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可靠性摸底試驗是可靠性研制試驗中的一種方法，也稱可靠性增長摸底試驗，在實際試驗過程中，到底“摸”什么呢？本文介紹一下可靠性摸底試驗的相關(guān)知識，供學(xué)習(xí)參考。

 

1、概述

可靠性摸底試驗是根據(jù)我國國情開展的一種可靠性研制試驗。它是一種以可靠性增長為目的，無增長模型，也不確定增長目標值的短時間可靠性增長試驗。其試驗的目的是在模擬實際使用的綜合應(yīng)力條件下，用較短的時間、較少的費用，暴露產(chǎn)品的潛在缺陷，并及時采取糾正措施，使產(chǎn)品的可靠性水平得到增長，保證產(chǎn)品具有一定的可靠性水平和安全，同時為產(chǎn)品以后的可靠性工作提供信息。

可靠性摸底試驗一般在產(chǎn)品有了試驗件后就應(yīng)盡早進行。

 

2、可靠性摸底試驗基本流程

可靠性摸底試驗流程主要包括：檢查試驗前產(chǎn)品狀況及相關(guān)工作、制定可靠性摸底試驗大綱、制定可靠性摸底試驗程序、試驗前準備工作評審、可靠性摸底試驗實施與監(jiān)控、試驗中期評審、試驗改進措施與驗證、試驗結(jié)束受試產(chǎn)品檢測要求、編寫試驗報告、試驗結(jié)束后的評審和受試產(chǎn)品的整修等。其基本流程如圖1所示。

圖1 可靠性摸底試驗流程

 

3、制定可靠性摸底試驗大綱

試驗前應(yīng)制定可靠性摸底試驗大綱。其內(nèi)容主要包括：

a）試驗?zāi)康模?/span>

b）適用范圍；

c） 引用標準和文件；

d）受試產(chǎn)品的說明（包括受試產(chǎn)品的組成、功能、技術(shù)狀態(tài)、數(shù)量等）；

e）試驗設(shè)備及檢測儀器的說明和要求；

f） 試驗方案；

g）試驗條件（包括環(huán)境條件、工作條件及使用維護條件等）；

h）性能、功能的檢測要求（包括檢測項目、內(nèi)容、方法等）；

i）  故障判據(jù)、故障分類和故障統(tǒng)計；

j）  試驗數(shù)據(jù)的收集、記錄和處理的要求；

k）受試產(chǎn)品的最后處理；

l）  試驗進度安排；

m) 組織機構(gòu)及試驗管理的規(guī)定；

n）其他有關(guān)事項。

 

4、試驗對象

任何一個武器裝備的研制過程，都不可能對構(gòu)成裝備的各項產(chǎn)品全部進行可靠性摸底試驗。因此，必須考慮產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)特點、重要度、技術(shù)特點、復(fù)雜程度以及經(jīng)費的多少等因素綜合權(quán)衡來確定可靠性摸底試驗的對象。

（1）產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點

由于機械產(chǎn)品的壽命大多數(shù)呈非指數(shù)分布，其故障多發(fā)區(qū)一般集中在耗損階段，因此對其安排增長摸底試驗意義不大。電子產(chǎn)品壽命基本上服從指數(shù)分布，且試驗環(huán)境易于模擬。因此，可靠性摸底試驗的對象主要是電子產(chǎn)品。對于部分機電產(chǎn)品，如果試驗條件允許，也可安排可靠性摸底試驗。

（2）產(chǎn)品的重要度

對于重要度較高的關(guān)鍵產(chǎn)品，為了確保產(chǎn)品在研制初期具有一定的可靠性水平和安全，應(yīng)安排可靠性摸底試驗。例如，航空機載II類或關(guān)鍵III類產(chǎn)品。對于重要度較低的產(chǎn)品(例如，航空機載一般III類或III類以下產(chǎn)品),其可靠度主要通過可靠性設(shè)計分析來保證，一般不必安排可靠性摸底試驗。

（3）產(chǎn)品的技術(shù)特點

對于采用了大量的新技術(shù)、新材料、新工藝，技術(shù)跨度大，缺乏繼承性等技術(shù)特點的新研產(chǎn)品，應(yīng)安排可靠性摸底試驗，并根據(jù)增長摸底試驗的情況，確定可靠性較為薄弱的關(guān)鍵產(chǎn)品，進而安排可靠性增長試驗。對于采用新設(shè)計較少，技術(shù)跨度較小，繼承性較高，設(shè)計較為成熟，初始可靠性水平較高的產(chǎn)品，一般不安排可靠性摸底試驗。

（4）產(chǎn)品的復(fù)雜程度

對于所使用的電子元器件數(shù)量和種類較少的產(chǎn)品，其可靠性可通過設(shè)計過程的可靠性分析來保證。這種產(chǎn)品在短時間內(nèi)發(fā)生故障的概率很低，對它們安排可靠性摸底試驗的意義不大；對于所使用的電子元器件數(shù)量和種類較多的關(guān)鍵復(fù)雜產(chǎn)品，應(yīng)優(yōu)先安排可靠性摸底試驗。

