chapter10 reliability test-1

1、第十章第十章 可靠性试验可靠性试验电子科技大学电子科技大学 凌丹凌丹 试验试验是产品研制和生产过程中完善产品设计、评价和考核是产品研制和生产过程中完善产品设计、评价和考核产品的各项质量特性如功能和性能、环境适应性、安全性、产品的各项质量特性如功能和性能、环境适应性、安全性、可靠性、维修性和测试性等是否达到水平和或是否符合合可靠性、维修性和测试性等是否达到水平和或是否符合合同要求的必不可少的手段。同要求的必不可少的手段。2022-2-262本章内容本章内容2022-2-263可靠性鉴定与验收试验可靠性鉴定与验收试验可靠性试验的目的可靠性试验的目的可靠性试验的类型可靠性试验的类型环境应力筛选环境应

2、力筛选可靠性增长试验可靠性增长试验可靠性寿命试验可靠性寿命试验可靠性试验的目的可靠性试验的目的2022-2-264保证出售产品的可靠性保证出售产品的可靠性对新材料、新工艺、新元件、新设计进行评价对新材料、新工艺、新元件、新设计进行评价研究新的试验方法研究新的试验方法暴露使用过程中可能出现的不安全因素暴露使用过程中可能出现的不安全因素研究产品失效分布规律研究产品失效分布规律2022-2-265GJB450A-2004装备可靠性工作通用要求装备可靠性工作通用要求可靠性试验的类型可靠性试验的类型2022-2-266GJB450A-2004装备可靠性工作通用要求装备可靠性工作通用要求2022-2-26

3、7可靠性试验的类型可靠性试验的类型试验项目试验项目工程试验工程试验统计试验统计试验试验目的试验目的保证和提高产品的可靠性保证和提高产品的可靠性对产品达到的可靠性水平给出定对产品达到的可靠性水平给出定量评估量评估试验条件试验条件对暴漏缺陷快捷、有效对暴漏缺陷快捷、有效尽可能模拟实际使用情况尽可能模拟实际使用情况试验方法试验方法多种多样不受限多种多样不受限需满足一定的统计规则需满足一定的统计规则试验结果试验结果提高产品可靠性提高产品可靠性评估产品可靠性评估产品可靠性工程试验和统计试验对比工程试验和统计试验对比2022-2-268试验类型试验类型目的目的适用对象适用对象适用时机适用时机环境应力环境应

4、力筛选筛选在产品交付使用前发现和在产品交付使用前发现和排除不良元器件、制造工排除不良元器件、制造工艺和其他原因引入的缺陷艺和其他原因引入的缺陷造成的早期缺陷造成的早期缺陷电子、电气、机电、电子、电气、机电、光电和电化学产品光电和电化学产品产品的研制阶段、产品的研制阶段、生产阶段和大修过生产阶段和大修过程程可靠性研可靠性研制试验制试验对产品施加适当的环境应对产品施加适当的环境应力、工作载荷，寻找产品力、工作载荷，寻找产品中的设计缺陷、以改进设中的设计缺陷、以改进设计，提高可靠性计，提高可靠性电子、电气、机电、电子、电气、机电、光电、电化学和机光电、电化学和机械产品械产品产品研制阶段的早产品研制阶

5、段的早期和中期期和中期可靠性增可靠性增长试验长试验通过对产品施加模拟实际通过对产品施加模拟实际使用环境的综合环境应力，使用环境的综合环境应力，暴露产品中的潜在缺陷并暴露产品中的潜在缺陷并采取纠正措施，使产品的采取纠正措施，使产品的可靠性达到规定要求可靠性达到规定要求电子、电气、机电、电子、电气、机电、光电、电化学和机光电、电化学和机械产品械产品产品研制阶段的中产品研制阶段的中期，产品的技术状期，产品的技术状态大部分已经确定态大部分已经确定工程试验的目的和适用范围工程试验的目的和适用范围2022-2-269试验类型试验类型目的目的适用对象适用对象适用时机适用时机可靠性鉴可靠性鉴定试验定试验验证产

6、品是否达到规定的验证产品是否达到规定的可靠性要求可靠性要求电子、电气、机电、电子、电气、机电、光电、电化学产品光电、电化学产品和成败型产品和成败型产品产品设计定型阶段、产品设计定型阶段、同一产品已经通过环同一产品已经通过环境应力筛选、同批产境应力筛选、同批产品已经通过环境鉴定品已经通过环境鉴定试验、产品的技术状试验、产品的技术状态已经固化态已经固化可靠性验可靠性验收试验收试验验证批生产产品的可靠性验证批生产产品的可靠性是否保持在规定的水平是否保持在规定的水平电子、电气、机电、电子、电气、机电、光电、电化学产品光电、电化学产品和成败型产品和成败型产品产品批生产阶段产品批生产阶段寿命试验寿命试验验

7、证产品在规定的条件下验证产品在规定的条件下使用寿命、储存寿命是否使用寿命、储存寿命是否达到规定的要求达到规定的要求适用于有使用寿命、适用于有使用寿命、储存寿命要求的各储存寿命要求的各类产品类产品产品设计定型阶段。产品设计定型阶段。产品已通过环境验收产品已通过环境验收试验，技术状态已经试验，技术状态已经固化固化可靠性统计试验的目的和适用范围可靠性统计试验的目的和适用范围2022-2-2610比较内容比较内容实验室试验实验室试验现场试验现场试验试验条件试验条件可以严格控制，但很难全部模拟产品的真可以严格控制，但很难全部模拟产品的真实环境条件及使用情况实环境条件及使用情况结合用户使用进行，环境结合用

