電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)
第一章 可靠性試驗(yàn)概述
1、電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)的目的可靠性試驗(yàn)是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性調(diào)查、分析和評(píng)價(jià)的一種手段。試驗(yàn)結(jié)果為故障分析、研究采取的糾正措施、判斷產(chǎn)品是否達(dá)到指標(biāo)要求提供依據(jù)。具體目的有：
(1) 發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、元器件、零部件、原材料和工藝等方面的各種缺陷；
(2) 為改善產(chǎn)品的完好性、提高任務(wù)成功性、減少維修人力費(fèi)用和保障費(fèi)用提供信息；
(3)確認(rèn)是否符合可靠性定量要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)情況可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是通過(guò)一定方式的模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)剖面要盡量符合使用的環(huán)境剖面，但不受場(chǎng)地的制約，可在產(chǎn)品研制、開發(fā)、生產(chǎn)、使用的各個(gè)階段進(jìn)行。具有環(huán)境應(yīng)力的典型性、數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確性、記錄的完整性等特點(diǎn)。通過(guò)試驗(yàn)可以不斷地加深對(duì)產(chǎn)品可靠性的認(rèn)識(shí)，并可為改進(jìn)產(chǎn)品可靠性提供依據(jù)和驗(yàn)證。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是產(chǎn)品在使用現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)，試驗(yàn)剖面真實(shí)但不受控，因而不具有典型性。因此，必須記錄分析現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件、測(cè)量、故障、維修等因素的影響，即便如此，要從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中獲得及時(shí)的可靠性評(píng)價(jià)信息仍然困難，除非用若干臺(tái)設(shè)備置于現(xiàn)場(chǎng)使用直至用壞，忠實(shí)記錄故障信息后才有可能確切地評(píng)價(jià)其可靠性。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模龐大、在實(shí)驗(yàn)室難以進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，則樣機(jī)及小批產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)可靠性試驗(yàn)有重要意義。
2、可靠性試驗(yàn)的分類
2.1電子裝備壽命期的失效分布
目前我們認(rèn)為電子裝備壽命期的典型失效分布符合“浴盆曲線”，可以劃分為三段：早期失效段、恒定（隨機(jī)或偶然）失效段、耗損失效段?？蓞㈤唸D1.2.1。
早期失效段，也稱早期故障階段。早期失效出現(xiàn)在產(chǎn)品壽命的較早時(shí)期，產(chǎn)品裝配完成即進(jìn)入早期失效期，其特點(diǎn)是故障率較高，且隨工作時(shí)間的增加迅速下降。早期故障主要是由于制造工藝缺陷和設(shè)計(jì)缺陷暴露產(chǎn)生，例如原材料缺陷引起絕緣不良，焊接缺陷引起虛焊，裝配和調(diào)整不當(dāng)引起參數(shù)漂移，元器件缺陷引起性能失效等。早期失效可通過(guò)加強(qiáng)原材料和元器件的檢驗(yàn)、工藝檢驗(yàn)、不同級(jí)別的環(huán)境應(yīng)力篩選等嚴(yán)格的質(zhì)量管理措施加以暴露和排除。恒定失效段，也稱偶然失效段，其故障由裝備內(nèi)部元器件、零部件的隨機(jī)性失效引起，其特點(diǎn)是故障率低，比較穩(wěn)定，因此是裝備主要工作時(shí)段。耗損失效段，其特點(diǎn)是故障率迅速上升，導(dǎo)致維修費(fèi)用劇增，因而報(bào)廢。其故障原因主要是結(jié)構(gòu)件、元器件的磨損、疲勞、老化、損耗等引起。
2.2試驗(yàn)類型及其分布
曲線的變化針對(duì)電子裝備壽命期失效分布的三個(gè)階段，人們?cè)谠O(shè)計(jì)制造和使用裝備時(shí)便有針對(duì)地采取措施，以提高可靠性和降低壽命周期的費(fèi)用。在設(shè)計(jì)制造階段，要盡量減少設(shè)計(jì)缺陷和制造缺陷，即便如此仍然會(huì)存在早期失效和隨機(jī)失效。為此，承制方需要運(yùn)用工程試驗(yàn)的手段來(lái)暴露和消除早期失效，降低隨機(jī)失效的固有水平。通過(guò)這些措施，可以改變產(chǎn)品的壽命分布曲線的形狀，可參閱圖 1.2.2。在耗損階段，用戶可通過(guò)維修和局部更新的手段延長(zhǎng)裝備的使用壽命。圖 1.2.2示意了兩組產(chǎn)品壽命失效率分布曲線，圖中表明產(chǎn)品B的可靠性水平比產(chǎn)品A的優(yōu)良，因?yàn)锽的恒定失效率比A的低，B的早期失效段比A的短。如果曲線A和B是同一種產(chǎn)品的不同階段的失效率分布，則表明該產(chǎn)品經(jīng)過(guò)了可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)，取得成效，因此曲線B的恒定失效率大為降低。曲線B的早期失效段示意了B和B’兩條，它們表明B比B’的早期失效率為低，顯示其工藝和元器件、原材料的缺陷比B’的少，環(huán)境應(yīng)力篩選所需的資源也可較少。
2.3 裝備可靠性試驗(yàn)分類
2.3.1 裝備可靠性試驗(yàn)項(xiàng)目分類由裝備可靠性試驗(yàn)的目的出發(fā)，我們把它分為可靠性工程試驗(yàn)和可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)兩大類，每類試驗(yàn)又包括幾種試驗(yàn)項(xiàng)目。
(1)可靠性工程試驗(yàn)，其目的在于暴露產(chǎn)品故障以便人們消除它，由承制方進(jìn)行，試驗(yàn)樣品從研制樣機(jī)中取得?？煽啃怨こ淘囼?yàn)包括環(huán)境應(yīng)力篩選和可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)。從試驗(yàn)性質(zhì)來(lái)分析，現(xiàn)行的老煉也屬于工程試驗(yàn)項(xiàng)目；由環(huán)境應(yīng)力篩選發(fā)展起來(lái)的可靠性保證試驗(yàn)也可歸納于此。工程試驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)是：盡量徹底地暴露產(chǎn)品的問(wèn)題、缺陷，并采取措施糾正，再驗(yàn)證問(wèn)題得到解決、缺陷得到消除與否。經(jīng)過(guò)工程試驗(yàn)的產(chǎn)品，其可靠性自然會(huì)提高，滿足用戶要求的可能性也必然增大?？梢?jiàn)，可靠性工程試驗(yàn)是產(chǎn)品的可靠性基礎(chǔ)工作，是產(chǎn)品研制生產(chǎn)的工藝過(guò)程。
(2)可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)，從試驗(yàn)原理來(lái)說(shuō)，要應(yīng)用統(tǒng)計(jì)抽樣理論，因此又稱統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)。其目的是為了驗(yàn)證產(chǎn)品是否符合規(guī)定的可靠性要求，由承制方根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和研制生產(chǎn)進(jìn)度制訂方案和計(jì)劃，經(jīng)定購(gòu)方認(rèn)可；重點(diǎn)型號(hào)裝備的驗(yàn)證試驗(yàn)方案還需報(bào)上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)批準(zhǔn)，由有關(guān)各方組織聯(lián)合試驗(yàn)小組。驗(yàn)證試驗(yàn)包括產(chǎn)品研制的可靠性鑒定試驗(yàn)和批量生產(chǎn)的可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)。這類試驗(yàn)必須能夠反映裝備的可靠性定量水平，因此試驗(yàn)條件要盡量接近使用的環(huán)境應(yīng)力；試驗(yàn)結(jié)果要作出接收或拒收的判斷，因此對(duì)試驗(yàn)時(shí)間和發(fā)生的故障應(yīng)作詳細(xì)記錄，經(jīng)過(guò)與失效判據(jù)的對(duì)比分析后，試驗(yàn)各方統(tǒng)一認(rèn)識(shí)后才能作出最后的結(jié)論。
2.3.2 裝備可靠性試驗(yàn)項(xiàng)目的區(qū)別產(chǎn)品研制生產(chǎn)過(guò)程除進(jìn)行可靠性試驗(yàn)之外,一般還要進(jìn)行環(huán)境（鑒定）試驗(yàn)，各種試驗(yàn)的目的不同，不能相互取代，它們的區(qū)別可參閱表1-2-1。
3試驗(yàn)安排在安排試驗(yàn)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)將可靠性試驗(yàn)與性能試驗(yàn)、環(huán)境應(yīng)力和耐久性試驗(yàn)盡可能地結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成比較全面的可靠性綜合試驗(yàn)計(jì)劃。這樣可避免重復(fù)試驗(yàn)，保證不漏掉在單獨(dú)試驗(yàn)中易疏忽的問(wèn)題和缺陷，可提高效率節(jié)省費(fèi)用。