因此，建議可靠性摸底試驗以較為復(fù)雜的、重要度較高的、無繼承性的新研或改型電子產(chǎn)品為主要對象，類似的機電產(chǎn)品也可適當考慮。

     （5）試驗時間

應(yīng)根據(jù)以往同類產(chǎn)品試驗時故障發(fā)生情況，以及新研產(chǎn)品在設(shè)計中可靠性工作的開展情況，來確定產(chǎn)品可靠性摸底試驗的時間。

根據(jù)我國目前產(chǎn)品可靠性水平及工程經(jīng)驗，通?？煽啃悦自囼灥脑囼灂r間取100～200小時較為合適?？梢詫δ骋恍吞栄兄平y(tǒng)一規(guī)定，也可以根據(jù)產(chǎn)品復(fù)雜程度、重要度、技術(shù)特點、可靠性要求等因素對各種產(chǎn)品分別確定試驗時間。若分別確定試驗時間，通常可取設(shè)計定型最低可接受值的20%～30%左右。

     （6）試驗剖面

應(yīng)模擬產(chǎn)品實際的使用條件制定試驗剖面，包括環(huán)境條件、工作條件和使用維護條件。由于可靠性摸底試驗是在產(chǎn)品研制階段的初期實施，不可能有實測數(shù)據(jù)。因此，一般按GJB 899-90《可靠性鑒定和驗收試驗》確定試驗剖面，具體方法見4.4章。在不破壞產(chǎn)品且不會有引起與現(xiàn)場使用時不相符的故障的前提下，可以使用加速應(yīng)力。

     （7）受試產(chǎn)品

受試產(chǎn)品應(yīng)具備產(chǎn)品規(guī)范要求的功能和性能。受試產(chǎn)品在設(shè)計、材料、結(jié)構(gòu)與布局及工藝等方面應(yīng)能基本反映將來生產(chǎn)的產(chǎn)品。

 

5、制定可靠性摸底試驗程序

可靠性摸底試驗程序是對可靠性摸底試驗大綱的實施，詳細說明可靠性摸底試驗中有關(guān)設(shè)備的使用方法，以及試驗的具體實施方法和步驟?？煽啃悦自囼灣绦蚬┦褂梅接脕碜鳛閷彶楹团鷾食兄品竭M行可靠性摸底試驗、監(jiān)督試驗和評價試驗結(jié)果的依據(jù)之一。

可靠性摸底試驗程序的內(nèi)容主要包括：

      a)   編寫試驗程序的目的；

      b)  適用范圍；

      c)   引用標準和文件；

      d) 受試系統(tǒng)的說明及要求（包括受試產(chǎn)品組成單元清單，擬安排試驗的單元清單、功能、最近的技術(shù)狀態(tài)以及獲準的更改、偏離、超差的說明或圖樣目錄等）；

      e) 試驗設(shè)備與檢測儀器（包括試驗設(shè)備與檢測儀器的名稱、型號、規(guī)格、制造廠家、技術(shù)指標、計量標定及全套試驗裝置、受試產(chǎn)品和檢測儀器的安裝布局簡圖等）；

      f) 試驗方案；

      g) 試驗條件（列出溫度、濕度、振動、電應(yīng)力等具體的試驗應(yīng)力施加方法，給出具體可操作的試驗剖面）；

      h) 性能、功能檢測（含檢測功能、性能參數(shù)的環(huán)境條件，檢測表格和內(nèi)容、檢測內(nèi)容的容差、檢測點的設(shè)置等）；

      i) 故障處理（含故障定位、故障處理步驟、采取糾正措施后重新投入試驗的要求等）；

      j) 試驗中出現(xiàn)重大事故的處理辦法；

     k) 試驗前準備工作，試驗中的工作內(nèi)容及試驗后的要求等；

      l) 其他有關(guān)事項。

 

試驗程序應(yīng)由產(chǎn)品承試單位編寫。對上述試驗程序的內(nèi)容可以針對不同產(chǎn)品特點適當剪裁。

 

6、可靠性摸底試驗實施與監(jiān)控

（1）試驗檢查要求

a）試驗前受試產(chǎn)品檢測要求

試驗前，受試產(chǎn)品功能和性能檢測應(yīng)在受試產(chǎn)品裝入試驗設(shè)備后進行，檢測的功能和性能應(yīng)符合受試產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范的要求，并作為與試驗期間和試驗結(jié)束時檢測的功能和性能進行比較的基準；

b）試驗期間受試產(chǎn)品檢測要求

每一試驗循環(huán)期間，應(yīng)測量和記錄受試產(chǎn)品的功能和性能，確定受試產(chǎn)品是否符合其技術(shù)規(guī)范的要求，并將檢測的結(jié)果與試驗前和試驗期間其他循環(huán)中檢測的結(jié)果進行比較，以確定受試產(chǎn)品是否具備應(yīng)有的功能以及性能變化的趨勢。

（2）故障、故障分類、故障分析及其處理

      a）故障

 

就試驗而言，故障是指原先為合格的產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，其一個或幾個功能喪失，或其指標超出了允許范圍；也包括影響設(shè)備功能的機械部件、結(jié)構(gòu)部件或元器件的破裂、斷裂或損壞；

b）故障分類

 

