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按GJB450A《裝備可靠性工作通用要求》的規(guī)定，可靠性試驗(yàn)共分為6個(gè)工作項(xiàng)目。

 

 

 

除GJB 450A規(guī)定的可靠性試驗(yàn)工作項(xiàng)目外，從當(dāng)前可靠性試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的趨勢看，可靠性研制試驗(yàn)包括可靠性仿真試驗(yàn)、可靠性測定試驗(yàn)、可靠性摸底增長試驗(yàn)等?？煽啃苑抡嬖囼?yàn)是利用數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行建模仿真，分析產(chǎn)品的熱、振動(dòng)應(yīng)力，采用失效物理方法進(jìn)行故障預(yù)計(jì)。在沒有可靠性指標(biāo)要求的情況下，通過開展可靠性測定試驗(yàn)了解產(chǎn)品的可靠性水平?？煽啃悦自鲩L試驗(yàn)是通過施加極限應(yīng)力以更充分地暴露問題并進(jìn)行改進(jìn)促進(jìn)產(chǎn)品可靠性增長，它不評(píng)估產(chǎn)品可靠性水平，重在問題發(fā)現(xiàn)和實(shí)施改進(jìn)。

 

 

環(huán)境應(yīng)力篩選（Environmental Stress Screening, ESS）試驗(yàn)是一種通過模擬產(chǎn)品在極端環(huán)境條件下的使用情況，來檢測產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中可能存在的潛在缺陷的測試方法。它通過施加應(yīng)力（如溫度循環(huán)、振動(dòng)等），使早期潛在故障盡快暴露出來，從而提升產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

 

一、ESS試驗(yàn)的目的

早期故障檢測：在產(chǎn)品的早期階段，通過加速測試識(shí)別可能的設(shè)計(jì)、材料或制造工藝缺陷，從而避免產(chǎn)品在實(shí)際使用中發(fā)生故障。

 

可靠性提升：通過剔除早期故障產(chǎn)品，提升批次產(chǎn)品的整體可靠性，減少后期維護(hù)和返修成本。

 

設(shè)計(jì)驗(yàn)證：驗(yàn)證產(chǎn)品在極端環(huán)境條件下的性能是否符合設(shè)計(jì)要求，確保其在真實(shí)使用環(huán)境中能夠正常工作。

 

篩選制造缺陷：有助于發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中潛在的制造工藝缺陷，及時(shí)調(diào)整工藝流程。

 

二、在什么階段做ESS試驗(yàn)

環(huán)境應(yīng)力篩選一般在產(chǎn)品制造過程的早期階段進(jìn)行，特別是在產(chǎn)品正式出廠之前。其常見應(yīng)用階段包括：

 

原型階段：當(dāng)產(chǎn)品的原型機(jī)設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)，以評(píng)估其設(shè)計(jì)是否能夠應(yīng)對(duì)極端環(huán)境。

 

量產(chǎn)前階段：在產(chǎn)品批量生產(chǎn)前，通過ESS篩選生產(chǎn)線可能引入的缺陷，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。

 

生產(chǎn)線測試：部分產(chǎn)品在生產(chǎn)線測試時(shí)也會(huì)進(jìn)行ESS篩選，以確保出廠的每一臺(tái)產(chǎn)品都經(jīng)過高強(qiáng)度測試，排除可能的早期故障。

 

原型階段，其實(shí)就是“研發(fā)自測”，研發(fā)按照產(chǎn)品的高低溫、振動(dòng)、濕度、電應(yīng)力等溫度的要求，自己測測看，產(chǎn)品是否滿足規(guī)格。這是個(gè)基本要求，比如你設(shè)計(jì)的產(chǎn)品溫度范圍是0°~55°，那么這個(gè)溫度范圍內(nèi)，你的產(chǎn)品應(yīng)該是可以穩(wěn)定工作的，不會(huì)出現(xiàn)工作異常、重啟、死機(jī)等情況。

 

量產(chǎn)之前，是由測試人員再次驗(yàn)證一下質(zhì)量的穩(wěn)定性。

 