8、户使用进行，环境条件和使用环境真实条件和使用环境真实试验数据试验数据数据的收集和分析比较方便，容易获得所数据的收集和分析比较方便，容易获得所需的信息需的信息数据记录的完整性和准确数据记录的完整性和准确性较差性较差受试产品的受试产品的限制限制由于试验设备的限制，大型系统和设备无由于试验设备的限制，大型系统和设备无法进行法进行适合武器装备、大型复杂适合武器装备、大型复杂系统的试验系统的试验故障发现与故障发现与纠正纠正可以较早地通过实验发现故障，进行纠正可以较早地通过实验发现故障，进行纠正产品在现场试验或使用时产品在现场试验或使用时发生故障，纠正时机较晚发生故障，纠正时机较晚子样数子样数能专门用于试

9、验的子样较少能专门用于试验的子样较少结合装备的现场试验与用结合装备的现场试验与用户使用，可用的子样较多。户使用，可用的子样较多。费用费用综合环境应力试验设备较昂贵，试验时人、综合环境应力试验设备较昂贵，试验时人、财、物开支较大财、物开支较大结合装备的现场试验与用结合装备的现场试验与用户使用，费用较低户使用，费用较低2022-2-2611例：汽车的可靠性试验例：汽车的可靠性试验2022-2-2612例：汽车的可靠性试验例：汽车的可靠性试验汽车产品的可靠性汽车产品的可靠性 规定的工作环境规定的工作环境 道路环境、载荷性质、行驶速度、维修技术及存放、道路环境、载荷性质、行驶速度、维修技术及存放、运输

10、等条件运输等条件 规定的时间规定的时间 指某一特定使用时间，如可靠性行驶试验里程、保指某一特定使用时间，如可靠性行驶试验里程、保用期、第一次大修里程及报废期等用期、第一次大修里程及报废期等 规定的功能规定的功能 指汽车产品的国际和国家标准、技术法规及使用说指汽车产品的国际和国家标准、技术法规及使用说明书、合同规定的功能和性能要求明书、合同规定的功能和性能要求汽车产品的可靠性试验汽车产品的可靠性试验2022-2-26132022-2-2614汽车产品的可靠性试验汽车产品的可靠性试验2022-2-2615我国几个大型汽车试验场主要有：我国几个大型汽车试验场主要有： 海南汽车试验场海南汽车试验场(1

11、987年年) 安徽定远汽车试验场安徽定远汽车试验场(1991年年) 东风汽车试验场东风汽车试验场(1992年年) 交通部公路交通试验场交通部公路交通试验场(1995年年) 一汽农安汽车试验场一汽农安汽车试验场(2000年年) 上海大众汽车试验场上海大众汽车试验场(2002年年)汽车产品的可靠性试验汽车产品的可靠性试验(1)动力传动系性能试验；动力传动系性能试验；(2)可靠性试验；可靠性试验；(3)操纵性、稳定性试验；操纵性、稳定性试验；(4)制动试验；制动试验；(5)振动与噪声试验；振动与噪声试验；(6)驾驶方便性、舒适性和平顺性试验；驾驶方便性、舒适性和平顺性试验；2022-2-2616例：

12、汽车的可靠性试验例：汽车的可靠性试验 试车场主要进行以下试验：试车场主要进行以下试验：(7)车身试验；车身试验；(8)汽车零部件试验；汽车零部件试验；(9)环境保护试验；环境保护试验；(10)碰撞安全性试验；碰撞安全性试验；(11)汽车电子电气系统试验；汽车电子电气系统试验；(12)空气动力特性试验。空气动力特性试验。2022-2-2617解放军总装备部定远汽车试验场解放军总装备部定远汽车试验场 1996年通过国家技术监督局、机构工业部的计量认证及机构认年通过国家技术监督局、机构工业部的计量认证及机构认可；可； 2000年通过国家主管部门授权执行汽车新产品基本型定型试验年通过国家主管部门授权执

13、行汽车新产品基本型定型试验任务；任务； 2003年通过国家实验室认可，可进行汽车产品定型试验中所需年通过国家实验室认可，可进行汽车产品定型试验中所需完成的全部试验项目。完成的全部试验项目。 2022-2-2618试验条件试验条件 4km椭圆型高速试验环道；椭圆型高速试验环道； 2.2km综合性能试验路综合性能试验路; 6.6km凸凹不平试验路凸凹不平试验路; 10km越野路越野路; 5km场区山路场区山路; 地形通过性试验设施、城市工况模拟试验广场、淋雨地形通过性试验设施、城市工况模拟试验广场、淋雨试验台、质心测试平台等重要专用试验设施试验台、质心测试平台等重要专用试验设施 .2022-2-2

14、6192022-2-26202022-2-2621东风汽车试验场东风汽车试验场东风汽车试验场，简称东风汽车试验场，简称“东风试车场东风试车场”，全称是，全称是“东风汽车工程东风汽车工程研究院汽车试验场研究院汽车试验场”。试验场建有高速环道，溅水池、涉水池、发动机实验室、盐雾试试验场建有高速环道，溅水池、涉水池、发动机实验室、盐雾试验室，以及配套的试验后勤保障设施。并在离襄樊验室，以及配套的试验后勤保障设施。并在离襄樊90公里的地方公里的地方设有一个山区试验站。试验场可进行轴荷设有一个山区试验站。试验场可进行轴荷12吨以下轮式车辆的各吨以下轮式车辆的各种整车及发动机试验。种整车及发动机试验。20

