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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉興竹
研究生(外文):LIU,HSIN CHU
論文名稱:電器產品使用年限之研究
論文名稱(外文):Research on the Expiration Date ofElectrical Appliances
指導教授:金原傑
口試委員:陳正一王宏魯粘孝先金原傑溫坤禮
口試日期:2019-05-26
學位類別:碩士
校院名稱:建國科技大學
系所名稱:電機工程系暨研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:124
中文關鍵詞:電器產品使用年限退化失效
外文關鍵詞:Electrical applianceExpiration dateDegradation failure
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電器商品與其他食品、保養品、藥品等不同,不會標示出建議使用年限,但其零件會隨著時間老化,根據過去之經驗,因電器老舊而導致之事故不在少數,目前針對電器商品後續老化及使用年限之研究較少,本研究將針對此議題進行探討,試著以科學分析之方式,評估出電器商品之建議使用年限。
本研究基於產品特性退化失效技術來對電器商品之「安全使用年限」進行戰略研析,並以電熱水器類產品為例,進而有效率進行電器產品的安全使用年限評估方法之發展與應用,主要內容包括電熱水器產品安全使用年限的探討與制定、電熱水器安全可靠性退化失效評估的參數與指標及電熱水器退化失效試驗及結果評定方法,期以有效益提升電熱水器產品之安全性、可靠性與競爭力。

Electrical appliances are different from foods, care products, or medicines, they don’t show the expiration date. But the components of the electrical appliances will degrade by time. According to the past experiences, there are many accidents caused by old electrical appliances. The research on the degradation failure and expiration date is few. This study will focus on the expiration date of electrical appliances, try to use scientific analysis to predict the expiration date of electrical appliances.
This study use degradation failure theory to predict the expiration date of electrical appliances, and use the method to predict the expiration date of electric boilers. This study try to find a method to predict he expiration date of electrical appliances effectively. The content of this study include how to formulate the expiration date of electric boilers, and use the parameters to describe the degradation failure of electric boilers. We hope the method can promote electric boilers, let they more safely, reliably, and competitively.

目 錄
頁次
目錄 ----------------------------------------------------I
圖目錄 --------------------------------------------------IV
表目錄 --------------------------------------------------VI
第一章 緒論 ----------------------------------------------1
第一節 研究緣起 ------------------------------------------1
第二節 研究動機 ------------------------------------------4
第三節 研究目的 ------------------------------------------6
第四節 文獻探討 ------------------------------------------7
第五節 研究目標 -----------------------------------------11
第六節 研究限制與方法 ------------------------------------15
第二章 電器產品使用年限評估方法與研析----------------------17
第一節 失效學導論 ---------------------------------------17
一、失效 ------------------------------------------------17
二、研究對象 --------------------------------------------18
三、失效研究的概念與內涵 ---------------------------------18
四、失效學在工程中的地位與作用 ----------------------------20
五、失效學的發展趨勢 -------------------------------------22
第二節 家電產品品質特性退化評價與技術應用 -----------------23
一、概述 -----------------------------------------------23
二、品質特性退化失效模型與建模 ---------------------------24
三、家電產品品質特性的退化隨機特徵量 ----------------------27
四、家電產品品質特性的退化分佈 ---------------------------29
五、家電產品的使用年限評估--------------------------------30
第三章 電熱水器安全使用年限分析及其應用 -------------------34
第一節 電熱水器產品安全使用期限的探討與制定 ---------------34
一、電熱水器產品安全使用期限制定的基礎探討-----------------34
二、家電產品安全使用期限的標識 ---------------------------38
第二節 電熱水器安全可靠性退化失效評估的參數與指標 ----------39
一、定義 -----------------------------------------------39
二、退化失效評價的參數和指標 -----------------------------41
三、退化失效評價的方法 ----------------------------------44
第三節 電熱水器退化失效試驗及結果評定方法 -----------------47
一、電熱水器退化失效的測試與數據蒐集 ---------------------48
二、電熱水器退化試驗方案的實施 ---------------------------50
三、電熱水器退化試驗數據的處理 ---------------------------53
四、紀錄與報告 -----------------------------------------56
第四節 產品安全使用年限標準的發展與應用 ------------------57
一、標準的核心功能 --------------------------------------57
二、安全使用年限機制於家電標準系列的開展 ------------------60
三、安全使用年限標準結合符合性評鑑制度的發展與應用 ---------62
第四章 案例分析與運用策略 --------------------------------69
第一節 電熱水器保護組件使用壽命預測方法的運用與發展 --------69
一、問題概述 -------------------------------------------69
二、電熱水器保護組件概述與應用 ---------------------------70
三、保護組件性能特徵退化失效表示式建立 -------------------72
四、電熱水器保護組件使用壽命預測方法 ---------------------75
五、電熱水器保護組件使用壽命預測方案模擬 -----------------77
六、基於退化失效模型的電熱水器保護組件使用壽命預測結果------82
七、結果與討論 -----------------------------------------83
第二節 電熱水器電源開關性能退化分析方法的運用與發展 --------84
一、問題描述 -------------------------------------------84
二、常見失效模式 ----------------------------------------85
三、電源控制開關性能參數退化規律 -------------------------87
四、結果與討論 -----------------------------------------90
第三節 電熱水器產品安全設計方法的探討與制定 ---------------91
一、問題描述 -------------------------------------------91
二、保護系統退化分析與失效率計算 -------------------------94
三、分析方法的比較與驗證 --------------------------------95
四、結果與討論 -----------------------------------------97
第五章 結論與建議 --------------------------------------98
第一節 研究結論 ----------------------------------------98
第二節 研究建議 ----------------------------------------103
第三節 未來接續研究內容 -------------------------------106
參考文獻 ----------------------------------------------107

