暂无信息 |
可靠性试验简述及分类
- 点击次数：519 发布时间：2010-10-18
可靠性试验简述及分类
一、 可靠度试验
可靠度试验（Reliability Test）乃验证产品在时间方面的特性，又称为寿命试验（Life Test）或经久性试验（Durability Test）。可靠度试验的分类，在研发与生产阶段上依据美军标准MIL-STD-785B（1983）之说明，可分为量测试验（Survey Test）、可靠度发展/成长试验（Reliability Development/Growth Test, ）、可靠度鉴定试验（Reliability Qualification Test, RQT）、生产可靠度接收试验（Production Reliability Acceptance Test, PRAT）等四类。可靠度试验的主要参考规范为美军标准ML-STD-781D（1986），和美军手册MlL-HDBK-781D（1986），前者说明可靠度试验的一般需求与规定，后者提供各种装备分类的可靠度试验复合环境轮廓、标准统计试验方案、以及可靠度估算方法。
1.1量测试验
量测试验之目的系在说明规划与执行热及振动量测试验之程序，用以决定装备的温度稳定时间与结构动态共振特性。
热与振动量测试验应该以装备的样本进行，以便决定装备的温度稳定水平及找寻共振条件与设计弱点。温度与振动量测应该在执行可靠度成长试验之前实施，若有规定时，在可靠度鉴定试验与环境应力筛选之前亦应该执行。除非经过采购单位特别许可，选定执行可靠度。
热量测应该在试验用装备中选择一个样本，在可靠度试验程序中规定的温度与工作循环条件下实施。热量测主要在决定装备中的热点与具有zui大热惰性的组件，以及建立装备与试验柜温度之间的时间一温度关系，这些关系应该用以决定装备的热稳定水平。试验温度下限的稳定时间为装备中热惰性zui大点的温度达到试验温度下限的2℃之内或温度变化率小于每小时2℃。试验温度上限的稳定时间为装备中热惰性zui大点的温度达到试验温度上限的2℃之内或温度变化率小于每小时2℃。在执行量测与试验时，应该同时持续记录装备冷却空气与试验柜空气的温度。一旦热量测的结果显示局部温度显著的此zui终热设计分析的预估结果还高，或者比可靠度预估所用的减额定值还大时，则在开始进行可靠度试验之前应该采取必要的改进行动，并且经过验证与认可。
1.1.2振动量测
振动量测应该在试验用装备中选择一个样本实施以找寻共振条件与设计弱点。除非采购单位另有规定，量测用的振动条件应该依照可靠度试验程序中之规定。任何在执行振动量测试验过程中发生的失效都应该加以记录、调查及分析原因;在开始执行可靠度试验之前应该完成必要的改正行动，并且经过验证与认可。振动量测时装备的安装情形应该模拟实际使用时的安装情形。
1.2可靠度发展/成长试验
可靠度发展/成长试验（Reliability Development/Growth Test, RDGT），是在研发过程正式鉴定之前、将系统或装备放在实际的、摸拟的或加速的任务轮廓复合环境下进行试验，加速失效的发生。当失效发生时，分析与隔离失效的原因，据以执行适当的设计改正行动，并再试验验证改正行动之成效。经由此一连串有计划的试验、分析与改正（Test, Analyze, And Fix, TAAF）的过程，可以尽早发现设计弱点及疵病，排除在将来生产型系统与装备可能发生的类似失效现象，因而促进可靠度成长，达到增加系统与装备实地可靠度（Field Reliability）的目的，因此又有人将可靠度成长/发展试验称之为TAAF。其实光是试验本身并不能使可靠度成长，唯有能防止试验时的失效再在实际操作时发生的设计改正行动，才能真正地改进装备的可靠度。
目前美国*的政策是，在全型发展、发展与生产并行（必须经认可）及初期部署时，可靠度都必须成长。研发者必须拟订可靠度成长管理计昼，规定可靠度启始值及目标，以及在研发过程的每一阶段中特定里程点的可靠度成长预估值，计划中同时规定每一个里程点所需执行的试验，以及改正试验时发现的缺陷和疵病所需的时间与手段，以免这些失效在实际操作时重现。
可靠度成长计划经评估核可后，必须强制执行，以免因可靠度工程变更提议而在行政上造成延误。在可靠度成长/发展试验时发生的失效是受欢迎的，而且研发阶段的重点工作为估算设计产品的可靠度算值，因此研制单位不会受罚则的约束。
广义的可靠度成长可分为表面成长和阶梯成长两种。表面成长是因为筛除试件中的较弱零件及不良工艺所造成的，而阶梯成长则是因为改正设计所造成的。表面成长不会由原型件转到生产件，但是会在装备的每一单件上重复发生，因此又有人称之为非成长之成长（No-Growth Growth）.。由于有效的加入设计改正行动，阶梯成长则确实会转移到生产件上。因此，TAAF过程包括一序列的试验时问（表面成长），而每一试验时间后则必须跟着一段改正时间（阶梯成长）。当有两件或两件以上的试件同时进行试验时，试验与改正时间必须错开，如此当一件试件在执行试验时，其它则在进行改正行动。
