可靠性技术的讲座(上篇)

1、 .DOC资料. 可靠性技术讲座(上篇)HYPERLINK l 可靠性增长试验及其评价方法1 可靠性增长试验及其评价方法 2 HYPERLINK l 可靠性增长试验的目的 1.1可靠性增长试验的目的2HYPERLINK l 可靠性增长试验方法1.2可靠性增长试验方法3HYPERLINK l 可靠性增长试验试验数据的处理1.3可靠性增长试验试验数据的处理4HYPERLINK l AMSAA可靠性增长模型1.4AMSAA可靠性增长模型7HYPERLINK l Duane可靠性增长模型1.5Duane可靠性增长模型9HYPERLINK l AMSAA模型与Duane模型的关系1.6AMSAA模型与D

2、uane模型的关系10HYPERLINK l 可靠性增长试验的跟踪与评价方法1.7可靠性增长试验的跟踪与评价方法10HYPERLINK l 使用举例1.8使用举例11HYPERLINK l 几个应注意的问题1.9几个应注意的问题12HYPERLINK l 可靠性统计试验2 可靠性统计试验14HYPERLINK l 可靠性统计试验的目的和基本概念2.1可靠性统计试验的目的和基本概念 14HYPERLINK l 可靠性统计试验的分类2.2可靠性统计试验的分类 14HYPERLINK l 试验大纲2.3试验大纲 15HYPERLINK l 试验条件2.4试验条件 16HYPERLINK l 试验样品

3、2.5试验样品 18HYPERLINK l 试验方案2.6试验方案 18HYPERLINK l 可靠性测定试验2.7可靠性测定试验 20HYPERLINK l 可靠性鉴定试验和验收试验2.8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0t0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

4、，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0t0都是它的“早期故障期”，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1，点），使产品快速达到故障低发区后，才交付正式使用。t00故障率环境应力筛选tt0 0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

5、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，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

6、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。故障率（早期）（使用期）增长后增长前t0t010图2 产品的可靠性增长可靠性增长试验是产品可靠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

7、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

8、试验阶段。可靠性增长试验的一般方法是采用:“试验分析纠正再试验”的工作模式，（即TAAT），其基本工作步骤如下：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。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

9、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。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障机理的分析。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

10、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

11、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）。增长趋势有效性检验的方法，可借用国际标准IEC 60605-6或国标GB 5080.6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，为发生第次故障时所有参试产品的总累积有效试验时间（），为试验中止时所有受试产品的总累积有效试验时间。当第个故障发生时试验立即中止，有；

12、否则在其它时间中止，有。按下式求出检验用统计量值： (1)其中 当时 当时选取检验显著性水平,这里为置信度，常取90%和95%，如出现 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。值可由表1查得。在MIL-HDBK-781和GJB 1407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 (2)式中意义同(1)式规定。 表1增长趋势检验表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选取检验显著特性水平,如出现 则认为产品可靠

14、性有显著的增长趋势；否则不予确认，值可由表2查得。b增长模型的拟合优度检验当确认产品具有明显的可靠性增长趋势后，为了对其增长过程进行定量评价和实施科学的过程管理，目前常采用可靠性增长模型对其故障数据进行拟合。为了确认所选用的增长模型是否合适和有效，统计学上可采用拟合优度检验的方法进行判断。表2增长趋势检验表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种可靠性增长模型，可采用下述Cramer-Von Mises检验方法对其拟合优度进行检查。其检验用统计量为：(3)其中，式中的意义同(1)式。选定检验的显著性水平（通常取0.1）并根据由表3查得临界值。若，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-Von Mises检验临界值表显著性水平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可靠性增长模型AMSAA模型是把产品的可靠性增长过程作为统计学上的一个随机过程来处理的，并认为产品发生故障的累积过程是一个非齐次Poisson过程（NHPP），即从0到时刻t,产品共发生r次故障的概率为： r=0,1,2, (4)表4 AMSAA模型时间截尾区间估计系数表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模型故障截尾区间估计系数表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其中为累积故障数的数学期望，即（5）设为受试产品第次故障总累积试验时间为试验截止时总累积试验时间。可见当第个故障发生时截止试验（即故障截尾）有当试验进行到一定时间才截止（即时间截尾）有。根据AMSAA模型，产品进行可靠性增长试验截止时间时，其具有的MTBF点估计值（无偏估计）为：（6）其中：，式中和意义同(1)式。当置信度取时，MTBF区间估计的上、下限值分别为：式中可由表4查得 （7） 式中可由表5查得 （8