(1)產(chǎn)品的性能試驗(yàn)應(yīng)在樣機(jī)制造出來(lái)后即進(jìn)行，試驗(yàn)暴露的缺陷應(yīng)成為改進(jìn)措施的直接依據(jù)。評(píng)定產(chǎn)品性能和可靠性是否滿足用戶要求，必須在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下使用規(guī)定容限值進(jìn)行性能測(cè)量，以獲得重現(xiàn)結(jié)果和所需的精度。要分別測(cè)量記錄試驗(yàn)前（標(biāo)準(zhǔn)條件）、試驗(yàn)中（試驗(yàn)條件）、試驗(yàn)后（標(biāo)準(zhǔn)條件）的性能，以便進(jìn)行比較。
(2)環(huán)境應(yīng)力的種類要按照實(shí)際情況進(jìn)行綜合。環(huán)境應(yīng)力至少應(yīng)包括熱、振動(dòng)、潮濕等應(yīng)力；溫度循環(huán)中的濕度等級(jí)應(yīng)足以產(chǎn)生明顯的冷凝和霜凍；振動(dòng)應(yīng)力應(yīng)考慮振動(dòng)類型、頻率范圍、應(yīng)力大小和使用方法及振動(dòng)方位等因素。這一切應(yīng)能類似于現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境和任務(wù)剖面所產(chǎn)生的情況。
(3) 耐久性試驗(yàn)一般包括環(huán)境試驗(yàn)、過(guò)負(fù)荷試驗(yàn)、模擬或接近環(huán)境剖面的循環(huán)試驗(yàn)。試驗(yàn)中發(fā)生的問(wèn)題都要作出分析并采取糾正措施。然后對(duì)改進(jìn)后的產(chǎn)品再作試驗(yàn)，以證明問(wèn)題是否已經(jīng)解決。
4 試驗(yàn)評(píng)估
4.1試驗(yàn)條件的評(píng)估
試驗(yàn)條件和步驟、方法都要盡可能模擬產(chǎn)品的壽命剖面和任務(wù)剖面，使試驗(yàn)具有真實(shí)性。試驗(yàn)的目的是暴露在使用環(huán)境下才能發(fā)生的問(wèn)題、故障和缺陷。如果試驗(yàn)只能暴露一部分問(wèn)題，這是在浪費(fèi)時(shí)間和資源。試驗(yàn)?zāi)M的程度，取決于試驗(yàn)?zāi)康摹?/span>
(1) 試驗(yàn)真實(shí)性不高的原因可能是忽視了某些應(yīng)力。如接插件作靜態(tài)壽命試驗(yàn)時(shí)忽略了振動(dòng)應(yīng)力，致使現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)故障頻繁。
(2)暴露缺陷的試驗(yàn)，施加的應(yīng)力高于使用應(yīng)力也是合適的。“過(guò)應(yīng)力”試驗(yàn)一般用于工程可靠性試驗(yàn)，如老煉試驗(yàn)、篩選、研制階段的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)等。這些屬于加速試驗(yàn)特性，可盡早暴露產(chǎn)品潛藏的薄弱環(huán)節(jié)，采取措施糾正之。
(3)模擬壽命剖面的試驗(yàn)，希望試驗(yàn)得到的可靠性與使用中的可靠性相一致。然而模擬的條件與使用的真實(shí)條件總是有差異的。在多數(shù)情況下，用恒定應(yīng)力條件作壽命試驗(yàn)，效果不好。因此要設(shè)計(jì)綜合應(yīng)力的循環(huán)周期的試驗(yàn)剖面，使之比較接近使用條件。
4.2裝備可靠性評(píng)估測(cè)定產(chǎn)品可靠性定量指標(biāo)，提供各種信息，作出產(chǎn)品的可靠性評(píng)估，是管理工作所要求的?？煽啃灾笜?biāo)的點(diǎn)估計(jì)值和置信區(qū)間估計(jì)，是產(chǎn)、購(gòu)雙方對(duì)產(chǎn)品壽命期費(fèi)用決策的重要信息?？煽啃灾笜?biāo)的點(diǎn)估計(jì)值和置信區(qū)間估計(jì)的依據(jù)是試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)的具體處理方法在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。只憑試驗(yàn)結(jié)果就對(duì)裝備的可靠性水平進(jìn)行評(píng)估,信息量可能不夠，往往要結(jié)合制造和使用的其它信息進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，才能使用戶放心。
5試驗(yàn)管理從研制生產(chǎn)到交付部隊(duì)使用，要進(jìn)行多項(xiàng)與可靠性有關(guān)的試驗(yàn)。為了確保達(dá)到用戶提出的要求，遵守交付周期，節(jié)省資源，加強(qiáng)管理是十分必要的。試驗(yàn)管理的目的是為了提高試驗(yàn)成效、確保產(chǎn)品可靠性大綱的效果，管理的任務(wù)主要是制訂和落實(shí)試驗(yàn)計(jì)劃，因此要多安排綜合試驗(yàn)，常用的方法是組織、協(xié)調(diào)、督促。試驗(yàn)管理工作要圍繞研制生產(chǎn)的產(chǎn)品確定試驗(yàn)項(xiàng)目、明確在何時(shí)進(jìn)行、由何部門組織哪些人參加和實(shí)施、采用何種試驗(yàn)手段、試驗(yàn)方案和計(jì)劃由誰(shuí)制訂和批準(zhǔn)，試驗(yàn)情況的記錄和處置，試驗(yàn)結(jié)果的處理等。綜合的可靠性試驗(yàn)計(jì)劃一般包括以下內(nèi)容：
(1) 確定裝備的可靠性要求；
(2) 規(guī)定可靠性試驗(yàn)的應(yīng)力條件；
(3) 規(guī)定試驗(yàn)進(jìn)度計(jì)劃；
(4) 詳細(xì)的可靠性試驗(yàn)方案；
(5) 試驗(yàn)操作程序；
(6) 受試產(chǎn)品的說(shuō)明和性能監(jiān)測(cè)要求；
(7) 試驗(yàn)設(shè)備和監(jiān)測(cè)儀器；
(8) 試驗(yàn)記錄和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法；
(9)試驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容。
試驗(yàn)管理除了計(jì)劃管理之外，還包括試驗(yàn)費(fèi)用的管理，為保證研制工作進(jìn)度和避免追加費(fèi)用，試驗(yàn)工作的重點(diǎn)應(yīng)放在工程試驗(yàn)上。綜合了較多試驗(yàn)內(nèi)容的計(jì)劃，還應(yīng)包括每項(xiàng)試驗(yàn)的方案、決策風(fēng)險(xiǎn)、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)程序、在壽命周期的計(jì)劃等。
第二章 環(huán)境應(yīng)力篩選
1 環(huán)境應(yīng)力篩選的目的和原理
1.1 環(huán)境應(yīng)力篩選的目的
環(huán)境應(yīng)力篩選的目的在于發(fā)現(xiàn)和排除產(chǎn)品的早期失效，使其在出廠時(shí)便進(jìn)入隨機(jī)失效階段，以固有的可靠性水平交付用戶使用。
1.2環(huán)境應(yīng)力篩選的原理環(huán)境應(yīng)力篩選是通過(guò)向電子裝備施加合理的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力，將其內(nèi)部的潛在缺陷加速變成故障，以便人們發(fā)現(xiàn)并排除。環(huán)境應(yīng)力篩選是裝備研制生產(chǎn)的一種工藝手段，篩選效果取決于施加的環(huán)境應(yīng)力、電應(yīng)力水平和檢測(cè)儀表的能力。施加應(yīng)力的大小決定了能否將潛在的缺陷在預(yù)定時(shí)間內(nèi)加速變?yōu)楣收希粰z測(cè)能力的大小決定了能否將已被應(yīng)力加速變成故障的潛在缺陷找出來(lái)，以便加以排除。因此，環(huán)境應(yīng)力篩選又可看作是產(chǎn)品質(zhì)量控制檢查和測(cè)試過(guò)程的延伸。
2 缺陷分類
2.1通用定義產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能稱失效。對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品通常也稱為故障。對(duì)設(shè)備而言，任一質(zhì)量特征不符合規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)即構(gòu)成缺陷。絕大多數(shù)電子裝備的失效都稱為故障，以故障原因?qū)ζ溥M(jìn)行分解可以參閱圖2.1.1。從圖中可知，裝備故障分為偶然失效型故障和缺陷型故障兩大類。人們認(rèn)為偶然故障表現(xiàn)為隨機(jī)失效，是由元器件、零部件固有失效率引起的；而缺陷型故障由原材料缺陷、元器件缺陷、裝配工藝缺陷、設(shè)計(jì)缺陷引起，元器件缺陷本身又由結(jié)構(gòu)、工藝、材料等缺陷造成，設(shè)計(jì)缺陷則包含電路設(shè)計(jì)缺陷、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷、工藝設(shè)計(jì)缺陷等內(nèi)容。
2.2 電子設(shè)備可視缺陷分類
按照GJB2082《電子設(shè)備可視缺陷和機(jī)械缺陷分類》，從影響與后果方面缺陷分為致命缺陷、重缺陷、輕缺陷；從可視的角度來(lái)看，產(chǎn)生缺陷的主要工藝類型有：焊接、無(wú)焊連接、電線與電纜、多余物、防短路間隙、接點(diǎn)、印制電路板、零件制造安裝、元器件、纏繞、標(biāo)記等，其中多數(shù)都可能產(chǎn)生致命缺陷或重缺陷，輕缺陷比較普遍。致命缺陷是指對(duì)設(shè)備的使用、維修、運(yùn)輸、保管等人員會(huì)造成危害或不安全的缺陷，或可能妨礙某些重要裝備（如艦艇、坦克、大型火炮、飛機(jī)、導(dǎo)彈等）的戰(zhàn)術(shù)性能的缺陷。重缺陷是指有可能造成故障或嚴(yán)重降低設(shè)備使用性能，但又不構(gòu)成致命缺陷的缺陷。輕缺陷是指不構(gòu)成重缺陷，但會(huì)降低設(shè)備使用性能或不符合規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)設(shè)備的使用或操作影響不大的缺陷?？梢暼毕菔侵竿ㄟ^(guò)人的視覺(jué)器官可直接觀察到的，或采用簡(jiǎn)單工具對(duì)設(shè)備質(zhì)量特征所能判定的缺陷。承制單位的質(zhì)量檢驗(yàn)人員對(duì)大多數(shù)可視缺陷都可以發(fā)現(xiàn)并交有關(guān)部門排除，唯有不可視缺陷需要進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選或其它方法才能被發(fā)現(xiàn)，否則影響產(chǎn)品可靠性。
