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什么是可靠性試驗(yàn)
什么是可靠性試驗(yàn)?
可靠性試驗(yàn)是對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性調(diào)查,、分析和評價的一種手段,。試驗(yàn)結(jié)果為故障分析,、研究采取的糾正措施,、判斷產(chǎn)品是否達(dá)到指標(biāo)要求提供可靠依據(jù),。
具體目的有：
1 發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì),、元器件、零部件,、原材料和工藝等方面的各種缺陷,；
2 為改善產(chǎn)品的完好性、提高任務(wù)成功性,、減少維修人力費(fèi)用和保障費(fèi)用提供信息,；
3 確認(rèn)是否符合可靠性定量要求。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,，根據(jù)情況可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或現(xiàn)場試驗(yàn),。
實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是通過一定方式的模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)剖面要盡量符合使用的環(huán)境剖面,，但不受場地的制約,，可在產(chǎn)品研制、開發(fā),、生產(chǎn),、使用的各個階段進(jìn)行。具有環(huán)境應(yīng)力的典型性,、數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性,、記錄的完整性等特點(diǎn)。通過試驗(yàn)可以不斷地加深對產(chǎn)品可靠性的認(rèn)識,，并可為改進(jìn)產(chǎn)品可靠性提供依據(jù)和驗(yàn)證,。
現(xiàn)場試驗(yàn)是產(chǎn)品在使用現(xiàn)場的試驗(yàn)，試驗(yàn)剖面真實(shí)但不受控,，因而不具有典型性,。因此，必須記錄分析現(xiàn)場的環(huán)境條件,、測量,、故障、維修等因素的影響,，即便如此,，要從現(xiàn)場試驗(yàn)中獲得及時的可靠性評價信息仍然困難,，除非用若干臺設(shè)備置于現(xiàn)場使用直至用壞，忠實(shí)記錄故障信息后才有可能確切地評價其可靠性,。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模龐大,、在實(shí)驗(yàn)室難以進(jìn)行試驗(yàn)時，則樣機(jī)及小批產(chǎn)品的現(xiàn)場可靠性試驗(yàn)有重要意義,。
2 可靠性試驗(yàn)的分類
2.1 電子裝備壽命期的失效分布
目前我們認(rèn)為電子裝備壽命期的典型失效分布符合“浴盆曲線”，可以劃分為三段：早期失效段,、恒定（隨機(jī)或偶然）失效段,、耗損失效段?？蓞㈤唸D2.1,。
早期失效段，也稱早期故障階段,。早期失效出現(xiàn)在產(chǎn)品壽命的較早時期,，產(chǎn)品裝配完成即進(jìn)入早期失效期，其特點(diǎn)是故障率較高,，且隨工作時間的增加迅速下降,。早期故障主要是由于制造工藝缺陷和設(shè)計(jì)缺陷暴露產(chǎn)生，例如原材料缺陷引起絕緣不良,，焊接缺陷引起虛焊,，裝配和調(diào)整不當(dāng)引起參數(shù)漂移，元器件缺陷引起性能失效等,。早期失效可通過加強(qiáng)原材料和元器件的檢驗(yàn),、工藝檢驗(yàn)、不同級別的環(huán)境應(yīng)力篩選等嚴(yán)格的質(zhì)量管理措施加以暴露和排除,。
失效率
早期耗損
失效偶然失效段失效
時間
圖2.1 電子裝備壽命期失效分布的浴盆曲線示意（略）
恒定失效段,，也稱偶然失效段，其故障由裝備內(nèi)部元器件,、零部件的隨機(jī)性失效引起,，其特點(diǎn)是故障率低，比較穩(wěn)定,，因此是裝備主要工作時段,。
耗損失效段，其特點(diǎn)是故障率迅速上升,，導(dǎo)致維修費(fèi)用劇增,，因而報廢。其故障原因主要是結(jié)構(gòu)件,、元器件的磨損,、疲勞,、老化、損耗等引起,。
