一文解析光模塊的三種失效率預(yù)計(jì)方法

1、基本概念

平均無(wú)故障間隔時(shí)間（MTBF）———可維修性產(chǎn)品（模塊級(jí)及以上）

平均無(wú)故障時(shí)間（MTTF）———不可維修性產(chǎn)品（模塊級(jí)以下）

失效率：產(chǎn)品在工作t時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi)，失效的產(chǎn)品數(shù)相對(duì)于t時(shí)刻還在工作的產(chǎn)品數(shù)發(fā)生失效的概率（是個(gè)瞬時(shí)量，反映失效的快慢）

失效率的單位：h-1、fit、%/1000h。（1fit=1×10-9/h=1×10-6/1000h）

物理意義：1個(gè)非特所表示的物理意義是10億個(gè)產(chǎn)品，在1小時(shí)內(nèi)只允許有一個(gè)產(chǎn)品失效/千小時(shí)只允許百萬(wàn)分之一的失效概率

2、三個(gè)失效率預(yù)計(jì)

關(guān)于壽命/失效率的計(jì)算實(shí)際上是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，需要借助多組，多應(yīng)力，大數(shù)量的樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)或高頻的監(jiān)控，獲取大量的數(shù)據(jù)。排除因?yàn)槿魏畏钱a(chǎn)品特性引起的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算而得到。

數(shù)據(jù)的截止點(diǎn)可采取定時(shí)/定數(shù)結(jié)尾來(lái)確定，對(duì)于其中的失效樣品進(jìn)行失效分析，確定屬于正常退化失效，還是異常引起的失效，從而確定失效樣品的數(shù)據(jù)是否可用于壽命計(jì)算。

對(duì)于還未失效的樣品會(huì)采用一些數(shù)據(jù)工具來(lái)進(jìn)行失效時(shí)間的推算，然后對(duì)該批數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，以確定該產(chǎn)品的退化符合那種函數(shù)。計(jì)算出函數(shù)的關(guān)鍵常數(shù)，用于該類(lèi)產(chǎn)品的失效率/壽命計(jì)算

這都需要量的資金，人員，設(shè)備，失效手段，數(shù)學(xué)工具來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。估計(jì)一般公司看到這些要求都開(kāi)始打退堂鼓。好在業(yè)界一些大公司出臺(tái)了一些簡(jiǎn)單的壽命/失效率預(yù)計(jì)手段，并給出了一些參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值，用于一些工程類(lèi)的推算，這些結(jié)果用于一些簡(jiǎn)單的估計(jì)，不可深究，下面就這三種手段進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的介紹。

（1）設(shè)計(jì)初期的預(yù)計(jì)

這種方法最早來(lái)源于美國(guó)軍工領(lǐng)域，后來(lái)光通信領(lǐng)域也有了自己的標(biāo)準(zhǔn)，就是最早介紹的Telcordia出品的SR-332。

這種方法主要是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期的元器件選型方案計(jì)算（或者用計(jì)算結(jié)果反向引導(dǎo)器件選型），通過(guò)這些元器件fit值和使用數(shù)量，以及這些元器件的環(huán)境因子，質(zhì)量因子，應(yīng)力因子進(jìn)行修正，最后統(tǒng)計(jì)出在具體某一環(huán)境下的失效率。元器件的fit值可以用后面介紹的2種方法預(yù)計(jì)得到，或者是標(biāo)準(zhǔn)給出的經(jīng)驗(yàn)值。

（2）產(chǎn)品定型時(shí)的試驗(yàn)方法預(yù)計(jì)

這種方法是產(chǎn)品已經(jīng)定型，通過(guò)壽命試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行推算，本方法認(rèn)定產(chǎn)品壽命符合指數(shù)模型，套用阿倫紐斯公式進(jìn)行計(jì)算。其中根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到樣品數(shù)量，試驗(yàn)時(shí)間，應(yīng)力，失效數(shù)，加速因子等進(jìn)行計(jì)算，其中加速因子可用標(biāo)準(zhǔn)中的推薦者，也可通過(guò)2-3種樣品在不同應(yīng)力下的數(shù)據(jù)推算得到（原理是2點(diǎn)定線或者3點(diǎn)擬合一條線，斜率就是加速因子）。

另外行業(yè)中還有一種根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)溫度和加速因子，預(yù)計(jì)得到需要溫度下的可使用時(shí)間的做法推算產(chǎn)品壽命，這種做法確定從表面看是符合邏輯的，但是壽命預(yù)計(jì)都是基于統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算的，而該方法完全忽略的統(tǒng)計(jì)的概念，因此計(jì)算不嚴(yán)謹(jǐn)。

（3）市場(chǎng)應(yīng)用時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)

這種方法與設(shè)計(jì)方案，試驗(yàn)數(shù)據(jù)都無(wú)關(guān)，市面上有兩種計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果差距不大，通過(guò)目的產(chǎn)品和享受產(chǎn)品在市場(chǎng)上的失效情況進(jìn)行預(yù)計(jì)。

一種是需要公司對(duì)于發(fā)貨產(chǎn)品的日期，數(shù)量，失效情況有詳細(xì)記錄，去掉批次性失效和非失效引起的退貨。用統(tǒng)計(jì)時(shí)的所有失效數(shù)量和具體的使用時(shí)間的乘積統(tǒng)計(jì)值作為分子，乘以10^9后處于總發(fā)貨產(chǎn)品的使用時(shí)間和，就可以達(dá)到失效率。另外一種是如果對(duì)于失效樣品的使用時(shí)間不太確定，可以根據(jù)一個(gè)gamma卡方常數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，用失效樣品數(shù)，乘以卡方常數(shù)和10^9，除以總發(fā)貨產(chǎn)品的使用時(shí)間和，也可以得到失效率，同時(shí)卡方常數(shù)還可以根據(jù)置信度選擇經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。

這三種預(yù)計(jì)方法可以靈活應(yīng)用得到失效率預(yù)計(jì)值，如果有可能的情況下最好是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到產(chǎn)品壽命真實(shí)符合的模型，然后通過(guò)該模型結(jié)合預(yù)計(jì)方法（2）進(jìn)行計(jì)算。
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