3 篩選應(yīng)力及其效應(yīng)表達(dá)式
3.1常規(guī)篩選與定量篩選常規(guī)篩選是指不要求篩選結(jié)果與產(chǎn)品可靠性目標(biāo)和成本閾值建立定量關(guān)系的篩選。篩選方法是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，篩選中不估計(jì)產(chǎn)品引入的缺陷數(shù)量，也不知道所用應(yīng)力強(qiáng)度和檢測(cè)效率的定量值，對(duì)篩選效果好壞和費(fèi)用是否合理不作定量分析，僅以能篩選出早期失效為目標(biāo)。篩選后的產(chǎn)品不一定到達(dá)其故障率恒定的階段。定量篩選是要求篩選的結(jié)果與產(chǎn)品的可靠性目標(biāo)和成本閾值建立定量關(guān)系的篩選。定量篩選有關(guān)的主要變量是引入缺陷密度、篩選檢出度、析出量或殘留缺陷密度。引入缺陷密度取決于制造過(guò)程中從元器件和制造工藝兩個(gè)方面引進(jìn)到產(chǎn)品中的潛在缺陷數(shù)量；篩選檢出度取決于篩選的應(yīng)力把引入的潛在缺陷加速發(fā)展成為故障的能力和所用的檢測(cè)儀表把這些故障檢出的能力；殘留缺陷密度和缺陷析出量則取決于引入缺陷密度和篩選檢出度。定量環(huán)境應(yīng)力篩選關(guān)系式如下 DR=DIN—F =DIN(1—TS) (2-3-1) TS=SS×DE (2-3-2) 式中：DR——殘留缺陷密度，平均個(gè)/產(chǎn)品； DIN ——裝備引入的缺陷密度，平均個(gè)/產(chǎn)品； F——境應(yīng)力篩選析出的缺陷量，平均個(gè)/產(chǎn)品； TS——篩選檢出度； SS——篩選度； DE——檢測(cè)效率。在進(jìn)行定量篩選之前，首先要按照可靠性要求確定殘留缺陷密度的目標(biāo)值DRG，然后通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇篩選應(yīng)力種類及其量值的大小、檢測(cè)方法、篩選所在等級(jí)等參數(shù)設(shè)計(jì)篩選大綱。實(shí)施此大綱時(shí)，要進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估，確定DIN、SS、DR的觀察值，并與設(shè)計(jì)估計(jì)值比較，以便及時(shí)采取措施保證實(shí)現(xiàn)定量篩選目標(biāo)，并使之最經(jīng)濟(jì)有效。定量環(huán)境應(yīng)力篩選的控制過(guò)程請(qǐng)參閱圖2.3.2。
3.2 恒定高溫應(yīng)力
3.2.1 參數(shù)的計(jì)算
3.2.1.1 篩選度計(jì)算
3.2.2 篩選故障率計(jì)算
恒定高溫篩選時(shí)缺陷的故障率表達(dá)式如下：
3.2.3恒定高溫應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響恒定高溫能激發(fā)的故障模式(或?qū)Ξa(chǎn)品的影響)主要有：使未加防護(hù)的金屬表面氧化，導(dǎo)致接觸不良或機(jī)械卡死，在螺釘連接操作時(shí)用力不當(dāng)或保護(hù)涂層上有小孔和裂紋都會(huì)出現(xiàn)這種未防護(hù)的表面。加速金屬之間的擴(kuò)散，如基體金屬與外包金屬，釬焊焊料與元件，以及隔離層薄弱的半導(dǎo)體與噴鍍金屬之間的擴(kuò)散；使液體干涸，如電解電容和電池因高溫造成泄漏而干涸；使熱塑料軟化，如該熱塑料件處于太高的機(jī)械力作用下，則產(chǎn)生蠕變；使某些保護(hù)性化合物與灌封蠟軟化或蠕變；提高化學(xué)反應(yīng)速度，加速與內(nèi)部污染物的反應(yīng)過(guò)程；使部分絕緣損壞處絕緣擊穿。
3.3 溫度循環(huán)應(yīng)力
3.3.1 溫度循環(huán)應(yīng)力參數(shù)
溫度循環(huán)應(yīng)力參數(shù)有：上限溫度、下限溫度、循環(huán)次數(shù)、溫度變化速率。
3.3.2 溫度循環(huán)應(yīng)力篩選度計(jì)算
3.3.3 溫度循環(huán)應(yīng)力故障率計(jì)算
3.3.4溫度循環(huán)應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響使涂層、材料或線頭上各種微細(xì)裂紋擴(kuò)大；使粘接不好的接頭松馳；使螺釘連接或鉚接不當(dāng)?shù)慕宇^松馳；使機(jī)械張力不足的壓配接頭松馳；使質(zhì)量差的焊點(diǎn)接觸電阻加大或開路；粒子污染；密封失效。
3.4 掃頻正弦振動(dòng)應(yīng)力
3.4.1 掃頻正弦振動(dòng)應(yīng)力的篩選度計(jì)算
3.4.2 掃頻正弦振動(dòng)應(yīng)力的故障率 3.4.3 掃頻正弦振動(dòng)應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響使結(jié)構(gòu)部件、引線或元器件接頭產(chǎn)生疲勞，特別是導(dǎo)線上有微裂紋或類似缺陷的情況下；使電纜磨損，如在松馳的電纜結(jié)處存在尖緣似的缺陷時(shí)；使制造不當(dāng)?shù)穆葆斀宇^松馳；使安裝加工不當(dāng)?shù)腎C離開插座；使受到高壓力的匯流條與電路板的釬焊接頭的薄弱點(diǎn)故障；使未充分消除應(yīng)力的可作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的橋形連接的元器件引線造成損壞，例如電路板前板的發(fā)光二極管或背板散熱板上的功率晶體管；已受損或安裝不當(dāng)?shù)拇嘈越^緣材料出現(xiàn)裂紋。
3.5 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力
3.5.1 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力的參數(shù)
隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力的參數(shù)有：頻率范圍、加速度功率譜密度(PSD)、振動(dòng)時(shí)間、振動(dòng)軸向數(shù)。其振動(dòng)譜可參閱圖2.3.3。
3.5.2 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力篩選度
3.5.3 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力故障率計(jì)算隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力的故障率計(jì)算式如下：
3.5.4隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響
隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響與正弦掃頻振動(dòng)應(yīng)力相同，但故障機(jī)理更復(fù)雜，發(fā)展故障的速度要比掃頻正弦振動(dòng)應(yīng)力快得多，這是由于隨機(jī)振動(dòng)能同時(shí)激勵(lì)許多共振點(diǎn)的作用結(jié)果。
3.6 篩選效果對(duì)比
3.6.1 溫度應(yīng)力對(duì)比
a)對(duì)恒定高溫應(yīng)力的分析恒定高溫篩選的篩選度與溫度增量、篩選時(shí)間密切相關(guān)，但其量值很小，由表2-3-1查得當(dāng)溫度增量為最大(80℃)、老煉篩選時(shí)間最長(zhǎng)(200h)時(shí)，篩選度為0.9912。恒定高溫的故障率只與溫度增量有關(guān)，其值也很小，同樣從表2-3-1查得溫度增量最大(80℃)時(shí)故障率為平均0.0237次／h。即為了暴露1個(gè)缺陷，用溫度增量為80℃的恒定高溫進(jìn)行篩選平均需要42個(gè)小時(shí)。如果按有些產(chǎn)品以45℃(溫度增量為20℃)高溫進(jìn)行老煉篩選的話，其故障率為0.0104次/h，需要平均老煉100小時(shí)才能暴露1個(gè)缺陷。因此可見(jiàn)，為了達(dá)到消除早期失效的目的，用恒定高溫的老煉篩選時(shí)間要很長(zhǎng)，不僅篩選效率低下，而且有可能要影響產(chǎn)品的使用壽命。故障率低和可能影響產(chǎn)品的使用壽命是恒定高溫篩選應(yīng)力的致命缺點(diǎn)。
b)對(duì)溫度循環(huán)應(yīng)力的分析溫度循環(huán)應(yīng)力的篩選度與溫度范圍、循環(huán)次數(shù)有關(guān)，并且與溫度變化速率關(guān)系最密切，即溫度升降速率越大，其篩選度也越大。由表2-3-2可查得溫度范圍為180℃、循環(huán)次數(shù)為4、溫度變化速率為20℃/min時(shí)，篩選度為0.9907。歸一化后其故障率與溫度變化范圍和溫度變化速率成正相關(guān)。由表2-3-3可查得,當(dāng)溫度變化范圍為80℃、溫度變化速率為5℃/min時(shí)溫度循環(huán)應(yīng)力的故障率平均為0.2020次/循環(huán)，一般每個(gè)循環(huán)時(shí)間在3.5～4.0小時(shí)之間，因此該應(yīng)力的故障率相當(dāng)于平均 0.0505次/h～0.0577次/h之間。因此，故障率高、篩選效率高、不會(huì)影響產(chǎn)品使用壽命是溫度循環(huán)應(yīng)力的特點(diǎn)。
c)溫度應(yīng)力的比較由上分析可知，溫度變化范圍為80℃、溫度變化速率為5℃/min的溫度循環(huán)應(yīng)力的故障率是溫度增量為80℃的恒定高溫應(yīng)力的2倍多(0.0505與0.0237之比)。而且在工程上要實(shí)現(xiàn)前者比后者容易得多。溫度增量為80℃的恒定高溫應(yīng)力要讓產(chǎn)品經(jīng)受105℃（80＋25）高溫的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的工作過(guò)程，平均42小時(shí)才能暴露1個(gè)故障。而溫度循環(huán)應(yīng)力，通常采用溫度交變?cè)囼?yàn)箱，此類設(shè)備對(duì)溫度范圍為80℃（由－35℃變化到＋45℃）、溫變速率為5℃/min的性能參數(shù)是最低的要求，輕易便可實(shí)現(xiàn)，此應(yīng)力可使產(chǎn)品平均篩選20小時(shí)便可以暴露1個(gè)故障，比恒定高溫應(yīng)力的篩選效率高很多。為了進(jìn)一步提高溫度循環(huán)應(yīng)力的篩選效率，可以通過(guò)提高溫度變化率的應(yīng)力參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由表 2-3-2可知，當(dāng)溫度范圍仍為80℃、溫度變化速率由5℃/min提高到20℃/min時(shí)，其故障率由平均 0.2020次/循環(huán)提高到平均0.7212次/循環(huán)，后者是前者的3.5倍多，即平均5個(gè)小時(shí)便可以暴露1個(gè)缺陷。當(dāng)然，溫度交變?cè)囼?yàn)箱要實(shí)現(xiàn)20℃/min的溫變速率，需要大幅度地增加升降溫系統(tǒng)的功率，甚至要在機(jī)械致冷的基礎(chǔ)上加裝液態(tài)氮致冷系統(tǒng)及其控制裝置。這需要增加投入。為了提高篩選效率、減少篩選對(duì)產(chǎn)品壽命的影響，提高溫變速率是最好的方法，為此而增加投入也是適宜的。