15、22-2-26222022-2-2623上海通用汽车研发试验中心上海通用汽车研发试验中心2022-2-2624比亚迪比亚迪S6 汽车严酷路试验汽车严酷路试验2022-2-2625国际国际ISO标准标准美国汽车工程学会美国汽车工程学会SAE标准标准美国联邦机动车安全标准美国联邦机动车安全标准FMVSS欧洲经济共同体欧洲经济共同体EEC法规法规日本工业日本工业JIS标准标准日本汽车工业协会日本汽车工业协会JASO标准标准中国的国标中国的国标GB等等汽车试验法规体系：汽车试验法规体系：2022-2-2626 在试验室进行模拟汽车的部分行驶工况试验在试验室进行模拟汽车的部分行驶工况试验 用虚拟试车场技

16、术用虚拟试车场技术(Creator实时软件实时软件)进行试验仿真进行试验仿真 汽车在实际道路上行驶的各种工况数据是计算机模拟与仿汽车在实际道路上行驶的各种工况数据是计算机模拟与仿真的重要依据。真的重要依据。 计算机虚拟、仿真技术与实车道路试验技术、室内试验与计算机虚拟、仿真技术与实车道路试验技术、室内试验与室外道路试验的紧密结合是汽车试验场及汽车试验技术发展的室外道路试验的紧密结合是汽车试验场及汽车试验技术发展的趋势。趋势。计算机虚拟、仿真技术与实车试验技术的结合计算机虚拟、仿真技术与实车试验技术的结合本章内容本章内容2022-2-2627可靠性鉴定与验收试验可靠性鉴定与验收试验可靠性试验的目

17、的可靠性试验的目的可靠性试验的类型可靠性试验的类型环境应力筛选环境应力筛选可靠性增长试验可靠性增长试验可靠性寿命试验可靠性寿命试验2022-2-2628环境应力筛选试验环境应力筛选试验 Environment Stress Screen (ESS) 通过向电子产品施加通过向电子产品施加环境应力环境应力和和电应力电应力，迅速暴露产品中，迅速暴露产品中存在的存在的工艺、元器件缺陷工艺、元器件缺陷，但不致影响正常产品的性能和，但不致影响正常产品的性能和寿命的一种工艺。寿命的一种工艺。 目的：目的：剔除设计、工艺缺陷和其它原因引起的早期故障剔除设计、工艺缺陷和其它原因引起的早期故障，提高产品的使用可靠

18、性，为改进产品设计、工艺提供依据。提高产品的使用可靠性，为改进产品设计、工艺提供依据。 环境应力筛选又可看作是产品质量控制检查和测试过程的环境应力筛选又可看作是产品质量控制检查和测试过程的延伸。延伸。2022-2-2629环境应力筛选试验环境应力筛选试验航天工业航天工业2020世纪世纪6060年代年代美国阿波罗计划美国阿波罗计划国防军工国防军工飞机、武器装备飞机、武器装备民用行业民用行业2022-2-2630我国于我国于20世纪世纪80年代引入了年代引入了ESS技术。技术。北京强度环境研究所北京强度环境研究所环境应力筛选试验环境应力筛选试验http:/ 34-93电子产品定量环境应力筛选指南电

19、子产品定量环境应力筛选指南HB/Z 213机载电子设备环境应力筛选指南机载电子设备环境应力筛选指南GJB450A-2004装备可靠性工作通用要求装备可靠性工作通用要求环境应力筛选试验的相关标准环境应力筛选试验的相关标准环境应力筛选试验环境应力筛选试验环境应力筛选的原理环境应力筛选的原理2022-2-2632环境应力筛选试验环境应力筛选试验环境应力筛选的原理环境应力筛选的原理环境应力筛选试验环境应力筛选试验环境应力筛选试验适用对象环境应力筛选试验适用对象 GJB-1032“电子产品环境应力筛选方法电子产品环境应力筛选方法”规定，可用于海、规定，可用于海、陆、空等六类军事装备，也适用于导弹。陆、空

20、等六类军事装备，也适用于导弹。 美军标美军标 MIL-STD-1540C“运载器、顶级飞行器及航天器试验运载器、顶级飞行器及航天器试验要求要求”中规定，中规定， 环境应力筛选适用卫星等航天器。筛选对象环境应力筛选适用卫星等航天器。筛选对象除电子产品外，还有阀门等多项非电产品。除电子产品外，还有阀门等多项非电产品。 从产品层次看，包括部件、组件、分系统和系统。从产品层次看，包括部件、组件、分系统和系统。 从产品类型看，主要对象是电子产品，亦可用于机电、光电、从产品类型看，主要对象是电子产品，亦可用于机电、光电、光机电和电化学产品。光机电和电化学产品。1避免了抽样带来的风险避免了抽样带来的风险2提

21、高武器装备的实战能力提高武器装备的实战能力3提高民品在市场中的信誉提高民品在市场中的信誉4加快研制进度加快研制进度5降低外场维修费用降低外场维修费用开展环境应力筛选试验的意义开展环境应力筛选试验的意义环境应力筛选试验环境应力筛选试验2022-2-2636环境应力筛选效益环境应力筛选效益产品产品效益效益某型卫星某型卫星轨道故障减小轨道故障减小50%ANIUYK20V计算机计算机MTBF从从1150h提高到提高到9534hA-A17惯导系统惯导系统内场故障减少内场故障减少43%电子燃料喷射系统电子燃料喷射系统外场故障从外场故障从23.5%降到降到8%HEWLETT计算机计算机现场维修次数减少现场维

22、修次数减少50%2022-2-2637故障器件损耗代价比较（故障器件损耗代价比较（US Dollar）用途用途更更 换换 阶阶 段段器件购买器件购买价格价格从印制板上从印制板上换下的费用换下的费用系统试验时系统试验时换下的费用换下的费用现场维修造现场维修造成的的费用成的的费用民用消费品民用消费品23550工业品工业品42545215军用军用7501201000航天设备航天设境应力筛选试验的类型环境应力筛选试验的类型环境应力筛选试验环境应力筛选试验 采用激励应力（温度采用激励应力（温度+随机振动）高效率暴露故障的主要机随机振动）高效率暴露故障的主要机理是：理是： 在变温

