产品可靠性能检验基础知识

1、產產品可靠性能品可靠性能檢驗檢驗第第一一章章 產品可靠性能檢驗基礎知識產品可靠性能檢驗基礎知識vv第一节第一节 可靠性定义和可靠性术语可靠性定义和可靠性术语vv第二节第二节 可靠性特征量可靠性特征量vv第三节第三节 产品可靠性试验目的及分类产品可靠性试验目的及分类vv第四节第四节 产品可靠性试验计划及试验要求产品可靠性试验计划及试验要求vv第五节第五节 产品可靠性试验方案及一般试验程序产品可靠性试验方案及一般试验程序vv第六节第六节 国内外产品可靠性能试验现状国内外产品可靠性能试验现状第一节第一节 可靠性定义和可靠性术语可靠性定义和可靠性术语一、可靠性定义和可靠性术语的发展一、可靠性定义和可靠

2、性术语的发展（一）可靠性的定义（一）可靠性的定义 产品在规定的条件下和规定的时间区间（或操作聪数）内完成规定功能的能力。1.产品产品 指零件、元器件、部件、设备或系统等。2.规定的条件规定的条件 （1）产品使用的负载和维护条件； （2）环境条件； （3）贮存条件；3.规定的时间规定的时间 以时间为尺度度量产品的可靠性特性，它是可靠性区别于产品其它特性的重要特征。4.规定的功能规定的功能 指产品标准或产品技术条件中所规定的各项技术性能（技术指标）。（二）可靠性技术的发展（二）可靠性技术的发展 产品的可靠性是产品质量的一个重要方面，机电产品的质量应包括其技术性能指标和可靠性能指标两个方面。这两者之

3、间既有联系由于区别，加入产品的可靠性不高，即使其技术性能指标很先进，也不能认为产品质量好。二、可靠性基本术语二、可靠性基本术语1.产品产品 指能够被单独考虑的任何元器件、零部件、组件、设备或系统。2.效能效能 指产品满足规定的定量服务要求的能力。3.故障故障 指产品不能执行规定功能的状态。通俗的讲，不能正常使用（工作）的产品就称是有了“故障”的产品。4.应力应力 导致产品开始劣化直至失败的诱因环境条件、工作条件等称为应力。通俗的说，应力就是对产品的功能有影响的各种因素。5.失效失效 产品终止完成规定功能的能力，或通俗的说，产品不能实现所规定的功能时，通常称为“失效”，对可修复（修好）的产品则称

4、为“故障”。6.失效机理和失效模式失效机理和失效模式 导致失效的物理、化学、机械或其他的过程，称为失效机理。 产品失效的形式、形态、现象称之为失效模式。7. 7.失效与置信度失效与置信度 失效率是工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。 置信度是指产品的真实失效率等于被定等级的最大失效率而被判定为不合格的概率。8. 8.使用寿命使用寿命 产品在规定的条件下，从规定时刻开始（一般为出厂时），到失效密度（一般可认为失效发生的频率）变到不可接受或产品的故障被认为不可修理时止的时间区间，称为产品的使用寿命，通俗的说就是当产品不能正常使用了，而且也修不好时的前一段时间（及正常使

5、用时间）叫产品的使用寿命。9. 9.耐久性、可用性和可信性耐久性、可用性和可信性 产品在规定的使用于维修条件下，直到极限状态前完成规定功能的能力称为产品的耐久性。 在要求的外部资源得到保证的前提下，产品在规定的条件下和规定的时间或时间区间内处于 可执行规定功能状态的能力，称为产品的可用性。 产品的可信性是一个集合性术语，它是用来表示可用性及其影响因素，即可靠性、维修性、维修保障性。10.10.维修维修 指为保持或恢复产品处于能执行规定功能的状态所进行的所有技术、管理和监督等活动。11.11.维修性和维修保障性维修性和维修保障性 在规定的条件下并按规定的程序和手段实施维修时，产品在规定的使用条件

6、下，保持或恢复能执行规定功能状态的能力称为产品的维修性。 修机构在规定的条件下，按照规定的维修方针提供维修产品所需资源的能力称为产品的维修保障性。第二节第二节 可靠性特征量可靠性特征量用来表示产品总体可靠性高低的各种可靠性数量指标（参数），称为可靠性特征量可靠性特征量。一、可靠度一、可靠度 可靠度是指产品在规定的条件下和规定的时间（或操作次数）内完成规定功能的概率，它是描述产品可靠性程度很重要的定量参数，一般记为R。二、累计失效概率和失效概率密度二、累计失效概率和失效概率密度 与可靠度的定义相反，累计失效概率是指产品在规定的条件下及规定的时间（或操作次数）内未完成规定功能（丧失规定功能即发生失

