一种实用的电子产品寿命评估模型参数高精度萃取方法包括如下步骤：(1)确定失效物理模型及待萃取的模型参数；(2)获取产品几何和材料参数的均值和上下限，并采用工艺能力指数表征其不确定性；(3)根据产品几何和材料参数的均值估算失效物理模型的初始模型参数；(4)根据几何和材料参数的分布类型抽样获得其随机值；(5)结合Monte-Carlo仿真方法获得产品寿命的随机值；(6)根据寿命随机值得到产品寿命的理论分布函数；(7)采用残存比率法对试验失效数据进行处理得到产品寿命的经验分布函数；(8)利用K-S检验方法对上述两个寿命分布函数的拟合度进行检验；(9)对模型参数进行寻优萃取，直到获得拟合度最优的模型参数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供，尤其涉及一 种双分布K-S检验方法和Monte-Carlo仿真方法相结合，并利用有限试验失效数据对模型 参数进行萃取的方法，属于电子产品寿命评估和可靠性预计技术。
技术介绍
目前，工程实际中主要采用GJB/Z 299C(我国军标-电子设备可靠性预计手册) 以及MIL-HDBK-217F(美国军标-电子设备可靠性预计)等标准或手册来对电子产品/设 备的失效率进行预计。这种基于标准或手册的方法，是一种以大量的失效统计数据(包括 现场或实验室统计)为基础的概率统计方法，其正确性受到越来越多的质疑。同时，由于电 子产品自身结构的复杂性，及其发展速度远远大于失效统计数据的积累速度，存在着标准 或手册中没有提供相关数据对某些电子产品进行预计的问题。此外，基于标准或手册的方 法只能对失效率进行预计，而无法对电子产品经历了包括使用环境在内的寿命周期环境后 的寿命进行准确的评估或预测。基于失效物理模型的寿命评估及预测方法可以解决上述存在的问题，已在工程实 际中得到了初步应用。然而，在实际使用过程中，存在着不确定性因素影响模型准确性、以 及模型参数难以萃取等问题，限制了基于失效物理模型方法的工程应用范围和效果。如果 能够实现对失效物理模型参数的准确萃取，就可以提供与实际情况吻合的寿命评估模型基 础，进而实现更准确的寿命评估，可以提高基于失效物理模型方法的工程适用性，并扩大其 应用范围。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种将双分布K-S检验方法和Monte-Carlo仿真方 法相结合，并利用有限试验失效数据对失效物理模型参数进行萃取的方法。本专利技术，它包括如下步 骤(1)确定用于寿命评估的失效物理模型及待萃取的模型参数A ；(2)获取电子产品几何参数和材料参数的均值(规范值)和上下限，并采用工艺能 力指数Cpk表征其不确定性；(3)根据电子产品几何参数和材料参数的规范值(均值)估算给定失效物理模型 的初始模型参数Atl;(4)根据几何参数和材料参数服从的分布类型(如正态分布等)抽样获得几何参 数和材料参数的随机值；(5)利用失效物理模型并结合Monte-Carlo仿真方法获得电子产品寿命的随机 值；(6)根据寿命随机值得到电子产品基于失效物理模型的寿命理论分布函数F(t)；权利要求1.，其特征在于它包括如下 步骤(1)确定用于寿命评估的失效物理模型及待萃取的模型参数A；(2)获取电子产品几何参数和材料参数的均值(规范值)和上下限，并采用工艺能力指 数Cpk表征其不确定性；(3)根据电子产品几何参数和材料参数的规范值(均值)估算给定失效物理模型的初 始模型参数Atl;(4)根据几何参数和材料参数服从的分布类型(如正态分布等)抽样获得几何参数和 材料参数的随机值；(5)利用失效物理模型并结合Monte-Carlo仿真方法获得电子产品寿命的随机值；(6)根据寿命随机值得到电子产品基于失效物理模型的寿命理论分布函数F(t)；(7)采用残存比率法对试验失效数据进行处理，得到电子产品基于有限试验失效数据 的寿命经验分布函数Fn (t)；(8)利用K0Imogorov-Smirnov(K-S)检验方法对上述两个寿命分布函数的拟合度进行 检验；(9)对模型参数Ai进行寻优萃取，直到获得拟合度最优的模型参数A*。2.根据权利要求1所述的， 其特征在于在步骤(1)中所述用于寿命评估的失效物理模型可以通过大量公开发表的文 献、报告等获得，在模型实际应用前需对其模型参数进行确定，才能保证寿命评估结果的准 确性。3.根据权利要求1所述的，其 特征在于在步骤⑵中所述电子产品几何参数和材料参数的均值(规范值)和上下限可 从产品的设计、工艺等原始材料信息中获得。所述工艺能力指数Cpk反映了产品的生产工艺 水平，可以用以定量描述产品工艺参数的不确定性，其计算公式为^ . rUSL-μ μ-LSL飞Cpk = min3σ 3σ式中，USL和LSL分别是产品工艺参数规范的上限和下限；ο是工艺参数分布的标准偏 差；μ是工艺参数分布的中心/均值。