專利名稱：基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及機電系統(tǒng)的可靠性分析領域，特別是涉及一種基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
故障樹分析法(Fault Tree Analysis, FTA)是美國貝爾實驗室的H. A. Watson和D. F. Haasl于上世紀60年代初提出的一種用于系統(tǒng)可靠性、安全性分析的邏輯推理方法，被公認為是對復雜系統(tǒng)進行可靠性分析、預測、設計的最簡單、最有效、最有發(fā)展前途的手段之一。一般的故障樹建立方法建立的故障樹很難深入到元器件失效物理層面進行分析，而元器件的失效包括退化性失效和瞬時性失效，這些信息對可靠性設計和質(zhì)量歸零分析十分重要，現(xiàn)有建立故障樹方法建立的故障樹不能深入到元器件失效物理層面的事件，難以描述其失效路徑和失效機理。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對現(xiàn)有的故障樹建立方法建立的故障樹不能深入到失效物理層面的事件的問題，提供一種建立故障樹能夠深入到失效物理層面的事件的基于失效物理的兀器件故障樹構(gòu)建方法和系統(tǒng)。一種基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，包括步驟根據(jù)元器件失效物理的共性特點，按失效物理6個層次和元器件門類構(gòu)建元器件的故障信息庫，形成6個失效物理層信息的故障信息庫；根據(jù)所述故障信息庫，按失效物理6個層次及失效物理邏輯關系構(gòu)建元器件的故障樹，形成6個失效物理層n級事件的元器件故障樹，所述n大于等于6 ;采用失效機理子樹轉(zhuǎn)移和故障模塊子樹導入的方式對所述元器件故障樹進行簡化。在其中一個實施例中，所述的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，所述步驟根據(jù)元器件失效物理的共性特點，按失效物理6個層次和元器件門類構(gòu)建故障信息庫，具體包括步驟根據(jù)元器件失效物理的共性特點確定失效物理6個信息層故障模式信息層、失效模式信息層、失效部位信息層、失效機理信息層、機理因子信息層和影響因素信息層；按失效物理6個層次歸類整理元器件失效案例和失效信息，建立6個失效物理層的所述故障信息庫。在其中一個實施例中，所述的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，所述步驟根據(jù)所述故障信息庫，按失效物理6個層次及失效物理邏輯關系構(gòu)建元器件故障樹，具體包括步驟通過所述故障信息庫確定6個層次故障樹事件故障模式、失效模式、失效部位、失效機理、機理因子和影響因素；
根據(jù)失效物理過程因果關系，確定元器件的故障樹事件之間的邏輯門，構(gòu)建6個失效物理層次n級事件的元器件故障樹。在其中一個實施例中，所述的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，所述步驟對元器件故障樹采用失效機理子樹轉(zhuǎn)移和故障模塊子樹導入的方式進行簡化，具體包括步驟建立元器件共因失效機理子樹集和共因故障模塊子樹集；所述共因失效機理子樹集和共因故障模塊子樹集分別表示相同影響事件下的失效機理子樹集和相同影響事件下的故障模塊子樹集；采用共因機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹導入元器件故障樹的方式，對元器件故障樹進行簡化?！N基于失效物理的兀器件故障樹構(gòu)建系統(tǒng)，包括故障信息庫構(gòu)建模塊、故障樹構(gòu)建模塊和故障樹簡化模塊；所述故障信息庫構(gòu)建模塊用于根據(jù)元器件失效物理的共性特點，按失效物理6個層次和元器件門類構(gòu)建元器件的故障信息庫，形成6個失效物理層的故障信息庫；所述故障樹構(gòu)建模塊用于根據(jù)所述故障信息庫，按失效物理6個層次及失效物理邏輯關系構(gòu)建元器件故障樹，形成6個失效物理層n級事件的元器件故障樹；所述故障樹簡化模塊用于采用共因失效機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹導入的方式對故障樹進行簡化。