7、效）的概率。三、瞬时失效率和平均失效率三、瞬时失效率和平均失效率 瞬时失效率也称失效率。产品在某一瞬间t时的失效率是指产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率。 平均失效率是指在某一规定的时间（t1，t2）内瞬时失效率（失效率）的平均值。四、平均寿命四、平均寿命 通俗的说，产品的平均寿命就是指一批产品寿命的平均值。但严格说来，对于可修复（可维修）的产品，其寿命平均值常用“平均无故障工作时间”MTBF表示，即产品或系统发生故障后，经检查后再投入工作，这时，在两次故障间的平均工作时间就称为该产品的平均无故障工作时间。对已不可修复的产品的平均寿命是指产品发生失效前的平均工作时间（或平均操作次数）

8、，通常记作MTTF。 平均寿命的观测值用=五、可靠寿命、特征寿命和中位寿命五、可靠寿命、特征寿命和中位寿命所有产品的总工作时间总失效率第三节第三节 产品可靠性目的及分类产品可靠性目的及分类一、产品可靠性试验目的一、产品可靠性试验目的 我们对产品进行可靠性试验，通常是为了达到如下目的： 1.在研制阶段使产品达到可靠性指标 2.在产品研制定型时进行可靠性鉴定 3.在生产过程中控制产品的质量 4.对产品进行筛选以提高整批产品的可靠性水平 5.研究产品的失效机理二、产品可靠性试验方法的分类二、产品可靠性试验方法的分类 根据试验的地点、试验的项目、可靠性工作的阶段，施加的应力强度、对可靠性的影响、试品破

9、坏情况、试验规模及抽样方案的类型等，可将可靠性试验分很多种类。 1.按试验地点分类：实验室、现场试验 2.按试验项目分类：环境、筛选、寿命试验 3.按可靠性工作阶段分类：研制、鉴定、验收试验 4.按施加应力的强度分类：正常工作、过负荷、加速寿命试验 5.按对可靠性的影响分类：可靠性测定、可靠性验证、可靠性增长试验 6.按试品破坏情况分类：破坏性、非破坏性试验 7.按试验规模分类：全数、抽样试验 8.按抽样方案类型分类：定时或定数截尾试验、序贯截尾试验 通常惯用的分类方法是把可靠性试验简化归纳为五大类，即环境试验、寿命试验、筛选试验、现场使用试验和鉴定试验。环境试验环境试验 是考核产品在各种环境

10、（振动、冲击、离心、温度热冲击、潮湿、盐雾、低气压等）条件下的适应能力，是评价产品可靠性的总要试验方法之一。寿命试验寿命试验 是研究产品寿命特征的方法。现场使用试验现场使用试验 是在使用现场中进行的试验。鉴定试验鉴定试验 是对产品的可靠性水平进行评价而做的试验。它运用根据抽样理论制定出来的抽样方案，在保证生产者不致使质量符合标准的产品被拒绝的条件下进行鉴定试验。 总结总结：对于不同的产品，为了达到不同的目的，可选择不同的可靠性试验方：对于不同的产品，为了达到不同的目的，可选择不同的可靠性试验方法。但在实际应用时，往往由于施加的应力种类和强度不同，或者试验目的要求不一法。但在实际应用时，往往由于

11、施加的应力种类和强度不同，或者试验目的要求不一样，而采用各种不同的组合方法进行可靠性试验，样，而采用各种不同的组合方法进行可靠性试验，为了评价分析电子产品可靠性而进行的试验称为可靠性试验。试验目的通常有如下几方面： 1、在研制阶段用以暴露试制产品各方面的缺陷，评价产品可靠性达到预定指标的情况。 2、生产阶段为监控生产过程提供信息。 3、对定型产品进行可靠性鉴定或验收。 4、暴露和分析产品在不同环境和应力条件下的失效规律及有关的失效模式和失效机理。 5、为改进产品可靠性，制定和改进可靠性试验方案，为用户选用产品提供依据。 对于不同的产品，为了达到不同的目的，可以选择不同的可靠性试验方法。可靠性试

