課程可靠性工程

1、可靠性工程zhangzhi2014年6月College of Nuclear Science and Technology第六章可靠性試驗(yàn)(Reliability Test)Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.1可靠性試驗(yàn)概述一、可靠性試驗(yàn)?zāi)康?Pures of Reliability Test)在研制階段使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)定的可靠性指標(biāo)(Reliability Index)在產(chǎn)品研制定型時(shí)進(jìn)行可靠性鑒定(Reliability Qualification)在生產(chǎn)過(guò)程中控制產(chǎn)品的質(zhì)量(Qual

2、ity)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行篩選(Screening)，提高整批產(chǎn)品的可靠性水平研究產(chǎn)品的故障機(jī)理(Fault Mechanism)Harbin Engineering UniversityCollege ofNuclear Science and Technology6.1可靠性試驗(yàn)概述二、可靠性試驗(yàn)分類(Classification of Reliability Test)按試驗(yàn)環(huán)境分類（Classification by Test Environment）內(nèi)場(chǎng)試驗(yàn)（Laboratory Test）外場(chǎng)試驗(yàn)（Field Test）Harbin Engineering UniversityColleg

3、e of Nuclear Science and Technology6.1可靠性試驗(yàn)概述按試驗(yàn)?zāi)康姆诸?Classification by Pures)環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)（Environmental Stress Screening Test）工程試驗(yàn)(Engineering Test)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)(Reliability Growth Test)可靠性試驗(yàn)(Reliability Test)可靠性鑒定試驗(yàn)(Reliability Qualification Test)驗(yàn)證試驗(yàn)（VerificationTest）可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)(Reliability Acceptance Test)Harb

4、in Engineering University驗(yàn)證產(chǎn)品可靠性水平產(chǎn)品存在的缺陷College of Nuclear Science and Technology6.1可靠性試驗(yàn)概述三、可靠性試驗(yàn)的要素（Key Pos）試驗(yàn)條件(Test Conditions)：包括工作條件和維修條件試驗(yàn)時(shí)間(Test Time)：廣義的時(shí)間概念，工作次數(shù)、周期、距離等Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.1可靠性試驗(yàn)概述故障判別原則(Fault Criterion)：樣品在規(guī)定的工作條件下運(yùn)行時(shí)發(fā)生的

5、任何機(jī)械、電子元器件、零的破裂、破壞以及樣品喪失規(guī)定功能或參數(shù)超出所要求的性能指標(biāo)范圍的現(xiàn)象，都作為故障處理；由于試驗(yàn)設(shè)備、測(cè)試儀器或工作條件的人為改變而引起的故障，不應(yīng)計(jì)入故障。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.1可靠性試驗(yàn)概述樣品的抽取(Sle)：根據(jù)國(guó)際或，確定生產(chǎn)方、使用方風(fēng)險(xiǎn)及受試樣品數(shù)和合格標(biāo)準(zhǔn)。主要根據(jù)置信區(qū)間、置信水平確定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理(Test Data Pro選擇合理的統(tǒng)計(jì)分析方法。s)：正確收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，Harbin Engineering UniversityC

6、ollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程試驗(yàn)一、應(yīng)力篩選試驗(yàn)（Environmental Stress Screening Test）目的(Pure)：考核產(chǎn)品在各種工作環(huán)境（振動(dòng)、沖擊、離心、溫度、熱沖擊、潮熱、鹽霧、低壓等）條件下的適應(yīng)能力，在產(chǎn)品出廠前，有意向電子產(chǎn)品施加合理的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力，將其的潛在缺陷（不良零件、元器件、工藝缺陷等）加速發(fā)展變成早期故障，通過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并加以排除，從而提高產(chǎn)品的可靠性。Harbin Engineering UniversityCollege ofNuclear Science and Techn

7、ology6.2可靠性工程試驗(yàn)典型篩選應(yīng)力(Classic Stress )Harbin Engineering University應(yīng)力類型(Types)應(yīng)力強(qiáng)度（ensity）費(fèi)用(Cost)溫度(Temperature)恒定高溫低低溫度循環(huán)慢速升溫較高較高快速升溫高高溫度沖擊較高適中振動(dòng)(Vibration)掃描正弦較低適中隨機(jī)振動(dòng)高高綜合(Combination)溫度循環(huán)與隨機(jī)振動(dòng)高很高College of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程試驗(yàn)一個(gè)循環(huán)溫度高溫保持?jǐn)嚯姅嚯姼邷卦O(shè)定值通電室溫低溫設(shè)定值通電低溫保持時(shí)間溫度循環(huán)過(guò)程Harbin E

8、ngineering UniversityCollege ofNuclear Science and Technology6.2可靠性工程試驗(yàn)溫度循環(huán)隨機(jī)振動(dòng)恒定高溫電應(yīng)力溫度沖擊額定正弦各種應(yīng)力篩選效果比較Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)力篩選實(shí)施中應(yīng)注意(Notes)環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)不應(yīng)改變產(chǎn)品的失效機(jī)理篩選的目的是剔除早期故障，因此不必模擬真實(shí)環(huán)境可以提高整批產(chǎn)品的可靠性水平，但不能提高產(chǎn)品的固有可靠性對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)實(shí)施三級(jí)（元器件級(jí)、電路板級(jí)、設(shè)備級(jí)）

