第可靠性试验概述演示文稿

第可靠性试验概述演示文稿目前一页\总数五十页\编于十八点（优选）第可靠性试验概述目前二页\总数五十页\编于十八点3）基本概念a)可靠性试验本身是不能提高产品可靠性;b)可靠性试验用来寻找和发现产品在设计、材料、元器件和工艺方面的各种缺陷、针对暴露的产品各种缺陷,在研制和生产阶段通过改进产品的设计,才能提高产品可靠性;c)

验证产品可靠性是否满足合同规定的要求，确认是否符合可靠性定量要求;d)寻找和发现产品各种缺陷的试验和提高产品可靠性的试验所加的环境应力一般为加速应力;e)各类验证产品可靠性的试验所加的环境应力一般为正常使用应力。目前三页\总数五十页\编于十八点6.1环境应力筛选（ESS）Environmentstressscreen（1）作用：剔除产品缺陷及激发早期故障

它不是什么？

•它不是试验！它是什么？

•它是工序！

目前四页\总数五十页\编于十八点

在产品出厂前，有意将环境应力施加到产品上，使产品的潜在缺陷加速发展成早期故障，并加以排除，从而提高产品的可靠性。早期故障期偶然故障期耗损故障期t(t)(2)环境应力筛选的目的目前五页\总数五十页\编于十八点

(3)环境应力筛选与试验的比较

表6-1筛选与试验的比较

内容筛选试验是否允许出故障允许不允许100%的产品受影响是不是接收/拒收准则无有用经剪裁的加速应力环境使潜在缺陷析出是不是*不包括元器件（零部件）筛选。*其中试验是指：设计鉴定试验和可靠性验证试验。

目前六页\总数五十页\编于十八点（4）筛选对象

不同组装等级（元器件级、组件级、单元级、设备或系统级）的环境应力筛选。

各级筛选剔除缺陷过程目前七页\总数五十页\编于十八点(5)要求

1)各组装等级100%进行ESS，并且

能够

•很快析出缺陷

•析出适当数量的固有缺陷

不会

•引起不适当的设计故障

•诱发附加的故障

•使设备性能下降或寿命降低

不应

•使筛选应力强度超过设计极限

目前八页\总数五十页\编于十八点随机振动恒定高温电应力温度冲击定频正弦机械冲击加速度有效性加权评分值3603303002702402101801501209060300温度循环低温扫频正弦综合环境高度潮湿2）筛选采用的环境应力类型

应力类型的选择优先采用温度循环和随机振动两者的组合。应力目前九页\总数五十页\编于十八点表6-2常用的应力及其强度、费用和筛选效果环境应力应力类型应力强度费用筛选效果温度恒定高温低低不显著（对元器件较好）温度循环慢速温变低较低不显著快速温变高较高好温度冲击较高适中较好振动扫频正弦较低适中不显著随机振动高较高好组（综）合温度循环与随机振动高高好目前十页\总数五十页\编于十八点（6）温度循环和随机振动的各参数量对筛选效果的影响1）温度循环参数量：温度范围、保持时间、温度变化速率、循环次数。t6目前十一页\总数五十页\编于十八点

2）随机振动参数量：频率范围、加速度功率谱密度、加速度功率谱形。

目前十二页\总数五十页\编于十八点1234准备工作初始性能检测环境应力筛选应力施加最后性能检测检查受筛产品技术状态、试验设备和检测仪器，夹具等按有关标准和技术文件对受筛产品进行外观、机械及电气性能检测等记录3-13-2通过无故障筛选产品在规定标准大气条件下运行，按产品技术条件进行性能检测并记录结果寻找和排除故障无故障检验3-1A3-1B3-2A3-2B随机振动温度循环温度循环随机振动5min10循环（40h）10循环连续无故障（40h）5min连续无故障最长不超过20循环（80h）最长不超过15min尽最大可能监测性能性能检测