3.6.2振動(dòng)應(yīng)力對(duì)比
一般說(shuō)來(lái)，振動(dòng)應(yīng)力是定量環(huán)境應(yīng)力篩選方法才采用的應(yīng)力，它可以暴露溫度循環(huán)暴露不了的某些缺陷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)電子設(shè)備而言，溫度應(yīng)力平均可以暴露79％的缺陷，而振動(dòng)應(yīng)力平均可以暴露21％的缺陷。因此，振動(dòng)是不可缺少的篩選應(yīng)力。掃頻正弦振動(dòng)臺(tái)和隨機(jī)振動(dòng)臺(tái)都可以作為振動(dòng)環(huán)境應(yīng)力篩選的設(shè)備，但由表2-3-4和表2-3-5的數(shù)據(jù)可以比較它們的故障率(即篩選效率)。我們按照GJB 1032《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選》標(biāo)準(zhǔn)要求的典型的隨機(jī)振動(dòng)譜(見(jiàn)圖2.3.3)算得其加速度均方根值為7.2g，取為7g；設(shè)持續(xù)時(shí)間為5min，查表2-3-5得篩選度為0.478、故障率為 7.692次/小時(shí)。同樣設(shè)掃頻正弦振動(dòng)的加速度為7g、持續(xù)時(shí)間為5min，查表2-3-4可得篩選度為 0.0193、故障率為0.2339次/小時(shí)。兩種振動(dòng)應(yīng)力的故障率相差甚大，隨機(jī)振動(dòng)是掃頻振動(dòng)的33 倍！幾種應(yīng)力的篩選度和故障率的對(duì)比見(jiàn)表2-3-6。
3.6.3 結(jié)論
a)經(jīng)典的老煉工藝與常規(guī)的恒溫篩選對(duì)暴露產(chǎn)品的缺陷有一定的作用，但其篩選度和故障率數(shù)值很小，效率十分低，需要用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到消除早期失效(缺陷)的效果，因而可能會(huì)影響產(chǎn)品的使用壽命，有必要改用定量環(huán)境應(yīng)力篩選方法。
b) 如果采用常溫考機(jī)的辦法作為產(chǎn)品出廠的依據(jù)，在幾百小時(shí)內(nèi)暴露不了一個(gè)缺陷，也說(shuō)明不了產(chǎn)品的可靠性有什么樣的水平，此法意義不大。
c)定量環(huán)境應(yīng)力篩選，需要采用溫度循環(huán)應(yīng)力，其效率已比恒定高溫老煉篩選大為提高；就溫度循環(huán)篩選而言，提高溫變速率又是進(jìn)一步提高篩選效率、減少篩選對(duì)產(chǎn)品使用壽命影響的最佳方法，我們要為此項(xiàng)篩選創(chuàng)造條件。
d)定量環(huán)境應(yīng)力篩選，需要采用振動(dòng)應(yīng)力，其中又可以采用掃頻正弦振動(dòng)或隨機(jī)振動(dòng)方式，但從篩選效率對(duì)比可知，隨機(jī)振動(dòng)方式是最佳的應(yīng)力。為了提高篩選效率、減少振動(dòng)應(yīng)力篩選對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件壽命的影響，應(yīng)創(chuàng)造條件采用隨機(jī)振動(dòng)方式。
4. 環(huán)境應(yīng)力篩選方案設(shè)計(jì)
4.1設(shè)計(jì)原則
環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)原則是：使篩選應(yīng)力能激發(fā)出由于潛在設(shè)計(jì)缺陷、制造缺陷、元器件缺陷引起的故障；所施加的應(yīng)力不必模擬產(chǎn)品規(guī)定的壽命剖面、任務(wù)剖面、環(huán)境剖面；在試驗(yàn) 中，應(yīng)模擬設(shè)計(jì)規(guī)定的各種工作模式。根據(jù)條件和是否必要來(lái)確定常規(guī)篩選或是定量篩選；根據(jù)不同階段和產(chǎn)品的特征制訂篩選方案。
4.1.1研制階段的篩選研制階段一般按照經(jīng)驗(yàn)得到的篩選方法進(jìn)行常規(guī)篩選.，其主要作用是：一方面用于收集產(chǎn)品中可能存在的缺陷類型、數(shù)量及篩選方法效果等信息；另一方面，在可靠性增長(zhǎng)和工程研制試驗(yàn)前進(jìn)行了常規(guī)試驗(yàn)，可節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間和資金；同時(shí)利于設(shè)計(jì)成熟快捷的研制試驗(yàn)方法。研制階段的常規(guī)篩選要為生產(chǎn)階段的定量篩選收集數(shù)據(jù)，為定量篩選作準(zhǔn)備,設(shè)計(jì)定量篩選的大綱。
4.1.2生產(chǎn)階段的篩選生產(chǎn)階段的篩選主要是實(shí)施研制階段設(shè)計(jì)的定量篩選大綱；并通過(guò)記錄缺陷析出量和設(shè)計(jì)估計(jì)值的比較，提出調(diào)整篩選和制造工藝的措施；參考結(jié)構(gòu)和成熟度相似產(chǎn)品的定量篩選經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完善或重新制訂定量篩選大綱。這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)主要有：故障率高的元器件和組件型號(hào)；故障率高的產(chǎn)品供貨方；元器件接收檢驗(yàn)、測(cè)試和篩選的數(shù)據(jù)；以往篩選和測(cè)試的記錄；可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)記錄；其它試驗(yàn)記錄。
4.2 設(shè)計(jì)依據(jù)
4.2.1 依據(jù)產(chǎn)品缺陷確定篩選應(yīng)力
4.2..1.1影響產(chǎn)品缺陷數(shù)量的因素如前所述，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程引入的缺陷主要是：設(shè)計(jì)缺陷、工藝缺陷、元器件缺陷。這些缺陷可歸納為兩種類型，
一是固有缺陷，它是存在于產(chǎn)品內(nèi)部的缺陷，如材料缺陷、外購(gòu)元器（部）件缺陷和設(shè)計(jì)缺陷；
二是誘發(fā)缺陷，它是人們?cè)谏a(chǎn)或修理過(guò)程中引入的缺陷，如虛焊、連接不良等。這些缺陷的可視缺陷或用常規(guī)檢測(cè)手段便可發(fā)現(xiàn)缺陷，可在生產(chǎn)中被排除；除此之外的缺陷便成為潛在缺陷，構(gòu)成裝備的早期故障根源。裝備的早期故障一般要經(jīng)過(guò)100小時(shí)以內(nèi)的工作才能暴露，從而被排除。影響產(chǎn)品缺陷數(shù)量的主要因素有：產(chǎn)品的復(fù)雜程度。產(chǎn)品越復(fù)雜，包含的元器件類型和數(shù)量越多、接頭類型和數(shù)量越多，則設(shè)計(jì)和裝焊的難度越大，設(shè)計(jì)制造中引入缺陷的可能性越大。同時(shí)也增加環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)的難度。元器件質(zhì)量水平。元器件質(zhì)量水平是裝備缺陷的主要來(lái)源，元器件質(zhì)量水平包括質(zhì)量等級(jí)和缺陷率指標(biāo)兩個(gè)方面，后者用PPM表示，一般生產(chǎn)廠要在說(shuō)明書中表示。這是定量篩選方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。組裝密度。組裝密度高，元器件排列擁擠，裝焊操作難度大，易碰傷元器件，工作中散熱條件差，易引入工藝缺陷和使缺陷加速擴(kuò)大。設(shè)計(jì)和工藝成熟程度。設(shè)計(jì)和工藝的成熟程度的提高，可以大大地減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷和工藝缺陷的種類及其數(shù)量。一般，在研制階段，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定型之前，設(shè)計(jì)缺陷占主導(dǎo)地位；在生產(chǎn)階段，設(shè)計(jì)缺陷減少，元器件缺陷和工藝缺陷比例增加，并且隨著設(shè)計(jì)的改進(jìn)和工藝的不斷成熟，元器件缺陷將占主導(dǎo)地位。制造過(guò)程控制。制造過(guò)程控制主要是質(zhì)量控制，包括采用先進(jìn)的工藝質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和管理制度，管理控制得越嚴(yán)格，引入缺陷的機(jī)會(huì)就越少。
4.2.1.2環(huán)境應(yīng)力對(duì)缺陷的影響現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境應(yīng)力是影響缺陷發(fā)展成故障的主要因素。任何缺陷發(fā)展成為故障都需要受到一定強(qiáng)度應(yīng)力經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的作用，產(chǎn)品只有受到能產(chǎn)生等于或大于閾值的環(huán)境應(yīng)力才能使某些缺陷變?yōu)楣收希辉谀承睾偷沫h(huán)境應(yīng)力中，許多缺陷不會(huì)發(fā)展為故障。因此，只有選擇能暴露某些缺陷的應(yīng)力作為篩選的條件，才能達(dá)到篩選的目的。常用的應(yīng)力所能發(fā)現(xiàn)的典型缺陷見(jiàn)表2-4-1。據(jù)統(tǒng)計(jì)，溫度應(yīng)力可篩選出80％的缺陷，振動(dòng)應(yīng)力可篩選出20％左右的缺陷。
....