所以說：環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)是一個(gè)“通過性測試”，跟大學(xué)的四六級(jí)考試一樣，過關(guān)就可以。正常來說，是沒有什么挑戰(zhàn)才對(duì)，所以研發(fā)人員一聽“環(huán)境試驗(yàn)”，一般都還蠻放松的。

 

有的產(chǎn)品發(fā)貨前，只做整機(jī)功能性測試，不做環(huán)境極限測試。但是很多高可靠性要求的產(chǎn)品，在每臺(tái)設(shè)備出廠前，要在環(huán)境比較極限的環(huán)境保持一定工作時(shí)間，這個(gè)的目的主要是為了排除“早期故障”。

 

也就是說，產(chǎn)品剛生產(chǎn)出來，先用用，如果用一段時(shí)間，東西不會(huì)壞，那么發(fā)到客戶手上，也不會(huì)壞。如果在溫度要求范圍內(nèi)，并且是接近要求的極值的情況下工作一段時(shí)間，還是不會(huì)還，那到客戶手上會(huì)有更好的質(zhì)量表現(xiàn)。

 

三、ESS試驗(yàn)與浴盆曲線的關(guān)系

 

 

環(huán)境應(yīng)力篩選（ESS）試驗(yàn)與**浴盆曲線（Bathtub Curve）**密切相關(guān)，主要體現(xiàn)在篩選和減少產(chǎn)品的早期故障，從而提升產(chǎn)品整體的可靠性。

 

什么是浴盆曲線？

浴盆曲線描述了產(chǎn)品的失效率隨時(shí)間變化的趨勢，分為三個(gè)階段：

 

早期故障階段（Infant Mortality Phase）：在產(chǎn)品的早期使用過程中，失效率較高，主要由于設(shè)計(jì)、材料或制造工藝中的缺陷。

 

穩(wěn)定工作階段（Normal Life Phase）：經(jīng)過早期故障篩選后，產(chǎn)品進(jìn)入穩(wěn)定期，失效率較低且恒定，主要是偶發(fā)的隨機(jī)故障。

 

老化階段（Wear-Out Phase）：隨著時(shí)間推移和使用的累積，產(chǎn)品逐漸老化，失效率開始上升，主要由材料老化、磨損或疲勞等引起。

 

曲線形狀類似于一個(gè)浴盆，因此稱為浴盆曲線。

 

環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)的主要作用是在產(chǎn)品的早期階段，通過加速應(yīng)力測試使早期潛在故障盡快暴露出來，從而減少實(shí)際使用中發(fā)生的早期故障。這一過程主要影響浴盆曲線的第一個(gè)階段（早期故障階段）。

 

減少早期故障：通過ESS，在出廠前將早期失效的產(chǎn)品篩選出來，使得實(shí)際交付給客戶的產(chǎn)品在投入使用后，經(jīng)歷較少的早期故障，直接進(jìn)入浴盆曲線的穩(wěn)定工作階段。

 

縮短早期故障階段：由于ESS對(duì)產(chǎn)品施加了加速應(yīng)力，應(yīng)力篩選將快速暴露出潛在缺陷，使得產(chǎn)品不再需要在客戶使用時(shí)經(jīng)歷長時(shí)間的早期故障階段。

 

提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性：通過提前排除早期故障的產(chǎn)品，能夠使產(chǎn)品在交付后進(jìn)入一個(gè)較為穩(wěn)定的使用期，延長其在浴盆曲線中間的“正常工作階段”的時(shí)間。

 

未經(jīng)ESS的產(chǎn)品：浴盆曲線中的早期故障階段較長，失效率高，產(chǎn)品在投入使用后有可能在一段時(shí)間內(nèi)頻繁出現(xiàn)故障。

 

經(jīng)過ESS篩選的產(chǎn)品：早期故障階段縮短，失效率在較短時(shí)間內(nèi)快速降低，產(chǎn)品可以更早進(jìn)入穩(wěn)定期，減少了用戶在早期遇到的問題。

 

ESS試驗(yàn)通過提前暴露和消除潛在的早期故障，顯著影響了浴盆曲線的早期故障階段。通過ESS篩選后，產(chǎn)品的早期失效率下降，穩(wěn)定性和可靠性提升，從而使產(chǎn)品更快進(jìn)入浴盆曲線的“正常工作階段”，延長其使用壽命并減少客戶體驗(yàn)中的故障率。

