中心議題：

• 故障模式與機製
• 可靠性組合
• 針對可靠性的設計

解決方案：

• 在生產裝置中進行若幹測試
• 針對可靠性的設計必須對故障模式有充分了解
• 充分利用設計分析
  、故障模擬和工程判斷

“可靠性”這個詞彙對於不同的人士來說可能有著不同意義
，但廣泛來講，底線往往在於成本。可靠性能夠滿足人的期望
，它可能基於廣告宣傳、jishuguigehuohetong，yekenengyugongchengshiyiwaidehenduorenshixixixiangguan。liruzaishehuijingjixuedecengmianshang
，womendeshengtaixitongyidaodejilunliweijichu。suirangongchengshibixuzunshouguzhudingxiadexingweibiaozhun，danshiconggerenpindedelichangeryan，daodeguifankenengbijingjixiaoyigengjiazhongyao。lishichangchanggaosuwomen
，renhewenmingdoubunengdanpingjingjijichuerchijiu。wanzhengdekekaoxinggainiancaishiguanjiansuozai。

隨(sui)著(zhe)人(ren)們(men)逐(zhu)漸(jian)關(guan)注(zhu)到(dao)產(chan)品(pin)製(zhi)造(zao)和(he)棄(qi)置(zhi)對(dui)環(huan)境(jing)帶(dai)來(lai)的(de)影(ying)響(xiang)，消(xiao)費(fei)者(zhe)的(de)目(mu)光(guang)也(ye)由(you)最(zui)低(di)采(cai)購(gou)成(cheng)本(ben)轉(zhuan)移(yi)到(dao)最(zui)低(di)擁(yong)有(you)成(cheng)本(ben)。無(wu)金(jin)錢(qian)或(huo)環(huan)境(jing)處(chu)罰(fa)而(er)頻(pin)繁(fan)更(geng)換(huan)低(di)質(zhi)量(liang)產(chan)品(pin)的(de)年(nian)代(dai)已(yi)經(jing)一(yi)去(qu)不(bu)複(fu)返(fan)。相(xiang)反(fan)，講(jiang)求(qiu)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)設(she)計(ji)在(zai)今(jin)天(tian)的(de)價(jia)值(zhi)生(sheng)態(tai)係(xi)統(tong)中(zhong)變(bian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。

故障模式與機製

要達到令人滿意的可靠性，便需要對故障模式與機製有充分的理解。故障模式說明了一個零件如何失效
，也就是造成故障的“應力”。故障機製反映了零件的強度如何在不同的應力下被減弱。透過故障模式分析
，我們可以歸納出故障的成因，從而改善產品的可靠性
；明白了故障的機製後，我們又懂得選擇合適的鑒定試驗去驗證某項應用的可靠性。

故障模式的分類如下：
*電氣性
*災難性(破壞性)
*功能性–元件不能夠提供正確的輸出數據或信號
*參量性–電流或電壓超出允許誤差
*編程–非揮發性記憶體元件不能夠做出正常響應
*時序–例如由於傳播延遲、讀/寫時間
、升降時間及建立時間不符合規格而造成故障
*機械性–例如引線受損、封裝破裂、汙染
*外觀–例如標記難以辨認
*行政管理–例如產品、數量、封裝
、方向、日期和代碼出現錯誤

故障機製的分類如下：
*物理故障
*與時間有關的介質擊穿
*負偏壓溫度不穩定
*電子漂移
*熱載流子注入
*輻射故障(反應器、空間)
*中子
*Beta粒子
*伽馬