2.2 試驗(yàn)類型及其分布曲線的變化
針對電子裝備壽命期失效分布的三個階段,，人們在設(shè)計(jì)制造和使用裝備時便有針對地采取措施，以提高可靠性和降低壽命周期的費(fèi)用,。在設(shè)計(jì)制造階段,，要盡量減少設(shè)計(jì)缺陷和制造缺陷，即便如此仍然會存在早期失效和隨機(jī)失效,。為此,，承制方需要運(yùn)用工程試驗(yàn)的手段來暴露和消除早期失效，降低隨機(jī)失效的固有水平,。通過這些措施,，可以改變產(chǎn)品的壽命分布曲線的形狀，可參閱圖2.2,。在耗損階段,，用戶可通過維修和局部更新的手段延長裝備的使用壽命。
圖2.2
示意了兩組產(chǎn)品壽命失效率分布曲線,，圖中表明產(chǎn)品B的可靠性水平比產(chǎn)品A的優(yōu)良,，因?yàn)锽的恒定失效率比A的低，B的早期失效段比A的短,。如果曲線A和B是同一種產(chǎn)品的不同階段的失效率分布,，則表明該產(chǎn)品經(jīng)過了可靠性增長試驗(yàn)，取得成效,，因此曲線B的恒定失效率大為降低,。曲線B的早期失效段示意了B和B’兩條，它們表明B比B’的早期失效率為低,，顯示其工藝和元器件,、原材料的缺陷比B’的少，環(huán)境應(yīng)力篩選所需的資源也可較少,。
失效率
產(chǎn)品A的壽命失效分布
B’
B 產(chǎn)品B的壽命失效分布
時間
圖2.2 裝備可靠性試驗(yàn)結(jié)果對失效分布曲線形狀影響（略）
2.3 裝備可靠性試驗(yàn)分類
2.3.1 裝備可靠性試驗(yàn)項(xiàng)目分類
由裝備可靠性試驗(yàn)的目的出發(fā),，我們把它分為可靠性工程試驗(yàn)和可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)兩大類，每類試驗(yàn)又包括幾種試驗(yàn)項(xiàng)目,。
1
可靠性工程試驗(yàn),，其目的在于暴露產(chǎn)品故障以便人們消除它，由承制方進(jìn)行,，試驗(yàn)樣品從研制樣機(jī)中取得,。可靠性工程試驗(yàn)包括環(huán)境應(yīng)力篩選和可靠性增長試驗(yàn),。從試驗(yàn)性質(zhì)來分析,，現(xiàn)行的老煉也屬于工程試驗(yàn)項(xiàng)目,；由環(huán)境應(yīng)力篩選發(fā)展起來的可靠性保證試驗(yàn)也可歸納于此。工程試驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)是：盡量*地暴露產(chǎn)品的問題,、缺陷,，并采取措施糾正，再驗(yàn)證問題得到解決,、缺陷得到消除與否,。經(jīng)過工程試驗(yàn)的產(chǎn)品，其可靠性自然會提高,，滿足用戶要求的可能性也必然增大,。可見,，可靠性工程試驗(yàn)是產(chǎn)品的可靠性基礎(chǔ)工作，是產(chǎn)品研制生產(chǎn)的工藝過程,。
2
可靠性驗(yàn)證試驗(yàn),，從試驗(yàn)原理來說，要應(yīng)用統(tǒng)計(jì)抽樣理論,，因此又稱統(tǒng)計(jì)試驗(yàn),。其目的是為了驗(yàn)證產(chǎn)品是否符合規(guī)定的可靠性要求，由承制方根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和研制生產(chǎn)進(jìn)度制訂方案和計(jì)劃,，經(jīng)定購方認(rèn)可,；重點(diǎn)型號裝備的驗(yàn)證試驗(yàn)方案還需報上級領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)批準(zhǔn)，由有關(guān)各方組織聯(lián)合試驗(yàn)小組,。驗(yàn)證試驗(yàn)包括產(chǎn)品研制的可靠性鑒定試驗(yàn)和批量生產(chǎn)的可靠性驗(yàn)收試驗(yàn),。這類試驗(yàn)必須能夠反映裝備的可靠性定量水平，因此試驗(yàn)條件要盡量接近使用的環(huán)境應(yīng)力,；試驗(yàn)結(jié)果要作出接收或拒收的判斷,，因此對試驗(yàn)時間和發(fā)生的故障應(yīng)作詳細(xì)記錄，經(jīng)過與失效判據(jù)的對比分析后,，試驗(yàn)各方統(tǒng)一認(rèn)識后才能作出zui后的結(jié)論,。