 

四、環(huán)境應(yīng)力篩選“極限環(huán)境條件”，是超規(guī)格么？

環(huán)境應(yīng)力篩選（ESS）中的極限環(huán)境條件并不是超規(guī)格，而是通常在產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)格范圍內(nèi)的極端條件，或稍微超出正常工作范圍的條件。ESS的目的是通過加速測試在較短時(shí)間內(nèi)暴露潛在的早期失效問題，而不是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行破壞性測試。

 

關(guān)鍵點(diǎn)：

不超出產(chǎn)品破壞性范圍：ESS測試的應(yīng)力條件應(yīng)保持在產(chǎn)品能夠承受的范圍內(nèi)，避免對(duì)產(chǎn)品造成不可修復(fù)的損害。這意味著測試條件雖然比產(chǎn)品的日常工作環(huán)境更加嚴(yán)苛，但不會(huì)達(dá)到導(dǎo)致產(chǎn)品永久性損壞的程度。

 

接近產(chǎn)品設(shè)計(jì)的極限值：ESS通常會(huì)在接近產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)的邊界進(jìn)行測試，比如在允許的最高和最低溫度、最高濕度或最大的振動(dòng)條件下進(jìn)行，目的是驗(yàn)證產(chǎn)品在極端環(huán)境中的性能表現(xiàn)。

 

高強(qiáng)度應(yīng)力，縮短測試時(shí)間：雖然環(huán)境條件較為極端，但主要目的是加速潛在問題的暴露，因此這些條件往往比產(chǎn)品的正常工作條件更嚴(yán)酷。通過這種“加速老化”過程，可以在較短時(shí)間內(nèi)篩選出那些存在制造缺陷或設(shè)計(jì)弱點(diǎn)的產(chǎn)品。

 

對(duì)比“超規(guī)格”和“加速應(yīng)力”：

超規(guī)格：指產(chǎn)品在超過其設(shè)計(jì)規(guī)范或額定參數(shù)的情況下進(jìn)行操作，可能導(dǎo)致產(chǎn)品的永久損壞。這類測試通常屬于破壞性測試（Destructive Testing），主要用于探索產(chǎn)品的實(shí)際極限。

 

加速應(yīng)力：ESS是一種加速應(yīng)力測試，模擬極端條件，但并不完全超出設(shè)計(jì)規(guī)格。其目標(biāo)是在不損壞產(chǎn)品的前提下，通過增加應(yīng)力強(qiáng)度加速暴露潛在問題。

 

因此，ESS雖然嚴(yán)苛，但不會(huì)超出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)極限，從而確保產(chǎn)品經(jīng)過測試后仍能正常工作，并提高其在真實(shí)使用場景中的可靠性。

 

五、常見的ESS應(yīng)力類型

溫度循環(huán)：通過將產(chǎn)品暴露于高低溫之間的快速變化，模擬產(chǎn)品在極端溫度下的行為。

 

振動(dòng)測試：施加不同頻率和幅度的機(jī)械振動(dòng)，模擬產(chǎn)品在運(yùn)輸、使用過程中可能遭遇的沖擊和震動(dòng)環(huán)境。

 

濕度測試：在高濕度環(huán)境下測試，評(píng)估產(chǎn)品的防潮能力。

 

電氣應(yīng)力：對(duì)電氣元器件施加額外的電氣負(fù)荷，測試其在超額負(fù)荷情況下的表現(xiàn)。

 

總的來說，ESS試驗(yàn)是提升電子設(shè)備、機(jī)械設(shè)備及其他高可靠性需求產(chǎn)品的關(guān)鍵手段，確保它們?cè)诮桓肚澳軌蚪?jīng)受住極端環(huán)境的考驗(yàn)。

 

 

篩選試驗(yàn)（剔除方法）：為剔除有早期失效的產(chǎn)品進(jìn)行的試驗(yàn)。對(duì)電子設(shè)備，最有效的是溫度循環(huán)，效率：溫度循環(huán)/振動(dòng)＝3.5/1。