第三章 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)
1 概述
1.1基本概念
眾所周知，裝備的可靠性是由設(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(guò)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，因此，管理者往往只對(duì)通過(guò)可靠性設(shè)計(jì)評(píng)審的產(chǎn)品才安排可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃。那種把可靠性水平寄托在增長(zhǎng)活動(dòng)上的態(tài)度是錯(cuò)誤的?？煽啃栽鲩L(zhǎng)的核心是消除影響產(chǎn)品可靠性水平的設(shè)計(jì)缺陷?？煽啃栽鲩L(zhǎng)的關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品可靠性水平的設(shè)計(jì)缺陷。
為此，必須通過(guò)試驗(yàn)或運(yùn)行的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品故障機(jī)理的檢測(cè)。常見(jiàn)的可靠性增長(zhǎng)有，一般性的可靠性增長(zhǎng)和可靠性增長(zhǎng)管理。一般性的可靠性增長(zhǎng)，是指事前未給出明確的可靠性增長(zhǎng)目標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品在試驗(yàn)或運(yùn)行中發(fā)生的故障，根據(jù)可用于可靠性增長(zhǎng)資源的多少，選擇其中的一部分或全部實(shí)施糾正措施，以使產(chǎn)品可靠性得到確實(shí)提高的過(guò)程；它通常不制定計(jì)劃增長(zhǎng)曲線，也不跟蹤增長(zhǎng)過(guò)程，而是采用一兩次集中糾正故障的方式，使產(chǎn)品可靠性得到提高。由于增長(zhǎng)過(guò)程通常不能滿足增長(zhǎng)模型的限度條件，增長(zhǎng)后的產(chǎn)品可靠性水平需要通過(guò)可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)才能進(jìn)行定量評(píng)估?？煽啃栽鲩L(zhǎng)管理，是指有計(jì)劃有目標(biāo)的可靠性增長(zhǎng)工作項(xiàng)目，并非可靠性增長(zhǎng)過(guò)程中的管理工作。它是產(chǎn)品壽命期內(nèi)的一項(xiàng)全局性的、為達(dá)到預(yù)期的可靠性指標(biāo)、對(duì)時(shí)間和資源進(jìn)行系統(tǒng)安排、在估計(jì)值和計(jì)劃值比較的基礎(chǔ)上依靠新分配資源、對(duì)實(shí)際增長(zhǎng)率進(jìn)行控制的可靠性增長(zhǎng)項(xiàng)目。
可靠性增長(zhǎng)管理有兩個(gè)特點(diǎn)：
a) 有一個(gè)逐步提高的可靠性增長(zhǎng)目標(biāo): 可靠性增長(zhǎng)管理主要針對(duì)大型軍事裝備，把可靠性增長(zhǎng)工作從工程研制階段延伸到生產(chǎn)階段或使用階段，在階段的轉(zhuǎn)接處和階段內(nèi)部劃分的小階段的進(jìn)出口處設(shè)定可靠性增長(zhǎng)目標(biāo)，形成逐步提高的系列目標(biāo)。這就促使有關(guān)部門實(shí)施嚴(yán)格管理和為降低風(fēng)險(xiǎn)提供手段。
b) 充分利用產(chǎn)品壽命期內(nèi)的各項(xiàng)試驗(yàn)和運(yùn)行記錄: 除了可靠性試驗(yàn)之外，在產(chǎn)品壽命期內(nèi)還有其它各種試驗(yàn)以及運(yùn)行過(guò)程都可能產(chǎn)生故障信息，可以用于可靠性增長(zhǎng)的故障機(jī)理檢測(cè)，經(jīng)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)權(quán)衡后把其中的一部分納入可靠性增長(zhǎng)管理的范圍，形成可靠性增長(zhǎng)的整體，使產(chǎn)品可靠性逐步增長(zhǎng)到預(yù)期目標(biāo)。可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)是一個(gè)連續(xù)完整的閉環(huán)控制過(guò)程。在此環(huán)中，首要任務(wù)是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷 ——這主要是從試驗(yàn)、使用中發(fā)生的故障中發(fā)現(xiàn)；然后是對(duì)故障進(jìn)行分析——重點(diǎn)研究重復(fù)性故障和關(guān)鍵故障發(fā)生的原因，當(dāng)認(rèn)定為設(shè)計(jì)缺陷后提出糾正這些設(shè)計(jì)缺陷的措施；接著是實(shí)施糾正措施 ——將修改設(shè)計(jì)的措施在少數(shù)產(chǎn)品（試驗(yàn)樣品）上實(shí)施，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證糾正措施的有效性；最后是修改技術(shù)文件和把糾正措施推廣到同型號(hào)產(chǎn)品中去——這是落實(shí)可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)的重要工作，是發(fā)揮可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)效益的關(guān)鍵步驟?？煽啃栽鲩L(zhǎng)活動(dòng)可以在工程研制階段、生產(chǎn)階段進(jìn)行，甚至在使用階段進(jìn)行。按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定只在裝備研制階段才進(jìn)行可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)和增長(zhǎng)工作，但從我國(guó)的實(shí)際情況出發(fā)，有不少已經(jīng)裝備部隊(duì)多年的產(chǎn)品仍然對(duì)其進(jìn)行可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)和“可靠性補(bǔ)課工作”，并取得了顯著成績(jī)。這就是說(shuō)，要根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)狀況和可靠性水平去決定何時(shí)以何種形式開展可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)?？煽啃栽鲩L(zhǎng)試驗(yàn)是可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)的主要內(nèi)容，是產(chǎn)品工程研制階段單獨(dú)安排的可靠性工作項(xiàng)目，成為工程研制階段的組成部分。可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)通常安排在工程研制基本完成之后和可靠性鑒定試驗(yàn)之前進(jìn)行。此時(shí)，產(chǎn)品的性能與功能已經(jīng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與布局已經(jīng)接近批生產(chǎn)的要求，故障信息的確實(shí)性已經(jīng)較高，且此時(shí)故障糾正措施的實(shí)施所需資源和時(shí)間較少。使用階段的可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)可以利用產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)故障信息和現(xiàn)場(chǎng)使用狀況記錄來(lái)取代可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)工作。
1.2 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的目的
可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的目的是，在裝備研制或生產(chǎn)階段通過(guò)試驗(yàn)獲得設(shè)計(jì)缺陷的信息，以便對(duì)其進(jìn)行分析和采取糾正措施，及早解決大多數(shù)可靠性問(wèn)題，提高產(chǎn)品可靠性水平。
1.3 可靠性增長(zhǎng)的原理
可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的方法原理是，將研制生產(chǎn)的產(chǎn)品置于實(shí)際使用的環(huán)境（模擬工作環(huán)境或加速變化的環(huán)境）應(yīng)力條件下經(jīng)受一定時(shí)間的試驗(yàn)，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷暴露為故障。
1.4可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)與環(huán)境應(yīng)力篩選的對(duì)比
可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)與環(huán)境應(yīng)力篩選同為裝備研制生產(chǎn)的可靠性工程試驗(yàn)，它們的目標(biāo)都是為了暴露產(chǎn)品缺陷，但在具體任務(wù)上有明顯區(qū)別，前者旨在暴露某些設(shè)計(jì)缺陷，糾正后提高產(chǎn)品固有可靠性水平；后者旨在暴露工藝和元器件、原材料的缺陷，消除產(chǎn)品潛在的早期失效，并非為了提高產(chǎn)品的固有可靠性水平。表3-1-1列出了它們的主要對(duì)比項(xiàng)目。
1.5可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)與可靠性鑒定試驗(yàn)的關(guān)系
可靠性鑒定試驗(yàn)是可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)工作項(xiàng)目，它作為產(chǎn)品在工程研制階段的全部可靠性工作成果的考核，可以判定產(chǎn)品可靠性是否達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。可靠性增長(zhǎng)和可靠性增長(zhǎng)管理雖然可以幫助人們了解產(chǎn)品的可靠性水平，并不能取代可靠性鑒定試驗(yàn)，因此可靠性鑒定試驗(yàn)仍然要作為重要工作項(xiàng)目列入可靠性大綱。只有當(dāng)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)成功、滿足以下條件，并能用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)產(chǎn)品可靠性進(jìn)行評(píng)估時(shí)，經(jīng)過(guò)定購(gòu)方的許可，才可以用可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)替代可靠性鑒定試驗(yàn)。
a) 可靠性增長(zhǎng)的試驗(yàn)剖面與可靠性鑒定試驗(yàn)規(guī)定的試驗(yàn)剖面相同；
b) 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)記錄完整，試驗(yàn)過(guò)程跟蹤嚴(yán)格；
c) 有完善的故障報(bào)告、分析和糾正閉環(huán)系統(tǒng)，故障糾正過(guò)程有可追溯的詳細(xì)記錄；
d) 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)估是可信的，即評(píng)估所用的數(shù)學(xué)方法恰當(dāng)，置信水平選取符合要求，產(chǎn)品可靠性評(píng)估結(jié)果高于或等于計(jì)劃的可靠性增長(zhǎng)目標(biāo)。
2 可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃
2.1 制定可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃的原則裝備承制單位在產(chǎn)品的研制與生產(chǎn)過(guò)程中，都要致力于促進(jìn)產(chǎn)品的可靠性增長(zhǎng)。產(chǎn)品可靠性的有計(jì)劃增長(zhǎng)，就是人們預(yù)期的可靠性增長(zhǎng)，其特點(diǎn)是在產(chǎn)品研制各階段和生產(chǎn)過(guò)程都設(shè)有相應(yīng)的增長(zhǎng)目標(biāo)值。為此，人們必須制定一個(gè)完整的可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃。制定可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃的原則是，圍繞可靠性增長(zhǎng)曲線安排工作內(nèi)容、進(jìn)度、資源、經(jīng)費(fèi)等。確定產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)曲線的方法是，根據(jù)同類產(chǎn)品研制所得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析，建立可靠性增長(zhǎng)模型，確定其可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的時(shí)間長(zhǎng)度；同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)，作為點(diǎn)估計(jì)值擬定可靠性增長(zhǎng)曲線；據(jù)此安排試驗(yàn)項(xiàng)目、時(shí)間起點(diǎn)、預(yù)定的可靠性增長(zhǎng)率等。
2.2 可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃的主要內(nèi)容
a) 試驗(yàn)的目的和要求； b) 受試產(chǎn)品及其應(yīng)進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目； c) 試驗(yàn)剖面、產(chǎn)品技術(shù)狀況、性能和循環(huán)工作周期； d) 試驗(yàn)進(jìn)度安排； e) 試驗(yàn)設(shè)備和裝置的說(shuō)明及要求； f) 用于改進(jìn)設(shè)計(jì)所需要的資源和時(shí)間要求； g) 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和記錄要求； h) 故障報(bào)告、分析和糾正措施； i) 試驗(yàn)結(jié)果和產(chǎn)品的最后處理； j) 其它有關(guān)事項(xiàng)。
2.3 研制生產(chǎn)和使用階段的可靠性增長(zhǎng)如前所述，可靠性增長(zhǎng)管理，把可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)已經(jīng)打破某些標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定界限，從研制階段延伸到生產(chǎn)階段，擴(kuò)展到使用階段，形成一種動(dòng)態(tài)的工程過(guò)程。這既保持了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的可靠性增長(zhǎng)的內(nèi)涵，遵循“試驗(yàn)——分析——改進(jìn)”的規(guī)律；又靈活地運(yùn)用了產(chǎn)品的故障信息，發(fā)揮故障審查組織和故障報(bào)告、審查與糾正措施系統(tǒng)的作用，使得可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)變得生動(dòng)活潑，成果日新月異。
2.3.1研制生產(chǎn)階段的可靠性增長(zhǎng)
研制與生產(chǎn)階段的可靠性增長(zhǎng)是某些標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的工作項(xiàng)目，它必須通過(guò)試驗(yàn)暴露設(shè)計(jì)缺陷，才能達(dá)到增長(zhǎng)的目標(biāo)。然而，研制階段與生產(chǎn)階段的可靠性增長(zhǎng)又有所區(qū)別：前者完全靠可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，完全靠改進(jìn)設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到增長(zhǎng)的目的；后者則可以通過(guò)環(huán)境應(yīng)力篩選或老練活動(dòng)暴露設(shè)計(jì)和工藝及元器件的缺陷，不僅要消除產(chǎn)品的早期失效，還可以消除某些設(shè)計(jì)缺陷，以此達(dá)到增長(zhǎng)目的。
2.3.2使用階段的可靠性增長(zhǎng)裝備使用階段的可靠性增長(zhǎng)，某些標(biāo)準(zhǔn)把它作為可靠性增長(zhǎng)管理的部分工作，這主要是通過(guò)可靠性信息管理中的故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)與故障審查組織的作用去實(shí)現(xiàn)。其中設(shè)計(jì)缺陷由故障審查組織通過(guò)分析產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)使用的故障信息發(fā)現(xiàn)；糾正措施由該組織提出，經(jīng)過(guò)裝備的承制單位或使用單位實(shí)施和驗(yàn)證后得到確認(rèn)；驗(yàn)證信息由信息管理系統(tǒng)反饋后，由有關(guān)單位發(fā)出該糾正措施的技術(shù)更改通知給產(chǎn)品的生產(chǎn)單位、經(jīng)銷單位、使用單位等方面一并落實(shí)，至此才完成了可靠性增長(zhǎng)的完整過(guò)程。
3可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的實(shí)施
可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的實(shí)施就是落實(shí)可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃，要根據(jù)產(chǎn)品可靠性工作大綱制定試驗(yàn)計(jì)劃，要確定試驗(yàn)剖面，要準(zhǔn)備樣品，準(zhǔn)備試驗(yàn)設(shè)備和檢測(cè)儀表及記錄表格，要編制試驗(yàn)操作規(guī)程，準(zhǔn)備糾正設(shè)計(jì)缺陷和排除故障所需的資源，要對(duì)參加試驗(yàn)的人員進(jìn)行培訓(xùn)等等。其中主要工作如下。
3.1試驗(yàn)剖面的確定
可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的目的是暴露產(chǎn)品在使用狀態(tài)下的問(wèn)題和缺陷，因此試驗(yàn)剖面要模擬實(shí)際的使用環(huán)境條件。實(shí)際使用環(huán)境條件又稱任務(wù)剖面。對(duì)某些產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，可能有多種任務(wù)剖面，此時(shí)可取其中有代表性的典型任務(wù)剖面作為可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的試驗(yàn)剖面。如果選擇不到典型任務(wù)剖面，則選取環(huán)境條件最惡劣的任務(wù)剖面作為可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)剖面，這樣最有利于暴露設(shè)計(jì)缺陷。
3.2 試驗(yàn)記錄與故障分析
3.2.1試驗(yàn)記錄
無(wú)論在何種狀況下進(jìn)行可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)，都必須對(duì)試驗(yàn)的全過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)記錄，要記錄樣品的技術(shù)狀況和故障表現(xiàn)。這些資料是分析和判定設(shè)計(jì)缺陷、提出糾正措施的基本依據(jù)。記錄的內(nèi)容可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則所附的表格，以便統(tǒng)一可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)和可靠性增長(zhǎng)管理及可靠性信息系統(tǒng)所用的表格。
3.2.2故障分析和處理
可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)中記錄的故障，并非都是由于設(shè)計(jì)缺陷造成的，有的可能是由于早期失效或元器件的隨機(jī)失效產(chǎn)生的。可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)所關(guān)心的是由于設(shè)計(jì)缺陷引起的故障。為了弄清故障原因，必須進(jìn)行故障分析。故障分析工作主要由直接研制產(chǎn)品的人員或產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)。分析工作從故障表現(xiàn)人手，首先分辨和排除人員操作不當(dāng)引發(fā)的故障，再分辨和排除元器件質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致的故障，余下的故障要分析和檢測(cè)是由于元器件參數(shù)使用不當(dāng)（包括降額設(shè)計(jì)不到位）還是由于環(huán)境條件苛刻（包括環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、減振設(shè)計(jì)）所至，必要時(shí)要對(duì)分析結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，為正確的糾正措施提供依據(jù)。凡不需要采取糾正措施的故障，都按照通常的維修加以排除；需要采取糾正措施消除的故障則按照下一節(jié)的要求進(jìn)行處理。
3.3糾正措施的確定與驗(yàn)證
故障分析列出了設(shè)計(jì)缺陷引起的故障和消除這些缺陷的方法，把它編寫成為設(shè)計(jì)更改通知，就成為可靠性增長(zhǎng)的糾正措施。但是必須注意，糾正措施必須優(yōu)先針對(duì)那些會(huì)降低產(chǎn)品的作戰(zhàn)效能、增加維修和后勤保障費(fèi)用的故障。糾正措施必須先在試驗(yàn)樣品上實(shí)施，之后對(duì)樣品施加使用環(huán)境應(yīng)力（即可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)剖面）試驗(yàn)，驗(yàn)證該設(shè)計(jì)缺陷是否消除。如果仍然發(fā)生該缺陷引發(fā)的故障，則說(shuō)明增長(zhǎng)無(wú)效，需要重新分析故障原因和糾正措施，按照上述程序再來(lái)一遍，直至該缺陷被消除。當(dāng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證糾正措施有效，設(shè)計(jì)缺陷已經(jīng)消除，此時(shí)應(yīng)及時(shí)把設(shè)計(jì)更改通知上升為產(chǎn)品正式技術(shù)文件，并且要求其它產(chǎn)品也按此文件實(shí)施，做到圖文一致、圖文和實(shí)物一致。如果可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)是對(duì)某些裝備進(jìn)行“可靠性補(bǔ)課”，則糾正措施要上升為技術(shù)更改通知發(fā)到已經(jīng)持有該產(chǎn)品和正在生產(chǎn)該產(chǎn)品的單位，要求所用產(chǎn)品都按照此文件進(jìn)行更改和生產(chǎn)，以受到可靠性增長(zhǎng)的目的。
