產品可靠性能檢驗基礎知識

產品可靠性能檢驗第一章產品可靠性能檢驗基礎知識v第一節(jié)可靠性定義和可靠性術語v第二節(jié)可靠性特征量v第三節(jié)產品可靠性試驗目的及分類v第四節(jié)產品可靠性試驗計劃及試驗要求v第五節(jié)產品可靠性試驗方案及一般試驗程序v第六節(jié)國內外產品可靠性能試驗現狀第一節(jié)可靠性定義和可靠性術語一、可靠性定義和可靠性術語的發(fā)展（一）可靠性的定義產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間區(qū)間（或操作聰數）內完成規(guī)定功能的能力。1.產品指零件、元器件、部件、設備或系統(tǒng)等。2.規(guī)定的條件（1）產品使用的負載和維護條件；（2）環(huán)境條件；（3）貯存條件；3.規(guī)定的時間以時間為尺度度量產品的可靠性特性，它是可靠性區(qū)別于產品其它特性的重要特征。4.規(guī)定的功能指產品標準或產品技術條件中所規(guī)定的各項技術性能（技術指標）。（二）可靠性技術的發(fā)展產品的可靠性是產品質量的一個重要方面，機電產品的質量應包括其技術性能指標和可靠性能指標兩個方面。這兩者之間既有聯系由于區(qū)別，加入產品的可靠性不高，即使其技術性能指標很先進，也不能認為產品質量好。二、可靠性基本術語1.產品指能夠被單獨考慮的任何元器件、零部件、組件、設備或系統(tǒng)。2.效能指產品滿足規(guī)定的定量服務要求的能力。3.故障指產品不能執(zhí)行規(guī)定功能的狀態(tài)。通俗的講，不能正常使用（工作）的產品就稱是有了“故障”的產品。4.應力導致產品開始劣化直至失敗的誘因——環(huán)境條件、工作條件等稱為應力。通俗的說，應力就是對產品的功能有影響的各種因素。5.失效產品終止完成規(guī)定功能的能力，或通俗的說，產品不能實現所規(guī)定的功能時，通常稱為“失效”，對可修復（修好）的產品則稱為“故障”。6.失效機理和失效模式導致失效的物理、化學、機械或其他的過程，稱為失效機理。產品失效的形式、形態(tài)、現象稱之為失效模式。7.失效與置信度

失效率是工作到某一時刻尚未失效的產品，在該時刻后單位時間內發(fā)生失效的概率。置信度是指產品的真實失效率等于被定等級的最大失效率而被判定為不合格的概率。8.使用壽命

產品在規(guī)定的條件下，從規(guī)定時刻開始（一般為出廠時），到失效密度（一般可認為失效發(fā)生的頻率）變到不可接受或產品的故障被認為不可修理時止的時間區(qū)間，稱為產品的使用壽命，通俗的說就是當產品不能正常使用了，而且也修不好時的前一段時間（及正常使用時間）叫產品的使用壽命。9.耐久性、可用性和可信性產品在規(guī)定的使用于維修條件下，直到極限狀態(tài)前完成規(guī)定功能的能力稱為產品的耐久性。在要求的外部資源得到保證的前提下，產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間或時間區(qū)間內處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力，稱為產品的可用性。產品的可信性是一個集合性術語，它是用來表示可用性及其影響因素，即可靠性、維修性、維修保障性。10.維修

指為保持或恢復產品處于能執(zhí)行規(guī)定功能的狀態(tài)所進行的所有技術、管理和監(jiān)督等活動。11.維修性和維修保障性

在規(guī)定的條件下并按規(guī)定的程序和手段實施維修時，產品在規(guī)定的使用條件下，保持或恢復能執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力稱為產品的維修性。修機構在規(guī)定的條件下，按照規(guī)定的維修方針提供維修產品所需資源的能力稱為產品的維修保障性。第二節(jié)可靠性特征量用來表示產品總體可靠性高低的各種可靠性數量指標（參數），稱為可靠性特征量。一、可靠度可靠度是指產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間（或操作次數）內完成規(guī)定功能的概率，它是描述產品可靠性程度很重要的定量參數，一般記為R。二、累計失效概率和失效概率密度

