课程可靠性工程

1、可靠性工程zhangzhi2014年6月College of Nuclear Science and Technology第六章可靠性试验(Reliability Test)Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.1可靠性试验概述一、可靠性试验目的(Pures of Reliability Test)在研制阶段使产品达到预定的可靠性指标(Reliability Index)在产品研制定型时进行可靠性鉴定(Reliability Qualification)在生产过程中控制产品的质量(Qual

2、ity)对产品进行筛选(Screening)，提高整批产品的可靠性水平研究产品的故障机理(Fault Mechanism)Harbin Engineering UniversityCollege ofNuclear Science and Technology6.1可靠性试验概述二、可靠性试验分类(Classification of Reliability Test)按试验环境分类（Classification by Test Environment）内场试验（Laboratory Test）外场试验（Field Test）Harbin Engineering UniversityColleg

3、e of Nuclear Science and Technology6.1可靠性试验概述按试验目的分类(Classification by Pures)环境应力筛选试验（Environmental Stress Screening Test）工程试验(Engineering Test)可靠性增长试验(Reliability Growth Test)可靠性试验(Reliability Test)可靠性鉴定试验(Reliability Qualification Test)验证试验（VerificationTest）可靠性验收试验(Reliability Acceptance Test)Harb

4、in Engineering University验证产品可靠性水平产品存在的缺陷College of Nuclear Science and Technology6.1可靠性试验概述三、可靠性试验的要素（Key Pos）试验条件(Test Conditions)：包括工作条件和维修条件试验时间(Test Time)：广义的时间概念，工作次数、周期、距离等Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.1可靠性试验概述故障判别原则(Fault Criterion)：样品在规定的工作条件下运行时发生的

5、任何机械、电子元器件、零的破裂、破坏以及样品丧失规定功能或参数超出所要求的性能指标范围的现象，都作为故障处理；由于试验设备、测试仪器或工作条件的人为改变而引起的故障，不应计入故障。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.1可靠性试验概述样品的抽取(Sle)：根据国际或，确定生产方、使用方风险及受试样品数和合格标准。主要根据置信区间、置信水平确定。试验数据处理(Test Data Pro选择合理的统计分析方法。s)：正确收集试验数据，Harbin Engineering UniversityC

6、ollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程试验一、应力筛选试验（Environmental Stress Screening Test）目的(Pure)：考核产品在各种工作环境（振动、冲击、离心、温度、热冲击、潮热、盐雾、低压等）条件下的适应能力，在产品出厂前，有意向电子产品施加合理的环境应力和电应力，将其的潜在缺陷（不良零件、元器件、工艺缺陷等）加速发展变成早期故障，通过检验发现并加以排除，从而提高产品的可靠性。Harbin Engineering UniversityCollege ofNuclear Science and Techn

7、ology6.2可靠性工程试验典型筛选应力(Classic Stress )Harbin Engineering University应力类型(Types)应力强度（ensity）费用(Cost)温度(Temperature)恒定高温低低温度循环慢速升温较高较高快速升温高高温度冲击较高适中振动(Vibration)扫描正弦较低适中随机振动高高综合(Combination)温度循环与随机振动高很高College of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程试验一个循环温度高温保持断电断电高温设定值通电室温低温设定值通电低温保持时间温度循环过程Harbin E

8、ngineering UniversityCollege ofNuclear Science and Technology6.2可靠性工程试验温度循环随机振动恒定高温电应力温度冲击额定正弦各种应力筛选效果比较Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程试验环境应力筛选实施中应注意(Notes)环境应力筛选试验不应改变产品的失效机理筛选的目的是剔除早期故障，因此不必模拟真实环境可以提高整批产品的可靠性水平，但不能提高产品的固有可靠性对于关键设备，应实施三级（元器件级、电路板级、设备级）

9、100%的环境应力筛选不是可靠性鉴定、验收试验，但经过筛选的产品有利于鉴定和验收试验的顺利进行Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程试验二、可靠性增长试验(Reliability Growth Test)定义(Definition)：以改进产品的可靠性为目标，通过 “试验-分析-纠正-再试验”的反复循环过程，使产品在研制阶段通过试验分析，产品的可靠性薄弱环节，采取有效的纠正措施，提高产品可靠性而进行的一系列试验。任务(Task)：通过可靠性增长，保证产品进入批量生产前的可靠性达

10、到预期的目标，通常安排在工程研制基本完成之后和可靠性鉴定试验之前。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程试验适用范围（Application Scope）：新研制的复杂产品（Newly Developed Complex Production ）关键产品(critical Production)由于可靠性试验消耗的资源和时间巨大，并不是所有产品都适于安排可靠性增长试验。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science

11、 and Technology6.2可靠性工程试验对受试产品的要求(Requirements for Testing Products)受试产品具有 Layout)的结构和布局(Structure and具备技术要求的性能和功能(Performance and Function)，并通过环境试验(Environmental Test)在可靠性增长试验前，已实施早期故障筛除(FaultScreen)经过可靠性增长试验的受试产品，由于结构可能变更、可能带有较大的残余应力和损耗，原则上不能再用于别的试验Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear S

