学习|可靠性增长试验

任何产品的研制生产设计，都存在某些设计缺陷。大量的工程实践表明，研制生产出来的整机，开始的可靠性水平 (MTBF)通常只有预计值的10%～30%。承制方为了达到使用方要求的MTBF，必须通过可靠性增长，排除系统性失效的原因或者减少失效发生的概率来提高产品的可靠性水平。

一、可靠性增长

由于产品和技术的复杂性，产品的设计和制造都是一个不断深化、逐步完善的过程。研制或试生产的产品会存在设计、工艺方面的缺陷，导致试验和初始使用时故障和问题较多，需要有计划采取纠正措施，提高并逐步达到可靠性要求。

可靠性增长就是通过逐步改正产品设计和制造中的缺陷，不断提高产品可靠性的过程，它贯穿于产品的寿命周期内。① 研制阶段（A点到B点）主要针对设计缺陷采取纠正措施，通过设计优化使可靠性不断增长；② 试生产阶段（C点到D点）主要针对设计不足和元器件方面的缺陷，采取改进措施提升可靠性；③ 批生产和使用阶段（E点到F点）主要针对工艺缺陷、装配缺陷和质量控制问题，逐项解决不断提升可靠性。

实现可靠性增长的三个基本要素：①通过分析和试验发现故障源，②发现问题的反馈，③根据发现的问题，采取有效的改正措施。其实，这和日常工作中不符合项闭环，质量问题归零等思路都是一致的，所以，这里的重点不是发现故障和反馈，而是能不能采取“有效”的纠正措施，就事论事的“纠正”肯定无法真正达到可靠性增长的目的。

可靠性增长的速度取决于上述三个要素实现的完善程度。在大多数情况下，故障源是通过试验发现的，因此可靠性增长过程就成为众所周知的试验——分析——改进（TAAF）过程，常用的几种可靠性增长方法：

1）依靠分析、设计（如预计、FMECA、FTA等）实现可靠性增长，这种方法花费最少，收效很大；

2）依靠试验实施可靠性增长，包括专门在实验室中的可靠性增长试验、利用性能试验/功能试验/环境试验/环境应力筛选等试验发现问题、内场试验与外场使用相结合等（注意，可靠性增长试验只是可靠性增长的方法之一，不是全部）；

3）依靠生产经验实现可靠性增长；

4）依靠使用经验进行可靠性增长。

二、可靠性增长试验内涵

GJB450将可靠性试验分为两大类：工程试验和统计试验，其中工程试验的目的是暴露产品设计、工艺、元器件、原材料等方面存在的缺陷，加以排除，以提高产品可靠性，环境应力筛选和可靠性增长属于工程试验的范畴。统计试验的目的是验证产品是否达到了规定的可靠性要求，而不是暴露产品存在的缺陷，可靠性鉴定试验和可靠性验收试验属于统计试验的范畴。

可以采用许多方法进行可靠性增长，可靠性增长试验就是方法之一。根据GJB 450A-2004《装备可靠性工作通用要求》，可靠性增长试验的目的是通过产品施加模拟实际使用环境的综合环境应力（与环境应力筛选试验不同，这个环境应力可以超过设计极限）暴露产品中的潜在缺陷并采取纠正措施，使产品的可靠性达到规定的要求；可靠性增长试验应有明确的增长目标和增长模型，重点是进行故障分析和采取有效的设计更改措施。

正式的可靠性增长试验应在状态鉴定前、成功地完成环境应力筛选及环境鉴定试验后进行，所使用的试验样品应能反应批生产时的技术状态及生产过程。成功的可靠性增长试验可以替代可靠性鉴定试验，但应得到订购方的批准。与可靠性增长试验相关的标准包括GB/T15147-2017《可靠性增长大纲》、GJB1407-1992《可靠性增长试验》等。进行可靠性增长试验需注意：

1）应根据产品的特点、重要程度、经费、进度等条件，通过权衡分析来确定可靠性增长的方法，而不一定都采用专门安排的可靠性增长试验；

2）试验本身只能暴露问题，不能提高产品的固有可靠性。只有采取纠正措施，防止故障的再现，才能达到可靠性增长的目的；

3）必须建立健全的故障报告、分析和纠正措施系统，以监控产品可靠性增长的情况；

4）可靠性增长试验与应力筛选试验的区别如下表。

三、可靠性增长试验的要求

试验大纲：试验前应编写试验大纲，试验大纲应包括：试验的目的和要求、受试设备（可靠性增长的对象）的说明、试验仪器及设备（测量设备、陪试设备）的说明和要求、试验环境条件/性能合格范围/故障判据及接口限制、可靠性增长模型、数据的收集和记录要求、预防性维修的说明、试验进度安排和试验程序、工作时间及资源要求、受试设备的最后处理等内容。应组织行业专家对试验大纲的内容进行评审，确保大纲的适宜性。

受试设备：受试设备应是合格产品，并通过了环境试验，并且在设计、材料、结构与布局及工艺等方面能反映批产状态；受试设备可靠性预计值应不小于要求值时才开始试验（比较明确，可靠性增长是为了消除设计、工艺等方面的缺陷，让可靠性指标达到预计值，如果可靠性预计值都达不到要求，也就失去了可靠性增长的意义）；对受试设备进行FMECA分析，有助于试验过程中的故障分析。

性能测试：包括试验前、试验期间和试验后三个阶段实施，①试验前对受试设备测试，确保符合产品规范等相关要求，并记录数据作为参考；在受试设备装入试验箱内再次进行性能测试，不合格产品一律不准参加试验（为什么测试两次呢，个人认为是确保受试设备在装入试验箱过程中不出问题，注意装入试验箱后的测试不用记录数据）。②每一试验循环期间，应记录受试设备的性能参数，并将这些参数与试验前和试验期间其他循环的性能参数进行比较。③试验结束后对受试设备进行测试，并将测试参数与试验前和试验期间的性能参数进行比较。

试验评审：包括试验前评审、试验中的审查、试验后的评审三部分，①试验前评审包括试验大纲评审、依据大纲对试验准备情况的评审两部分，以确定是否具备了试验条件。② 依据预定阶段的安排，按试验大纲检查试验进展情况，使订购方对试验状况及结果进行审查。③ 试验结束后对试验结果进行评审，评定试验结果是否满足相关要求。

报告：试验结束后，应提供以下部分报告：试验大纲、试验结果报告、故障报告、故障分析报告、故障纠正措施实施报告等。

产品的可靠性越来越受到大家重视，在产品研制生产过程中，除了利用可靠性增长试验，还应充分利用性能试验/功能试验/环境试验/环境应力筛选等试验发现问题，采取有效的纠正措施，以不断提升产品的可靠性。