表4-3

筛选前的准备工作和环境应力筛选程序目前十三页\总数五十页\编于十八点(7)环境应力筛选的应用范围研制阶段或可靠性增长中激发材料、元器件、设计缺陷和工艺缺陷可靠性增长试验前预处理备件的筛选可靠性鉴定试验前预处理组装件的筛选可靠性验收试验前预处理出厂交付前的筛选产品维修后筛选环境应力筛选研制阶段生产阶段使用阶段目前十四页\总数五十页\编于十八点6.2

可靠性增长试验

（1）可靠性增长试验概述

可靠性增长试验是产品研制阶段中单独安排的一个可靠性工作项目，作为工程研制阶段的组成部分。保证产品进入批生产前的可靠性达到预期的目标。可靠性增长试验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。可靠性增长试验是一种有目标、有计划、有增长模型的专项试验。可靠性增长试验耗费的资源相当巨大，试验总时间通常为产品预期MTBF目标值的5~25倍，所以,并不是任何一个产品都合适进行增长试验。

目前十五页\总数五十页\编于十八点6.2

可靠性增长试验

（1）可靠性增长试验概述

可靠性增长试验是产品研制阶段中单独安排的一个可靠性工作项目，作为工程研制阶段的组成部分。保证产品进入批生产前的可靠性达到预期的目标。可靠性增长试验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。可靠性增长试验是一种有目标、有计划、有增长模型的专项试验。可靠性增长试验耗费的资源相当巨大，试验总时间通常为产品预期MTBF目标值的5~25倍，所以,并不是任何一个产品都合适进行增长试验。

目前十六页\总数五十页\编于十八点（2）可靠性增长与可靠性增长试验的目的和一般方法

可靠性增长试验的目的是在研制阶段保证产品在进入批生产前的可靠性达到预期的目标。可靠性增长试验的一般方法是制定增长目标、确定增长模型,通过试验发现产品故障,根据故障分析,改进设计的这样一个不断反复试验改进过程。(再）试验故障分析再设计（纠正）

可靠性增长试验过程目前十七页\总数五十页\编于十八点

杜安（DUANE）模型累积MTBF：瞬时MTBF：式中：

α---截矩（增长起始点）；

m---增长率。可靠性增长模型

AMSAA模型以下不介绍，费用高不适用民用产品目前十八页\总数五十页\编于十八点6.3可靠性研制试验

(RDT)

(1)目的

通过对产品施加适当的环境应力、工作载荷,寻找产品中的设计缺陷,以改进设计,提高产品的固有可靠性水平。

(2)方法

试验、分析、改进。

(3)类型

可靠性强化试验(RET)、高加速寿命试验(HALT)、可靠性增长摸试验。

(4)

适用时机

可靠性研制试验应在产品的研制阶段尽早开展，通过试验、分析与改进的过程来提高产品的固有可靠性水平。目前十九页\总数五十页\编于十八点(5)基本要求1)承制方在研制阶段应尽早开展可靠性研制试验，通过试验、分析、改进（TAAF）过程来提高产品的可靠性。2)可靠性研制试验是产品研制试验的组成部分，应尽可能与产品的研制试验结合进行。3)承制方应制定可靠性研制试验方案，并对可靠性关键产品，尤其是新技术含量较高的产品实施可靠性研制试验。必要时，可靠性研制试验方案应经订购方认可。4)可靠性研制试验前期可采用加速应力进行，以尽快找出产品的薄弱环节或验证设计余量。5)对试验中发生的故障均应纳入故障报告、分析和纠正系统（FRACAS），并对试验后产品的可靠性状况作出说明。目前二十页\总数五十页\编于十八点(6)工作要点1)与可靠性增长试验不同之处在于可靠性研制试验没有增长目标，只要达到诱发故障,并通过改进设计，提高产品的固有可靠性水平的目的即可。2)对于新技术含量较高的产品应安排可靠性研制试验，一般在合同中规定可靠性研制试验的项目。3)民用产品可靠性研制试验可以采用加速应力进行，以识别薄弱环节并诱发故障或验证设计余量。加速应力可采用单应力步进加速或多应力同时加速。4)在民用产品环境试验条件时，也可按照受试产品使用需要设计。目前二十一页\总数五十页\编于十八点6.4