28、）注：表4、表5为(T)的无偏估计用表，而GJB1407中表B3、表B4（即MIL-HDBK-189中表C-、表C-）为(T)的极大似然估计用表。5Duane可靠性增长模型设可靠性增长试验的产品，在总累积试验时间t时，共发生次故障，显然随着试验时间t的延长，故障的累积数也逐渐增大，并记（9）为累积故障函数，则产品的累积MTBF函数与累积故障数分别为（10）和 （11）对(10)式两边取对数，则 （12）即在双边对数坐标纸上，产品的累积MTBF对于时间是一直线关系(见图3)，其斜率为，截距为，因此，在工程上称斜率为增长试验的增长率。又由(11)式，可得Duane模型的故障强度函数为： （13）则

29、产品的瞬时MTBF函数为： （14）可见在Duane模型中，产品的累积MTBF与其瞬时MTBF的关系为： （15）即在可靠性增长试验过程中，任一时刻产品的瞬时MTBF值为累积MTBF值的倍。两边取对数，则有（16）由于，一般为0.5左右，因此在双边对数坐标纸上，任一时刻的总是比高出，即瞬时MTBF与累积MTBF为两条平行直线（见图3）。6AMSAA模型与Duane模型的关系AMSAA模型与Duane模型是可靠性增长试验最广泛使用的两种模型。由(6)式与(14)式可看出，当试验总时间时，Duane模型的瞬时MTBF就是AMSAA模型中产品在1000100101MTBF（h)0100101000t

30、（h)(t)(t)图3 双对数纸上的Duane模型时刻T的MTBF点估计值，这时增长率，因此这二种增长模型在使用的参数上具有极大的相似性，其描述的可靠性增长过程是完全一致的。所以，一般可认为AMSAA模型是Duane模型的概率解释，而Duane模型本身并不具有任何概率特性。7可靠性增长试验的跟踪与评价方法由于Duane模型是一种比较直观的可靠性增长模型，因此常用它来对产品可靠性增长试验过程进行跟踪。而AMSAA模型对可靠性增长试验的故障数据具有良好的统计处理能力，因此在对可靠性增长试验结果的评价上具有一定的优势。另外，这二种模型在使用的参数上具有共通性。所以，通常在产品的可靠性增长试验中，可以

31、将这二种模型结合起来，对故障数据实施跟踪与结果评价。对试验数据进行跟踪的目的，是为了根据试验的实际情况，对产品达到的可靠性作出正确估计，以便不断调整原定的试验计划，直到实现预定的可靠性增长目标。具体做法如下：a当产品投入可靠性增长试验后，首先可根据故障发生的时间及其累积故障数，按下式求出各对应的累积MTBF值。这里时间表示投入可靠性增长试验的样品(不管是单台还是多台)，当发生第次故障时所有参试样品的总累积时间。 （17）并可将这些点（）描在双边对数坐标纸上，其横轴为总累积试验时间；纵轴为MTBF(见图4)。b当故障发生次数后，即可开始利用前面介绍的AMSAA模型的有关方法，对试验情况进行跟踪与

32、评价。即可由(6)式对模型参数a和b作出估计，由此可得到代表Duane模型增长直线斜率（即增长率）的估计，以及截距的估计（）。c当在总累积试验时间结束增长试验时，应根据所有故障数据，利用AMSAA模型的有关方法，包括增长趋势有效性检验、增长模型拟合优度检验对试验过程进行全面的评价。在确认增长有效和所用增长模型准确的基础上，求出产品在增长试验结束时，所达到的可靠性水平MTBF点估计值（参见(6)式）和置信区间估计值（参见(7)或(8)式）。8使用举例某产品进行可靠性增长试验，试验总累积时间达到1200小时，其间共发出故障30次，具体故障时间及各故障点对应的产品累积MTBF值见表6。而图4画出了增

