可靠性技术讲座(上篇).docx

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1、可靠性技术讲座（上篇）1可靠性增长试验及其评价方法211可靠性增长试验的目的212可靠性增长试验方法313可靠性增长试验试验数据的处理414AMSAA可靠性增长模型715Duane可靠性增长模型916AMSAA模型与DUane模型的关系1017可靠性增长试验的跟踪与评价方法1018使用举例1119几个应注意的问题122可靠性统计试验142. 1可靠性统计试验的目的和基本概念143. 2可靠性统计试验的分类144. 3试验大纲155. 4试验条件166. 5试验样品187. 6试验方案188. 7可靠性测定试验209. 8可靠性鉴定试验和验收试验24可靠性增长试验及其评价方法1 .可靠性增长试验

2、的目的很多产品在投入使用初期，往往表现为故障率偏高，即可靠性不好，但经过一段时间后其故障率逐渐下降并赴于稳定（见图1）。在可靠性工程上，我们称时间Ot。为产品的“早期故障期”。造成产品“早期故障”的原因，一般是产品研制过程中，由于一些偶然的加工缺陷、元器件质量差异或一些防不胜防的工艺问题，引起产品在制造过程中或多或少地隐藏下一些内在缺陷，这是产品设计和制造时无法避免的问题。目前解决这类问题的工程方法是采用环境应力筛选技术，即在产品交付使用前，通过多种筛选方法，激发产品的早期故障隐患，使之尽快暴露，并得以排解。假如产品没有经过环境应力筛选，从时间0就交付正式使用，那么从0t。都是它的“早期故障期

3、”，可能是几个月，也可能为几年或更长，其间都是产品故障的高发期。而采用环境应力筛选技术，其目的就是想通过早期故障的快速暴露，加快”早期故障期”的进程，如缩短到几十或几百小时（见图1fo点），使产品快速达到故障低发区后，才交付正式使用。图1产品的早期故障期然而采用环境应力筛选技术，不可能无限制地下降产品故障率（见图1）,即当产品的故障率逐渐下降，并赴于稳定状态后，即使延长环境应力筛选的时间f。，也是不可能再使产品的故障率得到进一步下降。其原因是在产品的制造过程中，由于偶然原因形成的缺陷而引发的故障被排解后的，由于产品固有的设计水平、配套元器件和材料的等级，以及制造过程中存在的系统性问题所形成的缺

4、陷是全体产品共有的，它们决定了产品的固有可靠性。而筛选技术只是用于剔除和排解个别产品的偶然性问题，却不能解决全体产品共存的薄弱环节，因此必须采取可靠性增长技术来提高产品的固有可靠性。可靠性增长工作的基本做法是根据故障发生的原因，通过优化产品设计、优选配套元器件和材料、以及改进生产工艺等途径，从根本上提高产品的固有可靠性，降低使用期的故障率（见图2所示）。当然经过可靠性增长的产品，其固有可靠性将得到很大提高，但是作为一新研或批量生产的产品，它同样存在早期故障，因此仍需要采用环境应力筛选技术来激发它的早期故障隐患，使之快速进入故障稳定期，以投入正式使用。图2产品的可靠性增长可靠性增长试验是产品可靠

5、性增长工作中常用的工程方法。近年来随着我国可靠性工作的不断深入和对产品的可靠性要求的不断提高，很多产品研制部门已将可靠性增长试验，正式作为产品工程研制阶段的一项重要的可靠性工作项目。其目的是为了有效地提高产品可靠性设计水平和工艺制造水平，以及促进配套元器件和材料的优选工作，使产品的可靠性得到系统性地提高，早日达到预期有目标。2 .可靠性增长试验方法一般来说，一个刚完成研制的产品，其可靠性一般只能达到其成熟阶段水平的10%左右，其内部隐藏着大量的故障隐患，包括配套元器件的质量、设计上的失误、不成熟的制造工艺，以及生产管理上的差错造成的问题等等，必须在批生产前得以解决。据国内、外资料统计表明：要使

6、产品达到预期的可靠性水平，一般需要投入525倍MTBF目标值的可靠性增长试验时间，对此必须要有相当的人力、物力和经费投入，要做好科学、合理的计划安排，并应在有关部门的共同配合下才能开展。当产品经过一定时间的环境应力筛选，“早期故障”被基本排解后，就可进入可靠性增长试验阶段。可靠性增长试验的一般方法是采用：“试验一分析一纠正一再试验”的工作模式，（即TAAT）,其基本工作步骤如下：a.制定试验计划开展可靠性增长试验工作前，首先要了解产品当前的可靠性水平（可根据现场使用情况，或可靠性摸底试验的结果推断），以及产品预期要达到的可靠性目标，由此根据可投入的资源，包括样品、试验设备、试验经费和时间、人力