圖目錄
頁次
圖2.1 家電產品品質特性退化失效的示意圖 -------------------25
圖2.2 隨機變數的特性定量描述示意圖------------------------27
圖2.3 函數、指標間的相互關係 ----------------------------30
圖2.4 家電產品的安全使用年限之安全可靠性邏輯框圖法 --------31
圖2.5 串聯型式的安全可靠性邏輯框架 -----------------------31
圖2.6 家電產品的安全使用年限的機會限制位準之圖示 ----------33
圖2.7 家電產品的安全使用年限的機率信賴區間之圖示 ----------33
圖3.1 產品安全使用期限值評定的思路 -----------------------37
圖3.2 電熱水器產品安全使用年限的標識 ---------------------38
圖3.3 資料與資訊定性分析技術 ----------------------------44
圖3.4 定性分析技術運用程序 ------------------------------45
圖3.5 資料與資訊定量評價技術 ----------------------------47
圖3.6 定量評價技術運用程序-------------------------------47
圖3.7 理想家電產業及產品標準體系的基本架構 ---------------62
圖3.8 符合性評鑑活動的技術基礎架構 -----------------------63
圖3.9 符合性評鑑架構與市場關係圖 -------------------------64
圖3.10 ISO/IEC 17025實驗室活動概述 ----------------------65
圖3.11 ISO/IEC 17020檢驗機構活動概述---------------------66
圖3.12國家級符合性評鑑架構及對應的國際標準 ---------------67
圖4.1 瞬熱式電熱水器之保護組件 --------------------------69
圖4.2 熔斷器圖例 ---------------------------------------71
圖4.3 斷路器圖例 ---------------------------------------71
圖4.4 接觸器圖例----------------------------------------72
圖4.5 電熱水器保護組件產品退化軌跡可能的形狀 -------------72
圖4.6 保護組件品質特徵的機率限制位準之圖示 ---------------74
圖4.7 聯合應力強度下耐強度退化軌跡圖 ---------------------81
圖4.8 電熱水器保護組件使用壽命點估計結果 ------------------82
圖4.9 電熱水器保護組件使用壽命區間估計結果 ----------------83
圖4.10 電熱管電源控制開關碳化、銹蝕與變形等現象照片 --------84
圖4.11 電熱管電源控制開關動作瞬間產生電弧(火花)現象照片 ----84
圖4.12 電熱管電源控制開關之發生觸點熔焊照片 ---------------86
圖4.13 瞬熱式電熱水器安全設計方法 ------------------------91
圖4.14 家用電熱水器之保護系統架構圖 ----------------------92
圖4.15 家用電熱水器保護系統安全可靠性邏輯框架 -------------93
圖4.16 三角形歸屬函數示意圖 ------------------------------93
圖4.17 事故事件並聯關係與系統退化失效率 的計算 ------------95
圖4.18 事故事件串聯關係與系統退化失效率 的計算 ------------95
圖4.19 漏電斷路器保護退化失效之中間事件退化失效樹 ---------95
圖4.20 超溫斷路器保護退化失效之中間事件退化失效樹 ---------96