可靠性验证试验1目的与分类

（1）目的：是确认产品是否符合合同规定的可靠性

定量要求。

（2）分类：

1）可靠性鉴定试验

为了验证设备设计是否符合规定的可靠性要求，应用能代表具有批准的技术状态的设备,在规定的环境试验条件下进行可靠性鉴定试验。若无其他规定，则至少要用两台设备进行定时截尾试验方案的鉴定试验。统计试验方案应是订购方规定或同意的GB5080中的方案。目前二十二页\总数五十页\编于十八点

2)可靠性验收试验

为了确定生产的设备是否符合规定的可靠性要求，应按规定的抽样原则从各生产批次中抽取设备,在与可靠性鉴定试验相同的环境试验条件下进行可靠性验收试验，这些受试设备应能代表其所属批次的特征。验收试验统计试验方案应从GB5080中给出的序贯截尾试验方案或定时截尾试验方案。（3）验证试验(统计试验)方案的分类·指数寿命型：定时截尾、序贯截尾、定数等方案·成败型：一次抽样、序贯截尾等方案目前二十三页\总数五十页\编于十八点2验证试验的可靠性度量和决策风险的术语定义

（1）可靠性的度量（指数分布）

平均故障间隔时间（MTBF）的验证区间demonstratedMTBFinterval（θL，θu）------在试验条件下真实MTBF的可能范

围，即在所规定的置信度下对MTBF的区间估计。

MTBF的观测值（点估计）observedMTBF（）------设备

总工作时间除以关联(责任)故障数。

MTBF的检验下限lowertestMTBF（θ1）------拒收的MTBF值。统计试验方案以高概率拒收MTBF真值接近θ1的设备。目前二十四页\总数五十页\编于十八点2

验证试验的可靠性度量和决策风险的术语定义

（1）可靠性的度量（指数分布）

MTBF的检验上限（θ0）uppertestMTBF（θ0）------可接收的MTBF值。它等于鉴别比d乘以MTBF检验下限θ1。统计试验方案以高概率接收MTBF真值接近θ0的设备。

MTBF的预计值（θp）predictedMTBF（θp）

用规定的可靠性预计方法确定的MTBF值。它取决设备设计和使用环境，数值上应等于或大于θ0，以保证设备在可靠性试验期间能以高概率接收。目前二十五页\总数五十页\编于十八点（2）判决（决策）风险

decisionrisk

由使用方风险、生产方风险和鉴别比组成。使用方风险（β）consumer’srisk（β）

MTFB的真值等于其检验下限θ1时设备被接收的概率。当

MTBF真值低于θ1时设备被接收的概率将低于β。生产方风险（α）producer’srisk（α）

MTFB的真值等于其检验上限θ0时设备被拒收的概率。当

MTBF真值大于θ0时设备被拒收的概率将低于α。鉴别比（d）discriminationratio（d）

MTBF的检验上限θ0与检验下限θ1的比值。

d=θ0/θ1目前二十六页\总数五十页\编于十八点(3)关于决策风险说明

生产方风险α­­­­----MTBF的真值等于其检验上限θ。时设备被拒收的概率。当MTBF的真值大于θ。时设备被拒收的概率将低于α。使用方风险β----MTBF的真值等于其检验下限θ1时设备被接收的概率。当MTFB的真值低于θ1时设备被接收的概率将低于β。

鉴别比d=θ。/θ1。鉴别比太大给产品设计带来困难，因要求预计值θp≥θ。

目前二十七页\总数五十页\编于十八点3验证试验方案（指数寿命型统计试验方案）(1)定时截尾统计试验方案

随机抽取一组样本量为n的样本进行可靠性鉴定试验。试验进行到累积时间达到预定值T*时截止。设在试验过程中共出现r次故障。如果r≤Ac(接收数)，认为批产品可靠性合格，可接收；如果r≥Rc(拒收数)，认为批产品可靠性不合格，拒收。其方框图如图。定时截尾方案方框图目前二十八页\总数五十页\编于十八点方案号决策风险%鉴别比d=θ0/θ1试验时间(θ1的倍数)判决故障数名义值实际值拒收（≥）接收（≤）αβα’β’9101112131415161710102010102010102010202010202010202012.010.919.79.69.819.99.410.917.59.921.419.610.620.921.09.921.319.71.51.51.52.02.02.03.03.03.045.029.921.518.812.47.89.35.44.3372618141066433625171395532