3.4 注意事項(xiàng)
3.4.1關(guān)于可靠性增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型
就可靠性增長(zhǎng)的內(nèi)涵而言，在制定可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)計(jì)劃之前，要根據(jù)產(chǎn)品可靠性目標(biāo)和剛研制完成產(chǎn)品的可靠性估計(jì)值設(shè)計(jì)增長(zhǎng)模型，并要作出計(jì)劃曲線。目前，在可修產(chǎn)品的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)中，普遍使用杜安(Duane)模型，為使模型的適合和使最終評(píng)估結(jié)果具有較堅(jiān)實(shí)的統(tǒng)計(jì)學(xué)依據(jù)，也用AMSAA模型作為補(bǔ)充。本章實(shí)例采用AMSAA模型，讀者可結(jié)合實(shí)例和參考有關(guān)書籍和資料去熟悉這些數(shù)學(xué)模型。
3.4.2關(guān)于可靠性增長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間
可靠性增長(zhǎng)的總試驗(yàn)時(shí)間包括：把產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷誘發(fā)為故障的時(shí)間和驗(yàn)證故障糾正措施是否有效的時(shí)間。因此，沒(méi)有足夠的試驗(yàn)時(shí)間是達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)的。試驗(yàn)時(shí)間直接關(guān)系到可靠性增長(zhǎng)資源的需求，因此發(fā)生供需矛盾。總試驗(yàn)時(shí)間可以根據(jù)增長(zhǎng)目標(biāo)和增長(zhǎng)模型進(jìn)行計(jì)算，但模型中有一些參數(shù)也不是完全確定的，因此往往經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)在起作用。工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，可靠性增長(zhǎng)的總試驗(yàn)時(shí)間等于增長(zhǎng)目標(biāo)(Mabj)的5～25倍。在實(shí)際應(yīng)用該經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式時(shí)，要根據(jù)產(chǎn)品情況決定倍數(shù)，對(duì)高可靠性目標(biāo)的產(chǎn)品和高增長(zhǎng)率的產(chǎn)品，可以選取低倍數(shù)，減少總試驗(yàn)時(shí)間，但可能會(huì)增大可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。此外，還必須注意，總試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)包括糾正措施的驗(yàn)證時(shí)間。
3.4.3關(guān)于試驗(yàn)樣品
可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的樣品，從工程研制的產(chǎn)品中選取。而工程研制的產(chǎn)品數(shù)量有限，往往要作為多種試驗(yàn)項(xiàng)目的樣品來(lái)使用。因此，必須適當(dāng)?shù)匕才鸥鞣N試驗(yàn)的程序，以免拖延研制進(jìn)度。按照通常的要求，試驗(yàn)程序是：首先進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選，消除工藝和元器件、原材料的缺陷，而且有利于縮短以后試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)時(shí)間；其次按照GJB 150的規(guī)定進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)；最后進(jìn)行任務(wù)剖面或壽命剖面的綜合環(huán)境應(yīng)力的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)或鑒定試驗(yàn)。 4 可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)的管理工作
4.1建立故障信息管理系統(tǒng)
開展裝備的可靠性增長(zhǎng)活動(dòng)必須建立故障信息管理系統(tǒng)，統(tǒng)一管理裝備故障信息。承制單位一般都要建立全廠（所）的信息中心，建立產(chǎn)品和元器件、原材料的數(shù)據(jù)庫(kù)。裝備的故障信息可納入這些數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理。故障信息管理系統(tǒng)必須制定嚴(yán)密的信息收集、發(fā)布、刷新、交接處理等規(guī)章制度。一般要求所有裝配等級(jí)的產(chǎn)品從裝配完成之后發(fā)生的所有故障都要填寫故障信息表格，實(shí)時(shí)傳遞給信息中心；信息中心除了及時(shí)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)之外，還要實(shí)時(shí)向產(chǎn)品技術(shù)管理部門發(fā)布，向計(jì)劃管理部門和質(zhì)量（可靠性）管理部門通報(bào)。
4.2建立以裝備為對(duì)象的故障審查組織
承制單位信息中心收集故障數(shù)據(jù)的目的不僅僅是為了建立數(shù)據(jù)檔案，為開展產(chǎn)品論證提供依據(jù)；更重要的是為產(chǎn)品的質(zhì)量改進(jìn)和可靠性增長(zhǎng)提供依據(jù)。最直接應(yīng)用故障信息的是產(chǎn)品研制生產(chǎn)部門。為了有針對(duì)性地應(yīng)用故障信息，建立以裝備型號(hào)為對(duì)象的故障審查組織是最好的辦法。因?yàn)樗麄冏盍私庋b備的技術(shù)狀況，對(duì)故障信息最敏感，對(duì)故障原因和解決辦法最有發(fā)言權(quán)，因而可以用最少的資源去實(shí)現(xiàn)可靠性增長(zhǎng)的目的。產(chǎn)品故障審查組織一般由總設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)，產(chǎn)品各有關(guān)部分的設(shè)計(jì)師參加，信息管理系統(tǒng)也應(yīng)派員參加。該組織為非常設(shè)機(jī)構(gòu)，但在可靠性增長(zhǎng)中起著十分重要的作用。因此承制單位必須及時(shí)建立每個(gè)型號(hào)產(chǎn)品的故障審查組織，制定該組織的管理規(guī)章制度，并重視發(fā)揮他們的作用。
4.3糾正措施的追蹤
故障糾正措施一經(jīng)確立和驗(yàn)證，設(shè)計(jì)更改文件發(fā)出，管理者必須對(duì)已有的產(chǎn)品進(jìn)行跟蹤，直至每一部裝備都落實(shí)這些糾正措施為止。落實(shí)糾正措施是擴(kuò)大可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)成果的重要步驟，其難度也很大，因?yàn)楫a(chǎn)品分布面可能很廣。發(fā)揮各方面的力量，尤其要發(fā)揮用戶和維修系統(tǒng)的作用，有可能使糾正措施得到順利落實(shí)。
4.4驗(yàn)證信息的收集
當(dāng)產(chǎn)品通過(guò)可靠性增長(zhǎng)管理的方式進(jìn)行增長(zhǎng)時(shí)，糾正措施的驗(yàn)證往往是在使用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的。此時(shí)驗(yàn)證信息需要通過(guò)管理渠道進(jìn)行收集，這是需要注意的。因?yàn)樾畔⒐芾硐到y(tǒng)主要收集故障數(shù)據(jù)，驗(yàn)證數(shù)據(jù)屬于專項(xiàng)工作，需要進(jìn)行專項(xiàng)管理才能做好。
4.5 可靠性增長(zhǎng)報(bào)告
第四章 可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)
1 概述
1.1試驗(yàn)?zāi)康呐c分類
可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性是否達(dá)到規(guī)定的要求?？煽啃则?yàn)證試驗(yàn)根據(jù)產(chǎn)品的性質(zhì)分為可靠性鑒定試驗(yàn)和可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)?？煽啃澡b定試驗(yàn)是為了驗(yàn)證新開發(fā)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是否達(dá)到規(guī)定的最低可接收的可靠性定量要求。驗(yàn)收試驗(yàn)是對(duì)正式轉(zhuǎn)入批生產(chǎn)產(chǎn)品是否達(dá)到可靠性定量要求的試驗(yàn)。
1.2統(tǒng)計(jì)概念
可靠性指標(biāo)是產(chǎn)品性能的時(shí)間表征，是隨機(jī)變量，無(wú)法用儀表檢測(cè)，只有通過(guò)抽樣試驗(yàn)或全壽命統(tǒng)計(jì)才能檢驗(yàn)。產(chǎn)品的可靠性使用指標(biāo)，也是可靠性目標(biāo)值，在合同中又稱規(guī)定值，試驗(yàn)方案中可為θ0。產(chǎn)品必須達(dá)到的可靠性使用指標(biāo)稱可靠性門限值，在合同中叫最低可接受值，試驗(yàn)方案中為θ 1?？煽啃则?yàn)證試驗(yàn)方案建立在統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上，與“個(gè)體”、“總體”、“批”、“樣本”、 “樣本量”、“隨機(jī)抽取”、“分布”等等統(tǒng)計(jì)學(xué)概念有關(guān)。電子產(chǎn)品在壽命的隨機(jī)失效期的故障率為常數(shù)，符合指數(shù)分布。
1.3一般要求
試驗(yàn)大綱必須經(jīng)過(guò)有關(guān)方面討論批準(zhǔn)。統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案由訂購(gòu)方在合同中規(guī)定，從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中選定。試驗(yàn)樣品的技術(shù)狀態(tài)應(yīng)是經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)的。試驗(yàn)剖面應(yīng)代表實(shí)際使用環(huán)境條件。試驗(yàn)應(yīng)在授權(quán)的實(shí)驗(yàn)室在用戶代表監(jiān)督下進(jìn)行。 2 可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)大綱
2.1試驗(yàn)大綱內(nèi)容試驗(yàn)對(duì)象和數(shù)量
試驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)度；試驗(yàn)方案；試驗(yàn)條件：試驗(yàn)設(shè)備提供的應(yīng)力及其容差、檢測(cè)設(shè)備及其精度要求；試驗(yàn)場(chǎng)所，經(jīng)訂購(gòu)方認(rèn)可按以下順序選定：獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室，合同乙方以外的實(shí)驗(yàn)室，合同乙方的實(shí)驗(yàn)室；設(shè)置評(píng)審點(diǎn)、開展FRACAS要求。
2.2 試驗(yàn)方案