9、100%的環(huán)境應(yīng)力篩選不是可靠性鑒定、驗(yàn)收試驗(yàn)，但經(jīng)過(guò)篩選的產(chǎn)品有利于鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)的順利進(jìn)行Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程試驗(yàn)二、可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)(Reliability Growth Test)定義(Definition)：以改進(jìn)產(chǎn)品的可靠性為目標(biāo)，通過(guò) “試驗(yàn)-分析-糾正-再試驗(yàn)”的反復(fù)循環(huán)過(guò)程，使產(chǎn)品在研制階段通過(guò)試驗(yàn)分析，產(chǎn)品的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，采取有效的糾正措施，提高產(chǎn)品可靠性而進(jìn)行的一系列試驗(yàn)。任務(wù)(Task)：通過(guò)可靠性增長(zhǎng)，保證產(chǎn)品進(jìn)入批量生產(chǎn)前的可靠性達(dá)

10、到預(yù)期的目標(biāo)，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。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程試驗(yàn)適用范圍（Application Scope）：新研制的復(fù)雜產(chǎn)品（Newly Developed Complex Production ）關(guān)鍵產(chǎn)品(critical Production)由于可靠性試驗(yàn)消耗的資源和時(shí)間巨大，并不是所有產(chǎn)品都適于安排可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science

11、 and Technology6.2可靠性工程試驗(yàn)對(duì)受試產(chǎn)品的要求(Requirements for Testing Products)受試產(chǎn)品具有 Layout)的結(jié)構(gòu)和布局(Structure and具備技術(shù)要求的性能和功能(Performance and Function)，并通過(guò)環(huán)境試驗(yàn)(Environmental Test)在可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)前，已實(shí)施早期故障篩除(FaultScreen)經(jīng)過(guò)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的受試產(chǎn)品，由于結(jié)構(gòu)可能變更、可能帶有較大的殘余應(yīng)力和損耗，原則上不能再用于別的試驗(yàn)Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear S

12、cience and Technology6.2可靠性工程試驗(yàn)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)成功條件（Sucs Conditions）具有可靠性鑒定試驗(yàn)所規(guī)定的環(huán)境工作條件(Required Environment Conditions)對(duì)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)過(guò)程的(Trace)是嚴(yán)格的，而且故障(Fault Record)完整有完善的故障閉環(huán)系統(tǒng)(Closed Loop System)，對(duì)故障糾正過(guò)程有詳盡可追溯的(Traceable Record)最終結(jié)果的評(píng)估是的(Creditable)，即評(píng)估用數(shù)學(xué)方法恰當(dāng)，置信水平(Level)選取符合要求，評(píng)估結(jié)果產(chǎn)品可靠性高于或等于計(jì)劃的可靠性增長(zhǎng)目標(biāo)Harbin E

13、ngineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程試驗(yàn)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)基本方法(Basic Methods)試驗(yàn)、分析與糾正試驗(yàn)(Test,計(jì)劃、ysis and Corrective Test )與控制(Plan, Trace and Control)Harbin Engineering UniversityCollege ofNuclear Science and Technology6.2可靠性工程試驗(yàn)可靠性增長(zhǎng)模型（Duane模型）m TMR MIT I MR ：產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到的MTBF（h）：產(chǎn)品試制

14、后初步具有的MTBF（h）：增長(zhǎng)試驗(yàn)前預(yù)處理時(shí)間（h）：是產(chǎn)品由MI增長(zhǎng)到MR所需的時(shí)間：增長(zhǎng)率，其值小于1MI TI TmHarbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.2可靠性工程試驗(yàn)使用可靠性：目標(biāo)值、門限值目標(biāo)值，產(chǎn)品最終投入使用應(yīng)達(dá)到的可靠性值門限值，產(chǎn)品投入使用的可以接受的值固有可靠性：規(guī)定值、最低可接受值規(guī)定值，由目標(biāo)值轉(zhuǎn)化而來(lái)，作為設(shè)計(jì)輸入最低可接受值，由門限值轉(zhuǎn)化而來(lái)，作為投入使用的控制值Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear

15、 Science and Technology6.3可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)一、概述可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)（Reliability Verification Test）：包括可靠性鑒定試驗(yàn)和可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)，都是按照數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)制定的，因此又稱為可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)(Reliability S性驗(yàn)收試驗(yàn)。istic Test),包括可靠性鑒定試驗(yàn)和可靠可靠性鑒定試驗(yàn)(Reliability Qualification Test)：是為了驗(yàn)證產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、工藝方面能否在規(guī)定的條件下滿足規(guī)定的性能及可靠性要求，由訂購(gòu)有代表性的產(chǎn)品在規(guī)定條件下所做的試驗(yàn)，并以此作為批準(zhǔn)定型的依據(jù)。Harbin Engineering Un