23、期间可因快速温度变化率和材料热膨胀系数不同在变温期间可因快速温度变化率和材料热膨胀系数不同而产生的热应力和热变形，使缺陷扩大。在温度保持期而产生的热应力和热变形，使缺陷扩大。在温度保持期间因焊料蠕变作用使焊接缺陷暴露。间因焊料蠕变作用使焊接缺陷暴露。 随机振动会在整个频带同时激起产品的各阶共振，振动随机振动会在整个频带同时激起产品的各阶共振，振动产生的往复作用的应力及应力集中会使缺陷裂纹继续扩产生的往复作用的应力及应力集中会使缺陷裂纹继续扩展，以至产生疲劳断裂。展，以至产生疲劳断裂。温度循环应力温度循环应力 机械张力不足的压配机械张力不足的压配接头松驰接头松驰 使涂层、材料或线头使涂层、材料或

24、线头上各种微裂纹扩大上各种微裂纹扩大 质量差的钎焊接质量差的钎焊接触电阻加大或造触电阻加大或造成开路成开路 使运动件及密封件故障使运动件及密封件故障 使粘结不好使粘结不好的接头松驰的接头松驰 使螺钉连接或铆接使螺钉连接或铆接不当的接头松驰不当的接头松驰 温度应力激发出的主要故障模式温度应力激发出的主要故障模式随机振动应力激发出的主要故障模式随机振动应力激发出的主要故障模式2022-2-2641安装加工不当的集安装加工不当的集成电路片脱落成电路片脱落 结构部件、引线或元结构部件、引线或元件接头产生疲劳件接头产生疲劳 已受损或安装不已受损或安装不当的脆性绝缘材当的脆性绝缘材料出现裂纹料出现裂纹 元

25、器件及引线布置元器件及引线布置不良而造成损坏不良而造成损坏 电缆磨损电缆磨损 接头松驰接头松驰 随机振动应力随机振动应力 2022-2-2642各种外加环境应力的相对筛选效率各种外加环境应力的相对筛选效率两点说明两点说明 环境应力筛选不可能解决产品固有的可靠性问题，环境应力筛选不可能解决产品固有的可靠性问题，如设计水平、配套元器件和材料的等级，以及制如设计水平、配套元器件和材料的等级，以及制造过程存在的生产工艺等系统性问题所形成的缺造过程存在的生产工艺等系统性问题所形成的缺陷。陷。 仅仅采用快速试验技术和对故障部件进行简单更仅仅采用快速试验技术和对故障部件进行简单更换或修复的办法，是无法解决那

26、种全体产品共有换或修复的办法，是无法解决那种全体产品共有的、决定性产品固有可靠性的问题的。的、决定性产品固有可靠性的问题的。本章内容本章内容2022-2-2644可靠性鉴定与验收试验可靠性鉴定与验收试验可靠性试验的目的可靠性试验的目的可靠性试验的类型可靠性试验的类型环境应力筛选环境应力筛选可靠性增长试验可靠性增长试验可靠性寿命试验可靠性寿命试验2022-2-2645可靠性增长可靠性增长 可靠性增长可靠性增长 reliability growth 通过不断地消除产品在设计或制造过程中的薄弱环节，使通过不断地消除产品在设计或制造过程中的薄弱环节，使可靠性特征量随时间逐步提高的过程。可靠性特征量随时

27、间逐步提高的过程。 可靠性增长贯穿于产品的全寿命周期。可靠性增长贯穿于产品的全寿命周期。核心：核心：消除影响产品可靠性水平的设计缺陷。消除影响产品可靠性水平的设计缺陷。关键：关键：发现影响产品可靠性水平的设计缺陷。发现影响产品可靠性水平的设计缺陷。2022-2-2646可靠性增长可靠性增长可靠性增长过程示意图可靠性增长过程示意图如何发现产品的薄弱环节？如何发现产品的薄弱环节？2022-2-2647设计设计阶段阶段利用可靠性分析（利用可靠性分析（FMECA、FTA）技术）技术设计定设计定型前型前利用可靠性试验，激发产品故利用可靠性试验，激发产品故障，暴露产品薄弱环节和缺陷障，暴露产品薄弱环节和缺

28、陷投入使投入使用后用后利用用户实际使用信息的及利用用户实际使用信息的及时反馈、故障记录时反馈、故障记录纠纠正正效效果果优优优优经经济济性性可靠性增长试验（可靠性增长试验（Reliability Growth test）是可靠性增长活动）是可靠性增长活动的主要内容的主要内容目的：目的：在装备研制或生产阶段通过试验获得在装备研制或生产阶段通过试验获得设计缺陷的信息设计缺陷的信息，以便对其进行以便对其进行分析和采取纠正措施分析和采取纠正措施，及早解决大多数可靠性问，及早解决大多数可靠性问题，题，提高产品可靠性水平提高产品可靠性水平。 可靠性增长试验可靠性增长试验原理：原理：将研制生产的产品置于实际使

29、用的环境（模拟工作环将研制生产的产品置于实际使用的环境（模拟工作环境或加速变化的环境）应力条件下经受一定时间的试验，使境或加速变化的环境）应力条件下经受一定时间的试验，使产品的设计缺陷暴露为故障。产品的设计缺陷暴露为故障。 对试验的全过程进行详细记录，要记录样品的技术状况对试验的全过程进行详细记录，要记录样品的技术状况和故障表现。和故障表现。可靠性增长试验对象可靠性增长试验对象 重要度较高、较为复杂的、新研、缺乏继承性的产品重要度较高、较为复杂的、新研、缺乏继承性的产品 在研制试验和系统综合试验中问题较多的产品在研制试验和系统综合试验中问题较多的产品 对装备的可靠性指标影响较大的产品对装备的可

