摘要：近年来，家电产品质量的可靠性越来越受到生产厂家和市场消费者的重视。消毒柜作为厨房电器里重要的一部分，能够实现餐具的消毒和烘干功能，给消费者带来健康卫生的餐具储存和使用环境。消毒柜作为一种高频使用的厨房电器，其质量的可靠性直接影响用户的体验，严重的会影响用户的生命财产安全。因此，提高消毒柜产品的可靠性，研究消毒柜可靠的设计方法，是消毒柜行业的大势所趋。本文在对消毒柜产品的可靠性进行规划、分析的基础上，对消毒柜产品的可靠性设计方法进行探讨。
关键词：消毒柜；可靠性；失效分析
1 引言
消毒柜作为一种储存餐具且能杀灭餐具上细菌、病毒的厨房电器，已广泛被用于厨房、食堂、医院、学校等场所，为人们的餐具提供了健康的储存环境。但由于消毒柜产品使用寿命长，通常厂家的设计寿命为8年，且使用频率较高，消毒柜内部元器件衰减、老化较为严重。如果消毒柜产品的可靠性设计存在缺陷，会造消毒柜的设计寿命达不到预期目标，严重的会引起安全事故，对用户的生命财产造成损害，也会对生产厂家的品牌名誉带有负面影响[1]。因此，针对消毒柜产品的可靠性提升，在产品设计阶段就很有必要增设可靠性设计，在产品开发初期就重视和提升消毒柜产品的可靠性。
2消毒柜产品的可靠性规划
产品开发团队在明确消毒柜新品开发的市场定位和功能卖点后，需要分析该产品的功能规格、环境规格、维修性规格、安全法规，这些都会影响后面产品可靠性规划书的制定。产品功能规格可分为功能、控制、结构、电控、显示等模块，各模块需定义说明。如嵌入式消毒柜结构规格可分为为抽屉式、双门、双碗篮。环境规格可分成物流配送、运输环境、使用环境。物流配送需分为工厂至仓库、仓库至分销商、分销商至零售商、零售商到用户等环节，各环节需要确定使用的运输方式和运输次数，如叉车、汽车、火车、船运、空运、人力等方式。运输环境和使用环境需要确定温度、湿度、气压、虫鼠菌情况、机械应力等因素[2]。维修性规格应包含首年维修率、年平均故障率、设计寿命。安全法规包含销售地区、认证要求、环保、食品卫生、能效。在上述规格需求确定后，进行产品可靠性规划。输出产品的主要可靠性风险点，进行维修率分析，制定整机可靠性目标（如整机设计寿命、核心功能运行寿命、目标维修率、保修时间）[3]。最后，规划书再进一步细化，对关键零部件进行寿命估算和验证方案设计。例如嵌入式消毒柜的滑轨可按一天使用4次和使用8年进行寿命估算，其零件设计寿命为11680次。针对滑轨需推拉11680次，可以制定拖拉寿命测试方案，用人工或机器的方式去验证该导轨是否满足设计要求。
3 消毒柜产品的可靠性分析
消毒柜产品的可靠性分析的主要包含以下三个步骤：
第一，产品的功能层次分析，消毒柜产品可分为控制系统、保护系统、支撑系统、外观系统、密封系统、装载系统、消毒系统。针对第一层级系统明确其功能需求，分析潜在失效模式（即在什么情况下这个功能将失去），以及失效的影响（包含对整机产品影响和对用户影响）。然后根据影响进行打分，评估该失效模式的严重度。以控制系统的失效分析为例，其功能需求主要为主控、交互、连接，潜在失效模式为短路、开路、干扰，对整机的影响是烧坏主控板、整机不能正常工作、整机工作紊乱，对用户影响是用户不能开机、不能正常使用，主控板烧焦，评估严重度为9分，程度非常严重。
