眾所周知，產(chǎn)品的可靠性是由設(shè)計(jì)決定的。但是，由于受到各種原因的影響，設(shè)計(jì)缺陷總是難免的，產(chǎn)品在研制階段往往達(dá)不到用戶的可靠性要求，因此必須開展可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)。
必須指出，可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)不是針對(duì)設(shè)計(jì)低劣的產(chǎn)品的，而是針對(duì)經(jīng)過認(rèn)真設(shè)計(jì)仍然由于某些技術(shù)原因達(dá)不到要求的產(chǎn)品，而且可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)比可靠性設(shè)計(jì)活動(dòng)所需的資源和時(shí)間都多。
可靠性增長(zhǎng)可從多個(gè)不同的角度來看，早期有關(guān)可靠性增長(zhǎng)的一些工作主要集中在管理方面。1970年Selby和Miller研制的可靠性計(jì)劃與管理（RPM）模型是聯(lián)系可靠性要求和實(shí)施計(jì)劃的管理工具，可幫助確定所需樣品數(shù)和設(shè)計(jì)方案通過增長(zhǎng)過程的成熟時(shí)間，并可監(jiān)測(cè)進(jìn)展情況，評(píng)價(jià)對(duì)原計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整的必要性。但大多數(shù)情況下提及可靠性增長(zhǎng)這一話題時(shí)，討論的重點(diǎn)都是可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)。一般而言，為了證明設(shè)計(jì)的正確性以及設(shè)計(jì)中使用的模型和分析工具的有效性，試驗(yàn)是開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)、必要部分。對(duì)于可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)，大量的工作被用于研制各種統(tǒng)計(jì)模型，以便計(jì)劃和跟蹤通過試驗(yàn)所取得的可靠性增長(zhǎng)。由于試驗(yàn)費(fèi)用很高，因此自然會(huì)把很多精力放在研制好的模型和注重可靠性增長(zhǎng)過程上。我們知道最常用的模型是Duane模型。Duane的觀點(diǎn)是把整個(gè)重點(diǎn)放在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)失效，然后通過重新設(shè)計(jì)予以排除。在筆者參加的某次“可靠性與風(fēng)險(xiǎn)分析先進(jìn)課題”系列專題會(huì)議會(huì)議上，分組討論中有一組的主題是“可靠性增長(zhǎng)的范圍和目的”。會(huì)上討論了把試驗(yàn)作為實(shí)現(xiàn)可靠性增長(zhǎng)首選方法的狀況。其中一位成員提出，象衛(wèi)星這樣的產(chǎn)品，由于成本高，供試驗(yàn)的物品有限，因而極少可能進(jìn)行那種和可靠性增長(zhǎng)有關(guān)的試驗(yàn)。對(duì)這種系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)可靠性增長(zhǎng)呢？為解決不用試驗(yàn)?zāi)芊駥?shí)現(xiàn)可靠性增長(zhǎng)的問題，討論小組對(duì)設(shè)計(jì)經(jīng)過演變最終形成樣品的過程進(jìn)行了評(píng)審。一般來說，這是一個(gè)反復(fù)的過程。由于不同性能要求常相互矛盾，因而需要反復(fù)的設(shè)計(jì)過程；設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)滿足了一個(gè)要求但可能另一個(gè)要求就得不到滿足。要求間的平衡是艱苦的工作。不能同時(shí)進(jìn)行所有的分析是需要進(jìn)行反復(fù)的另一個(gè)原因。因此一次分析所帶來的設(shè)計(jì)變更在下一次分析后有可能又要改變。隨著這些反復(fù)過程，設(shè)計(jì)得到了完善。在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行的某些分析直接涉及到設(shè)計(jì)的可靠性，因此設(shè)計(jì)的可靠性隨著每次以分析評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)變化而得到了提高。討論小組用上述的推理過程確定了一個(gè)范圍更廣的可靠性增長(zhǎng)定義：即最初設(shè)計(jì)的可靠性提高的過程。這種設(shè)計(jì)反復(fù)所帶來的提高既可以以分析評(píng)價(jià)和評(píng)估為基礎(chǔ)，也可以以試驗(yàn)結(jié)果（失效數(shù)）為基礎(chǔ)。在理想情況下，當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入試驗(yàn)時(shí)，所有的缺陷都已經(jīng)通過分析后的設(shè)計(jì)更改而予以消除。