4.根据权利要求1所述的，其 特征在于在步骤(3)中所述失效物理模型的初始模型参数Atl是将模型中几何参数和材料 参数取均值后确定，也可不考虑参数均值而直接取值为推荐数值或任意数值(取值会影响 后面的寻优萃取时间)。5.根据权利要求1所述的，其 特征在于在步骤(4)中所述几何参数和材料参数服从的分布类型一般可根据工程经验和 历史数据确定，一般包括正态分布、对数正态分布、威布尔分布等。抽样可直接借助现有计 算机抽样程序实现。6.根据权利要求1所述的，其 特征在于在步骤(5)中所述Monte-Carlo仿真方法是一种常用的抽样仿真方法，即将失效 物理模型中的参数分别取抽样值后得到相应的仿真计算结果。7.根据权利要求1所述的，其 特征在于在步骤(6)中所述寿命理论分布函数F(t)是根据上述抽样计算结果直接得到 的，由于是基于失效物理模型获得的，称为理论分布函数。8.根据权利要求1所述的，其 特征在于在步骤(7)中所述残存比率法是一种可用于处理有“删除样本”的随机截尾试验 结果，计算产品的经验分布函数Fn(t)。具体有产品在某时刻、的累积失效分布函数为, (o=i-观—ο.雄)=卜 观)式中，S(ti)为产品在时间区间(tg，ti)内的残存概率，是一个条件概率，表示在时 刻能完好工作的产品继续工作至ti时刻尚能完好工作的概率，可由下式计算雄)MO‘nSiti-C)式中，nD为在、时刻仍能正常工作的样品数；Ar(ti)为在时间区间(Wti)内 的失效数，其中ns{t,) = H-Y^Aritj)+ /^kitj)]J=I式中，η为试验的样本量；Ak(tp为在时间区间(ty，、)内的删除样品数。9.根据权利要求1所述的，其 特征在于在步骤(8)中所述Kolmogorov-Smirnova-S)检验方法可以用于检验两组数据 样本总体分布是否显著不同。可以在有限失效数据情形下，对上述模型理论分布和试验经 验分布的拟合度进行显著性检验。可以做如下原假设H 模型理论分布F(t)=试验经验分布Fn(t)考虑试验经验分布和模型理论分布上每一点的偏差(Dn)，并取其最大者判断是否能够 通过检验。对于随机截尾样本而言，可以构造如下检验统计量 ro=sup|F (0-F(0|式中，、为试验截尾时间，Fn(t)为试验经验分布函数，F(t)为模型理论分布函数。进一步地，有冲(、)为到截尾时间、时的理论故障数(η为试验样本量)，称之为截尾 点，用R。表示。有判据满足如下关系式Ρ{Τ0>Τη,α} = a式中，α为显著性水平，Tn, a为检验的临界值，可根据式Tn, a =k/n计算得到。其中， k值可根据R。和α的取值在《可靠性试验用表》中查得。10.根据权利要求1所述的， 其特征在于在步骤(9)中所述寻优萃取是指依次确定不同的模型参数Ai,得到不同的模 型理论分布，分别与经验分布进行拟合度检验，当计算得到的检验统计量Ttl满足式Ttl < Tn, a时，将接受原假设，即模型理论分布与试验经验分布相同，最终萃取得到达到最优拟合度 的模型参数A*。全文摘要包括如下步骤(1)确定失效物理模型及待萃取的模型参数；(2)本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种实用的电子产品寿命评估模型参数高精度萃取方法，其特征在于：它包括如下步骤：（１）确定用于寿命评估的失效物理模型及待萃取的模型参数Ａ；（２）获取电子产品几何参数和材料参数的均值（规范值）和上下限，并采用工艺能力指数Ｃｐｋ表征其不确定性；（３）根据电子产品几何参数和材料参数的规范值（均值）估算给定失效物理模型的初始模型参数Ａ０；（４）根据几何参数和材料参数服从的分布类型（如正态分布等）抽样获得几何参数和材料参数的随机值；（５）利用失效物理模型并结合Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ仿真方法获得电子产品寿命的随机值；（６）根据寿命随机值得到电子产品基于失效物理模型的寿命理论分布函数Ｆ（ｔ）；（７）采用残存比率法对试验失效数据进行处理，得到电子产品基于有限试验失效数据的寿命经验分布函数Ｆｎ（ｔ）；（８）利用Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ－Ｓｍｉｒｎｏｖ（Ｋ－Ｓ）检验方法对上述两个寿命分布函数的拟合度进行检验；（９）对模型参数Ａｉ进行寻优萃取，直到获得拟合度最优的模型参数Ａ＊。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙博，冯强，曾声奎，任羿，郭健彬，马纪明，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11
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