若使用方無其他規(guī)定，則可靠性摸底試驗中出現(xiàn)的所有故障應(yīng)按GJB451A《可靠性維修性保障性術(shù)語》規(guī)定分為關(guān)聯(lián)故障和非關(guān)聯(lián)故障。關(guān)聯(lián)故障應(yīng)進一步分為責(zé)任故障和非責(zé)任故障；

c） 故障分析及處理

 

對試驗過程中出現(xiàn)的故障，應(yīng)進行故障模式和故障機理分析，當產(chǎn)品故障定位已經(jīng)確認到元器件，并需要進一步確定其故障機理時應(yīng)進行元器件故障分析；

故障處理應(yīng)按試驗程序的規(guī)定進行，一般是：

1）發(fā)生故障時，應(yīng)予以記錄；

2）故障定位

故障定位，即如何層層分析、分解到故障發(fā)生的準確部位，得出定位的依據(jù)，確認定位的結(jié)果；

3）故障機理分析

故障機理是指引起故障的物理、化學(xué)、生物或其他過程。故障機理分析是指分析故障內(nèi)在的原因；

4）故障復(fù)現(xiàn)

若無法定位或擔(dān)心故障定位不明確，可采用故障復(fù)現(xiàn)的方法協(xié)助定位；

5）措施及驗證情況

對已定位的故障應(yīng)采取糾正措施，并說明所采取的糾正措施的確認和實施情況，進行驗證試驗的結(jié)果及有效性，糾正措施在文件上的落實情況（技術(shù)文件名稱和編號）等。

（3）預(yù)防性維修

凡是在技術(shù)條件中或現(xiàn)場的使用維修條例中，對把預(yù)防性維修作為實際使用過程中一項正常操作程序的產(chǎn)品，在其可靠性試驗中應(yīng)包括此項預(yù)防性維修程序，但在可靠性摸底試驗期間和產(chǎn)品修理期間不允許進行其他額外的維修，除非試驗合同中另有規(guī)定。預(yù)防性維修應(yīng)在試驗大綱中加以規(guī)定。

 

7、實施要點

（a）在可靠性摸底試驗前，必須完成可靠性預(yù)計、FMECA等可靠性設(shè)計工作，同批產(chǎn)品應(yīng)完成所規(guī)定的環(huán)境試驗項目及環(huán)境應(yīng)力篩選。

      （b）產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)應(yīng)滿足可靠性摸底試驗的要求。

      （c）試驗過程中的產(chǎn)品監(jiān)測記錄應(yīng)完整，以保證為分析故障原因提供準確、真實的信息。

 

8、案例

某型號研制過程中，在綜合權(quán)衡產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點、重要度、技術(shù)特點、復(fù)雜程度及經(jīng)費等因素后確定若干個產(chǎn)品進行可靠性摸底試驗，并且統(tǒng)一規(guī)定了可靠性增長試驗的試驗時間為160小時。其中某電子產(chǎn)品進行的可靠性摸底試驗，按照試驗剖面每個循環(huán)為8小時，共進行20個循環(huán)。

受試產(chǎn)品屬于S型件，即產(chǎn)品的設(shè)計、材料、結(jié)構(gòu)、布局與工藝等方面基本反映將來設(shè)計定型產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)。

試驗前，受試產(chǎn)品已具備技術(shù)規(guī)范所要求的功能和性能；受試產(chǎn)品按GJB  299B和GJB 813的應(yīng)力分析法，進行了可靠性預(yù)計，其預(yù)計值大于成熟期設(shè)計目標值；受試產(chǎn)品按GJB1391進行了故障模式影響及危害性分析（FMECA）；受試產(chǎn)品按GJB 1032進行了環(huán)境應(yīng)力篩選，剔除了早期故障；同批產(chǎn)品按型號的研制要求完成了規(guī)定的環(huán)境試驗項目。

    該產(chǎn)品可靠性摸底試驗所用的試驗設(shè)備為綜合環(huán)境試驗系統(tǒng)。該試驗系統(tǒng)具備溫度應(yīng)力，濕度應(yīng)力，振動應(yīng)力同時施加的能力，并具備施加應(yīng)力量值、變化速率、時間順序等記憶與程序控制功能，能滿足試驗產(chǎn)品的綜合環(huán)境應(yīng)力的施加要求。試驗用所有儀器均經(jīng)計量部門鑒定合格，且在有效期內(nèi)，其精度滿足被測參數(shù)容差的1/3。

本次試驗按照綜合環(huán)境試驗條件進行，綜合環(huán)境試驗條件的應(yīng)力包括：溫度應(yīng)力、濕度應(yīng)力、振動應(yīng)力。試驗剖面如圖2所示。

圖2 某電子產(chǎn)品可靠性摸底試驗剖面圖

 

試驗過程中，受試產(chǎn)品分別在11、19、21、29、89、122.5、146小時各出現(xiàn)一次故障，對每次故障進行分析，并采取糾正措施，使產(chǎn)品的固有可靠性得到了增長。