30、靠性指标影响较大的产品 在研制阶段现场使用中暴露问题较多的产品在研制阶段现场使用中暴露问题较多的产品 在实验室或现场具备进行可靠性增长试验条件的产品在实验室或现场具备进行可靠性增长试验条件的产品环境应力筛选环境应力筛选 VS 可靠性增长试验可靠性增长试验试验项目试验项目环境应力筛选环境应力筛选 ESS可靠性增长可靠性增长 RGT目的目的消除早期故障消除早期故障消除系统性故障消除系统性故障时间时间交付使用前交付使用前研制研制/使用期间使用期间试样试样全体产品全体产品/视情抽样视情抽样样品样品方法方法试验试验-激发故障激发故障试验试验-分析分析-改进改进故障处理故障处理修复修复/更换更换设计设计/

31、工艺改进工艺改进处理对象处理对象个别问题产品个别问题产品全体产品全体产品可靠性增长试验可靠性增长试验2022-2-2651制定可靠性增长试验计划制定可靠性增长试验计划试验前的相关准备工作试验前的相关准备工作开展试验、分析与改进开展试验、分析与改进产品可靠性的最终评估产品可靠性的最终评估可靠性增长试验的步骤可靠性增长试验的步骤 失效风险较高时，如何判断停止试验失效风险较高时，如何判断停止试验; 为确保库存产品尽可能多，如何确定试验量为确保库存产品尽可能多，如何确定试验量; 如何确定最优可靠性增长模型和研制费用如何确定最优可靠性增长模型和研制费用; 利用预试验模型，得到产品性能估计，提高试验规划水

32、平利用预试验模型，得到产品性能估计，提高试验规划水平; 制定试验策略时如何充分考虑产品研制中的失效和设计改进制定试验策略时如何充分考虑产品研制中的失效和设计改进; 如何充分利用研制的所有信息和数学模型进行试验规划如何充分利用研制的所有信息和数学模型进行试验规划; 研究试验的序贯特性，寻求规划结果的合理解释。研究试验的序贯特性，寻求规划结果的合理解释。2022-2-2652可靠性增长试验中需解决的问题可靠性增长试验中需解决的问题可靠性增长计划的主要内容可靠性增长计划的主要内容 试验的目的和要求；试验的目的和要求； 受试产品及其应进行的试验项目；受试产品及其应进行的试验项目； 试验剖面、产品技术状

33、况、性能和循环工作周期；试验剖面、产品技术状况、性能和循环工作周期； 试验进度安排；试验进度安排； 试验设备和装置的说明及要求；试验设备和装置的说明及要求； 用于改进设计所需要的资源和时间要求；用于改进设计所需要的资源和时间要求； 试验数据的收集和记录要求；试验数据的收集和记录要求； 故障报告、分析和纠正措施；故障报告、分析和纠正措施； 试验结果和产品的最后处理；试验结果和产品的最后处理； 其它有关事项。其它有关事项。 可靠性增长计划可靠性增长计划2022-2-2654 通过对资源通过对资源(人力、经费和时间人力、经费和时间)的统一调配，将工程上的的统一调配，将工程上的试验、分析与修正过程纳入

34、科学管理，实现对产品可靠性增试验、分析与修正过程纳入科学管理，实现对产品可靠性增长的定量控制，合理利用有限资源。长的定量控制，合理利用有限资源。可靠性增长计划可靠性增长计划制定可靠性增长计划的目的：制定可靠性增长计划的目的：2022-2-2655可靠性增长试验的步骤可靠性增长试验的步骤试验、分析与改进（试验、分析与改进（Test, Analysis and Fix）是可靠性增长试验）是可靠性增长试验的核心工作，主要步骤：的核心工作，主要步骤： 模拟实际使用条件的进行试验，诱发产品失效，暴露产品的模拟实际使用条件的进行试验，诱发产品失效，暴露产品的问题和缺陷；问题和缺陷；对失效进行定位，进行失效

35、分析，找出失效机理；对失效进行定位，进行失效分析，找出失效机理；根据失效分析结果，制定纠正措施；根据失效分析结果，制定纠正措施；制造新设计的有关硬件；制造新设计的有关硬件；将新硬件重新投入试验，以便验证纠正措施的有效性，同时将新硬件重新投入试验，以便验证纠正措施的有效性，同时暴露产品的其它问题和设计缺陷。暴露产品的其它问题和设计缺陷。2022-2-2656可靠性增长试验的意义可靠性增长试验的意义 增加产品的竞争力增加产品的竞争力 发现薄弱环节，为改进设计提供依据发现薄弱环节，为改进设计提供依据 可靠性增长试验本身只能暴露问题，不能提高产品可靠性增长试验本身只能暴露问题，不能提高产品固有可靠性，

36、只有采取纠正措施，防止故障再现才固有可靠性，只有采取纠正措施，防止故障再现才能达到可靠性增长的目的。能达到可靠性增长的目的。 降低全寿命周期费用降低全寿命周期费用 减少使用期间的维修活动、备件需求，并减少安装减少使用期间的维修活动、备件需求，并减少安装拆卸、运输等费用拆卸、运输等费用可靠性增长试验可靠性增长试验可靠性增长的数学模型可靠性增长的数学模型 可靠性增长模型可靠性增长模型 是开展可靠性增长研究的基础。是开展可靠性增长研究的基础。 有助于动态评价与分析产品可靠性水平，制定新产品有助于动态评价与分析产品可靠性水平，制定新产品研制可靠性工作计划，包括人力、物力、财力等安排。研制可靠性工作计划