当已知决策风险、鉴别比,則试验时间、判决故障数可由下表4.4查得,该表通过公式计算得到。表4-4标准型定时试验方案简表(GJB899)目前二十九页\总数五十页\编于十八点（1）定时截尾统计试验方案表4-5短时高风险定时试验方案简表(GJB899)方案号决策风险%鉴别比d=θ0/θ1试验时间(θ1的倍数)判决故障数名义值实际值拒收（≥）接收（≤）αβα’β’19202130303030303029.828.330.730.128.533.31.52.03.08.13.71.1731620目前三十页\总数五十页\编于十八点

方案号方案的特征截尾时间(m0的倍数）截尾失效数实际风险标称值，%Dmα，m=m0β，m=m1αβ5.110101.530.03712.09.95.2101029.4149.610.65.3101033.169.49.95.4101051.10310.08.85.520201.514.11818.021.75.6202023.9620.021.05.7202031.46318.118.85.830301.55.3728.332.05.9303021.84328.028.95.1035401.256.7835.740.2（1）定时截尾统计试验方案表4-6GB/T5080.7推荐的部分定时截尾试验方案目前三十一页\总数五十页\编于十八点（2）序贯截尾试验方案表4-7标准型序贯试验方案简表方案号决策风险%鉴别比d=θ0/θ1

判决标准名义值实际值αβα’β’12345610201020102010201020102011.122.712.822.311.118.212.023.212.822.510.919.21.51.52.02.03.03.0见图A1见图A2见图A3见图A4见图A5见图A6

注：1）名义值又叫标称值，用来称呼各方案的决策风险。

目前三十二页\总数五十页\编于十八点（2）序贯试验方案

表4-8短时高风险序贯试验方案简表

方案号决策风险%鉴别比d=θ0/θ1

判决标准名义值实际值αβα’β’783030303031.929.332.229.91.52.0见图A7见图A8目前三十三页\总数五十页\编于十八点序贯截尾试验故障数246810121614拒收区

接收区继续试验区接收拒收

1234567总试验时间(θ1)的倍数(h)序贯截尾试验方案——验证试验（统计试验方案）目前三十四页\总数五十页\编于十八点示例2设:ɑ=ß=20%,d=1.5判别标准（方案2）总试验时间（θ1的倍数）2）注：1）总试验时间是所有受试设备工作时间的总和

2）实际判决时间等于标准化判决时间t乘以MTBF的检验下限θ1

目前三十五页\总数五十页\编于十八点判别标准（方案2）

故障数

标准化判决时间t²）故障数

标准化判决时间t²）拒收tR≤接收tA≥拒收tR≤接收tA≥0123456789---

0.241.462.673.905.126.334.195.406.627.839.0510.2611.4912.7113.9215.14101112131415161718198.769.9811.1912.4113.6214.8416.0517.2818.5021.9016.3517.5718.7319.9921.2121.9021.9021.9021.9021.90表4-9

接收拒收判决标准注：1）总试验时间是所有受试设备工作时间的总和

2）实际判决时间等于标准化判决时间t乘以MTBF的检验下限θ1

目前三十六页\总数五十页\编于十八点统计试验方案优点缺点适用范围定数截尾统计试验方案统计结果精确试验时间不可控，不利于试验的管理服从指数分布或二项分布的产品定时截尾统计试验方案判决故障数及试验时间、费用在试验前已能确定，便于管理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服从指数分布的所有产品序贯截尾统计试验方案从试验时间和试验样本量，这两方面节省了试验成本，且能较快的作出接收或拒收的判决失效数及试验时间、费用在试验前难于确定，不便管理服从指数分布或二项分布的产品可靠性验收试验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二项分布试验方案--服从二项分布的产品

