产品可靠性，你可知"多少"—可靠性目标

导语：产品的可靠性"五部曲"，上次我们聊过了"质量"与"可靠性"、产品的寿命需求，今天我们聊聊另一块基础概念：可靠性目标。聚焦几个问题：1.什么是可靠性目标，对整车有何意义? 2. 怎么用好可靠性目标这把武器？3. 测试完成后对可靠度的评估。

关于可靠性这块，大致会按照如下逻辑进行归纳总结：

1. "质量"与"可靠性"

2. 产品的寿命

3.可靠性目标

4. 置信水平与样本数

5. 加速模型

本文是对第3部分的介绍。

3.1 可靠性目标和浴盆曲线

开始介绍"可靠性目标"之前，我们再重温下"可靠性"概念：

"可靠性",英文名"reliability",指在整个生命周期内的特性，是指产品在规定的使用条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。

"可靠性目标"，通俗来讲，指产品在预期使用寿命内，不会进入 磨损阶段 的概率。

那么，什么是"磨损阶段"?

产品在生命周期内的缺陷大致可以分为三个阶段：早期失效、随即失效和磨损失效。其中，早期失效和随机失效一般来自于制造和零部件缺陷，是不可避免的； 但是磨损失效是可以在设计阶段就进行控制的。

这里引入另一个概念： 浴盆曲线 。

浴盆曲线表示了上述的三个阶段，从中可以看出产品在生命周期内失效率的变化情况。

其中，曲线的变化速率用 威布尔系数(Weibull shape)表示，其 描述了产品进入随机故障阶段的速度，以及达到磨损后停止运行的速度。 威布尔因素的大小，直接影响产品可靠性目标实现的难易程度，其 与产品失效形式和机理息息相关，需要大量的试验数据作为基础，会影响产品的成本。

关于浴盆曲线和威布尔因素的理解，这里不再展开，感兴趣的可以自行搜索。我们要做： 对可靠性目标进行合理的定义，确保产品在整车的设计寿命或质保期中不会进入磨损阶段。

3.2 可靠性目标的确认

一般而言，整车客户会以 R％和C％的形式，分别表示所期望的可靠性目标和置信度水平。例如R95C70，表示了客户期望95％的产品在达到设计寿命周期结束后仍能按预期运行，客户上述结果有70%的信心。

特殊情况，某些客户也会采用其他的形式来表示，如我们在第2部分结束时提到的"质量"相关的术语：R/100, %/year,%/month, ppm/yr, IPTV, PPM, DPMO等，据此我们可以将其转换为"可靠性"术语: R%。

那么要如何转换？

重点是要理解这些"质量"术语是怎么来的？从失效率定义的角度可以分为两类：按周期定义、按数量定义。前者有%/year, %/month, ppm/yr；后者有R/100, IPTV, PPM, DPMO。为了澄清客户的目标和期望，上面这些术语都可以用缺陷率或可靠性来表示，如FPMH, 失效率λ, FITs, MTTF，R%。

(关于上述"质量""可靠性"相关的缩写术语，请参考文章《产品可靠性，你可知"多少"?——产品的寿命》的末尾注释)

"质量“相关的目标

按周期定义：R=100%-（每年失效率*设计寿命）

例如，客户要求失效率不要超过0.24%/6months，设计寿命为10年。那么其每年失效率为：0.24%/6*12month/year=0.48%/year，10年期产品可靠度目标则为95.2%。

按数量定义：R(t)=e*exp(-λ*t)

例如，客户要求失效率不要超过4.76PPM，服役寿命为7300小时。那么，λ=4.76/1000000=4.76E-6，则R(t)=e*exp(-4.76E-6*7300)=96.6%。

"可靠性“相关的目标

"可靠性"相关的术语标注有失效率FPMH, 失效率 λ, FITs, MTTF。

例如，客户要求失效率低于4760FIT，运行寿命为7300h，根据FIT定义，λ=4760/10e9=4.76e-6，即4.76 FPMH，则R(t)=e*exp(-4.76E6*7300)=96.6%。

对于MTTF，同理。

3.3 可靠度的评估

上面我们聊了"可靠性的目标如何定义"，那么 "怎么根据测试结果评估可靠性程度呢?" ，这也是整车最为关心的话题之一。

举例，某台架试验，样本数8个，测试时间50天，但是，在第20天的时候，其中一个样本失效，用新样本替换。如果想达到75%的置信水平，产品的可靠性是多少呢？这里借用MTTF进行评估。MTTF表达式如下：

其中，

t 是设备运行时间，在这里=24*50*8=9600h;

χ2是样本方差，75%的置信水平、1件失效，对应值为5.385。

因此，MTTF=（2*9600/5.385）=3565h，即平均失效所用时间为3565h，即λ=2.805e-4。

此时的可靠度为：R(t)=e*exp(-2.805e-4*1200)=71.42%。

同理，如果上述测试为0缺陷，那么样本方差会降低为2.773，此时MTTF=6924h，对应的可靠度为84.09%。

知道了"怎么根据测试结果评估可靠性程度呢?"，那么 “怎么根据市场返修结果评估实际可靠性程度呢?" 。这里不做进一步解读，留给大家思考。

以上，就是关于可靠性目标的确认和反向评估的方法介绍。细心的读者可以发现，样本数在其中扮演着举足轻重的作用， 样本数和置信水平的关系 ，我们下回解读，敬请期待！