37、，包括人力、物力、财力等安排。2022-2-2657Reliability growth model 与可靠性增长规划相适应，用于描与可靠性增长规划相适应，用于描述产品可靠性变化的数学模型述产品可靠性变化的数学模型2022-2-2658可靠性增长的数学模型可靠性增长的数学模型 描述可靠性增长的规律描述可靠性增长的规律 用来确定可靠性变化周期的长度用来确定可靠性变化周期的长度 根据以往同类系统或设备的信息以及使用方的根据以往同类系统或设备的信息以及使用方的要求而确定的要求而确定的 两种常用的可靠性增长模型两种常用的可靠性增长模型 Duane模型模型 AMSAA模型模型Reliability gr

38、owth model Duane模型模型 1962年，美国通用电气公司年，美国通用电气公司Duane在对飞机发动机在对飞机发动机和液压装置的试验数据分析时发现并提出的描述和液压装置的试验数据分析时发现并提出的描述可靠性增长规律的模型。可靠性增长规律的模型。 累计失效率与累计试验时间在双对数坐标纸上是累计失效率与累计试验时间在双对数坐标纸上是一条直线一条直线2022-2-2659DUAN E J.T. Learning curve approach to reliability monitoring J. IEEE Trans on Aerospace , 1964 , 2 (2)Duane模型

39、模型Duane模型模型 cN ttt设累积试验时间，在设累积试验时间，在(0,t内产品的累积失效数为内产品的累积失效数为N(t) 累积失效率累积失效率 lnlnlnctamt累积失效率与累积试验时间的关系可以近似描述成双对累积失效率与累积试验时间的关系可以近似描述成双对数坐标中的一条直线数坐标中的一条直线 mctat 1 mcN tttat 累积失效数与累积失效数与试验时间之间试验时间之间的函数关系的函数关系尺度参数尺度参数 增长率增长率 1mdN ttam tdt 11mtMTBFtam 1mcctMTBFta时刻时刻t的瞬时失效率：的瞬时失效率： 瞬时瞬时MTBF为为 累积累积MTBF为为

40、Duane模型模型应用应用Duane模型的步骤模型的步骤 12345随着试验的随着试验的进展，不断进展，不断记录受试产记录受试产品的累积失品的累积失效次数效次数N(t)与累计试验与累计试验时间时间t。对选定的各对选定的各个个 t 值 ， 计值 ， 计算计算出相算计算出相应的应的 将（将（ t ， N(t) ）绘制在双对数绘制在双对数坐标系中坐标系中 。如果绘出的点如果绘出的点构成一条较好构成一条较好的直线，则适的直线，则适用用Duane模型。模型。 根据绘制成根据绘制成的的Duane曲曲线图进行参线图进行参数估计，求数估计，求出出m和和a。 /( )t N t6. 计算失效率值和计算失效率值和

41、MTBF值值 例题例题 某台产品在可靠性增长试验中发生了某台产品在可靠性增长试验中发生了20次故障，实验数据次故障，实验数据N(ti), ti。试验于。试验于T=850h时截尾。用时截尾。用Duane模型计算试验结束模型计算试验结束时的时的MTBF。序号序号N(ti)tilnti(lnti)2MTBF(ti)lnMTBF(ti)lnMTBF(ti) lnti12 1ln( )lnlnlnccMTBF tamtt AMSAA模型模型 1972 年，美军装备系统分析中心的年，美军装备系统分析中心的 L. H. Crow 在在 Duane 模模型的基础上提出了型的基础上提出了 AMSAA 模型。模型

42、。 不仅可用于可靠性增长试验数据的跟踪上，还可以进行可靠不仅可用于可靠性增长试验数据的跟踪上，还可以进行可靠性预测性预测.2022-2-2665CROW L.H. Estimation procedures for the Duane model R. ADA019372, 1972 , 32-44CROW L.H. Reliability analysis for complex, repairable systems R. ADA020296 , 19751( )btabt( )bN tat2022-2-2666离散可靠性增长模型离散可靠性增长模型适用于成败型产品可靠性增长试验适用于成败型

43、产品可靠性增长试验本章内容本章内容2022-2-2667可靠性鉴定与验收试验可靠性鉴定与验收试验可靠性试验的目的可靠性试验的目的可靠性试验的类型可靠性试验的类型环境应力筛选环境应力筛选可靠性增长试验可靠性增长试验可靠性寿命试验可靠性寿命试验可靠性验证试验可靠性验证试验 Reliability Demonstration Test, RDT可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验 Reliability Qualification Test, RQT可靠性验收试验可靠性验收试验 Reliability Acceptance Test, RAT2022-2-2669可靠性统计试验可靠性统计试验 可靠性统计试验

44、（可靠性验证试验）可靠性统计试验（可靠性验证试验） 从母体中抽取一定样本进行试验，用样本的可靠性水平对从母体中抽取一定样本进行试验，用样本的可靠性水平对研制的产品、生产的批量产品做出可靠性水平的判定。研制的产品、生产的批量产品做出可靠性水平的判定。 按试验目的分为按试验目的分为 可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验 适用于产品的设计定型阶段适用于产品的设计定型阶段 验证设计水平验证设计水平 可靠性验收试验可靠性验收试验 在批生产产品交付前在批生产产品交付前 验证生产水平验证生产水平GJB450A-2004 装备可靠性工作通用要求装备可靠性工作通用要求GJB899-90 可靠性鉴定和验收试验可靠性鉴定和

