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任务配置文件

可靠性评估的一个关键概念的现状和未来发展。

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在电子系统领域,任务轮廓一直是关键概念之一,因为开始科学检查的主题的可靠性。它的确切含义随着时间和使用它的行业而变化。特别是,在物联网背景下不断增加的数字化和网络化以及由此产生的机会的过程中,任务概况的主题再次成为研究的焦点,正在考虑创新方法。

但是任务轮廓到底是什么,它的用途是什么,这个概念是如何发展的?由于不断的变化和不同的角度,准确的内容很难定义,但最终它是电子产品在其使用寿命期间在其具体应用中所受到的影响的组合,并对其可靠性产生影响。这可能涉及环境因素,如温度或振动,以及性能参数,如电流或电压。

负载可以用不同的方式表示。自1962年以来,在非常著名的MIL标准中已经有了定性的表示。它描述了任务的轮廓,并对该地点进行了粗略的分配,从“地面”到“良性”、“固定”或“移动”,再到“海军”和火箭发射,以及从大炮发射。在这种情况下,这些类别中的每一个都被分配了一个所谓的π因子,用它乘以在标准条件下确定的组件的故障率。π因子是经验参数。它们包括老化效应和由随机故障引起的恒定故障率。这种表示已经非常有效地实现了比较不同组件的故障率的目的,并使估计它们在各种条件下的适用性成为可能。但是,它不适用于确定单个元素的寿命。

通过老化模型,定量的考虑成为可能。这些研究单个应力变量对组件使用寿命的影响。要做到这一点,必须考虑并测试所有可能导致故障的失效机制,以了解它们如何响应应力变量的变化。例如,老化过程通常在高温下运行得更快。在这种情况下,可以使用阿伦尼乌斯方程推导不同温度下使用寿命的变化。这种方法的一个优点是,只要潜在的物理故障机制保持不变,负载的直接量化和至少理论上的不同组件之间的可转移性。

然而,由于应力变量在实际应用中几乎不是恒定的,因此应用了累积损伤原理。假定负载的时间顺序是不相关的,只有在应力状态下花费的总时间对老化是决定性的。因此,一个物体在类似载荷下所花费的所有时间都可以加起来,即使它在两者之间暴露于其他应力。现在可以根据已知的应用数据相对简单地估计任务概况。通过这种方法,记录真实的、单独的任务剖面的监测方法也很容易实现,因为只需要测量温度,必须存储很少的累积时间值。

监测影响单个电子系统的应力变量变得特别有吸引力,但是,如果应力变量的时间序列也要包括在使用寿命预测中。这使得考虑恢复效应成为可能。例如,可能会发生这样的情况:一个电子系统在低温下度过其生命的前一半,然后在高温下连续运行,比两种状态交替多次的系统故障要早得多。另一方面,频繁的负载变化也可能加速老化,这通常是通过刺激额外的失效机制发生的。

复杂的老化模型根据各种记录的变量确定电子系统的剩余使用寿命,除此之外,不仅考虑到它们的变量,而且还考虑到它们的时间顺序,目前尚未完全开发出来。通常,各种物理老化机制的重叠过于复杂,无法在实验室中进行令人满意的复制,因此可以将影响分离并单独建模。因此,近年来越来越多的监测方法被使用,这些方法记录了大量的数据,并将这些数据与故障进行纯统计关联。然而,这种方法与定性考虑并没有什么不同,它不再基于经验值,而是在人工智能和大数据的帮助下工作。对于未来,研究领域正在寻求开发所谓的混合模型,将结合物理建模和数据驱动的故障概率预测的好处。

通过将经典方法与最新数据处理方法相结合,任务概况将继续在电子系统可靠性评估中发挥核心作用,即使它们的内容不断变化。



1评论

Goeran 说:

亲爱的Warmuth先生:

我们正在着手制定一项任务概况数据格式的国际标准。
请随意查看http://www.mpfo.org

亲切的问候,
Goeran

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