可靠性技術(shù)的講座(上篇)

1、 .DOC資料. 可靠性技術(shù)講座(上篇)HYPERLINK l 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)及其評(píng)價(jià)方法1 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)及其評(píng)價(jià)方法 2 HYPERLINK l 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的目的 1.1可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的目的2HYPERLINK l 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)方法1.2可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)方法3HYPERLINK l 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理1.3可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理4HYPERLINK l AMSAA可靠性增長(zhǎng)模型1.4AMSAA可靠性增長(zhǎng)模型7HYPERLINK l Duane可靠性增長(zhǎng)模型1.5Duane可靠性增長(zhǎng)模型9HYPERLINK l AMSAA模型與Duane模型的關(guān)系1.6AMSAA模型與D

2、uane模型的關(guān)系10HYPERLINK l 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的跟蹤與評(píng)價(jià)方法1.7可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的跟蹤與評(píng)價(jià)方法10HYPERLINK l 使用舉例1.8使用舉例11HYPERLINK l 幾個(gè)應(yīng)注意的問題1.9幾個(gè)應(yīng)注意的問題12HYPERLINK l 可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)2 可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)14HYPERLINK l 可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的目的和基本概念2.1可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的目的和基本概念 14HYPERLINK l 可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的分類2.2可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的分類 14HYPERLINK l 試驗(yàn)大綱2.3試驗(yàn)大綱 15HYPERLINK l 試驗(yàn)條件2.4試驗(yàn)條件 16HYPERLINK l 試驗(yàn)樣品

3、2.5試驗(yàn)樣品 18HYPERLINK l 試驗(yàn)方案2.6試驗(yàn)方案 18HYPERLINK l 可靠性測(cè)定試驗(yàn)2.7可靠性測(cè)定試驗(yàn) 20HYPERLINK l 可靠性鑒定試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)2.8可靠性鑒定試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn) 24可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)及其評(píng)價(jià)方法1可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的目的很多產(chǎn)品在投入使用初期，往往表現(xiàn)為故障率偏高，即可靠性不好，但經(jīng)過一段時(shí)間后其故障率逐漸下降并赴于穩(wěn)定（見圖1）。在可靠性工程上，我們稱時(shí)間0t0為產(chǎn)品的“早期故障期”。造成產(chǎn)品“早期故障”的原因，一般是產(chǎn)品研制過程中，由于一些偶然的加工缺陷、元器件質(zhì)量差異或一些防不勝防的工藝問題，引起產(chǎn)品在制造過程中或多或少地隱藏下一些內(nèi)在缺陷

4、，這是產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造時(shí)無法避免的問題。目前解決這類問題的工程方法是采用環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)，即在產(chǎn)品交付使用前，通過多種篩選方法，激發(fā)產(chǎn)品的早期故障隱患，使之盡快暴露，并得以排解。假如產(chǎn)品沒有經(jīng)過環(huán)境應(yīng)力篩選，從時(shí)間0就交付正式使用，那么從0t0都是它的“早期故障期”，可能是幾個(gè)月，也可能為幾年或更長(zhǎng)，其間都是產(chǎn)品故障的高發(fā)期。而采用環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)，其目的就是想通過早期故障的快速暴露，加快“早期故障期”的進(jìn)程，如縮短到幾十或幾百小時(shí)（見圖1，點(diǎn)），使產(chǎn)品快速達(dá)到故障低發(fā)區(qū)后，才交付正式使用。t00故障率環(huán)境應(yīng)力篩選tt0 0圖1產(chǎn)品的早期故障期然而采用環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)，不可能無限制地下降產(chǎn)品故障

5、率（見圖1），即當(dāng)產(chǎn)品的故障率逐漸下降，并赴于穩(wěn)定狀態(tài)后，即使延長(zhǎng)環(huán)境應(yīng)力篩選的時(shí)間，也是不可能再使產(chǎn)品的故障率得到進(jìn)一步下降。其原因是在產(chǎn)品的制造過程中，由于偶然原因形成的缺陷而引發(fā)的故障被排解后的，由于產(chǎn)品固有的設(shè)計(jì)水平、配套元器件和材料的等級(jí)，以及制造過程中存在的系統(tǒng)性問題所形成的缺陷是全體產(chǎn)品共有的，它們決定了產(chǎn)品的固有可靠性。而篩選技術(shù)只是用于剔除和排解個(gè)別產(chǎn)品的偶然性問題，卻不能解決全體產(chǎn)品共存的薄弱環(huán)節(jié)，因此必須采取可靠性增長(zhǎng)技術(shù)來提高產(chǎn)品的固有可靠性?？煽啃栽鲩L(zhǎng)工作的基本做法是根據(jù)故障發(fā)生的原因，通過優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、優(yōu)選配套元器件和材料、以及改進(jìn)生產(chǎn)工藝等途徑，從根本上提高產(chǎn)品的

6、固有可靠性，降低使用期的故障率（見圖2所示）。當(dāng)然經(jīng)過可靠性增長(zhǎng)的產(chǎn)品，其固有可靠性將得到很大提高，但是作為一新研或批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，它同樣存在早期故障，因此仍需要采用環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)來激發(fā)它的早期故障隱患，使之快速進(jìn)入故障穩(wěn)定期，以投入正式使用。故障率（早期）（使用期）增長(zhǎng)后增長(zhǎng)前t0t010圖2 產(chǎn)品的可靠性增長(zhǎng)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)是產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)工作中常用的工程方法。近年來隨著我國(guó)可靠性工作的不斷深入和對(duì)產(chǎn)品的可靠性要求的不斷提高，很多產(chǎn)品研制部門已將可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)，正式作為產(chǎn)品工程研制階段的一項(xiàng)重要的可靠性工作項(xiàng)目。其目的是為了有效地提高產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)水平和工藝制造水平，以及促進(jìn)配套元器件和材

7、料的優(yōu)選工作，使產(chǎn)品的可靠性得到系統(tǒng)性地提高，早日達(dá)到預(yù)期有目標(biāo)。2可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)方法一般來說，一個(gè)剛完成研制的產(chǎn)品，其可靠性一般只能達(dá)到其成熟階段水平的10%左右，其內(nèi)部隱藏著大量的故障隱患，包括配套元器件的質(zhì)量、設(shè)計(jì)上的失誤、不成熟的制造工藝，以及生產(chǎn)管理上的差錯(cuò)造成的問題等等，必須在批生產(chǎn)前得以解決。據(jù)國(guó)內(nèi)、外資料統(tǒng)計(jì)表明：要使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)期的可靠性水平，一般需要投入525倍MTBF目標(biāo)值的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間，對(duì)此必須要有相當(dāng)?shù)娜肆?、物力和?jīng)費(fèi)投入，要做好科學(xué)、合理的計(jì)劃安排，并應(yīng)在有關(guān)部門的共同配合下才能開展。當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)過一定時(shí)間的環(huán)境應(yīng)力篩選，“早期故障”被基本排解后，就可進(jìn)入可靠性增長(zhǎng)

