31章  可靠性增長試驗　　31.1 概述　　31.2 常用可靠性增長模型　　31.3 示例　　31.4 可靠性增長試驗計劃曲線　　31.5 可靠性增長試驗的跟蹤與控制　　31.6 可靠性增長試驗的最終評定　　31.7 可靠性增長試驗用表　第32章  高加速壽命試驗和應(yīng)力篩選試驗(HALT／HASS)　　32.1 概述　　32.2 HALT試驗有效性的基本保障　　32.3 HALT試驗程序　　32.4 HASS技術(shù)與實現(xiàn)過程　　32.5 開展HALT和HASS的幾點看法　第33章  壽命和加速壽命試驗　　33.1 壽命試驗　　33.2 加速壽命試驗　　33.3 舉例　　參考文獻

章節(jié)摘錄

　　一般情況是，將產(chǎn)品出廠時，也就是產(chǎn)品的使用時間等于零或近似等于零時，能否滿足技術(shù)規(guī)范的各項要求，稱之為質(zhì)量（當(dāng)然是狹義的質(zhì)量），這由質(zhì)量管理工程師負(fù)責(zé)。而可靠性這一概念，則涉及產(chǎn)品在規(guī)定的現(xiàn)場條件下，產(chǎn)品滿足規(guī)范要求，完成其規(guī)定功能的壽命期有多長。因此，可靠性工程師的職責(zé)就是設(shè)法使產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下，在規(guī)定的使用周期內(nèi)，完成規(guī)定的工作?！　∫噪娮釉O(shè)備為例，產(chǎn)品的壽命分布規(guī)律符合指數(shù)分布。由式（1.1），設(shè)備還沒有出廠時，設(shè)備的工作時間t-0，這時，其工作狀態(tài)應(yīng)該是正常的，設(shè)備的可靠度R（t=0）=1，可認(rèn)為設(shè)備的失效概率為零，所以設(shè)備出廠時就只能對其質(zhì)量（合格率）做出評定，由質(zhì)量管理工程師負(fù)責(zé)。沒有哪個設(shè)備能永遠(yuǎn)工作而不失效，當(dāng)設(shè)備工作時間t-00時，設(shè)備的可靠度JR（t=oo）=O。如果需要評定>0的質(zhì)量，就需要對設(shè)備的可靠性做出評定，就必須通過設(shè)備的可靠性設(shè)計評審或通過可靠性試驗來實現(xiàn)，由可靠性工程師負(fù)責(zé)?！　V義而言，提到產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，其中必須包含產(chǎn)品可靠性水平的高低。根據(jù)有關(guān)資料介紹，國外加世紀(jì)70年代已經(jīng)發(fā)展到可靠性管理與質(zhì)量管理二者互為補充、融合一體的質(zhì)量保證體系。所謂質(zhì)量保證體系就是產(chǎn)品在研究和設(shè)計階段，運用固有技術(shù)和可靠性技術(shù)，奠定產(chǎn)品的固有可靠性。生產(chǎn)階段運用質(zhì)量管理技術(shù)，使制造質(zhì)量接近或達(dá)到設(shè)計水平。　　可靠性管理的重點在于從產(chǎn)品的研究和設(shè)計階段就保證固有技術(shù)和可靠性技術(shù)的實現(xiàn)，而制造過程中的可靠性保證可以利用現(xiàn)有質(zhì)量管理系統(tǒng)，通過開展質(zhì)量管理活動來實現(xiàn)，無需建立新的管理系統(tǒng)。這種產(chǎn)品制造過程中的質(zhì)量管理與可靠性管理的兼容性，已被很多工廠的實踐證明是保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性水平的有效方法。

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