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为什么自己设计的嵌入式不如工业的稳定?

发布：嵌入式培训
来源：嵌入式资讯
时间：2020-11-13 15:25
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在知乎上看到一个网友的问题：为什么自己设计的嵌入式系统稳定性远不如工业级产品?我觉得这是一个非常好的问题，尤其国内很多中小企业可能关注点更多在于产品的功能，而不在性能，产品功能很炫可是稳定性往往差强人意。所以就产品稳定性，来聊聊我的一些认知和体会。

什么是稳定性?

稳定性，英文中用(可靠性)Reliability engineering来研究，可靠性工程是系统工程的一个子学科，它主要研究设备无故障运行的能力。可靠性描述了系统或组件在指定条件下持续指定时间段内运行的能力。

一个产品一般从设计的角度基本包含哪些主要的设计呢?常见的嵌入式系统，可能包含机械设计、硬件设计、软件设计，那么从设计来谈一个产品的可靠性，就必然要从这几个主要的方面下功夫。另外工业级产品为什么表现的更加可靠呢?

为了要相对深入的谈这个问题，来看看这个相关的一些术语指标是怎么描述一个系统或者零件的可靠性的。

啥是可靠性概率?

可靠性定义为设备在规定条件下在指定时间段内将执行其预期功能的概率。从数学上讲，这可以表示为系统的可靠性是指在时间t内没有发生某F类故障的概率。

作何理解呢?系统开始工作的时间，是发生类故障的时刻。也即表征系统由于某类故障而失效的概率;啥是失效概率有可靠性概率，自然就有失效概率,失效概率刚好与可靠性概率是互补，满足下面关系：

QF(t)+RF(t)=1

上面的概念是针对某类故障的统计规律，那么推广开来，从系统而言去掉下标F，也满足上述关系。一个系统由不同的组件组成。系统失效率当系统的寿命呈指数分布时，系统的可靠性为:,其中就是失效率(failure rate)的概念。

大家都听说过产品澡盆曲线吧，在产品前期老化阶段比较容易暴露故障，失效率比较高。不要问我为什么，这是无数先辈们统计所得的统计规律，对于工程应用相信即可(当然如果是做理论研究的则另当别论)。这个规律也解释了为何有的厂家出厂的产品需要做老化试验的原因，因为做老化试验可以将故障充分暴露出来，如此筛选出来的产品在客户端将很少会出故障。

不同的组件的失效模式是不一样的，啥概念呢?也就是组件产生故障的原因各异，比如电路板上的电阻其失效模式就有可能是短路失效，断路失效、参数漂移失效，对于软件而言其失效模式就有可能有很多，比如栈溢出、RAM数据错误、芯片总线错误等等。每种失效模式，其失效率也是不一样的。