在其中一個實施例中，故障信息庫構(gòu)建模塊具有以下功能所述故障信息庫構(gòu)建豐吳塊具有以下功能根據(jù)元器件失效物理的共性特點確定失效物理6個信息層故障模式信息層、失效模式信息層、失效部位信息層、失效機理信息層、機理因子信息層和影響因素信息層；按失效物理6個層次，歸類整理元器件失效案例和失效信息，建立6個失效物理層的故障信息庫。在其中一個實施例中，所述故障樹構(gòu)建模塊具有以下功能通過所述故障信息庫確定6個層次元器件故障樹事件故障模式、失效模式、模式部位、失效機理、機理因子和影響因素；根據(jù)失效物理過程因果關系，確定所述故障樹事件之間的邏輯門，構(gòu)建6個失效物理層次n級事件的故障樹。在其中一個實施例中，所述故障樹簡化模塊具有以下功能建立元器件共因失效機理子樹集和共因元器件故障模塊子樹集；所述共因失效機理子樹集和共因故障模塊子樹集分別表示相同影響事件下的失效機理子樹集和相同影響事件下的故障模塊子樹集；采用共因機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹導入元器件故障樹的方式，對元器件故障樹進行簡化。上述基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法和系統(tǒng)，按元器件門類分別構(gòu)建元器件的故障信息庫和故障樹，以失效物理六個層次及其邏輯關系構(gòu)建每類元器件故障樹，以共因失效機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹導入的方式簡化故障樹，形成六個失效物理層次n級事件的元器件故障樹，所述n大于或等于6。同類元器件，其設計結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)具有很大的相似性，因而從失效物理的角度，其失效模式、失效機理及影響因素亦具有很大的共性表現(xiàn)形式。針對同類元器件失效模式、失效機理具有相同性的特點，按照失效物理的邏輯關系，對每一類元器件建立故障樹，從而確定失效模式對應的失效機理和失效路徑，提出有效控制措施。因而本發(fā)明建立的故障樹可以深入到元器件失效物理層面進行分析，以節(jié)點事件的形式準確描述各種失效模式的失效路徑、失效機理、機理因子和影響因素，可滿足元器件故障樹分析和機理原因分析的要求。


圖1為本發(fā)明基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法流程圖；圖2為本發(fā)明基于失效物理的元器件六個失效物理層次定義示意圖；圖3為本發(fā)明基于失效物理的兀器件故障·樹構(gòu)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式如圖1所示，一種基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，包括步驟步驟SllO :根據(jù)元器件失效物理的共性特點，按失效物理6個層次和元器件門類構(gòu)建兀器件的故障信息庫，形成6個失效物理層信息的故障信息庫。一層信息“故障對象”:以某類元器件為對象信息。所有門類元器件“故障對象”信息集Q = (Q1, Q2, . .，Qi,...，Qz}，其中Qi為第i類元器件故障對象信息，i = 1，2，...，z，z為元器件門類總數(shù)。二層信息“失效模式”:以元器件電參、外觀失效結(jié)果為信息，“失效模式”信息集Q2={Q2;1, Q2,2，…，Q2,」，Q2, J，其中Q2,」為元器件第j個失效模式信息，j = 1，2， ，m，m為失效模式信息總數(shù)。三層信息“失效部位”以元器件失效模式的具體失效部位為信息，“失效部位”信息集Q3,j = {Q3,j,i Q3,j,2 …，Q3,j,k，…，Q3,j，P}，其中Q3,j，k為元器件第j個失效模式的第k個失效部位信息，k = 1，2，...，p，p為失效部位信息總數(shù)。功能電路器件根據(jù)功能邏輯分析確定失效單元后給出失效部位。四層信息“失效機理”以失效部位的失效機理為信息，“失效機理”信息集Q4, j =(Q4, j,l Q4, j,2，…，Q4, j, …，Q4,」，! }，其中A，, j，q為兀器件第j個失效模式的第q個失效機理信息，Q= 1,2,...,r,r為失效機理信息總數(shù)。五層信息“機理因子”以引發(fā)失效機理的內(nèi)在因子為信息，“機理因子”信息集Q5,
…，Q5,j,s，…，Mn,}，其中Q5,j,s為元器件第j個失效模式下的第s個機理因子信息，S = I, 2, . . . , t, t為機理因子信息總數(shù)。六層信息“影響因素”以形成機理因子的外部原因為信息，“影響因素”信息集Q6,J = H,…，I,U，…，Q6,j, J，其中Q6,j,U為第j個失效模式下的第U個影響因素信息，u = I, 2, . . . , V, V表示影響因素信息總數(shù)。步驟S120 :根據(jù)所述故障信息庫，按失效物理6個層次及失效物理邏輯關系構(gòu)建元器件的故障樹，形成6個失效物理層n級事件的元器件故障樹，即所述元器件故障樹的事件級數(shù)有n級，所述n大于等于6。頂層事件“故障對象”:所有門類元器件“故障對象”事件集T= (T1, T2,...,Ti,...,Tz}，其中Ti為第i類元器件故障事件，i = 1，2，. . .，z，z為元器件門類總數(shù)。二層事件“失效模式”以元器件電參或外觀失效結(jié)果為該中間事件，“失效模式”事件集M2 = {M2a, M2j 2, ... ,M2,」，...，M2，m},其中M2,」為元器件第j個失效模式事件，j =1，2，. . .，m，m為失效模式事件總數(shù)。三層事件“失效部位”以失效模式的具體失效部位為該中間事件，“失效部位”事件集M3, j = (M3, Ja, M3,」,2，…，M3, j, k，…，M3,」,p}，其中M3, 為元器件第j個失效模式下的第k個失效部位事件，k = 1，2，. . .，p，p為失效部位事件總數(shù)。功能電路器件根據(jù)功能邏輯分析確定失效單元后給出失效部位。四層事件“失效機理”以失效部位的失效機理為該中間事件，“失效機理”事件集M4, j = {M4j Jj 1； M4,」,2，---,M4jjjq,J,其中M4,, j,q為元器件第j個失效模式下的第q個失效機理事件，q= 1,2,...,r,r為失效機理總數(shù)。五層事件“機理因子”以引發(fā)失效機理的內(nèi)在因子為該中間事件，“機理因子”事件集M5,j =M5,j,2,…，M5,j,s，…，M5^tK其中M5,is為元器件第j個失效模式下的第s個機理因子事件，S= 1，2，t為機理因子總數(shù)。機理因子根據(jù)機理失效物理模型和退化壽命模型提取。如，器件芯片鋁膜電遷移失效機理，由Black方程
rF = A0-(j-J,ntr-exp^)，確定引發(fā)鋁膜電遷移因子電流密度J、溫度T、時間TF。底層事件“影響因素”以形成機理因子的外部原因為該底事件，“影響因素”事件集X6, J = {X6, Ja, X6, J,2,…，X6, J, U，…，X6, j,v}，其中X6, J,u為第j個失效模式下的第u個影響因素事件，u = I, 2, . . . , V, V為影響因素總數(shù)。事件邏輯門由失效物理因果邏輯關系關聯(lián)各層事件邏輯門。故障對象、失效模式、失效部位、失效機理事件之間采用“或門”，或門結(jié)構(gòu)函數(shù)滿足①為上級事
件狀態(tài)，X為下級事件狀態(tài)， 當Xi取值O、I 二值時’中^^卜^^丨^卜表示只要有一個下級
I
事件發(fā)生，上級事件就會發(fā)生。失效機理、機理原因、影響因素事件之間采用“與門”或者“或門”，與門結(jié)構(gòu)函數(shù)滿足取值o、i 二值時,巾)=1 ，表示只有下級全部
II
事件發(fā)生，上級事件才發(fā)生。故障樹每一層事件，根據(jù)需要可分解為I 3級關聯(lián)事件，形成6個失效物理層n級事件的元器件故障樹，所述n大于等于6。步驟S130 :采用失效機理子樹轉(zhuǎn)移和故障模塊子樹導入的方式對所述元器件故障樹進行簡化。建立機理子樹集由各類元器件故障樹，建立共因失效機理子樹集{A，B，C，D}，其中，退化性失效機理子樹集A = U1, A2, . . .，As，. . .，Ag}，其中As表示第s個退化性失效機理子樹，s=l, 2，. . .，g，g為退化性失效機理子樹總數(shù)；瞬時性失效機理子樹集B =(B1, B2, ...,Be, Bf}，其中Be表示第e個瞬時性失效機理子樹，e=l，2, ...,f, f為瞬時性失效機理子樹總數(shù)；缺陷性失效機理子樹集C = (C1, C2, . . .，Cx，. . .，Ch}，其中Cx表示第X個缺陷性失效機理子樹集，x=l, 2，. . .，h，h為缺陷性失效機理子樹集總數(shù)；使用不當失效機理子樹集D = (D1, D2, . . .，Dy，. . .，D。}，其中Dy表示第Y個使用不當失效機理子樹，Y=I, 2,...,o,o為使用不當失效機理子樹總數(shù)。建立故障模塊子樹集由各類元器件故障樹，建立共因故障模塊子樹集{E，F(xiàn)}，其中，通用元器件故障模塊子樹集E = (E11E2, . . . , Eg, ...，Eh}，其中Ecj表示第G個故障模塊子樹，G=I, 2，...，H，H為故障模塊子樹總數(shù)；典型部件故障模塊子樹集F =(F11F2, ...,Fl,... , FM}，其中^表示第L個典型部件故障模塊子樹，L=l，2，...，M，M為典型部件故障模塊子樹總數(shù)。故障樹簡化對元器件故障樹，采用失效機理子樹轉(zhuǎn)移和故障模塊子樹導入方式對故障樹簡化。上述基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法和系統(tǒng)，按元器件門類分別構(gòu)建元器件的故障信息庫和故障樹，以失效物理六個層次及其邏輯關系構(gòu)建每類元器件故障樹，以導入共因失效機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹的方式簡化故障樹，形成六個失效物理層次n級事件的元器件故障樹，所述n大于或等于6。同類元器件，其設計結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)具有很大的相似性，因而從失效物理的角度，其失效模式、失效機理及影響因素亦具有很大的共性表現(xiàn)形式。針對同類元器件失效模式、失效機理具有相同性的特點，按照失效物理的邏輯關系，對每一類元器件建立故障樹，從而確定失效模式對應的失效機理和失效路徑，提出有效控制措施。因而本發(fā)明建立的故障樹可以深入到元器件失效物理層面進行分析，以節(jié)點事件的形式準確描述各種失效模式的失效路徑、失效機理、機理因子和影響因素，可滿足元器件故障樹分析和機理原因分析的要求。下面以混合集成電路故障樹的建樹案例對本技術(shù)發(fā)明方法的具體實施操作步驟，以及所帶來的有意效果做進一步說明。本案例具體實施操作的三個步驟如下步驟一，構(gòu)建混合集成電路故障信息庫。歸類整理混合集成 電路故障案例和失效信息，按失效物理6個層次對信息進行歸類建庫，包括“故障對象”信息Q1=混合集成電路故障；“失效模式”信息集Q2= (Q2j1jQ2j2^Q2j3, Q2j4^Q2j5)= {電參漂移，無輸出，開路，短路，氣密泄漏};“失效部位”信息集Q3J = {Q3，ia，…，Q3,2a，…，Qm，…，Q3，4a，…}= {器件參漂，元件參漂，粘/焊退化，“失效機理目息集 Q4, j= {Q4, 1,1) ，Q4,2,1 ，Q4, 3,1 > ，Q4，4,l， ，Q4, 5,1}={器件退化，焊料疲勞，有機膠老化，......}；“機理因子”信息集 Q5,j ={Q5，ia，...，Q5^1，…，Q5,3,P …，Q5，4;1，…，Q5，5;1，...，}={靜應力，界面熱失配應力，軸向拉力，......}；影響因素{曰息集Q6, j — { Qe, 1,1 > ^6,2,1) ，％，3,1， ，卩6，4,I， ，卩6，5,I， ，}={機沖，諧振，熱沖擊，碰撞，環(huán)境溫度，......}。步驟二，構(gòu)建混合集成電路故障樹。根據(jù)步驟一建立的故障信息庫，按失效物理六層次建立9級事件的故障樹，包括“故障對象”事件T1=混合集成電路故障；“失效模式”事件集M2= {M2；1, M2j2, M2,3, M2,4，M2,5} = {參漂，無輸出，開路，短路，氣密泄漏}，M2與T1之間“或”門關聯(lián)；“失效部位”事件集 M3,」={M3；1；1, , M3；2；1, . . . , M3j3, i, M3j4, i, ) = {元器件參漂，粘/焊退化，導電膠老化，鍵合界面退化，M3, j與M2采用“或”門關聯(lián)；“失效機理”事件集 M4,」=(M411, ，M4 2j j, ，M4 3;i, ，M4j4;i, ，M4；5; i, }
={元器件參漂，焊料疲勞，有機膠老化，Al腐蝕開路，......}，Mq_與Mg采用“或”門關
聯(lián)；“機理因子”事件集 M5,j = (M5, ，M5,2,” ，M5,3,” ，M5ai, ，M5,5,” ... }
={靜應力，界面熱失配應力，軸向拉力，循環(huán)剪切應力，......}，M5,j與M4,j采用“與”和
“或”門關聯(lián)；“影響因素”事件集 Xq = { X6；1；1, , X6；2；1, , X6；3；1, , X6；4；1, , X6；5；1, ... }={機沖，諧振，熱沖擊，碰撞，環(huán)境溫度，......}，Xq與My采用“或”和“與”門關聯(lián)。步驟三，采用共因失效機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹導入方式簡化故障樹。建立了包含17個子樹 的共因失效機理子樹集A = (A1, A2, . . . , A8) = {Au-Al 鍵合退化，芯片 Al 腐蝕，...}；B = (B1, B2, , B6) = {封帽應力開裂，基片應力開裂，C = (C1, C2) = {漆包線腐蝕斷裂，鍵合絲與芯片短路}；D = (D1) = {外引腳屈服性韌斷}。建立了包含共因故障模塊子樹集E = (E1, E2,..., E6) = {三極管故障，二級管故障， ，片式電容故障};F = (F1, F2, F3) = {氣密封裝失效，元器件焊/粘開路，鍵合絲開路}故障樹簡化對混合集成電路故障樹，采用失效機理子樹轉(zhuǎn)移和故障模塊子樹導入故障樹方式對故障樹簡化。由此，建立了 6個失效物理層9級事件的混合集成電路故障樹。該案例進一步說明了本發(fā)明技術(shù)方法所帶來有益效果混合集成電路故障樹案例說明，采用本發(fā)明的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，所建立的混合集成電路故障樹具有失效物理概念清晰、失效事件上下層關系明確，六個層次事件包括故障對象、失效模式、失效部位、失效機理、機理因子、影響因素，包含了豐富的失效物理信息，充分反映了失效物理事件之間的邏輯關系，能更深層次地分析元器件失效原因，并以事件的形式準確描述其失效路徑、失效機理、機理因子和影響因素，滿足了元器件故障樹分析和機理原因分析的需求。同時該案例還說明，本發(fā)明方法很好解決了元器件故障樹建樹難的問題，并實現(xiàn)混合集成電路故障樹頂事件與整機系統(tǒng)故障樹底事件良好銜接，結(jié)合電路功能分析，能對故障樹各層次事件進行FTA分析，具有失效定位準確、機理分析清楚的特點。該方法適用于各類電子元器件故障樹的建樹。在其中一個實施例中，所述的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，所述步驟根據(jù)元器件失效物理的共性特點，按失效物理6個層次和元器件門類構(gòu)建故障信息庫，具體包括步驟根據(jù)元器件失效物理的共性特點確定失效物理6個信息層故障模式信息層、失效模式信息層、失效部位信息層、失效機理信息層、機理因子信息層和影響因素信息層；
按失效物理6個層次歸類整理元器件失效案例和失效信息，建立6個失效物理層的所述故障信息庫。一層信息“故障對象”，以某類元器件故障為信息Qi ;各門類元器件“故障對象”信息集Q = (Q1, Q2, . . .，Qi, . . .，Qz};二層彳目息“失效模式”，以兀器件電參、夕卜觀失效狀態(tài)為彳目息，“失效模式”彳目息集Q2—(Q2, I)。2’2， ，。2, j， ，Q2’m};三層信息“失效部位”，以元器件失效模式對應的具體失效部位作為信息，“失效部位 f 曰息集 Q3,j — { Q3, j,l，Q3, j,2，*** ) Q3, j, kJ ..., , j，p};四層信息“失效機理”，失效部位的失效機理為信息，“失效機理”信息集Q4,」={Q4,11, , j,2，...，Q4,j,q，*** > Q4, j, ；五層信息“機理因子”，以引發(fā)失效機理的內(nèi)在因子為信息，“機理因子”信息集Q5,
j — { Q5, j, I，Q5, j, 2，…，Q5, j, S，…，M5, j’t }；六層信息“影響因素”，以形成失效機理因子的外部原因為信息，“影響因素”信息
集 Ij — ( , j,l，。6, j,2，*** ) ^6, j,uJ ..., , j,v}。在其中一個實施例中，所述的元器件故障樹構(gòu)建方法，所述步驟根據(jù)所述故障信息庫，按失效物理6個層次及失效物理邏輯關系構(gòu)建元器件故障樹，具體包括步驟通過所述故障信息庫確定6個層次故障樹事件故障模式、失效模式、失效部位、失效機理、機理因子和影響因素；根據(jù)失效物理過程因果關系，確定元器件的故障樹事件之間的邏輯門，構(gòu)建6個失效物理層次n級事件的元器件故障樹。一層事件定義為“故障對象”，某類元器件頂事件為Ti ；各類元器件“故障對象”事件集T = {!\，T2，… ，Ti, …，Tz};二層事件定義為“失效模式”，以某類元器件電參外觀失效結(jié)果為第二層中間事件，“失效模式”事件集 M2 = {M2； 1； M2j2, . . .，M2,」，...，M2，m}；三層事件定義為“失效部位”，以元器件失效模式對應的具體失效部位為第三層中間事件，“失效部位”事件集My =…，M3,；四層事件定義為“機理因子”，以失效部位對應的失效機理為第四層中間事件，“失效機理”事件集My = (M4, Ja, M4,j,2,…，M4, …，M4, ^}，機理因子根據(jù)失效物理模型和退化壽命模型提取；五層事件定義為“機理因子”，以引發(fā)失效機理的內(nèi)在因子為第五層中間事件，該類元器件“機理因子”事件集 M5,」=(M5jjajM5jjj2,t}；六層事件即底事件定義為“影響因素”，以形成失效機理因子的外部原因為底事件，該“影響因素”事件集X6,」=…，Xq,u，…，x6,iv}。根據(jù)失效物理過程因果關系，確定元器件故障樹事件之間邏輯門，構(gòu)建六個失效物理層次n級事件的元器件故障樹，所述n大于等于6。在其中一個實施例中，所述的元器件故障樹構(gòu)建方法，所述步驟對元器件故障樹采用失效機理子樹 轉(zhuǎn)移和故障模塊子樹導入的方式進行簡化，具體包括步驟建立元器件共因失效機理子樹集和共因故障模塊子樹集；建立機理子樹集由各類元器件故障樹，建立共因失效機理子樹集{A，B，C，D}，其中，退化性失效機理子樹集A =(A1, A2, . . .，As, . . . , Ag},其中As表示第s個退化性失效機理子樹，s=l, 2, . . .，g, g為退化性失效機理子樹總數(shù)；瞬時性失效機理子樹集B = (B1, B2, ...,Be, Bf}，其中Be表示第e個瞬時性失效機理子樹,e=l,為瞬時性失效機理子樹總數(shù)；缺陷性失效機理子
樹集C = (C1, C2,. .，Cx，. .，Ch}，其中Cx表示第X個缺陷性失效機理子樹集，x=l, 2，. . .，h，h為缺陷性失效機理子樹集總數(shù)；使用不當失效機理子樹集D = (D1, D2,. . .，DY，. . .，D。}，其中Dy表示第Y個使用不當失效機理子樹，Y=I, 2,...,0,0為使用不當失效機理子樹總數(shù)。建立故障模塊子樹集由各類元器件故障樹，建立共因故障模塊子樹集{E，F(xiàn)}，其中，通用元器件故障模塊子樹集E = (E11E2, . . . , Eg, ...，Eh}，其中Ecj表示第G個故障模塊子樹，G=I, 2，...，H，H為故障模塊子樹總數(shù)；典型部件故障模塊子樹集F =(F11F2, ...,Fl,... , FM}，其中^表示第L個典型部件故障模塊子樹，L=l，2，...，M，M為典型部件故障模塊子樹總數(shù)。采用共因機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹導入元器件故障樹的方式，對元器件故障樹進行簡化。故障樹簡化對元器件故障樹，采用失效機理子樹轉(zhuǎn)移和故障模塊子樹導入方式對故障樹簡化。 如圖3所不,一種基于失效物理的兀器件故障樹構(gòu)建系統(tǒng),包括故障信息庫構(gòu)建模塊、故障樹構(gòu)建模塊和故障樹簡化模塊；所述故障信息庫構(gòu)建模塊用于根據(jù)元器件失效物理的共性特點，按失效物理6個層次和元器件門類構(gòu)建元器件的故障信息庫，形成6個失效物理層的故障信息庫；所述故障樹構(gòu)建模塊用于根據(jù)所述故障信息庫，按失效物理6個層次及失效物理邏輯關系構(gòu)建元器件故障樹，形成6個失效物理層n級事件的元器件故障樹；所述故障樹簡化模塊用于采用共因失效機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹導入的方式對故障樹進行簡化。在其中一個實施例中，所述的基于失效物理的兀器件故障樹構(gòu)建系統(tǒng)，所述故障信息庫構(gòu)建模塊具有以下功能根據(jù)元器件失效物理的共性特點確定失效物理6個信息層故障模式信息層、失效模式信息層、失效部位信息層、失效機理信息層、機理因子信息層和影響因素信息層；按失效物理6個層次，歸類整理元器件失效案例和失效信息，建立6個失效物理層的故障信息庫。在其中一個實施例中，所述的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建系統(tǒng)，所述元器件故障樹構(gòu)建模塊具有以下功能通過所述故障信息庫確定6個層次元器件故障樹事件故障模式、失效模式、模式部位、失效機理、機理因子和影響因素；根據(jù)失效物理過程因果關系，確定所述故障樹事件之間的邏輯門，構(gòu)建6個失效物理層次n級事件的故障樹。在其中一個實施例中，所述的基于失效物理的兀器件故障樹構(gòu)建系統(tǒng)，所述故障樹簡化模塊具有以下功能建立元器件共因失效機理子樹集和共因元器件故障模塊子樹集；所述共因失效機理子樹集和共因故障模塊子樹集分別表示相同影響事件下的失效機理子樹集和相同影響事件下的故障模塊子樹集；
采用共因機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹導入元器件故障樹的方式，對元器件故障樹進行簡化。本發(fā)明基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建系統(tǒng)的其他技術(shù)特征與上述方法相同，在此不予贅述。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.ー種基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，其特征在于，包括步驟 根據(jù)元器件失效物理的共性特點，按失效物理6個層次和元器件門類構(gòu)建元器件的故障信息庫，形成6個失效物理層信息的故障信息庫； 根據(jù)所述故障信息庫，按失效物理6個層次及失效物理邏輯關系構(gòu)建元器件的故障樹，形成6個失效物理層n級事件的元器件故障樹，所述n大于等于6 ； 采用失效機理子樹轉(zhuǎn)移和故障模塊子樹導入的方式對所述元器件故障樹進行簡化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟根據(jù)元器件失效物理的共性特點，按失效物理6個層次和元器件門類構(gòu)建故障信息庫，具體包括步驟 根據(jù)兀器件失效物理的共性特點確定失效物理6個信息層故障模式信息層、失效模式信息層、失效部位信息層、失效機理信息層、機理因子信息層和影響因素信息層； 按失效物理6個層次歸類整理元器件失效案例和失效信息，建立6個失效物理層的所述故障信息庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，其特征在干，所述步驟根據(jù)所述故障信息庫，按失效物理6個層次及失效物理邏輯關系構(gòu)建元器件故障樹，具體包括步驟 通過所述故障信息庫確定6個層次故障樹事件故障模式、失效模式、失效部位、失效機理、機理因子和影響因素； 根據(jù)失效物理過程因果關系，確定元器件的故障樹事件之間的邏輯門，構(gòu)建6個失效物理層次n級事件的元器件故障樹。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟對元器件故障樹采用失效機理子樹轉(zhuǎn)移和故障模塊子樹導入的方式進行簡化，具體包括步驟 建立元器件共因失效機理子樹集和共因故障模塊子樹集；所述共因失效機理子樹集和共因故障模塊子樹集分別表示相同影響事件下的失效機理子樹集和相同影響事件下的故障豐吳塊子樹集； 采用共因失效機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹導入元器件故障樹的方式，對元器件故障樹進行簡化。
5.ー種基于失效物理的兀器件故障樹構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，包括故障信息庫構(gòu)建模塊、故障樹構(gòu)建模塊和故障樹簡化模塊； 所述故障信息庫構(gòu)建模塊用于根據(jù)元器件失效物理的共性特點，按失效物理6個層次和元器件門類構(gòu)建元器件的故障信息庫，形成6個失效物理層的故障信息庫； 所述故障樹構(gòu)建模塊用于根據(jù)所述故障信息庫，按失效物理6個層次及失效物理邏輯關系構(gòu)建元器件故障樹，形成6個失效物理層n級事件的元器件故障樹； 所述故障樹簡化模塊用于采用共因失效機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹導入的方式對故障樹進行簡化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在干，所述故障信息庫構(gòu)建模塊具有以下功能 根據(jù)兀器件失效物理的共性特點確定失效物理6個信息層故障模式信息層、失效模式信息層、失效部位信息層、失效機理信息層、機理因子信息層和影響因素信息層； 按失效物理6個層次，歸類整理元器件失效案例和失效信息，建立6個失效物理層的故障信息庫。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，所述元器件故障樹構(gòu)建模塊具有以下功能 通過所述故障信息庫確定6個層次元器件故障樹事件故障模式、失效模式、模式部位、失效機理、機理因子和影響因素； 根據(jù)失效物理過程因果關系，確定所述故障樹事件之間的邏輯門，構(gòu)建6個失效物理層次η級事件的故障樹。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，所述故障樹簡化模塊具有以下功能 建立共因失效機理子樹集和共因故障模塊子樹集；所述共因失效機理子樹集和共因故障模塊子樹集分別表示相同影響事件下的失效機理子樹集和相同影響事件下的故障模塊子樹集； 采用共因失效機理子樹轉(zhuǎn)移和共因故障模塊子樹導入元器件故障樹的方式，對元器件故障樹進行簡化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建方法，包括步驟根據(jù)元器件失效物理共性特點，按失效物理6個層次構(gòu)建故障信息庫，形成6個失效物理層信息的故障信息庫；根據(jù)故障信息庫，按失效物理6個層次及失效物理邏輯關系構(gòu)建故障樹，形成6個失效物理層n級事件的元器件故障樹；采用機理子樹轉(zhuǎn)移和故障模塊子樹導入方式對所述元器件故障樹進行簡化。本發(fā)明還公開了一種基于失效物理的元器件故障樹構(gòu)建系統(tǒng)，上述方法和系統(tǒng)建立的故障樹可深入到元器件失效物理層面進行分析，以節(jié)點事件形式準確描述各失效模式的失效路徑、失效機理、機理因子和影響因素，滿足元器件故障樹分析和機理原因分析的需求。本方法和系統(tǒng)適用于各類元器件故障樹的構(gòu)建。
文檔編號G06F11/07GK103049346SQ20121053379
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者何小琦, 陳媛, 恩云飛, 宋芳芳, 馮敬東 申請人:工業(yè)和信息化部電子第五研究所