可靠性统计试验概述及工程应用要点

可靠性统计试验概述及工程应用要点【摘要】针对当前军工产品可靠性考核现状，提出了可靠性统计试验的一般概念以及分类。并对可靠性鉴定试验和验收试验等统计试验进行了介绍，重点提出了可靠性验证试验的工程应用要点。【关键词】可靠性试验；可靠性统计试验；工程应用目前，我国军工企业生产的军工产品普遍开展了可靠性试验验证，这对提高武器装备科研生产、质量水平和保证装备使用起到举足轻重的作用。为深入了解加强可靠性水平的要求，现对可靠性统计试验进行介绍，并对可靠性统计试验的一般方法及工程应用要点进行描述。一、可靠性统计试验概论1可靠性试验的含意可靠性试验是指为了分析、评价、验证和提高产品可靠性而进行的试验。广义讲，任何与产品失效（故障）效应有关的试验都可以认为是可靠性试验。狭义讲，往往指寿命试验。2可靠性试验的分类可靠性试验一般可分为工程试验和统计试验[1]。可靠性工程试验与统计试验还可进一步细分，如图1所示。各种试验工作的目的、适用对象和适用时机如表1所示。图1可靠性试验方法分类表1各种可靠性试验工作的目的、适用对象和适用时机试验类型试验目的适用对象适用时机1.环境应力筛选（ESS）发现和排除不良器件、制造工艺和其他原因引入的缺陷造成的早起故障。主要用于电子产品，也可用于电气、机电、光电和电化学产品。产品的研发阶段和生产阶段。2.可靠性研制试验（ROT）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。主要用于电子、电气、机电、光电和电化学产品同1以及机械产品。产品的研发阶段的早期和中期。3.可靠性增长试验（RGT）通过对产品施加模拟实际使用环境的综合环境应力，暴露产品中的潜在缺陷并采取纠正措施，是产品的可靠性达到规定的要求。主要用于电子、电气、机电、光电和电化学产品以及机械产品同2。产品的研发阶段中期、产品技术状态大部分已经确定。4.可靠性鉴定试验（RQT）验证所开发的产品是否达到规定的可靠性要求。主要用于电子、电气、机电、光电和电化学产品同1以及成败型产品。产品设计确认阶段、产品的技术状态已经固化。5.可靠性验收试验（RAT）验证批量生产的产品可靠性是否达到规定的可靠性要求。主要用于电子、电气、机电、光电和电化学产品以及成败型产品同4。产品批量生产阶段。6.寿命试验（LT）验证产品在规定条件下的使用寿命、存储寿命是否达到要求。适用于使用寿命、存储寿命要求的各类产品。产品设计定型阶段。3故障分类产品在规定的条件下，其一项或几项功能丧失，或其性能参数超出了产品技术条件中允许的范围，或出现影响产品功能的机械部件、结构件或元器件的损坏、断裂或损坏状态均判为故障。可靠性统计试验期间发生的故障可分为关联故障和非关联故障：责任故障和非责任故障[2]。1）关联故障：是指可以预期在以后的现场使用中会发生的故障；2）非关联故障：是指受试产品虽然在试验中出现故障，但在使用现场中不会发生的故障。3）责任故障：受试产品在可靠性验证试验中出现的关联独立故障以及由此引起的从属故障计为一次责任故障，是判决受试产品合格与否的依据。在计算MTBF验证值时应予以计入。4）非责任故障：由于下述原因所引起的受试设备故障称为费责任故障。非责任故障不作为判决受试设备合格与否的依据。二、设备可靠性鉴定和验收试验可靠性鉴定（RQT）是为验证产品的设计是否达到了规定的可靠性要求。由订购方认可的单位按规定的抽样方案，抽取有代表性的产品在规定的条件下所进行的试验。可靠性鉴定试验是产品可靠性的确认试验，也是研发产品进入量产前的一种可靠性鉴定试验[3]。可靠性验收试验（RAT）是为验证产品批量生产产品是否达到了规定的可靠性要求，在规定的条件下所进行的试验。可靠性鉴定试验和验收试验属于验证试验，也都是统计试验。1统计试验方案类型及适用范围统计试验方案是根据生产方风险、使用方风险、可靠性检验上限或可靠性检验下限、鉴别比等级，确定试验总时间T或样本数n、接收数或拒收数。按产品寿命分布特点，统计试验方案可分为两大类，即成败型统计试验方案和连续性统计试验方案；按截尾方式，统计试验方案可分为三大类，即定数截尾统计试验方案、定时截尾统计试验方案和序贯截尾统计试验方案。2可靠性试验验证通用程序1）编制产品可靠性验证试验大纲针对产品的具体特点及可靠性验证工作需求，由承试单位负责，承制单位参与编制产品可靠性验证试验大纲，该大纲作为该产品可靠性验证试验的总体规划技术文件。2）试验前准备工作评审为保证试验的正常进行和产品可靠性试验验证结果的有效性，应对试验的准备工作进行评审。3）试验中故障的统计试验过程中，只有责任故障才能作为判定收拾产品合格与否的依据。责任故障应统计原则：可证实是由于同一原因引起的间歇故障只记为一次故障。可证实多种故障模式由同一原因引起时，整个事件记为一次故障。4）试验结果的判决当试验过程中的任一时刻出现的关联责任故障累计数超出统计试验方案规定的接受故障数时，即可作出拒收判决。当累积试验时间达到实验方案中规定的试验时间，且受试产品发生的关联责任故障数小于实验方案规定的拒收故障数时，即可作出接收判决。3可靠性验证试验的工程应用要点1）可靠性鉴定试验所需的试验时间长、试验费用高，不可能要求对系统中所有产品进行可靠性鉴定试验，一般对影响系统安全或任务完成的新研制、有重大改进的关键产品进行可靠性鉴定试验，其中多数是电子产品和机电产品。2）能组成系统的尽量按系统考核，对于不能在实验室进行可靠性鉴定试验的分系统，对其中关键组件（如外场可更换单元）进行实验室可靠性鉴定试验，其他组件的可靠性可利用外场使用数据进行综合评估，以确定产品是否达到规定的可靠性指标。3）对于可靠性鉴定试验一般采用定时截尾方案，而对于可靠性验收试验一般采用定时截尾试验方案。4）可靠性鉴定试验剖面应尽可能模拟产品真实使用环境，包括环境应力和工作应力。5）可靠性鉴定试验过程中如发生故障，只能修复，一般不能进行设计改进。否则，试验应从头开始。6）可靠性试验得出的可靠性特征量的置信度很大程度上取决于检测的准确性、检测手段的完善程度以及受试产品被检测的次数。由于检测是确定产品是否发生故障及相关的工作时间所必须的，因此在产品的可靠性试验大纲中要规定检测方法、监测的时间间隔和要求等。参考文献[1