12、cience and Technology6.2可靠性工程试验可靠性增长试验成功条件（Sucs Conditions）具有可靠性鉴定试验所规定的环境工作条件(Required Environment Conditions)对可靠性增长试验过程的(Trace)是严格的，而且故障(Fault Record)完整有完善的故障闭环系统(Closed Loop System)，对故障纠正过程有详尽可追溯的(Traceable Record)最终结果的评估是的(Creditable)，即评估用数学方法恰当，置信水平(Level)选取符合要求，评估结果产品可靠性高于或等于计划的可靠性增长目标Harbin E

13、ngineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程试验可靠性增长试验基本方法(Basic Methods)试验、分析与纠正试验(Test,计划、ysis and Corrective Test )与控制(Plan, Trace and Control)Harbin Engineering UniversityCollege ofNuclear Science and Technology6.2可靠性工程试验可靠性增长模型（Duane模型）m TMR MIT I MR ：产品应达到的MTBF（h）：产品试制

14、后初步具有的MTBF（h）：增长试验前预处理时间（h）：是产品由MI增长到MR所需的时间：增长率，其值小于1MI TI TmHarbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程试验使用可靠性：目标值、门限值目标值，产品最终投入使用应达到的可靠性值门限值，产品投入使用的可以接受的值固有可靠性：规定值、最低可接受值规定值，由目标值转化而来，作为设计输入最低可接受值，由门限值转化而来，作为投入使用的控制值Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear

15、 Science and Technology6.3可靠性验证试验一、概述可靠性验证试验（Reliability Verification Test）：包括可靠性鉴定试验和可靠性验收试验，都是按照数理统计方法设计制定的，因此又称为可靠性统计试验(Reliability S性验收试验。istic Test),包括可靠性鉴定试验和可靠可靠性鉴定试验(Reliability Qualification Test)：是为了验证产品在设计、工艺方面能否在规定的条件下满足规定的性能及可靠性要求，由订购有代表性的产品在规定条件下所做的试验，并以此作为批准定型的依据。Harbin Engineering Un

16、iversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性验证试验一、概述可靠性验收试验(Reliability Acceptance Test)：为了保证产品的可靠性不随生产期间工艺、工装、工作流程，零质量变化而降低，以及当产品定型后，为考核成批生产的产品是否能否达到规定的可靠性指标而作的试验。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性验证试验二、可靠性验证试验的分类（Classification）按产品分类（Classificat

17、ion by Product Life）成败型试验(Sucs or Failure Test)：适用于以可靠度或成功率、为指标的产品。对于重复使用的产品，两次试验间应按正常的要求进行，以保证试验开始时的状况和性能相同。连续型试验(Continuous Test)：适用于已知为指数、威、正态或对数正态等分布的产品，可分为全数试验(Exhaustive Test)、定数试验(FixedNumber Test)、定时试验(Fixed Time Test)和序贯试验(Sequential Test)等。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Sc

18、ience and Technology6.3可靠性验证试验按试验的截尾方式分类(Classification by Censored Types)定时截尾试验(Fixed Time Censored Test)：对n个样品进行试验，事先规定试验截尾时间t0，到时所有试验样品停止试验，利用试验数据评估产品的可靠性特征量，又可分为有替换和无替换两种方案，分别记为（n，有， t0）和（n，无，t0）。优点(Merit)：事先确定了最大的积累试验时间，便于计划管理，并能对产品MTBF的真值作出估计，应用广泛。缺点(demerit)：为了作出判断，质量很好或很差的产品都要经历最多的累积试验时间或故障数

19、。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性验证试验二、可靠性验证试验的分类（Classification）定数截尾试验(Fixed Number Censored Test)：对n个样品进行试验，事先规定试验截尾的故障数r，试验进行到出现r个故障为止，利用试验数据评估产品的可靠性特征量，又可分为有替换和无替换两种方案，分别记为（n，有，tr）和（n，无，tr），tr为第r个故障出现的时刻。缺点(Demerit)：事先不易估计所需的试验时间，实际应用较少。Harbin Engineer

20、ing UniversityCollege ofNuclear Science and Technology6.3样品编码可靠性验证试验样品编码nn332211tt00（n，有，t0）样品编码（n，无，t样品编码）0nn332211ttrrHarbin Engineering University（n，无，tr）（n，有，tr）College of Nuclear Science and Technology6.3可靠性验证试验序贯截尾试验(Sequential Censored Test)：按事先拟定的接收、拒收及截尾时间线，在试验期间对产品进行连续观察，并将累积的相关试验时间和故障数与规定

21、的接收、拒收或继续试验的判据做比较的一种试验。优点(Merit) ：所要求的平均故障数和平均累积试验时间最小，常用于可靠性验收试验。缺点(Demerit) ：随着产品的质量不同，其总的试验时间差别很大；对某些产品，不易作出接收或拒收的判断，因而最大累积试验时间和故障数可能会超过相应的定时截尾试验。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性验证试验三、指数分布定时截尾无替换可靠性试验r1 (N r)t0 (N r)ntiN i13指数分布的无性21t0 1 r（n，无，t0）t (N r)tr 0 i i1Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性验证试验四、指数样品编码分布定时截尾有替换可靠性试验n1N r N Nt03指数分布的无性21t0（n，有，t0）Nt 0rHarbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性验证试验五、指数分