分析和預測

可ke用yong信xin息xi能neng夠gou估gu算suan出chu故gu障zhang概gai率lv，卻que無wu法fa提ti供gong實shi際ji故gu障zhang數shu據ju，這zhe是shi實shi施shi可ke靠kao性xing工gong程cheng的de一yi大da挑tiao戰zhan。一yi般ban來lai說shuo，用yong上shang幾ji千qian小xiao時shi去qu測ce試shi一yi個ge裝zhuang置zhi的de做zuo法fa是shi不bu切qie實shi際ji的de，所suo以yi我wo們men通tong常chang無wu法fa得de到dao一yi個ge元yuan件jian或huo係xi統tong在zai實shi際ji壽shou命ming中zhong的de測ce試shi數shu據ju。新xin產chan品pin的de可ke靠kao性xing數shu據ju往wang往wang等deng於yu零ling

，然ran而er這zhe並bing不bu代dai表biao有you關guan產chan品pin永yong遠yuan不bu會hui出chu現xian故gu障zhang。雖sui然ran以yi更geng高gao溫wen度du加jia快kuai壽shou命ming測ce試shi或huo許xu能neng提ti供gong恰qia如ru其qi分fen的de實shi驗yan數shu據ju，不bu過guo該gai實shi驗yan前qian提ti包bao括kuo了le活huo化hua能neng量liang恒heng久jiu不bu變bian的de假jia設she

，而er在zai實shi際ji情qing況kuang下xia
，它ta是shi電dian壓ya和he溫wen度du的de一yi個ge函han數shu(圖1)。這限製了加快的壽命測試在預測可靠性方麵的準確度。因此，現場故障的監察及反饋對提高產品可靠性的預測能力十分重要。

　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖１

　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2

圖2顯示了在某時段內的累積故障。這個概念在常用的產品故障曲線(又稱浴盆曲線)中得到進一步的展示(圖3)。有關曲線包含3個ge清qing晰xi的de區qu段duan，每mei個ge區qu段duan都dou包bao含han了le若ruo幹gan有you可ke能neng造zao成cheng故gu障zhang的de因yin素su
，也ye牽qian涉she某mou些xie人ren士shi。他ta們men可ke以yi因yin為wei某mou些xie行xing動dong而er影ying響xiang了le客ke戶hu對dui可ke靠kao性xing的de理li解jie。
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第1個區段描述了裝置的失敗率。隻要在生產裝置中進行若幹測試
，就可以把故障率降低到一個在實際運行中可以接受的水平。第2個ge區qu段duan描miao述shu了le實shi際ji工gong作zuo壽shou命ming中zhong有you可ke能neng出chu現xian的de隨sui機ji故gu障zhang。它ta們men與yu時shi間jian無wu關guan，有you關guan裝zhuang置zhi也ye不bu會hui預yu先xian替ti換huan，一yi般ban都dou會hui在zai發fa生sheng故gu障zhang時shi才cai會hui被bei替ti換huan。第di3個區段顯示了裝置的壽命接近終結而開始出現損耗。假如不加以替換，有一半產品都會在壽命中期開始失效。

　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3

可靠性組合

故障率(可靠性的一種指標)已不單單與電氣或熱應力有關，同時也與硬件、軟件/luojijichuanshumeitixianghuyingxiang。jiangeshizhizaizhizaochangshangzhenduihuanjinghuoshiyongqingkuangerdingchudezuidaxianzhixiaduiyuanjianshijiayinglidezuofa，ergaizuofayibuzaishijiaqiangkekaoxingdeliangfangmiaofa。tazhishizaizuiguangfandechengdushangyoutiaobuwenkongzhichanpinzhiliangdeyizhongyaosu。

這方麵的最大挑戰，是隻能夠在同一段時間內一個元件降額；而且由於製造廠商的數據冊逐漸變成了隻提供“最低定義”的責任文件，設計員必須在元件中內置額外的緩衝–這不但增加了成本，還有可能降低產品的性能表現。

高可靠性產品(軍事及宇航)yibandouhuishiyongdulijiandingdelingjian。buguo
，zheyangbudanzengjialechengben
，yetuochanglechanpintuichushichangdeshijian。jiarujiyukekaoxinghezhilianglaishejichanpin