45、验收试验GB5080.5-85 设备可靠性试验成功率的验证试验方案设备可靠性试验成功率的验证试验方案GJB150-86 军用设备环境试验方法军用设备环境试验方法GB4087.3-85 数据统计处理和解释二项分布可靠度单侧置信下限数据统计处理和解释二项分布可靠度单侧置信下限可靠性统计试验可靠性统计试验适用于新适用于新设计产品设计产品或经过重或经过重大修改产大修改产品的定型品的定型阶段阶段 检验产品检验产品在生产过在生产过程中可靠程中可靠性的稳定性的稳定性性 。可靠性统计试验的类型可靠性统计试验的类型计数型：计数型：考虑试验样本是否合格考虑试验样本是否合格计量型计量型计量型：计量型：受试产品受试产

46、品的使用寿命是以时的使用寿命是以时间为单位记录的，间为单位记录的，并假定使用寿命有并假定使用寿命有特定的概率分布特定的概率分布 指数分布统计试验方案指数分布统计试验方案适用于其可靠性指标可以用时间适用于其可靠性指标可以用时间度量的电子产品、部分机电产品度量的电子产品、部分机电产品(如惯导等如惯导等)、及复杂的、及复杂的功能系统。功能系统。 二项分布统计试验方案二项分布统计试验方案主要适用于其可靠性指标用可靠主要适用于其可靠性指标用可靠度或成功率度量的成败型产品度或成功率度量的成败型产品(如导弹用设备等如导弹用设备等)，但采，但采用该试验方案需要足够多的受试样本。用该试验方案需要足够多的受试样本

47、。 当指数分布统计试验方案和二项分布统计试验方案都不当指数分布统计试验方案和二项分布统计试验方案都不适用的情况下适用的情况下(如多数的机械产品如多数的机械产品)才考虑采用才考虑采用其它统计其它统计试验方案试验方案，如威布尔分布统计试验方案。，如威布尔分布统计试验方案。 可靠性统计试验的类型可靠性统计试验的类型定时试验方案定时试验方案 优点：判决故障数及试验时间、费用在试验前已能确定，便于管理。优点：判决故障数及试验时间、费用在试验前已能确定，便于管理。 缺点：对于可靠性特差或特好的产品，做出判决所需的试验时间较序缺点：对于可靠性特差或特好的产品，做出判决所需的试验时间较序贯试验长。贯试验长。序

48、贯截尾试验序贯截尾试验 优点：对于可靠性特差或特好的产品能够较快地做出拒收或接收的判优点：对于可靠性特差或特好的产品能够较快地做出拒收或接收的判决，适用于可靠性验收试验，也适用于对受试产品的可靠性有充分的决，适用于可靠性验收试验，也适用于对受试产品的可靠性有充分的信心，能够较快地做出接受判决的产品的可靠性鉴定试验。信心，能够较快地做出接受判决的产品的可靠性鉴定试验。 缺点：失效数及试验时间、费用在试验前难于确定，不便管理。缺点：失效数及试验时间、费用在试验前难于确定，不便管理。定数试验方案定数试验方案适用于成败型产品。适用于成败型产品。 可靠性统计试验的类型可靠性统计试验的类型2022-2-2

49、674可靠性统计试验中的特性参数可靠性统计试验中的特性参数 MTBF的上限值的上限值q q0、下限值、下限值q q1 可接受的可靠度可接受的可靠度R0 、最低可接受的可靠度、最低可接受的可靠度R1 生产方风险生产方风险a a（误拒风险）（误拒风险） 样本的样本的MTBF偏小，导致合格产品被判定为不合格产偏小，导致合格产品被判定为不合格产品而被拒收，生产方受到损失。品而被拒收，生产方受到损失。 使用方风险使用方风险b b（误收风险）（误收风险） 样本的样本的MTBF偏大，导致不合格产品被判定为合格产偏大，导致不合格产品被判定为合格产品而被接收，使用方受到损失。品而被接收，使用方受到损失。2022

50、-2-2675可靠性统计试验中的特性参数可靠性统计试验中的特性参数 鉴别比鉴别比d01dqq1011RdR鉴别比越大，做出判决越快。鉴别比越大，做出判决越快。2022-2-2676概率比序贯试验概率比序贯试验 分为分为 标准型试验方案标准型试验方案 短时高风险试验方案短时高风险试验方案ProbabilitySequentialRatioTest(PSRT) 基本思想基本思想2022-2-2677TTA(r)TTR(r)试验总时间 T 与TA(r)，TR(r)比较根据1，0，值选定序贯试验方案产品试验发生故障r接收拒收TR(r)TTA(r)概率比序贯试验方案概率比序贯试验方案“接收接收”判定时间

51、判定时间TA(r)“拒收拒收”判定时间判定时间TR(r)故障故障次数次数2022-2-2678概率比序贯试验试验方案概率比序贯试验试验方案 考察故障出现时的总试验时间考察故障出现时的总试验时间T。 标准序贯试验方案标准序贯试验方案 GJB898-1990方案方案序号序号标称风险值标称风险值(%)实际风险值实际风险值(%)鉴别比鉴别比a ab ba ab bd12345610201020102010201020102011.522.712.822.323.212.822.510.92.02.03.03.02022-2-2679 短时高风险率试验方案短时

52、高风险率试验方案 GJB898-1990方案序方案序号号标称风险值标称风险值(%)实际风险值实际风险值(%)鉴别比鉴别比a ab ba ab bd783030303031.929.332.8概率比序贯试验试验方案概率比序贯试验试验方案2022-2-2680概率比序贯试验方案概率比序贯试验方案概率比序贯试验方案判决图概率比序贯试验方案判决图合格判定线合格判定线不合格判定线不合格判定线00,tT rr0rr拒收拒收接收接收2022-2-2681概率比序贯试验概率比序贯试验 设备的寿命服从指数分布时，累计工作时间设备的寿命服从指数分布时，累计工作时间t内发生内发生r次次失效的概率