而實(shí)際則很少做得到，對(duì)在開發(fā)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)缺陷（即失效）仍需要進(jìn)行一些設(shè)計(jì)變更。常用于可靠性增長(zhǎng)過程的一種開發(fā)試驗(yàn)就是可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)。許多初步設(shè)計(jì)都是由過去的設(shè)計(jì)外推而得；而有些則是全新的。兩者在制作樣品或?qū)嶒?yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行試驗(yàn)之前以及在關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審之前都要進(jìn)行認(rèn)真的研究推敲，即通過分析對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)和評(píng)估。有許多種可靠性分析可用于評(píng)價(jià)和評(píng)估產(chǎn)品的可靠性，包括失效模式和效應(yīng)分析、故障樹分析、潛通電路分析、最差情況分析和有限元分析。分析中發(fā)現(xiàn)初步設(shè)計(jì)中的弱點(diǎn)后，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，然后進(jìn)行分析。我們將此設(shè)計(jì)—分析—再設(shè)計(jì)過程稱為純?cè)O(shè)計(jì)。這種反復(fù)的純?cè)O(shè)計(jì)過程一般進(jìn)行到設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)達(dá)到某種滿意程度為止，即設(shè)計(jì)者不經(jīng)過樣品試驗(yàn)，而是僅憑分析后認(rèn)為再反復(fù)設(shè)計(jì)已沒有多少價(jià)值時(shí)為止。顯然，我們不想把有限的資源花在潛在回報(bào)很小的設(shè)計(jì)反復(fù)中，但如果過早停止純?cè)O(shè)計(jì)過程，又會(huì)過分依賴開發(fā)試驗(yàn)過程來發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷。對(duì)于象衛(wèi)星這樣的產(chǎn)品，要制作整個(gè)產(chǎn)品的樣品和試驗(yàn)物品是非常昂貴的?？梢灾谱鞣窒到y(tǒng)和關(guān)鍵元器件的試驗(yàn)物品，但很少對(duì)整個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行程度很高的試驗(yàn)。在極端情況下甚至產(chǎn)品的首次“全面”（full-up）試驗(yàn)要在發(fā)射時(shí)才進(jìn)行。在這種情況下顯然需要“全面”的純?cè)O(shè)計(jì)過程。即使在制作試驗(yàn)物品和試驗(yàn)資金不成問題的時(shí)候，在完成設(shè)計(jì)過程之前就制作和試驗(yàn)硬件也是不明智的。如定義所述，理想的情況是有完美的純?cè)O(shè)計(jì)過程，不需要試驗(yàn)來提高可靠性以滿足要求。但分析工具、模型和工程判斷并不完美，因而其結(jié)果也不會(huì)完美。因此在某種程度上，要填補(bǔ)知識(shí)和了解上的空白，開發(fā)試驗(yàn)總是需要的。在發(fā)現(xiàn)性能缺陷和失效時(shí)，要采取兩種不同的措施。第一，工程師要檢查其使用的模型和工具，對(duì)其進(jìn)行修改、完善或改進(jìn)。這樣可從試驗(yàn)中獲取經(jīng)驗(yàn)，用改進(jìn)后的工具和模型來改進(jìn)下一個(gè)純?cè)O(shè)計(jì)過程。第二，根據(jù)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析獲得的信息改進(jìn)設(shè)計(jì)。對(duì)每個(gè)失效都進(jìn)行全面分析。對(duì)下列有關(guān)失效的信息必須要記錄： 失效發(fā)生的條件（環(huán)境、操作等）失效是如何發(fā)現(xiàn)的（現(xiàn)象）失效的效應(yīng)實(shí)際使用中失效的可能后果。分析本身必須回答下述問題：潛在的失效機(jī)理是什么？在實(shí)際使用中再發(fā)生的概率是多少？應(yīng)采取什么修改措施來防止再發(fā)生或最大程度降低失效的效應(yīng)？如果確認(rèn)需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，那么在實(shí)行了修改和修改是有效的前提下可實(shí)現(xiàn)可靠性增長(zhǎng)。這兩個(gè)前提是很關(guān)鍵的。以計(jì)劃變化為依據(jù)來作判斷是有風(fēng)險(xiǎn)的；必須把變化真正結(jié)合到系統(tǒng)或設(shè)備中，并驗(yàn)證這些變化在改正問題上的有效性。