表目錄
頁次
表2.1 常用的產品品質特性分佈類型 -------------------------29
表3.1 電熱水器產品安全性技術法規及其相應的特殊要求 ---------36
表3.2 電熱水器的特性退化失效分佈類型 ---------------------44
表3.3 想定的常應力退化試驗方案 ---------------------------50
表3.4 儲存式電熱水器工作週期 -----------------------------52
表3.5 瞬熱式電熱水器工作週期 -----------------------------52
表3.6 退化試驗過程中檢查項目 -----------------------------52
表3.7 電熱水器典型失效及分類 -----------------------------53
表3.8 電熱水器平均失效間隔時間(MTBF)想定值 ----------------54
表3.9 電熱水器故障前平均時間(MTTF)想定值 ------------------54
表4.1 電熱水器保護組件加速壽命試驗模擬數據 -----------------79
表4.2 加速壽命試驗參數估計計算結果 ------------------------79
表4.3 額定負載下電源控制開關失效模式統計情況 ---------------86
表4.4 電源控制開關安全可靠性有關的參數 ---------------------87
表4.5 特徵參數退化規律與觸點間隙關係 -----------------------90
表4.6 家用電熱水器保護元件退化失效種類 ---------------------93
表4.7 保護元件的退化失效事故事件發生機率的模糊值 ------------94
表4.8 頂端事件與中間事件的安全可靠度 -----------------------96
表4.9 蒙地卡羅模擬法結果 ----------------------------------97


一、英文部分
[1]Huang, W. ,Reliability Analysis Considering Product Performance Degradation, PhD Thesis. The University of Arizona, 2002.
[2]Chrysler, Ford Motor and GM. , Potential Failure Model and Effects Analysis(FMEA, Automotive Industry Action Group, 2001.)
[3]Lu Jey-Chyl, P. J. and Yang, Q. ,Statistical inference of a time-to-failure distribution derived from linear degradation data. Technometrics, 1997, 39(4), 400.
[4]Gertsbackh, I. B. and Kordonskiy, K. B. Model of Failure (English transion from the Russian version). New York:Springer-Verlag,1 969.
[5]Chao, M. T. ,Degradation Analysis and Related Topics:Some Thoughts and a Review, Proc. Natl. Sci. Count. ROC(A), 1999, 23(5):555-566.
[6]IEC Std. 61508-1:1998, Functional safety of electrical/electronic/prog- rammable electronic safety-related systems - Part 1:General require- ments.
[7]IEC Std. 61508-2:2000, Functional safety of electrical/electronic/ programmable electronic safety-related systems - Part 2:Requirements for electrical/electronic/programmable electronic safety-related syste- ms.
[8]IEC Std. 61508-3:1998, Functional safety of electrical/electronic/ programmable electronic safety-related systems - Part 3: Software requirements.
[9]IEC Std. 61508-4:1998, Functional safety of electrical/electronic/prog- rammable electronic safety-related systems - Part 4: Definitions and abbreviations.
[10]IEC Std. 61508-5:1998, Functional safety of electrical/electronic/ programmable electronic safety related systems - Part 5: Examples of methods for the determination of safety integrity levels.
[11]IEC Std. 61508-6:2000, Functional safety of electrical/electronic/ programmable electronic safety-related systems - Part 6: Guidelines on the application of IEC 61508-2 and IEC 61508-3 .
[12]IEC Std. 61508-7:2000, Functional safety of electrical/electronic/ programmable electronic safety-related systems - Part 7: Overview of techniques and measures.
[13]Chrysler, Ford Motor and GM. , Potential Failure Model and Effects Analysis(FMEA, Automotive Industry Action Group, 2001.)
[14]Ford Motor Company,Potential Failure Model and Effects Analysis, Instruction Manual, Ford Motor Company,1988.
[15]L. G. Alberto, “Probability and Random Processes for Electrical Engineering,” Addison-Wesley, 1994.
[16]S. B. Vardeman, “Statistics for Engineering Problem Solving,” PWS Publishing Company, 1994.
[17]Stanislav. P. Uryasev, Probabilistic Constrained Optimization Methodology and Applications, Kluwer Academic Publishers, 2001.
[18]IEC Std. 61000-3-6, 1996-10, Electromagnetic compatibility (EMC) Assessment of Emission Limits for Distorting Loads in MV and HV Power Systems–Basic EMC Publication.
[19]IEC Std 61000-2-12 ,1995-09, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 2-12: Environment–Compatibility levels for low-frequency conducted disturbances and signalling in public medium-voltage power supply systems.
[20]IEC 812, Analysis Techniques for System Reliability-Procedure for Failure Mode and Effects Analysis (FMEA), Geneva, Switzerland, 1985.
[21]MIL-STD-1629A, Military Standard Procedure for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis, Department of Defense, Washington, DC, 1980.
[22]Marjory Garrison, Apr 1 2005, Handle with Care.
[23]UL, 2005, HBSE.
[24]Hong-Fwu Yu, Chih—hua Chiao. “ An Optimal Design Degradation Experiment for Reliability Improvement”, IEEE Transactions on Reliability,2002,51(4).
[25]American National Standards, 2005, Institute, ANSI http://www.ansi.org/.
[26]Agreement on Technical Barriers to Trade, TBT, 2005, http://www. wto.org/english/tratope/tbte/tbte.htm
[27]International Organization for Standardization, ISO, 2005, http:// www.iso.org/iso/en/ISOOnline.frontpage.
[28]TUV Rheinland Product Safety GmbH, TUV, 2005, http://www.
[29]twn.tuv.com/About%20us/history.htm.
[30]IEC System for Conformity testing and Certification of Electrical Equipment, IECEE, 2005, http://www.i ecee.org/.