8、試驗(yàn)階段。可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的一般方法是采用:“試驗(yàn)分析糾正再試驗(yàn)”的工作模式，（即TAAT），其基本工作步驟如下：制定試驗(yàn)計(jì)劃開展可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)工作前，首先要了解產(chǎn)品當(dāng)前的可靠性水平（可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況，或可靠性摸底試驗(yàn)的結(jié)果推斷），以及產(chǎn)品預(yù)期要達(dá)到的可靠性目標(biāo)，由此根據(jù)可投入的資源，包括樣品、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和時(shí)間、人力等等、制訂出工作計(jì)劃，以計(jì)劃增長(zhǎng)曲線為基準(zhǔn)，選用合適的可靠性增長(zhǎng)模型開展試驗(yàn)?？煽啃栽鲩L(zhǎng)試驗(yàn)試驗(yàn)以誘發(fā)產(chǎn)品在實(shí)際使用條件下可能發(fā)生的故障隱患為目的，科學(xué)、合理地選擇試驗(yàn)條件和試驗(yàn)項(xiàng)目。目前常用于產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)的試驗(yàn)手段是采用溫度+濕度+振動(dòng)的綜合環(huán)境試驗(yàn)，它可以有效地激發(fā)產(chǎn)

9、品在實(shí)際使用中暴露出的大部分故障模式，這已被國(guó)內(nèi)、外大量試驗(yàn)范例所證實(shí)。當(dāng)然可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)也可以結(jié)合其它類型的試驗(yàn)一起進(jìn)行。故障分析與改進(jìn)必須對(duì)試驗(yàn)中暴露出來的產(chǎn)品故障開展故障定位與故障機(jī)理的分析。產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)的內(nèi)涵是要提高產(chǎn)品固有的可靠性水平，而要提高其固有可靠性關(guān)鍵是要找出存在于產(chǎn)品中的共有的故障隱患，或稱系統(tǒng)性故障，只要當(dāng)這些系統(tǒng)性故障被發(fā)現(xiàn)、被糾正后，產(chǎn)品固有的可靠性才能得到提高。如果在可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)和糾正的，僅僅是個(gè)別的偶然性故障，或稱殘余性故障，那是不充分的。因此必須對(duì)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的故障進(jìn)行認(rèn)真的分析，找出系統(tǒng)性故障，并采取措施加以糾正。對(duì)于系統(tǒng)性故障的糾正，只能通過修改產(chǎn)

10、品設(shè)計(jì)或改進(jìn)生產(chǎn)工藝等途徑實(shí)現(xiàn)。單純的故障修復(fù)或更換措施，只能用于排解殘余性偶發(fā)故障，而無補(bǔ)于產(chǎn)品固有可靠性的提高。d再試驗(yàn)經(jīng)過改進(jìn)的產(chǎn)品，仍需開展進(jìn)一步的試驗(yàn)。一是為驗(yàn)證改進(jìn)措施的有效性，二是繼續(xù)暴露產(chǎn)品尚存的故障隱患，開展進(jìn)一步的可靠性增長(zhǎng)，直至達(dá)到預(yù)定的可靠性目標(biāo)為止。3可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理由于產(chǎn)品在可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)過程中，受試產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)處于不斷地變化之中，其故障率也在不斷地變動(dòng)，因此可靠性增長(zhǎng)過程中的產(chǎn)品，不能采用指數(shù)分布的假設(shè)對(duì)其故障數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。除非在產(chǎn)品每次狀態(tài)發(fā)生變化后，單獨(dú)進(jìn)行一次該狀態(tài)下的可靠性試驗(yàn)，來評(píng)價(jià)變化后的可靠性水平，但這樣做，費(fèi)時(shí)費(fèi)錢，工程上很難支持這種

11、做法。a增長(zhǎng)趨勢(shì)有效性檢驗(yàn)為了對(duì)產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)中發(fā)生的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地處理與分析，以便對(duì)可靠性增長(zhǎng)過程實(shí)施科學(xué)地監(jiān)控。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理的一般要求，必須首先對(duì)所獲得的故障數(shù)據(jù)，進(jìn)行增長(zhǎng)趨勢(shì)的有效性檢驗(yàn)。其目的是確認(rèn)產(chǎn)品經(jīng)過不斷地設(shè)計(jì)和制造工藝等方面的改進(jìn)后，其可靠性是否已有明顯提高（統(tǒng)計(jì)意義上）。增長(zhǎng)趨勢(shì)有效性檢驗(yàn)的方法，可借用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60605-6或國(guó)標(biāo)GB 5080.6推薦的關(guān)于恒定失效率假設(shè)的有效性檢驗(yàn)方法，其具體方法如下：設(shè)受試產(chǎn)品總數(shù)為個(gè)，為發(fā)生第次故障時(shí)所有參試產(chǎn)品的總累積有效試驗(yàn)時(shí)間（），為試驗(yàn)中止時(shí)所有受試產(chǎn)品的總累積有效試驗(yàn)時(shí)間。當(dāng)?shù)趥€(gè)故障發(fā)生時(shí)試驗(yàn)立即中止，有；

12、否則在其它時(shí)間中止，有。按下式求出檢驗(yàn)用統(tǒng)計(jì)量值： (1)其中 當(dāng)時(shí) 當(dāng)時(shí)選取檢驗(yàn)顯著性水平,這里為置信度，常取90%和95%，如出現(xiàn) 則可認(rèn)為該產(chǎn)品具有顯著的可靠性增長(zhǎng)趨勢(shì)，否則不能確認(rèn)其可靠性有明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。值可由表1查得。在MIL-HDBK-781和GJB 1407中，還推薦了另一種用于確認(rèn)產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)趨勢(shì)的U檢驗(yàn)法。即先求出檢驗(yàn)用統(tǒng)計(jì)量U的值 (2)式中意義同(1)式規(guī)定。 表1增長(zhǎng)趨勢(shì)檢驗(yàn)表mf(0.8,m)f(0.9,m)f(0.95,m)11.6092.3032.99622.9943.8904.74434.2795.3226.29645.5156.6817.75356.721

13、7.9939.15467.9069.27410.5179.07610.5311.84810.2311.7713.15911.3812.9914.431012.5214.2115.711113.6515.4116.961214.7816.6018.211315.9017.7819.441417.0118.9620.671518.1320.1321.891619.2321.3023.091720.3322.4624.291821.4323.5925.501922.5424.7726.692023.6425.9127.893034.4837.2239.53選取檢驗(yàn)顯著特性水平,如出現(xiàn) 則認(rèn)為產(chǎn)品可靠

14、性有顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì)；否則不予確認(rèn)，值可由表2查得。b增長(zhǎng)模型的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)當(dāng)確認(rèn)產(chǎn)品具有明顯的可靠性增長(zhǎng)趨勢(shì)后，為了對(duì)其增長(zhǎng)過程進(jìn)行定量評(píng)價(jià)和實(shí)施科學(xué)的過程管理，目前常采用可靠性增長(zhǎng)模型對(duì)其故障數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。為了確認(rèn)所選用的增長(zhǎng)模型是否合適和有效，統(tǒng)計(jì)學(xué)上可采用擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的方法進(jìn)行判斷。表2增長(zhǎng)趨勢(shì)檢驗(yàn)表1234560.2%1.732.342.642.782.863.091%1.722.212.382.452.472.582%1.702.102.222.252.272.335%1.651.901.941.941.941.9610%1.561.681.661.651.651.6520%1.39

15、1.351.311.311.301.28AMSAA模型是目前常用的一種可靠性增長(zhǎng)模型，可采用下述Cramer-Von Mises檢驗(yàn)方法對(duì)其擬合優(yōu)度進(jìn)行檢查。其檢驗(yàn)用統(tǒng)計(jì)量為：(3)其中，式中的意義同(1)式。選定檢驗(yàn)的顯著性水平（通常取0.1）并根據(jù)由表3查得臨界值。若，則拒絕AMSAAA模型，反之則認(rèn)為AMSAA模型可作為本次可靠性增長(zhǎng)的評(píng)價(jià)模型。表3Cramer-Von Mises檢驗(yàn)臨界值表顯著性水平0.200.150.100.050.0120.1380.1490.1620.1750.18630.1210.1350.1540.1840.23140.1210.1360.1550.1910