前面的討論都是把純?cè)O(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)—試驗(yàn)過程當(dāng)作依次發(fā)生的獨(dú)立過程，但實(shí)際上兩個(gè)過程往往有部分重疊，不過純?cè)O(shè)計(jì)階段確實(shí)要在所有的試驗(yàn)之前就開始進(jìn)行。可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)僅僅是開發(fā)試驗(yàn)中的一種。傳統(tǒng)上是用一特殊的試驗(yàn)或系列試驗(yàn)作為專門的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的失效要進(jìn)行分析，并找出修改措施防止或減緩失效再次發(fā)生的影響。進(jìn)行這類試驗(yàn)的時(shí)間和資源是有限的。一個(gè)開發(fā)項(xiàng)目還要進(jìn)行許多其他的開發(fā)試驗(yàn)，包括功能、環(huán)境和驗(yàn)證試驗(yàn)。實(shí)際上可靠性增長(zhǎng)過程的基本原則并不排斥對(duì)這些開發(fā)試驗(yàn)中出現(xiàn)的失效進(jìn)行分析。增長(zhǎng)過程要取決于失效源的發(fā)現(xiàn)和及時(shí)修正。如果可以合理收集數(shù)據(jù)，對(duì)失效進(jìn)行全面分析，那么各種類型的試驗(yàn)都是失效信息的潛在來源。能對(duì)各種開發(fā)試驗(yàn)的失效進(jìn)行分析，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)中使用的工具和模型，這是非常重要的。利用各種開發(fā)試驗(yàn)的失效數(shù)據(jù)來估計(jì)可靠性水平會(huì)有一定困難。結(jié)合非類似試驗(yàn)的數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)上是復(fù)雜的問題還沒有得到解決。要避免這一問題，方法之一就是利用為工程目的（即驗(yàn)證設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)中使用的工具和模型）而進(jìn)行的所有試驗(yàn)的失效，可靠性估計(jì)則只以專門增長(zhǎng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)結(jié)果的使用增長(zhǎng)試驗(yàn)的主要目的是驗(yàn)證設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)中使用的工具和模型。各公司經(jīng)理主要是根據(jù)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)來確定是否符合合同規(guī)范的。這一在增長(zhǎng)跟蹤目的上的變化，部分原因在于取消了大部分的鑒定或驗(yàn)證試驗(yàn)。
而這一變化也改變了試驗(yàn)的方式。原先，失效并非一件“壞事”，因?yàn)樗上蛟O(shè)計(jì)者提供有關(guān)設(shè)計(jì)充分程度的有價(jià)值的信息。通過設(shè)計(jì)—試驗(yàn)過程，設(shè)計(jì)者可對(duì)使用的工程和設(shè)計(jì)工具及模型進(jìn)行改善，并改進(jìn)設(shè)計(jì)。當(dāng)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)被用于確定是否滿足合同時(shí)，它就成了合格—不合格（pass-fail）試驗(yàn)，失效是不受歡迎的。有關(guān)某個(gè)失效是否“相關(guān)”或者某個(gè)事件是否真是失效的爭(zhēng)論往往成為失效分析過程的常見部分。試驗(yàn)用于發(fā)現(xiàn)問題的初衷大打折扣，失去了試驗(yàn)的真正價(jià)值。
要保證不完全失掉試驗(yàn)的原目的，必須在試驗(yàn)開始之前確定好試驗(yàn)的基本原則。
可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的計(jì)劃和評(píng)價(jià)
專門的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)需要認(rèn)真計(jì)劃，以避免評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)時(shí)出問題。下面主要討論較為流行的Duane模型。但要注意的是已研制出了許多模型，有些在評(píng)價(jià)和跟蹤上更優(yōu)越（如AMSAA模型）。Duane模型由于假設(shè)MTBF和試驗(yàn)時(shí)間之間的關(guān)系在對(duì)數(shù)紙上是一條直線，因此在評(píng)價(jià)和跟蹤上并不特別好。這種假設(shè)可簡(jiǎn)化計(jì)算，但也要求在失效后和試驗(yàn)繼續(xù)之前馬上進(jìn)行設(shè)計(jì)修改（修正）。而在實(shí)際中，設(shè)計(jì)修改常常拖延至較方便和合理的時(shí)候，一次進(jìn)行幾個(gè)修改。盡管如此，Duane模型仍然是很有用的計(jì)劃工具。
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