與可靠度的定義相反，累計失效概率是指產品在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時間（或操作次數）內未完成規(guī)定功能（喪失規(guī)定功能即發(fā)生失效）的概率。三、瞬時失效率和平均失效率

瞬時失效率也稱失效率。產品在某一瞬間t時的失效率是指產品工作到t時刻后的單位時間內發(fā)生失效的概率。平均失效率是指在某一規(guī)定的時間（t1，t2）內瞬時失效率（失效率）的平均值。四、平均壽命

通俗的說，產品的平均壽命就是指一批產品壽命的平均值。但嚴格說來，對于可修復（可維修）的產品，其壽命平均值常用“平均無故障工作時間”MTBF表示，即產品或系統(tǒng)發(fā)生故障后，經檢查后再投入工作，這時，在兩次故障間的平均工作時間就稱為該產品的平均無故障工作時間。對已不可修復的產品的平均壽命是指產品發(fā)生失效前的平均工作時間（或平均操作次數），通常記作MTTF。平均壽命的觀測值用?=五、可靠壽命、特征壽命和中位壽命所有產品的總工作時間總失效率第三節(jié)產品可靠性目的及分類一、產品可靠性試驗目的

我們對產品進行可靠性試驗，通常是為了達到如下目的：1.在研制階段使產品達到可靠性指標2.在產品研制定型時進行可靠性鑒定3.在生產過程中控制產品的質量4.對產品進行篩選以提高整批產品的可靠性水平5.研究產品的失效機理二、產品可靠性試驗方法的分類根據試驗的地點、試驗的項目、可靠性工作的階段，施加的應力強度、對可靠性的影響、試品破壞情況、試驗規(guī)模及抽樣方案的類型等，可將可靠性試驗分很多種類。1.按試驗地點分類：實驗室、現場試驗2.按試驗項目分類：環(huán)境、篩選、壽命試驗3.按可靠性工作階段分類：研制、鑒定、驗收試驗4.按施加應力的強度分類：正常工作、過負荷、加速壽命試驗5.按對可靠性的影響分類：可靠性測定、可靠性驗證、可靠性增長試驗6.按試品破壞情況分類：破壞性、非破壞性試驗7.按試驗規(guī)模分類：全數、抽樣試驗8.按抽樣方案類型分類：定時或定數截尾試驗、序貫截尾試驗通常慣用的分類方法是把可靠性試驗簡化歸納為五大類，即環(huán)境試驗、壽命試驗、篩選試驗、現場使用試驗和鑒定試驗。環(huán)境試驗是考核產品在各種環(huán)境（振動、沖擊、離心、溫度熱沖擊、潮濕、鹽霧、低氣壓等）條件下的適應能力，是評價產品可靠性的總要試驗方法之一。壽命試驗是研究產品壽命特征的方法?，F場使用試驗是在使用現場中進行的試驗。鑒定試驗是對產品的可靠性水平進行評價而做的試驗。它運用根據抽樣理論制定出來的抽樣方案，在保證生產者不致使質量符合標準的產品被拒絕的條件下進行鑒定試驗。

總結：對于不同的產品，為了達到不同的目的，可選擇不同的可靠性試驗方法。但在實際應用時，往往由于施加的應力種類和強度不同，或者試驗目的要求不一樣，而采用各種不同的組合方法進行可靠性試驗，為了評價分析電子產品可靠性而進行的試驗稱為可靠性試驗。試驗目的通常有如下幾方面：

