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半导体照明产品的可靠性 - MTBF 和可靠性指标定义和设定要求

系统可信性工程系列 System Dependability Engineering Series. 半导体照明产品的可靠性 - MTBF 和可靠性指标定义和设定要求. 蒋春旭 工业和信息化部电子第五研究所 中国电子产品可靠性与环境试验研究所 2013-10. 引子. 如：规定 LED 寿命为 30000h 。（特征寿命， MTBF/MTTF ） 看似≈ 6 年（假定商业照明的平均极限： 12h/d ），能满足需要吗？ 据此要求计算 1) 使用 1 年：将有约 10 ％的产品失效 2) 使用 3 年，累积失效约 30%

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半导体照明产品的可靠性 - MTBF 和可靠性指标定义和设定要求

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Presentation Transcript

  1. 系统可信性工程系列System Dependability Engineering Series 半导体照明产品的可靠性- MTBF和可靠性指标定义和设定要求 蒋春旭 工业和信息化部电子第五研究所 中国电子产品可靠性与环境试验研究所 2013-10

  2. 引子 如：规定LED寿命为30000h。（特征寿命，MTBF/MTTF） 看似≈6年（假定商业照明的平均极限：12h/d），能满足需要吗？ 据此要求计算 1) 使用1年：将有约10％的产品失效 2) 使用3年，累积失效约30% 3) 年平均故障率约为10.5%/年， 6年的时候，将会累积有63.2％的产品失效！ 4) 迫切需要有可靠性指标的产品寿命，而不是MTBF ！

  3. 引子：我们当前的困惑？ RG DPA MTBF/MTTF MTTR QC FRACAS RAMS LCC RET SHA/SSHA SCA HALT/HASS FTA SPM QFD MTA PHA RA FMEA SQE FA DOE FMECA RCA Q.Loss WCA SSA/SLA ALT PMP RBD De-Rating DFX QE SM DR

  4. 主要议题 MTBF 和可靠性相关指标的认识 1 MTBF/可靠性指标如何设定 2 LED产品设定MTBF/可靠性指标的建议 3 交流与解答 4

  5. LED半导体照明领域需要解决的问题

  6. 可靠性定义 • 产品的可靠性： • 就是在规定的条件下，在规定的时间内、产品完成规定功能的能力。 • 产品可靠性定义包括下列四要素： • (1) 规定的时间； • (2) 规定的环境和使用条件； • (3) 规定的任务和功能； • (4) 具体的能力指标值（可靠度指标）。 • 对于一个具体的产品，应按上述各点分别给予具体的明确的定义。 案例：如何理解的可靠性的定义？

  7. 质量与可靠性 • 一旦产品制造成功后, 传统质量保障功能就完成 (尽管可能还会寻求持续改进等等) • 可靠性: 更关注 “下一步会发生什么” • 三包期限内产品的故障率？ • 返修率（失效率）是否接收？ • 哪些改变能提高产品的可靠性？ （设计／制造／安装／运行／维护／等等） • 可靠性的时机 • 简单的问题：质量控制解决 • 复杂的问题：可靠性工程

  8. 质量可靠性：是保障LED产业发展的基础和支撑

  9. MTBF、MTTF、可靠性、失效率、返修率的基本概念MTBF、MTTF、可靠性、失效率、返修率的基本概念 • 产品可靠性的度量指标：可靠度R（t） • 产品的风险函数：h（t）、f（t） • 产品的失效概率密度：pdf • 产品的累积失效率：cdf （ F（t）） • 产品无故障工作时间：MTBF 产品失效间隔时间 • 产品失效前时间：MTTF 何时用何参数进行度量？ 多数理解存在偏差：MTBF/MTTF、或是产品可靠性？

  10. 主要议题 MTBF 和可靠性相关指标的认识 1 MTBF/可靠性指标如何设定 2 LED产品设定MTBF/可靠性指标的建议 3 交流与解答 4

  11. LED照明系统需要考虑的属性

  12. LED可靠性: 需求 ? • LED照明产品的核心产品 • 如驱动电源、光源模组等产品 • 可靠性日益受到关注，但实际情况还是令人堪忧 • 1）国家也没有强制 • 2）对于可靠性的认知存在误区 • POF？SR？ • 3）多数没有进行切实有效的可靠性评价

  13. 正确的认识和理解产品的寿命(MTBF/MTTF)

  14. 如何建立可靠性目标/要求？ 性能 安全性 质量 PLM LCC 系统 效能 环境 适应性 保障性 保障性 可靠性 维修性

  15. System Reliability Engineering 需求Req. 系统System 分系统/ 单元/组件/ Sub-System Process Design Product Design Trade-off 工程 Engineering 部件/器件 Device / Component 数据/反馈/改进 Feedback POF LED半导体照明领域需要解决的可靠性问题 Design For Reliability Key Reliability Practices Verify / Validate Design For Reliability/RAMS/LCC

  16. LED产品的构成

  17. 关键的可靠性实践活动 Key Reliability Practices

  18. 实现产品的价值和增值 确保产品 在预定的服役期限 在预定的工作条件 完成预期的功能 可靠性工程 推动价值的提升 时间 费用 风险 可靠性 耐久性 健壮性 满足并 超越期望 基于可靠性 的开发战略

  19. 主要议题 MTBF 和可靠性相关指标的认识 1 MTBF/可靠性指标如何设定 2 LED产品设定MTBF/可靠性指标的建议 3 交流与解答 4

  20. LED产品设定MTBF/可靠性指标的建议可靠性：干什么？LED产品设定MTBF/可靠性指标的建议可靠性：干什么？ • 需求/使用因素分析 • 应力－强度分析 • FMEA • FMECA • 故障树分析FTA • 容差和最坏情形分析 • 健壮设计途径 • DFX（X设计） • 人因可靠性 • FRACAS/RCA

  21. 实施半导体照明可靠性工程：解决当前的主要问题，降低风险，提升实用率实施半导体照明可靠性工程：解决当前的主要问题，降低风险，提升实用率 同业竞争 市场压力 面临的 风险和 压力 安全 管理 客户需求 研制风险 法律法规 为何需要实施可靠性？ • 用起来 • 能用、好用、愿意用 • 愿意承受的价格 • 政策主动 • 可靠 • 无风险、无危害 • 预期的时间期限耐用 • 可靠的保障 保修服务

  22. 满足需求 客户满意 超越期望 品牌 / 责任 产品 / 服务 质量/可靠性（大Q、小Q） 成本 竞争力 实施可靠性工程：总体导向 提供优秀的产品和服务 担当完全责任 增值+降本 需求 / 客户

  23. 需求 方方面面 核心是客户需求 故障/失效 可靠性工作的中心：以需求为导向、以客户为重点 可靠/健壮 健壮 可用 降险 减少变量 增大冗余 降低过量 DFR 实际应用 高可用度 故障可接受 质量、可靠 费用 权衡 少出责任故障 故障危害影响 故障发生概率 满足需求 低损 质量/可靠性： “产品”出厂后，给予社会的最小损失

  24. 可靠性实践建议：可靠性设计和改进

  25. 建议的可靠性工作流程图 综合/集成可靠性工作 P. D. O’Connor, Practical Reliability Engineering, John Wiley & Sons, 2002/2012 （Mod.）

  26. 主要议题 MTBF 和可靠性相关指标的认识 1 MTBF/可靠性指标如何设定 2 LED产品设定MTBF/可靠性指标的建议 3 交流与解答 4

  27. 谢谢！ Better Lighting，Amazing Life

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