12、验有多种分类方法，如以环境条件来划分，可分为包括各种应力条件下的模拟试验和现场试验。以试验项目划分，可分为环境试验、寿命试验、加速试验和各种特殊试验。若按试验目的来划分，则可分为筛选试验、鉴定试验和验收试验。若按试验性质来划分，也可分为破坏性试验和非破坏性试验两大类。但通常惯用的分类法，是把它归纳为五大类，即环境试验、寿命试验、筛选试验、现场使用试验和鉴定试验。 1、环境试验是考核产品在各种环境（振动、冲击、离心、温度、热冲击、潮热、盐雾、低气压等）条件下的适应能力，是评价产品可靠性的重要试验方法之一。 2、寿命试验是研究产品寿命特征的方法，这种方法可在实验室模拟各种使用条件来进行。寿命试验是

13、可靠性试验中最重要最基本的项目之一，它是将产品放在特定的试验条件下考察其失效（损坏）随时间变化规律。通过寿命试验，可以了解产品的寿命特征、失效规律、失效率、平均寿命以及在寿命试验过程中可能出现的各种失效模式。如结合失效分析，可进一步弄清导致产品失效的主要失效机理，作为可靠性设计、可靠性预测、改进新产品质量和确定合理的筛选、例行（批量保证）试验条件等的依据。如果为了缩短试验时间可在不改变失效机理的条件下用加大应力的方法进行试验，这就是加速寿命试验。通过寿命试验可以对产品的可靠性水平进行评价，并通过质量反馈来提高新产品可靠性水平。 3、筛选试验是一种对产品进行全数检验的非破坏性试验。其目的是为选择

14、具有一定特性的产品或剔早期失效的产品，以提高产品的使用可靠性。产品在制造过程中，由于材料的缺陷，或由于工艺失控，使部分产品出现所谓早期缺陷或故障，这些缺陷或故障若能及早剔除，就可以保证在实际使用时产品的可靠性水平。 一一、电子产品的可靠性试验介绍、电子产品的可靠性试验介绍：1、这种试验不是抽样的，而是100%试验。2、该试验可以提高合格品的总的可靠性水平，但不能提高产品的固有可靠性，即不能提高每个产品的寿命。3、不能简单地以筛选淘汰率的高低来评价筛选效果。淘汰率高，有可能是产品本身的设计、元件、工艺等方面存在严重缺陷，但也有可能是筛选应力强度太高。淘汰率低，有可能产品缺陷少，但也可能是筛选应力

15、的强度和试验时间不足造成的。 通常以筛选淘汰率Q和筛选效果值来评价筛选方法的优劣：合理的筛选方法应该是值较大，而Q值适中。 上述各种试验都是通过模拟现场条件来进行的。模拟试验由于受设备条件的限制，往往只能对产品施加单一应力，有时也可以施加双应力，这与实际使用环境条件有很大差异，因而未能如实地、全面地暴露产品的质量情况。现场使用试验则不同，因为它是在使用现场进行，故最能真实地反映产品的可靠性问题，所获得的数据对于产品的可靠性预测、设计和保证有很高价值。对制定可靠性试验计划、验证可靠性试验方法和评价试验精确性，现场使用试验的作用则更大。 鉴定试验是对产品的可靠性水平进行评价时而做的试验。它是根据抽

16、样理论制定出来的抽样方案。在保证生产者不致使质量符合标准的产品被拒收的条件下进行鉴定试验。二、二、可靠性筛选试验的特点是：可靠性筛选试验的特点是：电子产品的可靠性试验方法有多种，下面介绍几种常用的方法。 第一种方法是“试验问题记录再试验”模式。该方法就是把初步研制的产品，通过试验发现问题时，不是立即进行改进，而是把问题记录下来，待在一个试验阶段结束以及下一个阶段开始之前，根据各种失效模式的失效机理，集中地进行改进，然后再进行试验。采用这种试验法，产品可靠性将有较大的跃进。这种试验法，比较适用于一批试验机中，出现几个问题，其中一种问题是占主要地位而其余问题是次要的情况。 第二种方法是“试验改进再