33、长过程的跟踪及其Duane模型增长直线示意。MTBF(h)5011111T(h)10001001005101(T)(T)图4 某产品可靠性增长Duane模型直线增长趋势检验先根据(1)式求出检验统计量的值。由于试验截尾时间，故取，则统计量 取显著性水平，查表1得，则可认为在显著性水平为0.1下，该产品具有明显的可靠性增长趋势。若按检验法，则根据(2)式先求出检验统计量。再取显著性水平，查表2得，因此，所以也可认为该产品在显著性水平0.1下，具有明显的可靠性增长趋势。 表6增长试验故障数据 (单位：小时)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模型拟合优度检验由(3)式求出检验统计量。取显著性水平为0.1，查表3得检验临界值。因此，在显著性水平0.1下不能拒绝AMSAA模型，即说明可以用A

35、MSAA模型对本产品的可靠性增长过程进行数据跟踪与评价。c产品可靠性增长后的MTBF估计由(6)式可求出产品在增长过程中任意时刻的MTBF点估计值。先由公式求出AMSAA模型参数，因此产品在增长试验结束小时，MTBF点估计值为： 而其80%置信区间上、下限估计，可由(7)式，先查得系数，因此 即该产品经过1200小时的可靠性增长试验后，我们已有80% 把握断言其MTBF达到54.1112.4小时之间。另外，根据AMSAA模型参数，得到图2中Duane模型增长直线的斜率即本次增长试验的增长率。9几个应注意的问题a可靠性增长试验计划的制订必须根据产品当前实际达到的状态，并参考以往或同类产品的可靠性

36、数据，科学合理地定出，而且应根据试验进展情况，不断调整。一般可达到的增长率为0.30.7之间，而增长目标值可定在产品当前MTBF水平的10倍之内，下式给出了它们与总试验时间的关系。 （18）式中Te一般取100小时左右，这是根据国内外大量工程实践得到的经验数据，特别是对刚完成研制的产品，在不知其MTBF初值的情况下，可由前100小时的试验结果作出初值，这是十分必要的。b对于可靠性增长试验过程中发现的系统性故障的纠正，其有效性应加以验证。其验证可以利用后续的试验时间，也可单独进行。只有在得到较充分的验证后，产品的可靠性才能得到良好的增长。若没有其他辅助方法能充分说明故障已得到完全纠正，仅以一定的

37、试验时间作为验证手段，则一般要用2.3作为验证试验时间，即要求在该试验时间内，不再发生同类故障。此种验证的置信度可由下式求得： （19）其中，t为验证试验时间，为产品增长MTBF目标值。可见在时，试验验证的置信度约为90%。c被验证为有效的故障纠正措施，应在产品有关的工艺或图纸上得到落实，其目的不仅要使参试样品避免出现类似问题，而更要使所有产品都得到可靠性增长。d对于一般的可靠性增长试验所采用的试验环境条件，原则上凡是有利于激发产品故障隐患的条件都可以采用。但若想以可靠性增长模型，对其增长过程所达到的MTBF给出接近实际的评价，特别是想以所谓“成功的可靠性增长试验代替可靠性鉴定试验”时，其试验

38、环境条件必须具有能模拟实际使用环境的特征，特别应满足鉴定试验所规定的条件。一般认为“成功的可靠性增长试验”至少应满足下列条件： 具有可靠性鉴定试验所规定的试验环境条件、故障判定规则，以及试验组织管理； 对增长试验过程的跟踪应是严格的，有完整的故障记录和完善的FRACAS系统，并对故障纠正和验证过程有详尽的可追溯记录。 对可靠性增长试验结果评价所用的数学方法正确，置信水平选取符合要求，产品达到的MTBF水平达到或超过鉴定试验要求。参 考 文 献GJB 1407-92 可靠性增长试验GJB/Z 77-95 可靠性增长管理手册GB 5080.6-89 设备可靠性试验：恒定失效率假设的有效性检验MIL

39、-HDBK-189 Reliability Growth ManagementMIL-STD-1635 Reliability Growth Testing可靠性统计试验1可靠性统计试验的目的和基本概念可靠性统计试验的目的是：通过试验对产品达到的可靠性水平给出定量评估。它不同于可靠性工程试验，如环境应力筛选和可靠性增长试验等，因此可靠性统计试验所选用的试验条件、试验方法和方案，以及试验的组织管理都与可靠性工程试验有很大区别。环境应力筛选是在产品研制生产过程中为了剔除材料或制造工艺的缺陷，排除产品的早期故障，使产品的可靠性得到保证的一种工序处理办法。而可靠性增长试验则是通过试验来充分暴露产品的薄

