K2: Lebensdauer elektronischer Systeme Flashcards
Beschreiben Sie den Zusammenhang von Dichtefunktion f(t), der Ausfallwahrscheinlichkeit F(t) und der Überlebenswahrscheinlichkeit R(t)
Dichtefunktion stellt die normierten Ausfallzeiten dar, F(t) ist das Integral daraus, R(t) ist 1 - F(t)
Was ist die Ausfallrate?
Die Ausfallrate ist die Wahrscheinlichkeit für einen Ausfall eines noch funktionalen Systems in einer
bestimmten Betriebsstunde. lambda(t) = f(t)/R(t)
Welche Einheit wird für die Ausfallrate verwendet?
FIT (Failures In Time): 1 FIT = 10^-9 1/h
Was versteht man unter MTBF?
Mean Time Between Failure= Lebensdauer bei konstanter Ausfallrate (während Nutzungsdauer) MTBF = 1/λ
Mit welchen Verteilungen kann das Ausfallverhalten meist gut beschrieben werden? Worin besteht der Unterschied zw. den Verteilungen?
Exponentialverteilung (konst. Ausfallrate) oder der Weibull-Verteilung (zeitlich abhängige Ausfallrate)
Was ist die Überlebenswarscheinlichkeit bei der Exponentialverteilung?
Wahrscheinlichkeit, dass das System nach der Zeit t noch funktioniert: R(t) = e^-(λ*t)
Wie kann die Ausfallrate aus Tests abgeschätzt werden?
λ_test = Anzahl der Ausfälle im Test/Anzahl der Prüflinge * Testdauer
Was muss bei der Schätzung der Ausfallrate bezüglich der Genauigkeit beachtet werden?
Bei wenigen Ausfällen ist die Abschätzung der Ausfallrate sehr ungenau. Wenn Sie die Ausfallrate auf
etwa 10% genau bestimmen wollen, brauchen Sie 100 Ausfälle.
Was gilt bei der Ausfallrate eines Systems aus Ausfallraten einzelner Bauteile, wenn keine Redundanz vorliegt?
Dabei ist λ_ges die Summe über λi (die Ausfallrate eines bestimmten Bauelements) mal ni ( die Häufigkeit dieses Bauelements im System)
Was sind Probleme bei der Verwendung von Standards für die Berechnung der Ausfallrate?
- Grundlage der Standards sind fast immer veraltete Daten.
- Fehlerraten nach Standards meist deutlich höher als in Realität. (aber leider nicht immer!)
- Die Annahme, dass sich Bauteile von allen Herstellen gleich verhalten, ist nicht immer zutreffend.
- Häufig sind keine Daten für Bauelemente mit neuen Gehäuseformen, Materialien und Prozessen vorhanden.
Welche Alternativen zu Ausfallraten nach Standards gibt es?
- Daten von Herstellern der Bauelemente
- Reliability Physics Analysis
- Robustness Validation
Was sind die Vorteile von Ausfallraten aus Reliability Physics Analysis bzw. Robustness Validation?
- Die Ausfallraten sind näher an der Realität als bei der Verwendung von Ausfallraten aus Standards.
- Wenn man versteht, was die Ursache für einen Ausfall ist, kann man auch etwas dagegen tun. Wenn z. B. die Ursache Rissbildung in Lotstellen ist, kann die Dehnung in kritischen Lotstellen reduziert werden.
Was versteht man unter Ausfallwahrscheinlichkeit?
Die Wahrscheinlichkeit, dass ein System bis zum Zeitpunkt t ausfällt: F(t) = 1-e^-(t/Tc)^b
Wovon hängen F(t) und R(t) bei der Weibullverteilung ab?
- der Ausfallsteilheit b (bzw. Formparameter)
- der charakteristischen Lebensdauer TC mit F(TC) = 63,2 %
Was bedeutet der zeitliche Verlauf der Ausfallrate in Abhängigkeit der Ausfallsteilheit b?
Es gilt bei:
b < 1: abnehmende Ausfallrate (Frühausfälle)
b = 1: konstante Ausfallrate
b > 1: zunehmende Ausfallrate (Verschleiß)