16、.27950.1210.1370.1600.1990.29560.1230.1390.1620.2040.30770.1240.1400.1650.2090.31680.1240.1410.1650.2100.31990.1250.1420.1670.2120.323100.1250.1420.1670.2120.324150.1260.1440.1690.2150.327200.1280.1460.1720.2170.333300.1280.1460.1720.2180.333600.1280.1470.1730.2210.3331000.1290.1470.1730.2210.3334.A

17、MSAA可靠性增長(zhǎng)模型AMSAA模型是把產(chǎn)品的可靠性增長(zhǎng)過程作為統(tǒng)計(jì)學(xué)上的一個(gè)隨機(jī)過程來處理的，并認(rèn)為產(chǎn)品發(fā)生故障的累積過程是一個(gè)非齊次Poisson過程（NHPP），即從0到時(shí)刻t,產(chǎn)品共發(fā)生r次故障的概率為： r=0,1,2, (4)表4 AMSAA模型時(shí)間截尾區(qū)間估計(jì)系數(shù)表0.80.90.950.982.1319.325.10019.33.07939.33.06299.353.2224.217.1756.491.1459.700.11616.074.2893.182.2344.460.1976.070.1618.8585.3412.709.2823.614.2404.690.2006.4

18、346.3822.429.3213.137.2763.948.2335.2127.4172.242.3532.827.3073.481.2614.4718.4472.106.3822.608.3343.158.2873.9729.4722.004.4062.444.3582.920.3103.61210.4941.922.4282.318.3792.738.3303.34111.5141.855.4472.215.3982.593.3493.12812.5311.801.4652.130.4152.474.3662.95713.5461.755.4812.060.4312.376.3812.8

19、1514.5611.714.4951.999.4462.293.3962.69715.5731.680.5091.948.4592.220.4092.59616.5851.649.5211.902.4722.158.4212.50817.5961.622.5321.862.4832.104.4332.43218.6061.598.5431.826.4942.055.4442.36419.6161.575.5521.793.5042.011.4542.30420.6241.556.5611.765.5131.972.4642.25121.6321.538.5701.738.5221.937.47

20、22.20322.6401.522.5781.714.5311.905.4812.15823.6471.506.5861.692.5391.876.4892.11924.6541.492.5931.672.5461.849.4962.08225.6601.478.6001.653.5531.824.5042.04926.6651.466.6071.636.5601.801.5112.01727.6711.455.6121.620.5661.780.5171.98928.6771.444.6181.605.5731.760.5241.96229.6821.435.6241.590.5781.74

21、1.5301.93730.6871.426.6291.577.5841.724.5361.91435.7081.386.6531.520.6091.650.5621.81740.7261.355.6731.477.6301.599.5841.74345.7411.331.6891.443.6471.550.6031.68550.7541.310.7041.414.6621.513.6191.63860.7741.278.7271.370.6881.456.6461.56470.7901.254.7451.337.7081.414.6681.51180.8031.235.7591.311.725

22、1.382.6861.469100.8231.207.7831.273.7501.334.7151.409表5AMSAA模型故障截尾區(qū)間估計(jì)系數(shù)表0.80.90.950.983.22802.976.17124.750.13517.320.104012.534.33002.664.25873.826.21135.325.16847.9805.39412.440.31743.354.26494.288.21625.9976.44002.214.36142.893.30633.681.25434.9257.47542.079.39632.644.34003.282.28594.2598.50401.

23、976.42512.463.36833.001.31303.8069.52791.895.44962.325.39252.791.33653.47610.54821.830.47062.216.41372.629.35743.22611.56581.755.48922.127.43242.499.37603.02912.58131.730.50562.053.44922.392.39272.86913.59511.691.52041.991.46442.302.40792.73714.60751.657.53371.937.47822.226.42202.62615.61871.627.545

24、91.891.49092.161.43482.53216.62891.600.55711.850.50252.104.44682.45017.63831.578.56741.814.51342.053.45792.37818.64691.556.57701.781.52342.008.46822.31519.65491.537.58581.753.53271.968.47792.25820.66241.519.59411.726.54141.932.48702.20821.66931.504.60181.702.54971.899.49562.16222.67581.489.60921.680

25、.55751.869.50372.12123.68201.475.61601.660.56481.842.51142.08324.68771.463.62251.641.57171.817.51872.04825.69311.452.62861.624.57831.793.52572.01726.69831.441.63441.608.58461.771.53221.98727.70311.431.64001.593.59061.752.53861.95928.70781.421.64531.579.59621.733.54401.93429.71211.411.65031.566.60161

26、.715.55041.91030.71641.404.65511.553.60691.699.55601.88835.73491.367.67631.501.62991.630.58061.79640.74991.339.69381.461.64901.577.60121.72545.76261.317.70851.429.66531.535.61881.66950.77351.298.72121.402.67931.500.63411.62460.79111.268.74221.360.70251.446.65961.55370.80571.245.75881.328.72111.406.6

27、8001.50280.81661.228.77241.304.73641.374.69691.462100.83441.201.79381.267.76041.328.72371.402其中為累積故障數(shù)的數(shù)學(xué)期望，即（5）設(shè)為受試產(chǎn)品第次故障總累積試驗(yàn)時(shí)間為試驗(yàn)截止時(shí)總累積試驗(yàn)時(shí)間?？梢姰?dāng)?shù)趥€(gè)故障發(fā)生時(shí)截止試驗(yàn)（即故障截尾）有當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到一定時(shí)間才截止（即時(shí)間截尾）有。根據(jù)AMSAA模型，產(chǎn)品進(jìn)行可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)截止時(shí)間時(shí)，其具有的MTBF點(diǎn)估計(jì)值（無偏估計(jì)）為：（6）其中：，式中和意義同(1)式。當(dāng)置信度取時(shí)，MTBF區(qū)間估計(jì)的上、下限值分別為：式中可由表4查得 （7） 式中可由表5查得 （8

28、）注：表4、表5為(T)的無偏估計(jì)用表，而GJB1407中表B3、表B4（即MIL-HDBK-189中表C-、表C-）為(T)的極大似然估計(jì)用表。5Duane可靠性增長(zhǎng)模型設(shè)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的產(chǎn)品，在總累積試驗(yàn)時(shí)間t時(shí)，共發(fā)生次故障，顯然隨著試驗(yàn)時(shí)間t的延長(zhǎng)，故障的累積數(shù)也逐漸增大，并記（9）為累積故障函數(shù)，則產(chǎn)品的累積MTBF函數(shù)與累積故障數(shù)分別為（10）和 （11）對(duì)(10)式兩邊取對(duì)數(shù)，則 （12）即在雙邊對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，產(chǎn)品的累積MTBF對(duì)于時(shí)間是一直線關(guān)系(見圖3)，其斜率為，截距為，因此，在工程上稱斜率為增長(zhǎng)試驗(yàn)的增長(zhǎng)率。又由(11)式，可得Duane模型的故障強(qiáng)度函數(shù)為： （13）則

29、產(chǎn)品的瞬時(shí)MTBF函數(shù)為： （14）可見在Duane模型中，產(chǎn)品的累積MTBF與其瞬時(shí)MTBF的關(guān)系為： （15）即在可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)過程中，任一時(shí)刻產(chǎn)品的瞬時(shí)MTBF值為累積MTBF值的倍。兩邊取對(duì)數(shù)，則有（16）由于，一般為0.5左右，因此在雙邊對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，任一時(shí)刻的總是比高出，即瞬時(shí)MTBF與累積MTBF為兩條平行直線（見圖3）。6AMSAA模型與Duane模型的關(guān)系A(chǔ)MSAA模型與Duane模型是可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)最廣泛使用的兩種模型。由(6)式與(14)式可看出，當(dāng)試驗(yàn)總時(shí)間時(shí)，Duane模型的瞬時(shí)MTBF就是AMSAA模型中產(chǎn)品在1000100101MTBF（h)0100101000t