40、弱环节和激发产品的故障隐患，以进行设计、材料、工艺、结构或元器件等方面的改进，使产品的固有可靠性得以提高。因此它们都是以保证和提高产品的可靠性为目的的，故称之谓可靠性工程试验。当然为了达到这个目的，所采用的试验条件和方法，可以是多种多样的。特别是试验条件，它们完全可以不同于产品实际使用时遇到的环境条件，只要试验方法能快速、高效地发现和暴露问题就是好的试验方法，其试验结果往往是希望能充分暴露产品存在的问题，以便采取有效的改进措施。可靠性统计试验则不同，其试验目的不是直接为了提高产品的可靠性，而仅仅是通过试验对产品（实物）达到的可靠性水平给予评价。因此其试验条件的选择尽可能与产品的实际使用情况相对

41、应，以保证评价结果的真实性与准确性。而为了使评价结果具有一定的科学性与合理性，其试验方法必须满足一定的统计处理规则。严格地讲，可靠性统计试验不具备提高产品固有可靠性的本质，因此，它是与可靠性工程试验不同目的的另一大类可靠性试验。2可靠性统计试验的分类可靠性统计试验方法从统计角度可分为：产品可靠性指标的测定与验证两大类。而从工程角度目前最常用的有：产品研制开发阶段的可靠性测定（有时亦称“摸底”）试验；设计或生产定型时的可靠性鉴定试验；以及批生产过程中产品交付时的可靠性验收试验等。可靠性测定试验是为了确定产品的可靠性特性，得出在规定条件下可靠性状况的定量估计而进行的一种可靠性试验。其方法是利用试验

42、过程中得到的产品故障信息，应用统计学的方法来推断产品达到的可靠性水平，最后导出描述产品可靠性状况的各种特征值。可靠性鉴定试验是为了评价设计定型或生产定型的产品是否已经达到研制合同（或协议书）要求的可靠性指标而进行的一种可靠性试验。其方法是根据试验中产品发生的故障情况，得出可靠性是否合格的结论。另外，对那些在设计、工艺等方面有过重大变更的产品，一般也需通过鉴定试验重新评价其可靠性水平。可靠性验收试验是对准备交付的批量生产产品，验证其是否仍保持该产品鉴定时达到的可靠性水平而进行的一种试验。其采用的试验方法与可靠性鉴定试验一样，最终给出接收或拒收的判定。可靠性测定试验、可靠性鉴定试验和可靠性验收试验

43、所给出的结论，都是统计意义上的结果，具有一定的置信度或概率特征，因此它们被统称为可靠性统计试验。3试验大纲统计试验的进行必须按照可靠性试验大纲所规定的试验计划来执行，试验大纲要对可靠性试验提出各项规定与要求。由于可靠性试验大纲是开展各项试验活动的依据，因此，编制试验大纲是试验前首先必须要做的一项工作。试验大纲一般应包括如下要素：a试验目的与要求大纲首先必须说明本次试验要达到的目的及其试验性质：是可靠性测定试验？还是鉴定试验？或验收试验？要对试样的构成作出限定，对评估或考核的可靠性指标作出明确要求。b试验条件与方法大纲要按照产品的研制合同或任务书、产品技术条件或相关技术条件的要求，对样品的受试环

44、境条件和试验方法作出规定。c试样状态与来源大纲要对投试样品的技术状态及其来源作出具体规定。如说明是哪个阶段的研制样机、或是定型样机、或是批生产样机？是抽样还是送样等等。d试验组织与管理可靠性试验涉及的部门人员较多，为使试验能有序、有效地开展，大纲必须明确试验的组织机构与管理方法，以协调工作，实施试验和条件保证，进行故障处理与信息反馈，以及完成样品性能监测与试验监控等等工作。作为可靠性鉴定试验，按GJB 899-90要求，必须成立由产品研制方、使用方和试验方三方组成的联合试验小组来具体负责处理试验过程中发生的各种问题，包括：试验的中止，试验的继续，故障的确认与处理，以及试验前、试验中及试验后的评