，wuyishigengjingjishihuidefangfa。zhenduikekaoxingdeshejibixuduiguzhangmoshiyouchongfenlejie，tongshixuanzechengbenzuishaodeyingjianrongyu、軟ruan件jian控kong製zhi及ji傳chuan輸shu媒mei體ti組zu合he
，從cong而er達da到dao甚shen至zhi超chao越yue可ke靠kao性xing目mu標biao。產chan品pin鑒jian定ding包bao括kuo了le解jie故gu障zhang機ji製zhi，並bing且qie設she計ji出chu一yi套tao完wan善shan的de鑒jian定ding計ji劃hua，務wu求qiu在zai限xian定ding的de成cheng本ben和he時shi間jian內nei
，對dui有you關guan可ke靠kao性xing的de預yu測ce作zuo出chu精jing確que的de驗yan證zheng。

針對可靠性的設計

可靠性設計是指通過平衡硬件、固gu件jian和he軟ruan件jian分fen配pei
，務wu求qiu以yi最zui低di成cheng本ben實shi現xian理li想xiang的de可ke靠kao性xing表biao現xian。工gong程cheng師shi應ying該gai緊jin記ji，硬ying件jian的de可ke靠kao性xing是shi在zai元yuan件jian壽shou命ming終zhong結jie時shi的de一yi個ge時shi間jian函han數shu，軟ruan件jian的de可ke靠kao性xing則ze是shi一yi個ge成cheng本ben函han數shu。軟ruan件jian一yi般ban都dou沒mei有you耗hao損sun機ji製zhi。

假如要以最少成本

、在最短時間內達到預期的可靠性目標，就必須充分利用設計分析
、故gu障zhang模mo擬ni和he工gong程cheng判pan斷duan的de重zhong要yao資zi料liao。強qiang大da的de設she計ji技ji術shu包bao括kuo為wei易yi受shou損sun元yuan件jian提ti供gong冗rong餘yu

，同tong時shi意yi識shi到dao每mei個ge元yuan件jian的de可ke靠kao性xing都dou與yu整zheng體ti可ke靠kao性xing密mi不bu可ke分fen。合he適shi的de話hua，可ke以yi利li用yong硬ying件jian或huo軟ruan件jian把ba監jian察cha與yu控kong製zhi功gong能neng加jia入ru元yuan件jian設she計ji中zhong，為wei元yuan件jian提ti供gong周zhou全quan的de應ying力li保bao護hu。

lingqiaodegongchengshejihaihuikaolvdaozhongduanyingyonghuanjingdeshejijueding。bifangshuo，yimeidaodanyuyitaixiyijideshejixuqiuxianranyouzhetianrangzhibie。daodanyaozaiduanshijianneifahuiqiangdadexingneng；相反
，洗衣機卻需要針對數以百計的運行周期提供最完美的耐久性。兩者的需求在根本上截然不同。

可靠性的增長


　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖4

如圖4所suo示shi

，每mei個ge產chan品pin壽shou命ming周zhou期qi都dou包bao含han不bu同tong階jie段duan的de轉zhuan變bian，由you原yuan型xing到dao開kai發fa，再zai由you開kai發fa到dao生sheng產chan，過guo程cheng中zhong的de可ke靠kao性xing會hui不bu斷duan增zeng長chang。換huan句ju話hua說shuo，每mei項xiang設she計ji在zai其qi壽shou命ming周zhou期qi中zhong，可ke靠kao性xing都dou會hui增zeng加jia
，而er成cheng本ben則ze會hui下xia降jiang。這zhe反fan映ying了le可ke靠kao性xing的de增zeng長chang不bu單dan是shi設she計ji工gong程cheng師shi的de責ze任ren而er已yi。

事實上，隨著可靠性在價值生態係統中的角色日趨重要，不論是從事技術、管理、物流或麵向客戶的人員
，都有責任讓可靠性持續增長(圖5)。

　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖5