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    為什么自己設計的嵌入式不如工業的穩定?

    • 發布:嵌入式培訓
    • 來源:嵌入式資訊
    • 時間:2020-11-13 15:25

    在知乎上看到一個網友的問題:為什么自己設計的嵌入式系統穩定性遠不如工業級產品?我覺得這是一個非常好的問題,尤其國內很多中小企業可能關注點更多在于產品的功能,而不在性能,產品功能很炫可是穩定性往往差強人意。所以就產品穩定性,來聊聊我的一些認知和體會。

    什么是穩定性?

    穩定性,英文中用(可靠性)Reliability engineering來研究,可靠性工程是系統工程的一個子學科,它主要研究設備無故障運行的能力。可靠性描述了系統或組件在指定條件下持續指定時間段內運行的能力。

    一個產品一般從設計的角度基本包含哪些主要的設計呢?常見的嵌入式系統,可能包含機械設計、硬件設計、軟件設計,那么從設計來談一個產品的可靠性,就必然要從這幾個主要的方面下功夫。另外工業級產品為什么表現的更加可靠呢?

    為了要相對深入的談這個問題,來看看這個相關的一些術語指標是怎么描述一個系統或者零件的可靠性的。

    啥是可靠性概率?

    可靠性定義為設備在規定條件下在指定時間段內將執行其預期功能的概率。從數學上講,這可以表示為系統的可靠性是指在時間t內沒有發生某F類故障的概率。

    作何理解呢?系統開始工作的時間,是發生類故障的時刻。也即表征系統由于某類故障而失效的概率;啥是失效概率有可靠性概率,自然就有失效概率,失效概率剛好與可靠性概率是互補,滿足下面關系:

    QF(t)+RF(t)=1

    上面的概念是針對某類故障的統計規律,那么推廣開來,從系統而言去掉下標F,也滿足上述關系。一個系統由不同的組件組成。系統失效率當系統的壽命呈指數分布時,系統的可靠性為:,其中就是失效率(failure rate)的概念。

    大家都聽說過產品澡盆曲線吧,在產品前期老化階段比較容易暴露故障,失效率比較高。不要問我為什么,這是無數先輩們統計所得的統計規律,對于工程應用相信即可(當然如果是做理論研究的則另當別論)。這個規律也解釋了為何有的廠家出廠的產品需要做老化試驗的原因,因為做老化試驗可以將故障充分暴露出來,如此篩選出來的產品在客戶端將很少會出故障。

    不同的組件的失效模式是不一樣的,啥概念呢?也就是組件產生故障的原因各異,比如電路板上的電阻其失效模式就有可能是短路失效,斷路失效、參數漂移失效,對于軟件而言其失效模式就有可能有很多,比如棧溢出、RAM數據錯誤、芯片總線錯誤等等。每種失效模式,其失效率也是不一樣的。

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