45、审等等工作。e试验进度与地点大纲要求对试验的地点加以明确，并对试验的进度作出要求，以控制试验的时间与经费。f试验评审与报告为保证试验有效地进行，大纲可对试验进程中的关键时刻提出进行评审的要求。如试验开始前对试样、参试仪器、设备、人员及条件保证等的准备状况进行检查与确认，即开展试验前评审；试验中样品故障或设备故障修复后，重新投入试验时进行状态再确认，即试验中评审；试验结束时对试验情况进行汇总，对试验结论达成共识，即试验后评审。评审一般可由联合试验小组自行进行，大型、复杂或关键系统的试验可邀请专家共同进行评审。大纲还必须明确试验报告的内容与要求，以及负责报告编写的部门与人员，鉴定试验报告将根据联合

46、试验小组提供的各项试验纪录与评审意见，一般由试验方负责编写。g试验结束后故障与样品的处理意见为了尽量避免和预防试验中发生的故障模式在生产和使用中再次发生，大纲可对试验后故障的处置提出要求；也可以结合实际情况对受试样品提出处理意见，以做好物尽其用，节约人力、物力与财力。4试验条件产品的可靠性是在规定的条件下，在规定的时间内，产品完成规定功能的能力的描述，而采用统计试验的方法是为了解决这种描述的定量化问题，因此可靠性统计试验应在规定的条件下进行。一般来说，可靠性试验所指的规定条件通常是指产品实际的使用环境条件。对于极大多数产品来讲，其实际的使用环境是十分复杂的，因此可靠性试验如选择在现场进行，当然

47、是一种最真实的使用环境，但是这样环境是多变的、不可控制的，随时都会遭受各种自然因素的影响。因此在确定试验条件时，要注意受试环境的代表性。只有在具有代表性的试验条件下得到的产品可靠性的评价才会更符合产品真实使用情况。确定产品试验条件的一般方法是：根据产品的使用过程（或称任务剖面），找出与其对应的环境条件（或称环境剖面），然后再将其转化成适合于工程摸拟的试验条件（或称试验剖面）。我们把产品投入使用后执行各种使命的过程称为任务剖面，一系列不同的使命过程就构成了不同的任务剖面。而对应于不同的任务剖面（如室内、室外、白天、夜晚、热带、寒带、陆地、海上、高空、地面、机载、车载、工作、贮存等等），产品所经受

48、的环境条件也是大不相同的（如温度、湿度、气压、振动等），这就对可靠性试验条件的选择提出了要求。在现场进行可靠性统计试验，则应选择能代表产品使用过程中可能遇到的各种任务情况，而受地域、季节或一些不可控突发因素等影响，只能反映某些任务状况的试验条件是不可取的。在实验室进行可靠性统计试验，其所用的试验剖面应该是产品完成各种不同任务剖面时所对应的各种不同环境剖面的综合。GJB 899-90附录B较详细地介绍了由任务剖面确定试验剖面及其综合方法。作为试验剖面应给出描述试验条件的具体环境参数及其施加方式和程序。如温度变化范围及其变化速率；湿度或气压变化要求；振动方式及其量级；多环境因素综合施加还是逐项或单

49、项施加等等。产品在使用过程中可能遇到因素是多种多样的，也是复杂多变的，要想在实验室里完全复制式的摸拟是不可能的，也是不必要的。实验室可靠性试验通常选用产品使用过程中经常遇到的，对其可靠性有较大影响的环境因素来进行摸拟，如高低温、湿度及振动等。另外，从工程实现的复杂性与可能性及经费等方面考虑，将产品在使用过程中可能遇到的某些特定或极端环境，如盐雾、高湿、沙尘、冲击、雨淋、日照、辐射、气压等，通常作为环境试验项目进行专项考核。为了能有效地摸拟真实使用环境，目前多因素综合环境应力试验已在可靠性试验中得到广泛的应用与推广。由于受环境试验设备制造技术的限制，早年的实验室可靠性试验，其环境应力的施加，都采

