工程师必知产品可靠性曲线

2012-03-22 14:59:27来源: 互联网
在企业里做技术工作,我们常遇到一种现象,在厂子里产品一点问题也不出现,到了用户现场,就频频遭遇故障。还有一种现象,在开关机时或电网波动的应用场合,设备的故障率偏高。作为一个常见现象,不知是否有过关于此的更深入思考。这里面涉及到了一个技术思维方法论的关键性概念—过渡过程。

  任何事物都有稳态和动态两种情况,在事物从一个稳态跳变到另一个稳态的过程中,并不是一下子跳变完成的,如(图1),而是都要经历一个变化的过程,这个道理谁都理解,说时迟那时快的电光石火之间,那也是需要时间的。这个过程就是过渡过程,那么这个过渡过程的变化状态是什么样的呢?其过程波形如(图2)。

  学过《自动控制原理》的读者会觉得这个波形有点面熟,对了,它就是二阶系统的阶跃响应曲线,在这条曲线里,上升时间tr和超调量δ是一对矛盾,tr越小,则δ越大,反之,tr越大,则δ越小。

  对电子产品,在上电的时候,相当于在电路系统的电源端加入了一个阶跃输入,在近似的二阶系统中,阶跃输入的响应曲线就如图2,电源回路中会有一个浪涌电流和超调电压,那么在元器件的选型和电路的安全性设计上,器件参数的指标就不能以稳态参数的指标来进行选取,比如电源输入端退耦电容的耐压值,假设电源为12V,III级降额,电容直流耐压降额系数为0.75,电容耐压值选取12/0.75=16V,这个值其实是有问题的,因为超调电压的最大电压点不会是规规矩矩的12V,而是更高点的电压,高到多少取决于电路系统的阻尼,严重者此超调电压甚至会接近甚至超过16V,这时电容出现失效就是不可避免的了。即使不出现问题,此耐压值也因为预留余量不足,使得其在有外部干扰的时候容易被损坏。

  此现象在电路系统的很多地方都存在,晶振的输出波形、步进电机的输出、力学传动皮带轮或齿轮,都有这条曲线作用的影子,唯一不同的仅仅是tr和δ的量值大小不同而已。

  这条曲线除了在工程领域起作用之外,在社会生活领域,也同样作用显著。年轻工程师的离职高发期大都发生在参加工作后的第2-6年,刚参加工作时,新鲜劲没过,干劲十足野心勃勃,经过几年的gaochao之后,领导对你的好印象也会有个类似此曲线的波动期,个人情绪也会因为美感疲劳、未得到持续新鲜的激励,个人感觉会逐步下降,逐步变得失望、倦怠、不满,最后的结果就是离职,我给这个阶段起了个名字叫“职业青春期”,谁都会经历,只是早一点晚一点,有些人,慢热型的,tr的上升时间很长,但δ很小,反而不会遇到破坏性的个人状态,稳定的干下去,经过长期的资深积累,相对更容易做出成就。

  对于加薪对员工的激励效果,也符合这条曲线的规律。

  对于婆媳关系获男女朋友的相处,这条曲线的规律也有同样的作用。

  那到底这条曲线对我们有哪些好的或坏的作用?是不是说这条曲线作为客观规律,就是绕不开的魔咒呢?答案是“no”。

  这条曲线的客观规律不可避免,但我们可以通过各种组合的形式,将这条曲线妥善加以利用,化不利为有利。

  这条曲线的破坏点主要是第一个波谷的位置,如果挺不过去,矛盾或后果就发生了。我们能做的就是在这个阶段到来之前,要清醒地意识到此条规律,如果能避免则尽量规避,实在规避不了,则卧薪尝胆韬光养晦,切不可在此时作出过激决绝的事情来。规避的办法是通过外加应力的方式,使波谷到来之前,制造一个新的阶跃响应曲线。

  追得太紧了,tr太小,超调高,波谷自然也就低;追得太松了,tr太长,没遇到波谷的问题,但波峰也未曾来过。

关键字:可靠性  曲线

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0322/article_15343.html
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