30、（h)(t)(t)圖3 雙對(duì)數(shù)紙上的Duane模型時(shí)刻T的MTBF點(diǎn)估計(jì)值，這時(shí)增長(zhǎng)率，因此這二種增長(zhǎng)模型在使用的參數(shù)上具有極大的相似性，其描述的可靠性增長(zhǎng)過程是完全一致的。所以，一般可認(rèn)為AMSAA模型是Duane模型的概率解釋，而Duane模型本身并不具有任何概率特性。7可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的跟蹤與評(píng)價(jià)方法由于Duane模型是一種比較直觀的可靠性增長(zhǎng)模型，因此常用它來對(duì)產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)過程進(jìn)行跟蹤。而AMSAA模型對(duì)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的故障數(shù)據(jù)具有良好的統(tǒng)計(jì)處理能力，因此在對(duì)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)上具有一定的優(yōu)勢(shì)。另外，這二種模型在使用的參數(shù)上具有共通性。所以，通常在產(chǎn)品的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)中，可以

31、將這二種模型結(jié)合起來，對(duì)故障數(shù)據(jù)實(shí)施跟蹤與結(jié)果評(píng)價(jià)。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤的目的，是為了根據(jù)試驗(yàn)的實(shí)際情況，對(duì)產(chǎn)品達(dá)到的可靠性作出正確估計(jì)，以便不斷調(diào)整原定的試驗(yàn)計(jì)劃，直到實(shí)現(xiàn)預(yù)定的可靠性增長(zhǎng)目標(biāo)。具體做法如下：a當(dāng)產(chǎn)品投入可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)后，首先可根據(jù)故障發(fā)生的時(shí)間及其累積故障數(shù)，按下式求出各對(duì)應(yīng)的累積MTBF值。這里時(shí)間表示投入可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的樣品(不管是單臺(tái)還是多臺(tái))，當(dāng)發(fā)生第次故障時(shí)所有參試樣品的總累積時(shí)間。 （17）并可將這些點(diǎn)（）描在雙邊對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，其橫軸為總累積試驗(yàn)時(shí)間；縱軸為MTBF(見圖4)。b當(dāng)故障發(fā)生次數(shù)后，即可開始利用前面介紹的AMSAA模型的有關(guān)方法，對(duì)試驗(yàn)情況進(jìn)行跟蹤與

32、評(píng)價(jià)。即可由(6)式對(duì)模型參數(shù)a和b作出估計(jì)，由此可得到代表Duane模型增長(zhǎng)直線斜率（即增長(zhǎng)率）的估計(jì)，以及截距的估計(jì)（）。c當(dāng)在總累積試驗(yàn)時(shí)間結(jié)束增長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)所有故障數(shù)據(jù)，利用AMSAA模型的有關(guān)方法，包括增長(zhǎng)趨勢(shì)有效性檢驗(yàn)、增長(zhǎng)模型擬合優(yōu)度檢驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。在確認(rèn)增長(zhǎng)有效和所用增長(zhǎng)模型準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，求出產(chǎn)品在增長(zhǎng)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，所達(dá)到的可靠性水平MTBF點(diǎn)估計(jì)值（參見(6)式）和置信區(qū)間估計(jì)值（參見(7)或(8)式）。8使用舉例某產(chǎn)品進(jìn)行可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)總累積時(shí)間達(dá)到1200小時(shí)，其間共發(fā)出故障30次，具體故障時(shí)間及各故障點(diǎn)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品累積MTBF值見表6。而圖4畫出了增

33、長(zhǎng)過程的跟蹤及其Duane模型增長(zhǎng)直線示意。MTBF(h)5011111T(h)10001001005101(T)(T)圖4 某產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)Duane模型直線增長(zhǎng)趨勢(shì)檢驗(yàn)先根據(jù)(1)式求出檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的值。由于試驗(yàn)截尾時(shí)間，故取，則統(tǒng)計(jì)量 取顯著性水平，查表1得，則可認(rèn)為在顯著性水平為0.1下，該產(chǎn)品具有明顯的可靠性增長(zhǎng)趨勢(shì)。若按檢驗(yàn)法，則根據(jù)(2)式先求出檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量。再取顯著性水平，查表2得，因此，所以也可認(rèn)為該產(chǎn)品在顯著性水平0.1下，具有明顯的可靠性增長(zhǎng)趨勢(shì)。 表6增長(zhǎng)試驗(yàn)故障數(shù)據(jù) (單位：小時(shí))12.82.81115614.22157027.125.22.61219416.222630

34、28.639.53.21320015.42367029.1415.03.751422215.92470029.2520.54.11529019.32580432.2628.54.751636022.52689034.2739.55.61737522.12795135.2875.09.41843524.22899835.6995.010.61952927.829102535.310130.013.02053526.7530115038.3bAMSAA模型擬合優(yōu)度檢驗(yàn)由(3)式求出檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量。取顯著性水平為0.1，查表3得檢驗(yàn)臨界值。因此，在顯著性水平0.1下不能拒絕AMSAA模型，即說明可以用A

35、MSAA模型對(duì)本產(chǎn)品的可靠性增長(zhǎng)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)跟蹤與評(píng)價(jià)。c產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)后的MTBF估計(jì)由(6)式可求出產(chǎn)品在增長(zhǎng)過程中任意時(shí)刻的MTBF點(diǎn)估計(jì)值。先由公式求出AMSAA模型參數(shù)，因此產(chǎn)品在增長(zhǎng)試驗(yàn)結(jié)束小時(shí)，MTBF點(diǎn)估計(jì)值為： 而其80%置信區(qū)間上、下限估計(jì)，可由(7)式，先查得系數(shù)，因此 即該產(chǎn)品經(jīng)過1200小時(shí)的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)后，我們已有80% 把握斷言其MTBF達(dá)到54.1112.4小時(shí)之間。另外，根據(jù)AMSAA模型參數(shù)，得到圖2中Duane模型增長(zhǎng)直線的斜率即本次增長(zhǎng)試驗(yàn)的增長(zhǎng)率。9幾個(gè)應(yīng)注意的問題a可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)計(jì)劃的制訂必須根據(jù)產(chǎn)品當(dāng)前實(shí)際達(dá)到的狀態(tài)，并參考以往或同類產(chǎn)品的可靠性

36、數(shù)據(jù)，科學(xué)合理地定出，而且應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)展情況，不斷調(diào)整。一般可達(dá)到的增長(zhǎng)率為0.30.7之間，而增長(zhǎng)目標(biāo)值可定在產(chǎn)品當(dāng)前MTBF水平的10倍之內(nèi)，下式給出了它們與總試驗(yàn)時(shí)間的關(guān)系。 （18）式中Te一般取100小時(shí)左右，這是根據(jù)國(guó)內(nèi)外大量工程實(shí)踐得到的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，特別是對(duì)剛完成研制的產(chǎn)品，在不知其MTBF初值的情況下，可由前100小時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果作出初值，這是十分必要的。b對(duì)于可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)性故障的糾正，其有效性應(yīng)加以驗(yàn)證。其驗(yàn)證可以利用后續(xù)的試驗(yàn)時(shí)間，也可單獨(dú)進(jìn)行。只有在得到較充分的驗(yàn)證后，產(chǎn)品的可靠性才能得到良好的增長(zhǎng)。若沒有其他輔助方法能充分說明故障已得到完全糾正，僅以一定的