50、用单项独立方式进行，或是将单项按时序组合的方式进行（见图5.1），这与产品实际使用遇到的环境相差甚远，特别是有些只有在综合环境条件（或循环进行）振动湿热高 温 低 温图5.1 组合环境应力试验示意下（即二项或多项环境应力同时施加），才能发生的产品故障机理将得不到激发。如低温条件下加振动，对脆性材料或热胀冷缩材料的影响，与单一低温再加常温的振动对它们的影响是完全不同的，这将造成试验结果与实际使用（多环境因素综合）情况差距较大，此种情况在试验中已被多次证明。近年来，随着认识的深入和试验设备制造技术的不断%RH湿度加湿不控制不控制温 度g2/Hz振动产品状态关关工 作工 作t601201802403

51、003604204800图5.2 温度+湿度+振动三综合环境应力试验示意（一个试验循环）进步，将几种环境应力条件综合在同一试验过程中已成为可能。信息产业部电子第五研究所即中国电子产品可靠性与环境试验研究所，简称“中国赛宝”（CEPREI），从八十年代中期起已率先在国内对机载电子设备开展了温度、湿度和随机振动三综合环境应力的可靠性增长与鉴定试验，取得了很好的效果（见图5.2）。在此示范效应下，目前国内已广泛采用综合环境应力进行各种可靠性试验。国军标GJB 899-90提供了多种武器装备的综合环境试验条件，可供使用参考。另外，在确定试验环境条件时，GJB 899-90规定了如下选择原则：以实测环境

52、应力为首选；相似条件的估计环境应力为次选；在无法得到上述二种环境数据时，可选用GJB 899标准推荐的参考试验剖面。以我国机载电子设备可靠性试验为例：“七五”期间是采用美军标提供的试验剖面；而“八五”是根据我们自己的飞行任务剖面，参照GJB 899提供参数，采用计算转化得到试验剖面。由于用这二种方法得到的试验剖面与实际情况都会存在一定差距，自“九五”开始有关单位已逐步投入力量，组织开展了各种使用环境平台的实测和试验剖面设计的共性技术研究工作。5试验样品根据试验性质的不同，用于可靠性试验的样品，其来源及其技术状况将有所不同。从统计学角度讲，用于试验的样品应能代表母体的特征。因此试验样品一般要求从

53、母体中随机抽样得来。应该讲：那些经过精雕细刻、特殊加工“开小灶”后的“工艺品”是不符合统计试验要求的，它们缺乏代表性。显然用这样的样品来进行试验，所得到的试验结果仅代表试样本身的特征。然而，除了可靠性验收试验是在产品批量生产时进行的，可靠性测定试验和可靠性鉴定试验，特别是设计定型时进行产品可靠性试验一般都不具备较大的批量，因此严格地规定试验样品的技术状态，是使试验结果具有代表性的重要保证。一般来说，试验结果只代表与试样具有同设计、同材料、同工艺的产品的可靠性状况。尤其对研制产品，其技术状态的变动较大，专门加工、精心制造在所难免，因此在试验时对其技术状态的冻结与确认是十分必要的。这样就能使试验结

54、果具有明确的阶段性与代表性。为了使试验具有一定的广泛性与经济性，可靠性统计试验的样品数目，在保证每台（套）样品有足够的试验时间长度的前提下以多为好，一般要求不要少于二台（套）。6试验方案试验方案应依据试验大纲所规定的试验目的、试验要求、试验条件和试验方法等内容来制定具体的、详细的试验实施方案。试验方案主要包括：试验项目试样构成与数量统计试验方案选择试验环境条件确定及其施加方式试样性能测试项目与时间故障判据试验设备及配套测试仪器统计试验方案和试验环境应力条件的确定是试验方案的核心。由于统计试验方案的选择将涉及试验要达到的目的、可靠性指标的评价要求，以及要投入的时间和样品数量等重要问题，因此，在制

55、定方案时必须认真对待，方案的选择必须要权衡各方面因素，以及人力、物力和财力的许可。根据试验性质的不同，可选择不同的统计试验方案，如定时截尾试验、定数截尾试验、序贯截尾试验、可提前接收的定时截尾试验、成功率试验、以及全数试验等等。使用时可参见GB 5080和GJB 899等有关标准。一个必须引起注意的问题是：统计试验方案一旦确定，在试验中就不得随意更改，这是因为试验方案的中途更改会引起统计模型的变更，其结果计算方法也大不相同，由此引起的试验结论也会发生本质的变化。因此在试验方案中必须详细叙述所选定的统计试验方案的内容，以及对试验结果数据处理方法的约定，以便试验结论具有准确性、唯一性与可比性。由于