17、试验”模式。该方法就是把初步研制的产品，通过试验，暴露产品的薄弱环节，分析产品的失效模式和失效机理，找出问题就立即改进，然后再试验证实所解决的问题，使产品的可靠性得到增长。这种方法在电子产品的研制阶段，通过系统试验，暴露出产品薄弱环节之后，根据具体情况，立即进行必要的改进是能够使产品的可靠性有大幅度的增长，这种方法比较适用于试验中只出现一种比较普遍和严重问题的情况，针对性较强。 第三种方法是“含延缓改进的试验改进再试验”模式。该方法是将方法一和方法二结合起来，通过试验发现了产品的问题，有些改进在试验中了产品的问题，有些改进在试验中立即着手进行，有些延缓到试验结束后再作改进。在试验中，对能及时改

18、进的问题，立即采取措施改进产品，提高可靠性，在试验阶段结束后，把延缓的问题至下次试验开始前进行改进，然后再进行试验，使产品的可靠性得到较大的增长。这种方法比较适合于试验中出现几种问题，并且一些问题能短期容易改进的，另一些问题却需要相当一段时间才能改进的综合情况。 对于以上所述的三种方法，电子产品在研制阶段中，经过系统的试验，要根据暴露出的问题作具体分析，灵活应用。可靠性试验中常用的三种方法往往是周而复始地循环，并且一个循环比一个循环产品的可靠性水平向上增长，另外可靠性试验除通过系统试验外，还应根据具体情况通过气候环境试验、机械环境试验和人为正常使用等各方面的试验来暴露产品生产的薄弱环节，进行综

19、合的科学分析，做相应的改进，使得电子产品在设计研制阶段对其固有可靠性有进一步的提高。三三、可靠性试验方法、可靠性试验方法：第四节第四节 产品可靠性试验计划及试验要求产品可靠性试验计划及试验要求一、可靠性试验计划一、可靠性试验计划 可靠性计划一般应包括如下内容： （1）产品的可靠性要求 （2）可靠性试验目的及要求 （3）可靠性试验的进度计划及费用预算 （4）可靠性试验的方案 （5）受试产品的要求（包括受试样品数量及说明、受试设备检测安排及要求等） （6）可靠性试验中对产品性能的监测要求 （7）可靠性试验用的设备、仪表 （8）试验结果的数据处理方法 （9）试验报告的内容 （10）时间和试验人员二、

20、可靠性试验要求二、可靠性试验要求 对产品可靠性试验的要求一般包括在产品合同或产品标准中，在拟定试验方案时应考虑这些要求。它们包括： 1.受试产品及试验种类 2.可靠性特征及统计试验方案 3.试验条件和试验周期 （1）工作及环境试验条件 （2）试验期间的预防性维护 （3）上述（1）和（2）两项的组合及顺序即为试验周期选择可靠性试验条件时，应考虑下列主要因素： 4.受试产品的性能监测与失效（1）试验过程中性能的监测及失效判别。（2）需要立即作出拒收判决的失效类别。（3）应计入产品非关联失效的失效类别。（4）可以规定每一个产品相应的最小和（或）最大的相关试验时间。5.试验前的准备和故障检修（1）可靠

21、性试验前，受试产品的测试、调整、校准及老练。（2）采用的故障检修程序，即在试验期间允许修复或更换的等级（单元、部件或组件、零件或元件等）1234567使用条件中的不同应力因素引起失效的可能性预期的设备使用条件的变化；要求或进行可靠性试验的基本理由；不同试验条件下相应的试验费用可供使用的试验设施；可利用的试验时间；随试验条件变化的预计的可靠性特征值；第五节第五节 产品可靠性试验方案及一般试验程序产品可靠性试验方案及一般试验程序一、产品可靠性试验方案一、产品可靠性试验方案 详细的可靠性试验方案的内容包括： （1）可靠性试验的要求 （2）对环境试验装置、监测设备、维修设施及试验程序控制等试验设施提出

22、相应的要求或项目表； （3）试验程序以及当受试产品失效时应采取的措施； （4）试验报告的要求。可靠性验证试验还应说明根据试验判决的最后结论应采取的措施。二、产品可靠性试验的一般试验程序二、产品可靠性试验的一般试验程序 试验中应给每一个受试产品建立一份试验记录并按顺序在规定的时间和每次失效之后进行数据记录，最好是连续记录试验条件和受试产品的性能。每个受试产品的记录应包括下列内容： （1）观测到受试产品的任何失效或其他有关事件或采取某项措施的日期和时间以及经过的相关试验时间； （2）失效分析的详细情况以及已知的有关失效分类的所在重要资料，包括参照的失效报告； （3）任何时间或措施，包括详细的可靠性试验方案中规定的预防性维护项目的说明； （4）更换或重新安装单元、零件（元件）等的识别