37、試驗(yàn)時(shí)間作為驗(yàn)證手段，則一般要用2.3作為驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)間，即要求在該試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，不再發(fā)生同類故障。此種驗(yàn)證的置信度可由下式求得： （19）其中，t為驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)間，為產(chǎn)品增長(zhǎng)MTBF目標(biāo)值?？梢娫跁r(shí)，試驗(yàn)驗(yàn)證的置信度約為90%。c被驗(yàn)證為有效的故障糾正措施，應(yīng)在產(chǎn)品有關(guān)的工藝或圖紙上得到落實(shí)，其目的不僅要使參試樣品避免出現(xiàn)類似問題，而更要使所有產(chǎn)品都得到可靠性增長(zhǎng)。d對(duì)于一般的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)環(huán)境條件，原則上凡是有利于激發(fā)產(chǎn)品故障隱患的條件都可以采用。但若想以可靠性增長(zhǎng)模型，對(duì)其增長(zhǎng)過程所達(dá)到的MTBF給出接近實(shí)際的評(píng)價(jià)，特別是想以所謂“成功的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)代替可靠性鑒定試驗(yàn)”時(shí)，其試驗(yàn)

38、環(huán)境條件必須具有能模擬實(shí)際使用環(huán)境的特征，特別應(yīng)滿足鑒定試驗(yàn)所規(guī)定的條件。一般認(rèn)為“成功的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)”至少應(yīng)滿足下列條件： 具有可靠性鑒定試驗(yàn)所規(guī)定的試驗(yàn)環(huán)境條件、故障判定規(guī)則，以及試驗(yàn)組織管理； 對(duì)增長(zhǎng)試驗(yàn)過程的跟蹤應(yīng)是嚴(yán)格的，有完整的故障記錄和完善的FRACAS系統(tǒng)，并對(duì)故障糾正和驗(yàn)證過程有詳盡的可追溯記錄。 對(duì)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)所用的數(shù)學(xué)方法正確，置信水平選取符合要求，產(chǎn)品達(dá)到的MTBF水平達(dá)到或超過鑒定試驗(yàn)要求。參 考 文 獻(xiàn)GJB 1407-92 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)GJB/Z 77-95 可靠性增長(zhǎng)管理手冊(cè)GB 5080.6-89 設(shè)備可靠性試驗(yàn)：恒定失效率假設(shè)的有效性檢驗(yàn)MIL

39、-HDBK-189 Reliability Growth ManagementMIL-STD-1635 Reliability Growth Testing可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)1可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的目的和基本概念可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的目的是：通過試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品達(dá)到的可靠性水平給出定量評(píng)估。它不同于可靠性工程試驗(yàn)，如環(huán)境應(yīng)力篩選和可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)等，因此可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)所選用的試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法和方案，以及試驗(yàn)的組織管理都與可靠性工程試驗(yàn)有很大區(qū)別。環(huán)境應(yīng)力篩選是在產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程中為了剔除材料或制造工藝的缺陷，排除產(chǎn)品的早期故障，使產(chǎn)品的可靠性得到保證的一種工序處理辦法。而可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)則是通過試驗(yàn)來充分暴露產(chǎn)品的薄

40、弱環(huán)節(jié)和激發(fā)產(chǎn)品的故障隱患，以進(jìn)行設(shè)計(jì)、材料、工藝、結(jié)構(gòu)或元器件等方面的改進(jìn)，使產(chǎn)品的固有可靠性得以提高。因此它們都是以保證和提高產(chǎn)品的可靠性為目的的，故稱之謂可靠性工程試驗(yàn)。當(dāng)然為了達(dá)到這個(gè)目的，所采用的試驗(yàn)條件和方法，可以是多種多樣的。特別是試驗(yàn)條件，它們完全可以不同于產(chǎn)品實(shí)際使用時(shí)遇到的環(huán)境條件，只要試驗(yàn)方法能快速、高效地發(fā)現(xiàn)和暴露問題就是好的試驗(yàn)方法，其試驗(yàn)結(jié)果往往是希望能充分暴露產(chǎn)品存在的問題，以便采取有效的改進(jìn)措施?？煽啃越y(tǒng)計(jì)試驗(yàn)則不同，其試驗(yàn)?zāi)康牟皇侵苯訛榱颂岣弋a(chǎn)品的可靠性，而僅僅是通過試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品（實(shí)物）達(dá)到的可靠性水平給予評(píng)價(jià)。因此其試驗(yàn)條件的選擇盡可能與產(chǎn)品的實(shí)際使用情況相對(duì)

41、應(yīng)，以保證評(píng)價(jià)結(jié)果的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。而為了使評(píng)價(jià)結(jié)果具有一定的科學(xué)性與合理性，其試驗(yàn)方法必須滿足一定的統(tǒng)計(jì)處理規(guī)則。嚴(yán)格地講，可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)不具備提高產(chǎn)品固有可靠性的本質(zhì)，因此，它是與可靠性工程試驗(yàn)不同目的的另一大類可靠性試驗(yàn)。2可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的分類可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法從統(tǒng)計(jì)角度可分為：產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的測(cè)定與驗(yàn)證兩大類。而從工程角度目前最常用的有：產(chǎn)品研制開發(fā)階段的可靠性測(cè)定（有時(shí)亦稱“摸底”）試驗(yàn)；設(shè)計(jì)或生產(chǎn)定型時(shí)的可靠性鑒定試驗(yàn)；以及批生產(chǎn)過程中產(chǎn)品交付時(shí)的可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)等。可靠性測(cè)定試驗(yàn)是為了確定產(chǎn)品的可靠性特性，得出在規(guī)定條件下可靠性狀況的定量估計(jì)而進(jìn)行的一種可靠性試驗(yàn)。其方法是利用試驗(yàn)

42、過程中得到的產(chǎn)品故障信息，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來推斷產(chǎn)品達(dá)到的可靠性水平，最后導(dǎo)出描述產(chǎn)品可靠性狀況的各種特征值?？煽啃澡b定試驗(yàn)是為了評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)定型或生產(chǎn)定型的產(chǎn)品是否已經(jīng)達(dá)到研制合同（或協(xié)議書）要求的可靠性指標(biāo)而進(jìn)行的一種可靠性試驗(yàn)。其方法是根據(jù)試驗(yàn)中產(chǎn)品發(fā)生的故障情況，得出可靠性是否合格的結(jié)論。另外，對(duì)那些在設(shè)計(jì)、工藝等方面有過重大變更的產(chǎn)品，一般也需通過鑒定試驗(yàn)重新評(píng)價(jià)其可靠性水平?？煽啃则?yàn)收試驗(yàn)是對(duì)準(zhǔn)備交付的批量生產(chǎn)產(chǎn)品，驗(yàn)證其是否仍保持該產(chǎn)品鑒定時(shí)達(dá)到的可靠性水平而進(jìn)行的一種試驗(yàn)。其采用的試驗(yàn)方法與可靠性鑒定試驗(yàn)一樣，最終給出接收或拒收的判定?？煽啃詼y(cè)定試驗(yàn)、可靠性鑒定試驗(yàn)和可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)