53、为失效的概率为/( )!rtteP rrqq 1/11( )!rtteP rrqq 0/00( )!rtteP rrqq MTBF分别取上下限时：分别取上下限时：2022-2-2682概率比序贯试验概率比序贯试验10111001( )( )rtP reP rqqqqMTBF分别取下限和分别取下限和上限时的概率比：上限时的概率比：10( )( )P rBP r若：若：接收设备停止试验接收设备停止试验10( )( )P rAP r拒收设备停止试验拒收设备停止试验10( )( )P rBAP r继续试验继续试验2022-2-2683 瓦尔德瓦尔德(Wald)序贯试验近似公式序贯试验近似公式概率比序贯

54、试验概率比序贯试验11ABbbaa10111001( )( )rtP rBeAP rqqqq011011lnlnlnBrtAqqqq1121dABdbbaaGJB899-1990继续试验条件：继续试验条件：2022-2-2684011011lnlnlnBrtAqqqq101000111111lnlnlnlnBtAtrqqqqqqqqabtrcbt1001010111lnlnln/ln/ln/BAacbqqqqqqqq概率比序贯试验概率比序贯试验概率比序贯试验方案概率比序贯试验方案概率比序贯试验方案判决图概率比序贯试验方案判决图2022-2-2686011011lnlnlnBrtAqqqq001

55、11010lnlnlnln1111ArBrtqqqqqqqq 0111lnAhA0111lnqqBhB011011lnqqqqkABhkrthkr ( )( )ABRATrhkrTrhkr“接收接收”判定时间判定时间TA(r)“拒收拒收”判定时间判定时间TR(r)2022-2-2687两种形式的概率比序贯试验方案判决图两种形式的概率比序贯试验方案判决图2022-2-2688例例 题题飞机用黑盒子的可靠性验收试验，订购方同意的可靠性验收试飞机用黑盒子的可靠性验收试验，订购方同意的可靠性验收试验条件是：验条件是：MTBF1050h100hqq20%ab设计序贯试验方案，最少试验设计序贯试验方案，最

56、少试验3台设备。台设备。11414ABbbaa0111lnAhA0111lnqqBhB011011lnqqqqk( )( )ABRATrhkrTrhkr2022-2-26892d 20%ab故障数故障数标准化判决时间（标准化判决时间（q q1的倍数）的倍数）拒收拒收接收接收012345678-0.702.083.464.866.247.629.742.804.185.586.968.349.749.749.74-概率比序贯判决方案表概率比序贯判决方案表2022-2-2690故障数故障数标准化判决时间（标准化判决时间（小时小时）实际试验时间实际试验时间T（小时小时）判决结果判决结果T TR拒收拒

57、收T TA接收接收012345-35104173243140209279348417487-5090120250390487继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验接收并停止试验接收并停止试验假设试验结果假设试验结果12022-2-2691故障数故障数标准化判决时间（标准化判决时间（小时小时）实际试验时间实际试验时间T（小时小时）判决结果判决结果拒收拒收T TR接收接收T TA01234-35104173140209279348417-5090120150继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验继续试验拒收并停止试验拒收并

58、停止试验假设试验结果假设试验结果22022-2-2692概率比序贯试验概率比序贯试验0r应满足以下条件：应满足以下条件：2(1),212,20rBraqq020(1),202rTaq 最大试验时间：最大试验时间：如果始终处于继续试验区，则应设置截尾时间或截尾失效数。如果始终处于继续试验区，则应设置截尾时间或截尾失效数。2022-2-2693定时截尾试验定时截尾试验GJB899-19902022-2-2694GJB899-1990本章内容本章内容2022-2-2695可靠性鉴定与验收试验可靠性鉴定与验收试验可靠性试验的目的可靠性试验的目的可靠性试验的类型可靠性试验的类型环境应力筛选环境应力筛选可

59、靠性增长试验可靠性增长试验可靠性寿命试验可靠性寿命试验 求得产品的各项可靠性指标求得产品的各项可靠性指标 求得产品的各项可靠性指标并评价产品质量，验证产品在求得产品的各项可靠性指标并评价产品质量，验证产品在规定条件下的使用寿命、储存寿命是否达到规定的要求。规定条件下的使用寿命、储存寿命是否达到规定的要求。 研究产品失效机理研究产品失效机理 通过寿命试验找出产品失效原因，弄清其失效机理，并在通过寿命试验找出产品失效原因，弄清其失效机理，并在此基础上建立合理的失效物理、数学模型，以便能用该模此基础上建立合理的失效物理、数学模型，以便能用该模型对该产品进行可靠性研究和理论预测。型对该产品进行可靠性研

60、究和理论预测。 获得产品的寿命分布获得产品的寿命分布 通过寿命试验，找出产品及其主要零部件（元器件）的寿通过寿命试验，找出产品及其主要零部件（元器件）的寿命分布。命分布。可靠性寿命试验的目的可靠性寿命试验的目的可靠性寿命试验可靠性寿命试验寿命试验寿命试验评价、分析产品寿命特征评价、分析产品寿命特征一般是在试验室条件下，模拟实际使用工况进行一般是在试验室条件下，模拟实际使用工况进行了解了解产品寿命统计规律产品寿命统计规律，作为可靠性预测、可靠性设计、制，作为可靠性预测、可靠性设计、制定筛选条件，改进产品质量的依据。定筛选条件，改进产品质量的依据。 选取样本选取样本抽抽 样样试试 验验 采集数据采