A根據(jù)大綱要求制定試驗(yàn)方案，內(nèi)容包括：試驗(yàn)項(xiàng)目；選定統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案：號(hào)碼、鑒別比D、風(fēng)險(xiǎn)α和β、試驗(yàn)時(shí)間T、樣品數(shù)量、是否可替換；試驗(yàn)剖面；故障判據(jù)及分類；有關(guān)試驗(yàn)方職責(zé)分工；計(jì)劃進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)、人員、維修器材等資源保證條件；其它可靠性活動(dòng)信息。
B試驗(yàn)方案選定因素定時(shí)截尾試驗(yàn)，累積試驗(yàn)時(shí)間是確定的，便于試驗(yàn)計(jì)劃安排和管理，但不一定是最經(jīng)濟(jì)的；定數(shù)截尾試驗(yàn)，累計(jì)相關(guān)故障數(shù)是確定的，在采取不可替換的試驗(yàn)時(shí)，樣品數(shù)量是也確定的，也不一定是最經(jīng)濟(jì)的。 等概率比序貫試驗(yàn)，做出判據(jù)所需的故障數(shù)和累計(jì)試驗(yàn)時(shí)間比定時(shí)截尾和定數(shù)截尾試驗(yàn)的少，事前只能確定它們的最大值，但樣品數(shù)量和試驗(yàn)時(shí)間難以確定，不便于試驗(yàn)計(jì)劃安排和管理，最大累積試驗(yàn)時(shí)間和累計(jì)故障數(shù)有可能超過(guò)定時(shí)截尾或定數(shù)截尾的試驗(yàn)。
2.3試驗(yàn)條件可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)剖面應(yīng)典型代表產(chǎn)品的使用條件：功能模式，當(dāng)產(chǎn)品有超過(guò)1種使用模式時(shí)，應(yīng)分析各自所占時(shí)間的百分比，確定模式轉(zhuǎn)換的方式，提出試驗(yàn)用典型工作模式；輸入信號(hào)，試驗(yàn)中測(cè)試設(shè)備向樣品輸入一系列信號(hào)，使樣品正常工作；負(fù)載條件，樣品輸出端應(yīng)模擬使用狀態(tài)加載，測(cè)試樣品輸出性能；樣品操作，試驗(yàn)中由產(chǎn)品操作人員模擬使用狀態(tài)進(jìn)行操作；保障條件，實(shí)驗(yàn)室提供的電源、水源、氣源等的各項(xiàng)參數(shù)應(yīng)符合要求；試驗(yàn)剖面，盡量采用綜合應(yīng)力試驗(yàn)設(shè)備模擬產(chǎn)品使用條件，同時(shí)對(duì)樣品施加溫度、濕度、振動(dòng)、低氣壓等應(yīng)力；樣品維護(hù)和修理，試驗(yàn)大綱可能規(guī)定樣品有定期維護(hù)的程序，應(yīng)按照產(chǎn)品使用說(shuō)明正常維護(hù)，不得改變其技術(shù)狀態(tài)；樣品發(fā)生故障，應(yīng)準(zhǔn)予修理，由承制方保證條件并實(shí)施，不得改變樣品技術(shù)狀態(tài)。
2.4試驗(yàn)程序應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)方案制定試驗(yàn)程序，經(jīng)訂購(gòu)方審批后作為落實(shí)試驗(yàn)計(jì)劃的文件，內(nèi)容包括：試驗(yàn)過(guò)程；樣品及其技術(shù)狀況；需檢測(cè)的特性參數(shù)、故障判據(jù)及其容限、檢測(cè)時(shí)段及方法；綜合環(huán)境條件及其容差；試驗(yàn)日志及記錄的數(shù)據(jù)內(nèi)容、記錄時(shí)間間隔要求；故障記錄表格及其登記內(nèi)容、分析報(bào)告要求；中斷試驗(yàn)的規(guī)定，定期維護(hù)時(shí)間、故障發(fā)生之后、試驗(yàn)條件超出容限無(wú)法糾正時(shí)、行政管理需要時(shí)；樣品故障的處置程序，及時(shí)記錄故障現(xiàn)象和發(fā)生的應(yīng)力條件及操作動(dòng)作、確認(rèn)故障、報(bào)告試驗(yàn)負(fù)責(zé)人、在溫度到達(dá)常溫點(diǎn)中斷試驗(yàn)、取出故障樣品、修理樣品或繼續(xù)試驗(yàn)(在不可替換方案中，待樣品修理檢測(cè)正常后；在可替換方案中，裝上備份樣品后)、分析故障明確是否關(guān)聯(lián)、FRACAS、記錄故障處理過(guò)程。
2.5試驗(yàn)評(píng)審試驗(yàn)評(píng)審包括：試驗(yàn)大綱評(píng)審、試驗(yàn)方案評(píng)審、試驗(yàn)程序評(píng)審、試驗(yàn)準(zhǔn)備狀態(tài)評(píng)審、試驗(yàn)中評(píng)審、試驗(yàn)完成綜合評(píng)審。前4項(xiàng)評(píng)審可以結(jié)合在一起進(jìn)行，必須有訂購(gòu)方代表參加；試驗(yàn)中評(píng)審視情況進(jìn)行，如對(duì)故障處理和試驗(yàn)進(jìn)度、序貫試驗(yàn)終結(jié)與否進(jìn)行評(píng)審，由試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人組織實(shí)施；試驗(yàn)完成綜合評(píng)審，應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告編制完成之后進(jìn)行，評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果、產(chǎn)品可靠性水平及其接收與否的結(jié)論、FRACAS報(bào)告、問(wèn)題處置和糾正措施的落實(shí)等。
2.6聯(lián)合試驗(yàn)小組聯(lián)合試驗(yàn)小組由試驗(yàn)方、承制方和訂購(gòu)方代表組成，包括試驗(yàn)、總體、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)量可靠性等專業(yè)人員，一般由試驗(yàn)方任組長(zhǎng)、承制方和訂購(gòu)方任副組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)實(shí)施試驗(yàn)大綱，具體工作：執(zhí)行試驗(yàn)評(píng)審和試驗(yàn)程序，審核試驗(yàn)數(shù)據(jù)，審批樣品故障的分類和FRACAS的糾正措施，審批試驗(yàn)中斷程序。
2.7 試驗(yàn)報(bào)告要求試驗(yàn)報(bào)告是產(chǎn)品可靠性水平的正式記錄，包括試驗(yàn)中產(chǎn)生的各種原始記錄和試驗(yàn)結(jié)果的處理報(bào)告和結(jié)論意見(jiàn)。
3 指數(shù)壽命型統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案
3.1 定數(shù)截尾鑒定試驗(yàn)
3.2 定時(shí)截尾鑒定試驗(yàn)
定時(shí)截尾試驗(yàn)預(yù)先規(guī)定累積試驗(yàn)時(shí)間為T*結(jié)束試驗(yàn)，期間出現(xiàn)r個(gè)關(guān)聯(lián)故障
3.3 定時(shí)截尾試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方案
3.4序貫試驗(yàn)方案
序貫試驗(yàn)的試驗(yàn)時(shí)間不能預(yù)先確定，必須在試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)用公式進(jìn)行計(jì)算，給管理上帶來(lái)不便。為解決此問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)將各方案的判決時(shí)間與故障數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系列出，試驗(yàn)過(guò)程不斷應(yīng)用即可。
4全數(shù)試驗(yàn)
如果訂購(gòu)方要求對(duì)每一臺(tái)產(chǎn)品都進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，而不采用抽樣試驗(yàn)方案，就是全數(shù)試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)序貫試驗(yàn)原理，給出了全數(shù)試驗(yàn)的判決時(shí)間表。有一些家用電器產(chǎn)品，其工作環(huán)境條件與生產(chǎn)廠最后考機(jī)的試驗(yàn)條件接近，如果把該工藝過(guò)程看成是可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)，則屬于全數(shù)試驗(yàn)的類型。如果根據(jù)上表進(jìn)行判決也是可行的。
第五章 可靠性保證試驗(yàn)
1 概述
1.1 環(huán)境應(yīng)力篩選的無(wú)故障檢驗(yàn)試驗(yàn)
1.1.1 試驗(yàn)?zāi)康呐c判據(jù)
前已說(shuō)明，在GJB1032《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法》中規(guī)定，在環(huán)境應(yīng)力篩選的后期程序中要安排無(wú)故障檢驗(yàn)試驗(yàn)。其目的是驗(yàn)證篩選的有效性。其方法是先進(jìn)行80小時(shí)的溫度循環(huán)，后進(jìn)行最長(zhǎng)15分鐘的隨機(jī)振動(dòng)，所用應(yīng)力參數(shù)與前面缺陷剔除程序的相同。無(wú)故障檢驗(yàn)試驗(yàn)的判據(jù)是：在80小時(shí)溫度循環(huán)中如果有連續(xù)40小時(shí)無(wú)故障、在最長(zhǎng)15分鐘隨機(jī)振動(dòng)中如果有連續(xù)5分鐘無(wú)故障，就認(rèn)為產(chǎn)品通過(guò)了環(huán)境應(yīng)力篩選，否則要繼續(xù)進(jìn)行缺陷剔除篩選，之后再進(jìn)行無(wú)故障檢驗(yàn)試驗(yàn)。
1.1.2無(wú)故障檢驗(yàn)試驗(yàn)的概念與發(fā)展
無(wú)故障檢驗(yàn)試驗(yàn)作為環(huán)境應(yīng)力篩選效果的驗(yàn)證試驗(yàn)，要驗(yàn)證產(chǎn)品是否達(dá)到了篩選方案中預(yù)期要剔除的缺陷百分值，也是衡量產(chǎn)品是否已經(jīng)消除早期失效并進(jìn)入隨機(jī)失效期。隨機(jī)失效期的失效率正是裝備可靠性水平的標(biāo)志。因此，無(wú)故障驗(yàn)證試驗(yàn)的最終目的是驗(yàn)證產(chǎn)品是否達(dá)到了設(shè)計(jì)的可靠性要求值。如果無(wú)故障檢驗(yàn)試驗(yàn)通過(guò)了，我們就有理由認(rèn)為產(chǎn)品達(dá)到了定量環(huán)境應(yīng)力篩選方案所預(yù)期的要消除缺陷的高百分值（例如98％），也就是說(shuō)產(chǎn)品以該百分值的置信水平達(dá)到了可靠性設(shè)計(jì)值。從這個(gè)含義出發(fā)，我們可以用這種試驗(yàn)來(lái)證明產(chǎn)品是否實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的MTBF值，其置信概率可與環(huán)境應(yīng)力篩選方案要求的相同。這就是由環(huán)境應(yīng)力篩選發(fā)展而來(lái)的可靠性保證試驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)。
1.2 可靠性保證試驗(yàn)的性質(zhì)與用途
1.2.1 可靠性保證試驗(yàn)的性質(zhì)
可靠性保證試驗(yàn)以無(wú)失效的試驗(yàn)時(shí)間來(lái)驗(yàn)證設(shè)備的MTBF值，是環(huán)境應(yīng)力篩選工作的外延和發(fā)展，其性質(zhì)仍屬工程試驗(yàn)的范疇。
1.2.2可靠性保證試驗(yàn)的應(yīng)用
如前所述，通過(guò)MTBF保證試驗(yàn)的產(chǎn)品，被認(rèn)為消除了高百分比的缺陷型早期失效和達(dá)到了設(shè)計(jì)的MTBF值。因此可靠性保證試驗(yàn)可用于推斷產(chǎn)品的MTBF值。可為承制單位評(píng)估產(chǎn)品的MTBF值提供工程依據(jù)。
2 試驗(yàn)參數(shù)的確定
2.1 試驗(yàn)參數(shù)的定義
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