43、所給出的結(jié)論，都是統(tǒng)計(jì)意義上的結(jié)果，具有一定的置信度或概率特征，因此它們被統(tǒng)稱為可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)。3試驗(yàn)大綱統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的進(jìn)行必須按照可靠性試驗(yàn)大綱所規(guī)定的試驗(yàn)計(jì)劃來執(zhí)行，試驗(yàn)大綱要對(duì)可靠性試驗(yàn)提出各項(xiàng)規(guī)定與要求。由于可靠性試驗(yàn)大綱是開展各項(xiàng)試驗(yàn)活動(dòng)的依據(jù)，因此，編制試驗(yàn)大綱是試驗(yàn)前首先必須要做的一項(xiàng)工作。試驗(yàn)大綱一般應(yīng)包括如下要素：a試驗(yàn)?zāi)康呐c要求大綱首先必須說明本次試驗(yàn)要達(dá)到的目的及其試驗(yàn)性質(zhì)：是可靠性測(cè)定試驗(yàn)？還是鑒定試驗(yàn)？或驗(yàn)收試驗(yàn)？要對(duì)試樣的構(gòu)成作出限定，對(duì)評(píng)估或考核的可靠性指標(biāo)作出明確要求。b試驗(yàn)條件與方法大綱要按照產(chǎn)品的研制合同或任務(wù)書、產(chǎn)品技術(shù)條件或相關(guān)技術(shù)條件的要求，對(duì)樣品的受試環(huán)

44、境條件和試驗(yàn)方法作出規(guī)定。c試樣狀態(tài)與來源大綱要對(duì)投試樣品的技術(shù)狀態(tài)及其來源作出具體規(guī)定。如說明是哪個(gè)階段的研制樣機(jī)、或是定型樣機(jī)、或是批生產(chǎn)樣機(jī)？是抽樣還是送樣等等。d試驗(yàn)組織與管理可靠性試驗(yàn)涉及的部門人員較多，為使試驗(yàn)?zāi)苡行?、有效地開展，大綱必須明確試驗(yàn)的組織機(jī)構(gòu)與管理方法，以協(xié)調(diào)工作，實(shí)施試驗(yàn)和條件保證，進(jìn)行故障處理與信息反饋，以及完成樣品性能監(jiān)測(cè)與試驗(yàn)監(jiān)控等等工作。作為可靠性鑒定試驗(yàn)，按GJB 899-90要求，必須成立由產(chǎn)品研制方、使用方和試驗(yàn)方三方組成的聯(lián)合試驗(yàn)小組來具體負(fù)責(zé)處理試驗(yàn)過程中發(fā)生的各種問題，包括：試驗(yàn)的中止，試驗(yàn)的繼續(xù)，故障的確認(rèn)與處理，以及試驗(yàn)前、試驗(yàn)中及試驗(yàn)后的評(píng)

45、審等等工作。e試驗(yàn)進(jìn)度與地點(diǎn)大綱要求對(duì)試驗(yàn)的地點(diǎn)加以明確，并對(duì)試驗(yàn)的進(jìn)度作出要求，以控制試驗(yàn)的時(shí)間與經(jīng)費(fèi)。f試驗(yàn)評(píng)審與報(bào)告為保證試驗(yàn)有效地進(jìn)行，大綱可對(duì)試驗(yàn)進(jìn)程中的關(guān)鍵時(shí)刻提出進(jìn)行評(píng)審的要求。如試驗(yàn)開始前對(duì)試樣、參試儀器、設(shè)備、人員及條件保證等的準(zhǔn)備狀況進(jìn)行檢查與確認(rèn)，即開展試驗(yàn)前評(píng)審；試驗(yàn)中樣品故障或設(shè)備故障修復(fù)后，重新投入試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)再確認(rèn)，即試驗(yàn)中評(píng)審；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)對(duì)試驗(yàn)情況進(jìn)行匯總，對(duì)試驗(yàn)結(jié)論達(dá)成共識(shí)，即試驗(yàn)后評(píng)審。評(píng)審一般可由聯(lián)合試驗(yàn)小組自行進(jìn)行，大型、復(fù)雜或關(guān)鍵系統(tǒng)的試驗(yàn)可邀請(qǐng)專家共同進(jìn)行評(píng)審。大綱還必須明確試驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容與要求，以及負(fù)責(zé)報(bào)告編寫的部門與人員，鑒定試驗(yàn)報(bào)告將根據(jù)聯(lián)合

46、試驗(yàn)小組提供的各項(xiàng)試驗(yàn)紀(jì)錄與評(píng)審意見，一般由試驗(yàn)方負(fù)責(zé)編寫。g試驗(yàn)結(jié)束后故障與樣品的處理意見為了盡量避免和預(yù)防試驗(yàn)中發(fā)生的故障模式在生產(chǎn)和使用中再次發(fā)生，大綱可對(duì)試驗(yàn)后故障的處置提出要求；也可以結(jié)合實(shí)際情況對(duì)受試樣品提出處理意見，以做好物盡其用，節(jié)約人力、物力與財(cái)力。4試驗(yàn)條件產(chǎn)品的可靠性是在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品完成規(guī)定功能的能力的描述，而采用統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的方法是為了解決這種描述的定量化問題，因此可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)應(yīng)在規(guī)定的條件下進(jìn)行。一般來說，可靠性試驗(yàn)所指的規(guī)定條件通常是指產(chǎn)品實(shí)際的使用環(huán)境條件。對(duì)于極大多數(shù)產(chǎn)品來講，其實(shí)際的使用環(huán)境是十分復(fù)雜的，因此可靠性試驗(yàn)如選擇在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，當(dāng)然

47、是一種最真實(shí)的使用環(huán)境，但是這樣環(huán)境是多變的、不可控制的，隨時(shí)都會(huì)遭受各種自然因素的影響。因此在確定試驗(yàn)條件時(shí)，要注意受試環(huán)境的代表性。只有在具有代表性的試驗(yàn)條件下得到的產(chǎn)品可靠性的評(píng)價(jià)才會(huì)更符合產(chǎn)品真實(shí)使用情況。確定產(chǎn)品試驗(yàn)條件的一般方法是：根據(jù)產(chǎn)品的使用過程（或稱任務(wù)剖面），找出與其對(duì)應(yīng)的環(huán)境條件（或稱環(huán)境剖面），然后再將其轉(zhuǎn)化成適合于工程摸擬的試驗(yàn)條件（或稱試驗(yàn)剖面）。我們把產(chǎn)品投入使用后執(zhí)行各種使命的過程稱為任務(wù)剖面，一系列不同的使命過程就構(gòu)成了不同的任務(wù)剖面。而對(duì)應(yīng)于不同的任務(wù)剖面（如室內(nèi)、室外、白天、夜晚、熱帶、寒帶、陸地、海上、高空、地面、機(jī)載、車載、工作、貯存等等），產(chǎn)品所經(jīng)受

48、的環(huán)境條件也是大不相同的（如溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)等），這就對(duì)可靠性試驗(yàn)條件的選擇提出了要求。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)，則應(yīng)選擇能代表產(chǎn)品使用過程中可能遇到的各種任務(wù)情況，而受地域、季節(jié)或一些不可控突發(fā)因素等影響，只能反映某些任務(wù)狀況的試驗(yàn)條件是不可取的。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)，其所用的試驗(yàn)剖面應(yīng)該是產(chǎn)品完成各種不同任務(wù)剖面時(shí)所對(duì)應(yīng)的各種不同環(huán)境剖面的綜合。GJB 899-90附錄B較詳細(xì)地介紹了由任務(wù)剖面確定試驗(yàn)剖面及其綜合方法。作為試驗(yàn)剖面應(yīng)給出描述試驗(yàn)條件的具體環(huán)境參數(shù)及其施加方式和程序。如溫度變化范圍及其變化速率；濕度或氣壓變化要求；振動(dòng)方式及其量級(jí)；多環(huán)境因素綜合施加還是逐項(xiàng)或單