RDGT必须改正的主要失效种类包括（l）减低操作有效性的失效，以及（2）造成维护与后勤支持成本的失敕。改正前者，可提高任务可靠度;改正后者，则可减低维护人力成本。
在研发初期能够获得的一或二件装备进行RDGT，因为设计初期难免会有不成熟或考虑不周之处，假如延迟发现失效的时间，一旦进入正式的形态管制循环后再改正设计，因为增加可靠度工程变更所需的行政处理程序，反而会引起更大的研发时程耽搁。这种耽搁累积的结果，将造成计划后期无法避免的配合困难问题，甚至于可能无法采取必需的设计改正行动。
执行RDGT时，以电子装备为例，一般的程序为l）先执行ESS，以消除试件中不良工艺和较弱零件等非设计疵病;（2）其次依照MIL-STD-810规定之方注与程序执行环境试验，确定硬品耐环境极值的能力;（3）zui后再以寿命周期轮廓的复合环境应力，按试验一分析一改正原则进行可靠度试验。
在系统寿命周期中，由于失效原因及模式之不同而产生浴缸曲线式的失效率变化，研发初期所存在的失效率往往比理想的失效率为高，可依失效类别安排适当试验，将相关失效模式发掘及排除，在RDGT初期利用超应力（Over stress）及复合应力（Combined-Stress），可获致提早改进设计缺失之效果，以防止在漫长贮存期中失效模式之突然出现。
依据785B之需求，一个适当的可靠度计划，应当强调ESS及RDGT，而后适度执行RQT及PRAT，但非*不做。RDGT与RQTzui大的不同为RDGT之目的在发掘失效，而RQT则是履约的依据。
1.3可靠度鉴定试验
可靠度鉴定试验（Reliability Qualification Test, RQT），可靠度鉴定试验之目的是在装备进入生产前，对研制装备满足zui低可靠度需求的合理保证。可靠度鉴定试验的试验轮廓必须考虑寿命周期的实际操作状况。同时RQT是一种合约性的行为，利用统计的原理，抽样试验检定可靠度参数是否达到约定的目标，作为分析履约与否的依据，试验结果可以推算可靠度估计值，但必须考虑样本大小的因素。在所选用的统计试验方案必须预先订定装备的合格准则（允收），此一准则规定装备真实可靠度小于zui小允收可靠度需求以及大于zui大拒收可靠度需求的冒险机率极限，前者即为生产者冒险（α），后者为消费者冒险（β）。统计试验方案的选择必须根据成本与时程有效的加以裁适。
在可靠度试验的实务上，常会遭遇到一种困扰的现象，亦即不管是否与统计上的假设矛盾，试验十件试件、每件试验十小时，并不等于试验一件试件、每件试验一百小时，除非试件的MTBF小于10小时、且100小时的试验时间尚末达试件老化的时期。
可靠度鉴定试验是正式生产前先导生产阶段的试验，目的在决定生产制造能力已经可制造设计成熟的系统或装备，因此RQT必须及时完成，以便作为生产决策的管理信息输入数据。
在开始执行RQT之前，有一些必要的试验执行与管制文件必须事先备便，这些文件包括:可靠度鉴定试验计划，及可靠度鉴定试验细部程序、试件清单、装备规范、可靠度鉴定试验环境轮廓、统计试验方案，以及确实规定试验权责单位、试验时问、试验地点，以及所使用试验仪具设备的可靠度鉴定试验执行方案。
1.4生产可靠度接收试验
生产可靠度接收试验（Production Reliability Acceptance Test, PRAT），生产可靠度接收试验也是利用统计检定的方法验证交货装备或生产批的可靠度是否符合设计规定。试验环境条件必须是代表实际任务轮廓的操作与环境状况，在统计试验方案中，必须订定允收准则，以及特定信赖（冒险）水平下的zui小允收可靠度。此一准则必须依据成本与时程效率而加以裁适。试验结果或许可以提供验证得可靠度的推定值，但是由于所选定试件样本数的限制，其信赖水平将受影响。
生产可靠度接收试验结果有时可代替书面或口头的使用保证，作为反应制造者正面或负面财务状况的基础。
由于本项试验必须仿真装备的寿命周期与操作环境，生产可靠度接收试验可能需要相当昂贵的试验设备，因此一般都不建议采用所有装备，亦即100%抽样的试验方案。因为此项试验结果为履约的依据，因此生产可靠度接收试验应该尽可能由与研制者无关的独立单位来负责。zui后由于生产可靠度接收试验具有提供使用者的保护机能，以及对于研制者质量管理计划的激励作用，当生产运作一切都很健全和顺利时，通常抽样频率可以适度地予以放松，但是此一调整并不意味着生产可靠度接收试验的需求可以*搁置或加以废止。
东莞市宏展仪器有限公司/