造成可靠性降低的因素

这里讨论在生产和使用期间造成可靠性降低，但又可以控制的因素。本节的目的是：

(1)对基本的制造和组装工艺提供一种新的理解：即在设计过程中，为了使可靠性的降低达到最小他，制造和组装工艺也是可以设计和折中的。

(2)建立一种概念的框架，即把操作人员的维护过程也看作是造成可靠性降低的因素。

(3)对附加的过程控制、试验或改进检测方法的优越性进行估算。

最大限度减小和控制可靠性降低的关键是对由生产和维护造成的缺陷进行估算。两种类型的缺陷，质量缺陷和可靠性缺陷，必须加以考虑。质量缺陷定义为可以用常规检测方法确定的那些缺陷；而可靠性缺陷则定义为由于施加了某种应力形成的缺陷，这类缺陷开始时检测不出来，经过一段时间的发展才能被检测到。

现举例说明这两种类型的缺陷。一个电阻，将其引线朝着电阻体弯曲。如果引线在弯曲过程中施加的应力造成电阻体破碎，那么这是一个质量缺陷。但是，如果应力较小，还不足以使电阻体碎裂，用常规检测方法可能发现不了这种缺陷。高低温循环试验可能使电阻体产生小的应力裂纹，于是湿气和其他气体就会污染电阻体，久而久之造成阻值的改变。这种缺陷属于可靠性缺陷。为了将元件插入电路板，如果设计规范要求将引线弯曲得过分，那么这种缺陷也是一种设计缺陷。如果不恰当的弯曲是由于操作不良引起的，这种缺陷归类为诱导缺陷。

在正常使用的情况下，设备的运行AD90677.html" target="_blank" title="AD90677">AD90677和维护也会引起缺陷。已经证明，现场的操作人员由于疏忽大意、对设备不熟悉、缺少测试仪器、任务的需要等原因，可能对系统施加了超过预定水平的应力。同样，定期和不定期的维修也会降低可靠性。在不定期维修中，为了确定故障元器件可能将好的元器件替换下来。在许多情况下，好的元器件被误认为有缺陷的元器件，而未能重新安装上去。这些元器件经常被送回维修站进行修复或者被丢弃，这表明故障率比实际发生的还要高。还有一种可能性，返修过的元器件再次使用，其可靠性不可能回到刚出厂时的水平。定期维修也可能在合格组件中引入缺陷，原因往往是：异物遗留在组件中，螺栓拧得不紧或过紧，脏物进入，元器件替换不适当，润滑剂使用不当等。

在可靠性分析中，这些诱导缺陷和工作应力连同环境影响都是必须控制并加以解决的因素。通常，在可靠性预测手册中环境因素是指工作环境引起的附加应力。但是维修期间所遇到的环境应力与预测手册中所期望的环境应力是不一样的。例知，某装置要移到另外一个地方进行修理，在等待搬运时可能被放在阳光直射的地方。元器件温度就可能超过正常工作环境下承受的温度，这样，元器件的寿命就会缩短。在拆卸、修理和重新安装过程中元器件所受到的机械应力也可能超过在指定环境下所受的应力。因此，所有的维修过程都应该进行评价，并得到控制，使维修造成的诱导缺陷降到最小。

可靠性降低的控制涉及到有关检测的一些概念，它们是检测频率、检测类型、检测部位和检测效率等。其中关键是检测效率的确定，包括进货、生产、最终和外场检测的效率。应该认识到，任何检测方法都不是完美的。一种检测方法产生误差的可能性或概率受许多因素的影响，其中有：

(1)所有元器件功能通过测试得到证明的概率；

(2)测试装置和设备的可靠性和校准情况；

(3)检测人员人为误差的概率；

(4)受检产品的复杂性；

(5)检测规程、标准等；

(6)抽样方案。

检测效率可用检测出缺陷的概率来表示，其数值在0～1之间。一次完美的或无误差的检测其检测效率为1。检测效率也可以用百分比表示。

影响检测效率的因素也可以用概率来表示，它是计算缺陷检测问题的参量。例如，假设有4个独立的因素影响某一特定的检测，进一步假设对每个因素的检测是独立的，而检测出每～个因素的概率是0.9，那么总的检测概率为(0.9)4或0.66。1因此，尽管检测每一个因素的概率相当高，而集合起来的概率或者说是检测效率却相当低。这个例子说明了获得一种完善检测方法的困难。

如前所述，常规检测是用来消除质量缺陷的，但是，由于检测并不完善，所以不是所有的质量缺陷都能消除。一个实例，它说明了如何使用检测方法来减少元器件质量缺陷的数目。

尽管单独的一次检测并不完美，但一系列的检测能保证只有少量缺陷被漏检而外流。从故障的树结构，如果发生有缺陷的元器件外流，那么一定发生了以下4个事件：

(1)接收了有缺陷的元器件；

(2)验收检测接收了有缺陷的元器件；

(3)过程检测没有检测出有缺陷的元器件；

(4)最终检测没有检测出有缺陷的元器件。

还应当注意到，如果上述任何一次检测是完美的话(Ei=1)，就不会出现有缺陷元器件的外流。

许多电子设备的检测都包括了老化或筛选试验。这种试验的目的是将可能会在现场造成永久性故障的可靠性缺陷转换成在装配工厂就能发现的故障。这样就可以降低系统在生产后马上出现早期失效的概率。筛选效率S是将可靠性缺陷转换成可察觉故障的概率。被转换和被检测的可靠牲缺陷数是进货可靠性缺陷数、筛选效率和检测效率的乘积。如果筛选效率是0.9，检测效率是0.9，则转换和检测到可靠性缺陷的概率是0.81。因此，尽管使用了筛选，仍不可能检测出和消除所有的诱导可靠性缺陷。

在系统生产后或者现场维修后，为了评估和控制系统的可靠性，必须通过工艺和检测的分析来确定固有的质量和可靠性缺陷率，诱导的质量和可靠性缺陷率以及检测和筛选效率等量值。工艺和检测的分析包括：①基于检测标准和历史上类似工艺的不合格品率，确定与重要制造工艺相关的诱导缺陷，包括质量缺陷和潜在的可靠性缺陷；②基于工艺性诱导缺陷和检测不合格品率，评估从生产线流出的总缺陷率；③基于固有可靠性与出厂可靠性的比率进行计算。

工艺性或维修性诱导缺陷率的量值可以通过对不合格品统计的评估得到，也可以通过对制造过程所施加应力的评价加以确定或者根据类似系统和工艺的经验系数推导。得到的不合格品率、诱导缺陷率以及检测和筛选效率的量值可综合到工艺和监测分析流程图中。利用流程图可以导出最终流出缺陷率。然后，基于工艺分析的总缺陷率或者流出的可靠性数值可以用来确定导致可靠性降低的系数。