16、iversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)一、概述可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)(Reliability Acceptance Test)：為了保證產(chǎn)品的可靠性不隨生產(chǎn)期間工藝、工裝、工作流程，零質(zhì)量變化而降低，以及當(dāng)產(chǎn)品定型后，為考核成批生產(chǎn)的產(chǎn)品是否能否達(dá)到規(guī)定的可靠性指標(biāo)而作的試驗(yàn)。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)二、可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)的分類（Classification）按產(chǎn)品分類（Classificat

17、ion by Product Life）成敗型試驗(yàn)(Sucs or Failure Test)：適用于以可靠度或成功率、為指標(biāo)的產(chǎn)品。對(duì)于重復(fù)使用的產(chǎn)品，兩次試驗(yàn)間應(yīng)按正常的要求進(jìn)行，以保證試驗(yàn)開始時(shí)的狀況和性能相同。連續(xù)型試驗(yàn)(Continuous Test)：適用于已知為指數(shù)、威、正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)等分布的產(chǎn)品，可分為全數(shù)試驗(yàn)(Exhaustive Test)、定數(shù)試驗(yàn)(FixedNumber Test)、定時(shí)試驗(yàn)(Fixed Time Test)和序貫試驗(yàn)(Sequential Test)等。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Sc

18、ience and Technology6.3可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)按試驗(yàn)的截尾方式分類(Classification by Censored Types)定時(shí)截尾試驗(yàn)(Fixed Time Censored Test)：對(duì)n個(gè)樣品進(jìn)行試驗(yàn)，事先規(guī)定試驗(yàn)截尾時(shí)間t0，到時(shí)所有試驗(yàn)樣品停止試驗(yàn)，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)估產(chǎn)品的可靠性特征量，又可分為有替換和無(wú)替換兩種方案，分別記為（n，有， t0）和（n，無(wú)，t0）。優(yōu)點(diǎn)(Merit)：事先確定了最大的積累試驗(yàn)時(shí)間，便于計(jì)劃管理，并能對(duì)產(chǎn)品MTBF的真值作出估計(jì)，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)(demerit)：為了作出判斷，質(zhì)量很好或很差的產(chǎn)品都要經(jīng)歷最多的累積試驗(yàn)時(shí)間或故障數(shù)

19、。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)二、可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)的分類（Classification）定數(shù)截尾試驗(yàn)(Fixed Number Censored Test)：對(duì)n個(gè)樣品進(jìn)行試驗(yàn)，事先規(guī)定試驗(yàn)截尾的故障數(shù)r，試驗(yàn)進(jìn)行到出現(xiàn)r個(gè)故障為止，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)估產(chǎn)品的可靠性特征量，又可分為有替換和無(wú)替換兩種方案，分別記為（n，有，tr）和（n，無(wú)，tr），tr為第r個(gè)故障出現(xiàn)的時(shí)刻。缺點(diǎn)(Demerit)：事先不易估計(jì)所需的試驗(yàn)時(shí)間，實(shí)際應(yīng)用較少。Harbin Engineer

20、ing UniversityCollege ofNuclear Science and Technology6.3樣品編碼可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)樣品編碼nn332211tt00（n，有，t0）樣品編碼（n，無(wú)，t樣品編碼）0nn332211ttrrHarbin Engineering University（n，無(wú)，tr）（n，有，tr）College of Nuclear Science and Technology6.3可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)序貫截尾試驗(yàn)(Sequential Censored Test)：按事先擬定的接收、拒收及截尾時(shí)間線，在試驗(yàn)期間對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)觀察，并將累積的相關(guān)試驗(yàn)時(shí)間和故障數(shù)與規(guī)定

21、的接收、拒收或繼續(xù)試驗(yàn)的判據(jù)做比較的一種試驗(yàn)。優(yōu)點(diǎn)(Merit) ：所要求的平均故障數(shù)和平均累積試驗(yàn)時(shí)間最小，常用于可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)。缺點(diǎn)(Demerit) ：隨著產(chǎn)品的質(zhì)量不同，其總的試驗(yàn)時(shí)間差別很大；對(duì)某些產(chǎn)品，不易作出接收或拒收的判斷，因而最大累積試驗(yàn)時(shí)間和故障數(shù)可能會(huì)超過(guò)相應(yīng)的定時(shí)截尾試驗(yàn)。Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)三、指數(shù)分布定時(shí)截尾無(wú)替換可靠性試驗(yàn)r1 (N r)t0 (N r)ntiN i13指數(shù)分布的無(wú)性21t0 1 r（n，無(wú)，t0）t (N r)tr 0 i i1Harbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)四、指數(shù)樣品編碼分布定時(shí)截尾有替換可靠性試驗(yàn)n1N r N Nt03指數(shù)分布的無(wú)性21t0（n，有，t0）Nt 0rHarbin Engineering UniversityCollege of Nuclear Science and Technology6.3可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)五、指數(shù)分