56、可靠性指标是对产品在规定条件下完成规定功能能力的一种定量描述，既使对同一个产品，其经受的环境应力条件不同，将产生的可靠性试验结果也不同。因此试验方案应根据试验大纲规定的试验环境应力条件，制订实施方案，并确定各应力条件的大小：如温度变化范围、温度变化速率、高温限、低温限、各温度时间，加湿时间及量值、振动谱形及量值（正弦定频？正弦扫频？宽带随机？还是正弦+宽带随机等等）。另外，还要明确各应力条件的施加方式及程序，是用单项应力环境？还是将几项环境应力组合起来逐次施加（即组合环境）？或是将它们综合起来按一定的方式同时施加（即综合环境）？试验方案中必须事先给定试验样品性能测试或功能监测的具体时间点。可靠

57、性试验与环境适应性试验很大的差别在于：在整个试验过程中，环境适应性试验一般不要求试样工作，其性能测试仅在试验开始前和结束后才进行，看其有无变异，因此对某些自行恢复的故障与缺陷，在环境适应性试验中是无法及时发现的。而可靠性试验要求样品按照考核的需要设定状态，产品在大部分时间都要求处于工作状态，因此需要对其试验过程进行性能或功能的监测，以及时捕捉和发现样品发生的问题。这样试验中对样品性能的监测时间点的设定就显得十分重要。一般的原则和经验是把监测点定在环境应力条件较严酷的时候，如样品经受最高或最低温度时、高潮湿度时、振动量级最大时等情况下进行样品性能或功能的监测。其目的是考察样品在恶劣环境下能否保持

58、良好的性能。那种在试验中随意设定或任意地进行样品性能测试的做法是不可取的。在试验方案中还必须明确地给定对故障的判据，这也是获得统计试验结果的依据。没有合理、准确的故障判据，就不可能得到合理、准确的统计试验结果，亦即不能得到对产品可靠性准确评价。另外，对试验中发生的各类故障还必须按其性质不同对它们进行必要的故障分类：如关联故障、非关联故障、责任故障与非责任故障等。关联故障一般是指产品在试验中所发生的故障，在实际使用条件下也会发生的故障。当出现关联故障时还需要进一步分清是属于责任故障？还是非责任故障？所谓责任故障是指出现的故障是由产品本身的问题引起的故障。在进行可靠性试验结果的统计处理时，只计算责

59、任故障的次数。有关故障分类的详细信息，可参见GJB 451-90等标准。7.可靠性测定试验可靠性测定试验通常是在产品完成研制的初期，希望摸清所研产品当前达到的可靠性水平和存在的问题时采用的一种试验方法，因此也有人将其称为“可靠性摸底试验”。产品可靠性指标的测定不同于对产品其它性能指标（如技术参数）的测定，因为所谓产品的可靠性指标，实质是要给出产品发生故障的定量描述，而产品故障的发生是一种随机事件，需要较长时间，积累一定数据后才能发现它的这种统计规律，因此产品可靠性指标的测定试验一般都采用较长时间的寿命考核方法进行。7.1可靠性测定试验的方法与要点根据产品的特点与试验目的的不同，测定试验有在产品

60、工作状态下进行的，也有在贮存状态下进行的。常见的可靠性测定试验方法是在摸拟环境条件下对产品进行寿命考核。由于试验条件是采用摸拟环境条件，与真实环境有差异，因此在确定环境条件时，应注意选择具有代表性的试验条件，以使得到的产品可靠性评价更接近实际使用情况。关于“试验条件”和“试验样品”的选择和确定，可按照前面章节叙述过的有关原则进行。在进行产品的可靠性测定试验时，一般采用截尾试验的方法。有定时截尾与定数截尾试验之分。所谓定时截尾，就是当试验进行到预定的试验时间T时试验就终止，然后根据试验中产品发生的故障个数，对产品的可靠性作出评估；所谓定数截尾，就是当试验进行到预定的故障个数r时试验就终止，然后根