49、項(xiàng)施加等等。產(chǎn)品在使用過程中可能遇到因素是多種多樣的，也是復(fù)雜多變的，要想在實(shí)驗(yàn)室里完全復(fù)制式的摸擬是不可能的，也是不必要的。實(shí)驗(yàn)室可靠性試驗(yàn)通常選用產(chǎn)品使用過程中經(jīng)常遇到的，對(duì)其可靠性有較大影響的環(huán)境因素來進(jìn)行摸擬，如高低溫、濕度及振動(dòng)等。另外，從工程實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性與可能性及經(jīng)費(fèi)等方面考慮，將產(chǎn)品在使用過程中可能遇到的某些特定或極端環(huán)境，如鹽霧、高濕、沙塵、沖擊、雨淋、日照、輻射、氣壓等，通常作為環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行專項(xiàng)考核。為了能有效地摸擬真實(shí)使用環(huán)境，目前多因素綜合環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)已在可靠性試驗(yàn)中得到廣泛的應(yīng)用與推廣。由于受環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備制造技術(shù)的限制，早年的實(shí)驗(yàn)室可靠性試驗(yàn)，其環(huán)境應(yīng)力的施加，都采

50、用單項(xiàng)獨(dú)立方式進(jìn)行，或是將單項(xiàng)按時(shí)序組合的方式進(jìn)行（見圖5.1），這與產(chǎn)品實(shí)際使用遇到的環(huán)境相差甚遠(yuǎn)，特別是有些只有在綜合環(huán)境條件（或循環(huán)進(jìn)行）振動(dòng)濕熱高 溫 低 溫圖5.1 組合環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)示意下（即二項(xiàng)或多項(xiàng)環(huán)境應(yīng)力同時(shí)施加），才能發(fā)生的產(chǎn)品故障機(jī)理將得不到激發(fā)。如低溫條件下加振動(dòng)，對(duì)脆性材料或熱脹冷縮材料的影響，與單一低溫再加常溫的振動(dòng)對(duì)它們的影響是完全不同的，這將造成試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際使用（多環(huán)境因素綜合）情況差距較大，此種情況在試驗(yàn)中已被多次證明。近年來，隨著認(rèn)識(shí)的深入和試驗(yàn)設(shè)備制造技術(shù)的不斷%RH濕度加濕不控制不控制溫 度g2/Hz振動(dòng)產(chǎn)品狀態(tài)關(guān)關(guān)工 作工 作t601201802403

51、003604204800圖5.2 溫度+濕度+振動(dòng)三綜合環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)示意（一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)）進(jìn)步，將幾種環(huán)境應(yīng)力條件綜合在同一試驗(yàn)過程中已成為可能。信息產(chǎn)業(yè)部電子第五研究所即中國(guó)電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所，簡(jiǎn)稱“中國(guó)賽寶”（CEPREI），從八十年代中期起已率先在國(guó)內(nèi)對(duì)機(jī)載電子設(shè)備開展了溫度、濕度和隨機(jī)振動(dòng)三綜合環(huán)境應(yīng)力的可靠性增長(zhǎng)與鑒定試驗(yàn)，取得了很好的效果（見圖5.2）。在此示范效應(yīng)下，目前國(guó)內(nèi)已廣泛采用綜合環(huán)境應(yīng)力進(jìn)行各種可靠性試驗(yàn)。國(guó)軍標(biāo)GJB 899-90提供了多種武器裝備的綜合環(huán)境試驗(yàn)條件，可供使用參考。另外，在確定試驗(yàn)環(huán)境條件時(shí)，GJB 899-90規(guī)定了如下選擇原則：以實(shí)測(cè)環(huán)境

52、應(yīng)力為首選；相似條件的估計(jì)環(huán)境應(yīng)力為次選；在無法得到上述二種環(huán)境數(shù)據(jù)時(shí)，可選用GJB 899標(biāo)準(zhǔn)推薦的參考試驗(yàn)剖面。以我國(guó)機(jī)載電子設(shè)備可靠性試驗(yàn)為例：“七五”期間是采用美軍標(biāo)提供的試驗(yàn)剖面；而“八五”是根據(jù)我們自己的飛行任務(wù)剖面，參照GJB 899提供參數(shù)，采用計(jì)算轉(zhuǎn)化得到試驗(yàn)剖面。由于用這二種方法得到的試驗(yàn)剖面與實(shí)際情況都會(huì)存在一定差距，自“九五”開始有關(guān)單位已逐步投入力量，組織開展了各種使用環(huán)境平臺(tái)的實(shí)測(cè)和試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)的共性技術(shù)研究工作。5試驗(yàn)樣品根據(jù)試驗(yàn)性質(zhì)的不同，用于可靠性試驗(yàn)的樣品，其來源及其技術(shù)狀況將有所不同。從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度講，用于試驗(yàn)的樣品應(yīng)能代表母體的特征。因此試驗(yàn)樣品一般要求從

53、母體中隨機(jī)抽樣得來。應(yīng)該講：那些經(jīng)過精雕細(xì)刻、特殊加工“開小灶”后的“工藝品”是不符合統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)要求的，它們?nèi)狈Υ硇?。顯然用這樣的樣品來進(jìn)行試驗(yàn)，所得到的試驗(yàn)結(jié)果僅代表試樣本身的特征。然而，除了可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)是在產(chǎn)品批量生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行的，可靠性測(cè)定試驗(yàn)和可靠性鑒定試驗(yàn)，特別是設(shè)計(jì)定型時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)一般都不具備較大的批量，因此嚴(yán)格地規(guī)定試驗(yàn)樣品的技術(shù)狀態(tài)，是使試驗(yàn)結(jié)果具有代表性的重要保證。一般來說，試驗(yàn)結(jié)果只代表與試樣具有同設(shè)計(jì)、同材料、同工藝的產(chǎn)品的可靠性狀況。尤其對(duì)研制產(chǎn)品，其技術(shù)狀態(tài)的變動(dòng)較大，專門加工、精心制造在所難免，因此在試驗(yàn)時(shí)對(duì)其技術(shù)狀態(tài)的凍結(jié)與確認(rèn)是十分必要的。這樣就能使試驗(yàn)結(jié)

54、果具有明確的階段性與代表性。為了使試驗(yàn)具有一定的廣泛性與經(jīng)濟(jì)性，可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的樣品數(shù)目，在保證每臺(tái)（套）樣品有足夠的試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)度的前提下以多為好，一般要求不要少于二臺(tái)（套）。6試驗(yàn)方案試驗(yàn)方案應(yīng)依據(jù)試驗(yàn)大綱所規(guī)定的試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)要求、試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法等內(nèi)容來制定具體的、詳細(xì)的試驗(yàn)實(shí)施方案。試驗(yàn)方案主要包括：試驗(yàn)項(xiàng)目試樣構(gòu)成與數(shù)量統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案選擇試驗(yàn)環(huán)境條件確定及其施加方式試樣性能測(cè)試項(xiàng)目與時(shí)間故障判據(jù)試驗(yàn)設(shè)備及配套測(cè)試儀器統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案和試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)力條件的確定是試驗(yàn)方案的核心。由于統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案的選擇將涉及試驗(yàn)要達(dá)到的目的、可靠性指標(biāo)的評(píng)價(jià)要求，以及要投入的時(shí)間和樣品數(shù)量等重要問題，因此，在制