表6-10

各统计试验方案分类优缺点及适用范围目前三十七页\总数五十页\编于十八点4可靠性验证试验的条件（剖面）

（1）试验剖面的制定：

从任务剖面→环境剖面→试验剖面

任务剖面

任务剖面是对设备在完成规定任务这段时间内所要经历的全部重要事件和状态的一种时序描述。它仅是寿命剖面的一部分。

(*寿命剖面:是产品从交付到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部重要事件和状态的一种时序描述。)

环境剖面→试验剖面目前三十八页\总数五十页\编于十八点（2）试验应力条件确定准则

订购方应在合同中规定可靠性验证试验过程中所要施加的应力类型及其量值。可靠性验证试验的环境条件应不同于环境试验的极值条件，它应时序地模拟受试设备在使用中经历的最主要的应力，确定应力的优先次序如下：

1）实测应力

根据设备在实际使用中执行典型任务剖面时，在其安装位置测得的数据，经过分析处理后确定的应力；目前三十九页\总数五十页\编于十八点（2）试验应力条件确定准则

2）估计应力

根据处于相似位置，具有相似用途的设备在执行相似任务剖面时测得的数据，经过分析处理后确定的应力。只有在无法得到实测应力的情况下方可使用估计应力。目前四十页\总数五十页\编于十八点（2）试验应力条件确定准则

3）参考应力标准给出的应力或按标准提供的数据、公式和方法导出的应力，只有在无法得到实测应力或估计应力的情况下方可使用参考应力。可靠性验证试验采用综合环境应力试验条件温度应力、振动应力、湿度应力综合（可同时）施加，还加电应力（工作应力）在产品上（见完整的综合应力试验剖面图）。目前四十一页\总数五十页\编于十八点5试验结果处理(1)故障判据在试验过程中，出现下列任何一种事件即应判为故障：

1)受试产品或产品的一部分丧失一个或几个功能；

2)产品或产品的一部分性能参数超出产品技术条件中允许的范围；

3)受试产品出现机械零部件、结构件或元器件的松动、断裂等损坏状态。

(2)可靠性试验期间试验故障分类

1)试验期间出现所有故障应按分为关联故障和非关联故障:

非关联故障:已经证实未按规定的条件使用而引起的故障；或已经证实仅属于某项将不采用的设计所引起的故障,否则为关联故障。

非责任故障:指非关联故障或事先已经规定不属某个特定组织提供的产品的关联故障。否则为责任故障。目前四十二页\总数五十页\编于十八点

选定某一方案，试验结束后，按关联故障（责任故障）及总试验时间计算试验结果。关联故障（责任故障）目前四十三页\总数五十页\编于十八点5试验结果处理（4）总试验时间设备试验时的总工作时间或受试验应力累积时间。如有多台产品同时试验，则总试验时间为每台设备工作时间或每台受应力累积时间总和（即台时数）。

多台产品如有一台产品的累计试验时间少于全部受试产品的平均试验时间的一半（虽然达到了该方案规定的时间和接收判决故障数），则不应作出接收判决。

目前四十四页\总数五十页\编于十八点（5）结果处理先要给出观察值（点估计值）=T/r

T—设备的总试验时间

r—责任故障数要求给出产品试验MTBF的验证区间值。

目前四十五页\总数五十页\编于十八点要设定置信度，才能计算验证区间值，一般建议采用置信度C=（1-2β）×100%，根据置信度和责任故障数，可以表查得上下限置信系数θ(c’,r),c’=(1+c)/2置信度越高，则验证时间越宽。同样置信度下，故障数增加，验证区间变窄。验证下限θL=θL（c’,r）×

验证上限θu=θu（c’,r）×即MTBF验证区间值。目前四十六页\总数五十页\编于十八点6.5可靠性测定试验

(1)目的:测定设备可靠性特征值的试验。

(2)要求和方法:

1)要求:可靠性测定试验的