7、等等、制订出工作计划，以计划增长曲线为基准，选用合适的可靠性增长模型开展试验。b.可靠性增长试验试验以诱发产品在实际使用条件下可能发生的故障隐患为目的，科学、合理地选择试验条件和试验项目。目前常用于产品可靠性增长的试验手段是采用温度+湿度+振动的综合环境试验，它可以有效地激发产品在实际使用中暴露出的大部分故障模式，这已被国内、外大量试验范例所证实。当然可靠性增长试验也可以结合其它类型的试验一起进行。C.故障分析与改进必须对试验中暴露出来的产品故障开展故障定位与故隙机理的分析。产品可靠性增长的内涵是要提高产品固有的可靠性水平，而要提高其固有可靠性关键是要找出存在于产品中的共有的故障隐患，或称系统

8、性故障，只要当这些系统性故障被发现、被纠正后，产品固有的可靠性才能得到提高。如果在可靠性增长试验中被发现和纠正的，仅仅是个别的偶然性故障，或称残余性故障，那是不充分的。因此必须对试验中发现的故障进行认真的分析，找出系统性故障，并采取措施加以纠正。对于系统性故障的纠正，只能通过修改产品设计或改进生产工艺等途径实现。单纯的故障修复或更换措施，只能用于排解残余性偶发故障，而无补于产品固有可靠性的提高。d.再试验经过改进的产品，仍需开展进一步的试验。一是为验证改进措施的有效性，二是继续暴露产品尚存的故障隐患，开展进一步的可靠性增长，直至达到预定的可靠性目标为止。3 .可靠性增长试验试验数据的处理由于产

9、品在可靠性增长试验过程中，受试产品的技术状态处于不断地变化之中，其故障率也在不断地变动，因此可靠性增长过程中的产品，不能采用指数分布的假设对其故障数据进行处理。除非在产品每次状态发生变化后，单独进行一次该状态下的可靠性试验，来评价变化后的可靠性水平，但这样做，费时费钱，工程上很难支持这种做法。a.增长趋势有效性检验为了对产品可靠性增长试验中发生的故障数据进行有效地处理与分析，以便对可靠性增长过程实施科学地监控。根据统计数据处理的一般要求，必须首先对所获得的故障数据，进行增长趋势的有效性检验。其目的是确认产品经过不断地设计和制造工艺等方面的改进后，其可靠性是否已有明显提高(统计意义上)。增长趋势

10、有效性检验的方法，可借用国际标准IEC60605-6或国标GB5080.6推荐的关于恒定失效率假设的有效性检验方法，其具体方法如下：设受试产品总数为个，77为发生第i次故障时所有参试产品的总累积有效试验时间(i=1,2,/)，丁为试验中止时所有受试产品的总累积有效试验时间。当第r个故障发生时试验立即中止，有T=；否则在其它时间中止，有TTr0按下式求出检验用统计量力值：mT=1nF汽Ti其中r-1当T=O时r当丁力时选取检验显著性水平a=1-C,这里C为置信度，常取90%和95%,如出现Zf(c,m)则可认为该产品具有显著的可靠性增长趋势，否则不能确认其可靠性有明显的增长趋势。/(c,值可由表

11、1查得。在M11-HDBK-781和GJB1407中，还推荐了另一种用于确认产品可靠性增长趋势的U检验法。即先求出检验用统计量U的值mf(0.8,m)f(0.9,m)f(0.95,m)11.6092.3032.99622.9943.8904.74434.2795.3226.29645.5156.6817.75356.7217.9939.15467.9069.27410.5179.07610.5311.84810.2311.7713.15911.3812.9914.431012.5214.2115.711113.6515.4116.961214.7816.6018.211315.9017.781

12、9.441417.0118.9620.671518.1320.1321.891619.2321.3023.091720.3322.4624.291821.4323.5925.501922.5424.7726.692023.6425.9127.893034.4837.2239.53式中力,机意义同(1)式规定。表1增长趋势检验/CM表选取检验显著特性水平,如出现UC(犯a),则拒绝AMSAAA模型，反之则认为AMSAA模型可作为本次可靠性增长的评价模型。表3Cramer-VonMiSeS检验临界值C(n,a)表m显著性水平a0.200.150.100.050.0120.1380.1490.1620.1750.18630.1210.1350.1540.1840.23140.1210.1360.1550.1910.27950.1210.1370.1600.1990.29560.1230.1390.1620.2040.30770.1240.1400.1650.2090.31680.1240.1410.1650.2100.31990.1250.1420.1670.2120.323100.1250.1420.1670.2120.324150.1260.1440.1690.2150.327200.1280.1460.1720.2170.333