2.3.2 裝備可靠性試驗(yàn)項(xiàng)目的區(qū)別
產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程除進(jìn)行可靠性試驗(yàn)之外,一般還要進(jìn)行環(huán)境（鑒定）試驗(yàn)，各種試驗(yàn)的目的不同,，不能相互取代,，它們的區(qū)別可參閱表2-1。
表2-1 環(huán)境應(yīng)力篩選,、環(huán)境鑒定試驗(yàn),、可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)區(qū)別
項(xiàng)目環(huán)境應(yīng)力篩選環(huán)境鑒定試驗(yàn)可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)
應(yīng)用目的將產(chǎn)品潛在缺陷加速發(fā)展成故障并排除驗(yàn)證產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性水平
典型應(yīng)力隨機(jī)振動、
溫度循環(huán),、電應(yīng)力溫度,、濕度,、鹽霧、淋雨,、霉菌,、振動、沖擊,、低氣壓,、加速度溫度、濕度,、振動,、
電應(yīng)力
應(yīng)力水平加強(qiáng)應(yīng)力，既能暴露故障又不損壞產(chǎn)品環(huán)境條件的值動態(tài)模擬真實(shí)環(huán)境條件
應(yīng)力程序按效果組合,，一般：振動－溫度－振動按使用次序或能zui大響應(yīng)環(huán)境應(yīng)力的次序模擬使用的次序
樣本100% 抽樣抽樣
故障限制希望揭示故障樣品可修復(fù)不許出故障故障數(shù)有限制
接收判據(jù)無,，故障不影響產(chǎn)品的接收有，故障影響對產(chǎn)品的接收有,，故障數(shù)超出規(guī)定時拒收
3 試驗(yàn)安排
在安排試驗(yàn)計(jì)劃時,，應(yīng)將可靠性試驗(yàn)與性能試驗(yàn)、環(huán)境應(yīng)力和耐久性試驗(yàn)盡可能地結(jié)合起來,，構(gòu)成比較全面的可靠性綜合試驗(yàn)計(jì)劃,。這樣可避免重復(fù)試驗(yàn)，保證不漏掉在單獨(dú)試驗(yàn)中易疏忽的問題和缺陷,，可提率節(jié)省費(fèi)用,。www.可靠性．com
1
產(chǎn)品的性能試驗(yàn)應(yīng)在樣機(jī)制造出來后即進(jìn)行，試驗(yàn)暴露的缺陷應(yīng)成為改進(jìn)措施的直接依據(jù),。評定產(chǎn)品性能和可靠性是否滿足用戶要求,，必須在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下使用規(guī)定容限值進(jìn)行性能測量，以獲得重現(xiàn)結(jié)果和所需的精度,。
要分別測量記錄試驗(yàn)前（標(biāo)準(zhǔn)條件）,、試驗(yàn)中（試驗(yàn)條件）、試驗(yàn)后（標(biāo)準(zhǔn)條件）的性能,，以便進(jìn)行比較,。
2
環(huán)境應(yīng)力的種類要按照實(shí)際情況進(jìn)行綜合。環(huán)境應(yīng)力至少應(yīng)包括熱,、振動,、潮濕等應(yīng)力；溫度循環(huán)中的濕度等級應(yīng)足以產(chǎn)生明顯的冷凝和霜凍,；振動應(yīng)力應(yīng)考慮振動類型,、頻率范圍、應(yīng)力大小和使用方法及振動方位等因素。這一切應(yīng)能類似于現(xiàn)場使用環(huán)境和任務(wù)剖面所產(chǎn)生的情況,。
3
耐久性試驗(yàn)一般包括環(huán)境試驗(yàn),、過負(fù)荷試驗(yàn)、模擬或接近環(huán)境剖面的循環(huán)試驗(yàn),。試驗(yàn)中發(fā)生的問題都要作出分析并采取糾正措施,。然后對改進(jìn)后的產(chǎn)品再作試驗(yàn)，以證明問題是否已經(jīng)解決,。
4 試驗(yàn)評估
4.1 試驗(yàn)條件的評估