二、中文部分
[31]CNS 13606 標準化與相關活動-一般詞彙,98年7月修訂版。
[32]CNS 17000 符合性評鑑-詞彙與一般原則,98年1月第1版。
[33]CNS 17025 測試與校正實驗室能力一般要求,民國96年2月修訂版。
[34]CNS 14725 不同型式的執行檢驗機構運作之一般準則,民國92年4月第1版。
[35]鐘朝宏,商品學,華泰出版社,民國78年。
[36]郭洪仙、曾瑾,商品學,復旦出版社,民國94年。
[37]鍾朝篙,品質管制,先鋒企業管理發展中心,民國88年。
[38]何明城,管理學,普林斯頓公司,民國95年。
[39]吳坤山、張宏吉,管理科學導論,華泰文化公司,民國94年。
[40]鄧家駒,危險管理(全),中華電視股份有限公司,民國90年。
[41]姚立真,可靠性物理,電子工業出版社,民國84年。
[42]劉明治,可靠性試驗,電子工業出版社,民國84年。
[43]孫智、江利、應鵬展,失效分析基礎與應用,機械工業出版社,民國83年。
[44]張棟、鍾培道、陶春虎,失效分析,國防工業出版社,民國97年。
[45]財團法人台灣電子檢驗中心,我國驗證服務業發展策略之研究,標準檢驗局91年度委託研究報告。
[46]標準檢驗局,標準化實務與符合性評鑑制度訓練教材,民國88年5月。
[47]內政部消防署,97年度台日技術合作日本專家東京廳來台指導火災原因調查成效檢討暨心得報告書,民國98年1月。
[48]陳介山、陳明山、張朝欽,加入WTO對我國商品檢驗制度之影響與因應對策,經濟部標準檢驗局90年度研究報告。
[49]左俊德、林冠汝、黃紫華、洪毓笙,推動我國消費品第三者責任保險機制之可行性研究,台灣經濟研究院90年度研究報告。
[50]左俊德、黃銘傑、黃紫華、梁雅莉,規劃建構我國產品失效鑑定體系之可行性研究,台灣經濟研究院90年度研究報告。
[51]王宏魯,用電商品驗證效能與競爭力工作圈總結報告,行政院經濟建設委員會95年法制再造工作圈。
[52]蔡冠星、林仲璋、王宏魯、蕭景文,機電產品實驗室規劃及風險評估之研究,經濟部標準檢驗局96年度研究發展計畫。
[53]王宏魯,”建立危害預防機制於提升產品安全驗證效益之研究”,經濟部97年度研究發展計畫,經濟部標準檢驗局。
[54]張文昌,應用田口方法於產品失效鑑定,華梵大學工業管理碩士研究所論文,民國94年。
[55]邱慧雯,最佳化產品可靠度預估-以電源供應器為例,明新科技大學工業管理研究所碩士論文,民國94年。
[56]張志平,應用風險分析為概念的延伸型失效模式與效應分析於工業電腦採購循環之研究,華梵大學工業管理研究所碩士論文,民國95年。
[57]吳明哲,製程失效模式與效應分析於電子組裝產品之實證研究,雲林科技大學工業管理研究所碩士論文,民國96年。羅應浮,專案管理的失效模式與效應分析,中華大學工業工程與管理研究所碩士論文,民國96年。
[58]美商優力安全認證有限公司台灣分公司,”從TC108的發展看安規工程新趨勢-HBSE”,工安環保報導,民國94年8月。
[59]張文恭、王宏魯、朱守勇,”時變性諧波限制的指標及機率解析模型之推導”,中華民國第26屆電力研討會論文集,第362-366頁,民國94年12月。
[60]王宏魯,”我國商品驗證人力資源開發之可行性研究-以電性領域為例”,標準與檢驗月刊,第101期,民國96年5月,第72-83頁。
[61]達科技有限公司網站資料www.ssitech.com.tw。
[62]經濟部標準檢驗局網站資料www.bsmi.gov.tw。
[63]美商優力公司臺灣分公司網站資料www.ul.com.tw。

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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