55、定方案時(shí)必須認(rèn)真對(duì)待，方案的選擇必須要權(quán)衡各方面因素，以及人力、物力和財(cái)力的許可。根據(jù)試驗(yàn)性質(zhì)的不同，可選擇不同的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案，如定時(shí)截尾試驗(yàn)、定數(shù)截尾試驗(yàn)、序貫截尾試驗(yàn)、可提前接收的定時(shí)截尾試驗(yàn)、成功率試驗(yàn)、以及全數(shù)試驗(yàn)等等。使用時(shí)可參見GB 5080和GJB 899等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)必須引起注意的問題是：統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案一旦確定，在試驗(yàn)中就不得隨意更改，這是因?yàn)樵囼?yàn)方案的中途更改會(huì)引起統(tǒng)計(jì)模型的變更，其結(jié)果計(jì)算方法也大不相同，由此引起的試驗(yàn)結(jié)論也會(huì)發(fā)生本質(zhì)的變化。因此在試驗(yàn)方案中必須詳細(xì)敘述所選定的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案的內(nèi)容，以及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)處理方法的約定，以便試驗(yàn)結(jié)論具有準(zhǔn)確性、唯一性與可比性。由于

56、可靠性指標(biāo)是對(duì)產(chǎn)品在規(guī)定條件下完成規(guī)定功能能力的一種定量描述，既使對(duì)同一個(gè)產(chǎn)品，其經(jīng)受的環(huán)境應(yīng)力條件不同，將產(chǎn)生的可靠性試驗(yàn)結(jié)果也不同。因此試驗(yàn)方案應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)大綱規(guī)定的試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)力條件，制訂實(shí)施方案，并確定各應(yīng)力條件的大?。喝鐪囟茸兓秶?、溫度變化速率、高溫限、低溫限、各溫度時(shí)間，加濕時(shí)間及量值、振動(dòng)譜形及量值（正弦定頻？正弦掃頻？寬帶隨機(jī)？還是正弦+寬帶隨機(jī)等等）。另外，還要明確各應(yīng)力條件的施加方式及程序，是用單項(xiàng)應(yīng)力環(huán)境？還是將幾項(xiàng)環(huán)境應(yīng)力組合起來逐次施加（即組合環(huán)境）？或是將它們綜合起來按一定的方式同時(shí)施加（即綜合環(huán)境）？試驗(yàn)方案中必須事先給定試驗(yàn)樣品性能測(cè)試或功能監(jiān)測(cè)的具體時(shí)間點(diǎn)?？煽?/p>

57、性試驗(yàn)與環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)很大的差別在于：在整個(gè)試驗(yàn)過程中，環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)一般不要求試樣工作，其性能測(cè)試僅在試驗(yàn)開始前和結(jié)束后才進(jìn)行，看其有無變異，因此對(duì)某些自行恢復(fù)的故障與缺陷，在環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)中是無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)的。而可靠性試驗(yàn)要求樣品按照考核的需要設(shè)定狀態(tài)，產(chǎn)品在大部分時(shí)間都要求處于工作狀態(tài)，因此需要對(duì)其試驗(yàn)過程進(jìn)行性能或功能的監(jiān)測(cè)，以及時(shí)捕捉和發(fā)現(xiàn)樣品發(fā)生的問題。這樣試驗(yàn)中對(duì)樣品性能的監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的設(shè)定就顯得十分重要。一般的原則和經(jīng)驗(yàn)是把監(jiān)測(cè)點(diǎn)定在環(huán)境應(yīng)力條件較嚴(yán)酷的時(shí)候，如樣品經(jīng)受最高或最低溫度時(shí)、高潮濕度時(shí)、振動(dòng)量級(jí)最大時(shí)等情況下進(jìn)行樣品性能或功能的監(jiān)測(cè)。其目的是考察樣品在惡劣環(huán)境下能否保持

58、良好的性能。那種在試驗(yàn)中隨意設(shè)定或任意地進(jìn)行樣品性能測(cè)試的做法是不可取的。在試驗(yàn)方案中還必須明確地給定對(duì)故障的判據(jù)，這也是獲得統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果的依據(jù)。沒有合理、準(zhǔn)確的故障判據(jù)，就不可能得到合理、準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果，亦即不能得到對(duì)產(chǎn)品可靠性準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。另外，對(duì)試驗(yàn)中發(fā)生的各類故障還必須按其性質(zhì)不同對(duì)它們進(jìn)行必要的故障分類：如關(guān)聯(lián)故障、非關(guān)聯(lián)故障、責(zé)任故障與非責(zé)任故障等。關(guān)聯(lián)故障一般是指產(chǎn)品在試驗(yàn)中所發(fā)生的故障，在實(shí)際使用條件下也會(huì)發(fā)生的故障。當(dāng)出現(xiàn)關(guān)聯(lián)故障時(shí)還需要進(jìn)一步分清是屬于責(zé)任故障？還是非責(zé)任故障？所謂責(zé)任故障是指出現(xiàn)的故障是由產(chǎn)品本身的問題引起的故障。在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理時(shí)，只計(jì)算責(zé)

59、任故障的次數(shù)。有關(guān)故障分類的詳細(xì)信息，可參見GJB 451-90等標(biāo)準(zhǔn)。7.可靠性測(cè)定試驗(yàn)可靠性測(cè)定試驗(yàn)通常是在產(chǎn)品完成研制的初期，希望摸清所研產(chǎn)品當(dāng)前達(dá)到的可靠性水平和存在的問題時(shí)采用的一種試驗(yàn)方法，因此也有人將其稱為“可靠性摸底試驗(yàn)”。產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的測(cè)定不同于對(duì)產(chǎn)品其它性能指標(biāo)（如技術(shù)參數(shù)）的測(cè)定，因?yàn)樗^產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)，實(shí)質(zhì)是要給出產(chǎn)品發(fā)生故障的定量描述，而產(chǎn)品故障的發(fā)生是一種隨機(jī)事件，需要較長(zhǎng)時(shí)間，積累一定數(shù)據(jù)后才能發(fā)現(xiàn)它的這種統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的測(cè)定試驗(yàn)一般都采用較長(zhǎng)時(shí)間的壽命考核方法進(jìn)行。7.1可靠性測(cè)定試驗(yàn)的方法與要點(diǎn)根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)與試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌?，測(cè)定試驗(yàn)有在產(chǎn)品

60、工作狀態(tài)下進(jìn)行的，也有在貯存狀態(tài)下進(jìn)行的。常見的可靠性測(cè)定試驗(yàn)方法是在摸擬環(huán)境條件下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行壽命考核。由于試驗(yàn)條件是采用摸擬環(huán)境條件，與真實(shí)環(huán)境有差異，因此在確定環(huán)境條件時(shí)，應(yīng)注意選擇具有代表性的試驗(yàn)條件，以使得到的產(chǎn)品可靠性評(píng)價(jià)更接近實(shí)際使用情況。關(guān)于“試驗(yàn)條件”和“試驗(yàn)樣品”的選擇和確定，可按照前面章節(jié)敘述過的有關(guān)原則進(jìn)行。在進(jìn)行產(chǎn)品的可靠性測(cè)定試驗(yàn)時(shí)，一般采用截尾試驗(yàn)的方法。有定時(shí)截尾與定數(shù)截尾試驗(yàn)之分。所謂定時(shí)截尾，就是當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到預(yù)定的試驗(yàn)時(shí)間T時(shí)試驗(yàn)就終止，然后根據(jù)試驗(yàn)中產(chǎn)品發(fā)生的故障個(gè)數(shù)，對(duì)產(chǎn)品的可靠性作出評(píng)估；所謂定數(shù)截尾，就是當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到預(yù)定的故障個(gè)數(shù)r時(shí)試驗(yàn)就終止，然后根