試驗(yàn)條件和步驟,、方法都要盡可能模擬產(chǎn)品的壽命剖面和任務(wù)剖面，使試驗(yàn)具有真實(shí)性,。試驗(yàn)的目的是暴露在使用環(huán)境下才能發(fā)生的問題,、故障和缺陷。如果試驗(yàn)只能暴露一部分問題,，這是在浪費(fèi)時間和資源,。試驗(yàn)?zāi)M的程度，取決于試驗(yàn)?zāi)康摹?br /> 1 試驗(yàn)真實(shí)性不高的原因可能是忽視了某些應(yīng)力,。如接插件作靜態(tài)壽命試驗(yàn)時忽略了振動應(yīng)力,，致使現(xiàn)場使用時故障頻繁。
2
暴露缺陷的試驗(yàn),，施加的應(yīng)力高于使用應(yīng)力也是合適的,。“過應(yīng)力”試驗(yàn)一般用于工程可靠性試驗(yàn),，如老煉試驗(yàn),、篩選、研制階段的可靠性增長試驗(yàn)等,。這些屬于加速試驗(yàn)特性,，可盡早暴露產(chǎn)品潛藏的薄弱環(huán)節(jié)，采取措施糾正之,。
3
模擬壽命剖面的試驗(yàn),，希望試驗(yàn)得到的可靠性與使用中的可靠性相一致。然而模擬的條件與使用的真實(shí)條件總是有差異的,。在多數(shù)情況下,，用恒定應(yīng)力條件作壽命試驗(yàn)，效果不好,。因此要設(shè)計(jì)綜合應(yīng)力的循環(huán)周期的試驗(yàn)剖面,，使之比較接近使用條件。
4.2 裝備可靠性評估
測定產(chǎn)品可靠性定量指標(biāo),，提供各種信息,，作出產(chǎn)品的可靠性評估，是管理工作所要求的?？煽啃灾笜?biāo)的點(diǎn)估計(jì)值和置信區(qū)間估計(jì),，是產(chǎn)、購雙方對產(chǎn)品壽命期費(fèi)用決策的重要信息,?？煽啃灾笜?biāo)的點(diǎn)估計(jì)值和置信區(qū)間估計(jì)的依據(jù)是試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)的具體處理方法在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,。只憑試驗(yàn)結(jié)果就對裝備的可靠性水平進(jìn)行評估,信息量可能不夠,，往往要結(jié)合制造和使用的其它信息進(jìn)行綜合評價，才能使用戶放心,。
5 試驗(yàn)管理
從研制生產(chǎn)到交付*使用,，要進(jìn)行多項(xiàng)與可靠性有關(guān)的試驗(yàn)。為了確保達(dá)到用戶提出的要求,，遵守交付周期,，節(jié)省資源，加強(qiáng)管理是十分必要的,。試驗(yàn)管理的目的是為了提高試驗(yàn)成效,、確保產(chǎn)品可靠性大綱的效果，管理的任務(wù)主要是制訂和落實(shí)試驗(yàn)計(jì)劃,，因此要多安排綜合試驗(yàn),，常用的方法是組織、協(xié)調(diào),、督促,。試驗(yàn)管理工作要圍繞研制生產(chǎn)的產(chǎn)品確定試驗(yàn)項(xiàng)目、明確在何時進(jìn)行,、由何部門組織哪些人參加和實(shí)施,、采用何種試驗(yàn)手段、試驗(yàn)方案和計(jì)劃由誰制訂和批準(zhǔn),，試驗(yàn)情況的記錄和處置,，試驗(yàn)結(jié)果的處理等。
綜合的可靠性試驗(yàn)計(jì)劃一般包括以下內(nèi)容：
1 確定裝備的可靠性要求,；
2 規(guī)定可靠性試驗(yàn)的應(yīng)力條件,；
3 規(guī)定試驗(yàn)進(jìn)度計(jì)劃；
4 詳細(xì)的可靠性試驗(yàn)方案,；
5 試驗(yàn)操作程序,；
6 受試產(chǎn)品的說明和性能監(jiān)測要求；
7 試驗(yàn)設(shè)備和監(jiān)測儀器,；
8 試驗(yàn)記錄和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法,；
9 試驗(yàn)報告的內(nèi)容。
試驗(yàn)管理除了計(jì)劃管理之外，還包括試驗(yàn)費(fèi)用的管理,，為保證研制工作進(jìn)度和避免追加費(fèi)用,，試驗(yàn)工作的重點(diǎn)應(yīng)放在工程試驗(yàn)上。綜合了較多試驗(yàn)內(nèi)容的計(jì)劃,，還應(yīng)包括每項(xiàng)試驗(yàn)的方案,、決策風(fēng)險、試驗(yàn)條件,、試驗(yàn)程序,、在壽命周期的計(jì)劃等。