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第二，系统可进一步细分成模块，如控制系统分为主控模块、交互模块、连接模块；保护系统分为门开关组件、温度保护模块、软件保护模块；支撑系统分为支撑架组件、层架组件、内胆组件、导轨模块；外观系统分为控制面板组件、上室门组件、下室门组件、外壳组件；支撑系统分为门封条组件、门封槽模块；装载系统分为碗架、碟架、筷子盒；消毒系统可分为臭氧发生器模块、紫外线模块、发热模块。针对第二层级的模块，同样明确其功能需求，分析潜在失效模式，以及对上层系统的失效影响，但需增加失效原因分析和预防措施[4]。以交互模块的失效分析为例，其功能为交互、显示，潜在失效模式为渗水、进蒸汽，失效的影响（对控制系统的影响）为用户无法操作或部分功能无法实现，潜在失效原因为松脱、渗水，当前的预防措施可为主控板增设塑料安装盒防水结构。
第三，将模块进一步细分成核心零部件，对核心零部件进行分析。如门开关组件的核心零部件为上室门控开关和下室门控开关，其功能需求两者都为门控保护，潜在失效模式两者都为开门保护失效，失效的影响是开门后整机继续工作对用户造成损害，潜在失效原因是门控开关零件损坏，验证方式是零件寿命测试。
消毒柜产品的可靠性分析流程概况为，先将整机分成子系统，分析每个子系统的失效模式和失效影响；然后再将子系统细分成模块，分析每个模块的失效模式和失效影响，并提供预防措施[5]；最后，将模块进一步细化，确定每个模块的核心零部件，对每个核心零部件进行失效分析，确定其失效影响和原因，并提出解决措施和实验验证方案。
4 消毒柜产品的可靠性试验
消毒柜产品经过可靠性分析后，基本确定了整机产品子系统、子模块、核心零部件的潜在失效模式和失效影响。每个层次的失效模式都是有严重度的评分，分数范围为1~9，数值越大失效影响越大。严重度大于7分的，需要进一步制定可靠性实验方案。例如，针对主控板失效的严重度评分为9分，应制作可靠性实验方案（在温度85℃，湿度85%，运行168小时，在正常环境下运行1000小时），判定合格条件为测试过程主控板没有出现异常状况。突跳式温控器失效的严重度评分为9分，制定的可靠性实验方案为突跳式温控器寿命测试[6]，在额定电压、最大工作电流下工作，对试样以升降温进行触头开闭动作试验，最大频率6次/min，闭合时间1s以上，每开闭一次作为一个周期，经50000个周期测试后，接触电阻≤100mΩ、电气强度符合要求、满足工作温度特性，方能判定合格。经过实验测试的结果最为直接可靠，这样能很大程度的减少严重失效模式的发生。
5 结束语
随着社会经济的发展，人们居住环境的改善，越来越多的消毒柜产品进入人们的厨房内。可靠性对消毒柜产品性能和使用安全起着至关重要的作用，其是用户人身安全和财产安全的重要保障。因此，在消毒柜产品设计和开发初期，应该将可靠性设计的理念融入到产品开发的过程中，不断加强产品的可靠性的分析，降低产品的失效率，保证产品的长期有效的运行。本文从消毒柜产品的可靠性规划、分析以及试验三个维度对消毒柜产品的可靠性进行了研究，为消毒柜产品的可靠性设计提供参考。
参考文献：
[1]吕晓娟.电梯可靠性设计方法研究[J].机电工程技术，2016，45（01）：82-84.
[2]张超.RFID智能卡可靠性试验评价技术的研究[D].湖南大学，2008.
[3]刘天健.民用电子产品研制过程中的可靠性工作[J].电子世界，2017（12）：85+87.
[4]侯智，王化培.基于AFD的产品失效分析方法研究[J].组合机床与自动化加工技术2014（11）：99-101.
[5]顾益.结合模型检验的软件失效模式与影响分析方法研究[D].南京航空航天大学，2012.
[6]朱旭洋.突跳式温控器的可靠性分析[D].浙江理工大学，2013.
论文作者:龙灿
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
标签：可靠性论文; 消毒柜论文; 产品论文; 模块论文; 功能论文; 系统论文; 寿命论文; 《基层建设》2019年第26期论文;