1、在研制階段用以暴露試制產品各方面的缺陷，評價產品可靠性達到預定指標的情況。

2、生產階段為監(jiān)控生產過程提供信息。

3、對定型產品進行可靠性鑒定或驗收。

4、暴露和分析產品在不同環(huán)境和應力條件下的失效規(guī)律及有關的失效模式和失效機理。

5、為改進產品可靠性，制定和改進可靠性試驗方案，為用戶選用產品提供依據。

對于不同的產品，為了達到不同的目的，可以選擇不同的可靠性試驗方法?？煽啃栽囼炗卸喾N分類方法，如以環(huán)境條件來劃分，可分為包括各種應力條件下的模擬試驗和現場試驗。以試驗項目劃分，可分為環(huán)境試驗、壽命試驗、加速試驗和各種特殊試驗。若按試驗目的來劃分，則可分為篩選試驗、鑒定試驗和驗收試驗。若按試驗性質來劃分，也可分為破壞性試驗和非破壞性試驗兩大類。但通常慣用的分類法，是把它歸納為五大類，即環(huán)境試驗、壽命試驗、篩選試驗、現場使用試驗和鑒定試驗。

1、環(huán)境試驗是考核產品在各種環(huán)境（振動、沖擊、離心、溫度、熱沖擊、潮熱、鹽霧、低氣壓等）條件下的適應能力，是評價產品可靠性的重要試驗方法之一。

2、壽命試驗是研究產品壽命特征的方法，這種方法可在實驗室模擬各種使用條件來進行。壽命試驗是可靠性試驗中最重要最基本的項目之一，它是將產品放在特定的試驗條件下考察其失效（損壞）隨時間變化規(guī)律。通過壽命試驗，可以了解產品的壽命特征、失效規(guī)律、失效率、平均壽命以及在壽命試驗過程中可能出現的各種失效模式。如結合失效分析，可進一步弄清導致產品失效的主要失效機理，作為可靠性設計、可靠性預測、改進新產品質量和確定合理的篩選、例行（批量保證）試驗條件等的依據。如果為了縮短試驗時間可在不改變失效機理的條件下用加大應力的方法進行試驗，這就是加速壽命試驗。通過壽命試驗可以對產品的可靠性水平進行評價，并通過質量反饋來提高新產品可靠性水平。

3、篩選試驗是一種對產品進行全數檢驗的非破壞性試驗。其目的是為選擇具有一定特性的產品或剔早期失效的產品，以提高產品的使用可靠性。產品在制造過程中，由于材料的缺陷，或由于工藝失控，使部分產品出現所謂早期缺陷或故障，這些缺陷或故障若能及早剔除，就可以保證在實際使用時產品的可靠性水平。一、電子產品的可靠性試驗介紹：1、這種試驗不是抽樣的，而是100%試驗。2、該試驗可以提高合格品的總的可靠性水平，但不能提高產品的固有可靠性，即不能提高每個產品的壽命。3、不能簡單地以篩選淘汰率的高低來評價篩選效果。淘汰率高，有可能是產品本身的設計、元件、工藝等方面存在嚴重缺陷，但也有可能是篩選應力強度太高。淘汰率低，有可能產品缺陷少，但也可能是篩選應力的強度和試驗時間不足造成的。通常以篩選淘汰率Q和篩選效果β值來評價篩選方法的優(yōu)劣：合理的篩選方法應該是β值較大，而Q值適中。上述各種試驗都是通過模擬現場條件來進行的。模擬試驗由于受設備條件的限制，往往只能對產品施加單一應力，有時也可以施加雙應力，這與實際使用環(huán)境條件有很大差異，因而未能如實地、全面地暴露產品的質量情況?，F場使用試驗則不同，因為它是在使用現場進行，故最能真實地反映產品的可靠性問題，所獲得的數據對于產品的可靠性預測、設計和保證有很高價值。對制定可靠性試驗計劃、驗證可靠性試驗方法和評價試驗精確性，現場使用試驗的作用則更大。鑒定試驗是對產品的可靠性水平進行評價時而做的試驗。它是根據抽樣理論制定出來的抽樣方案。在保證生產者不致使質量符合標準的產品被拒收的條件下進行鑒定試驗。二、可靠性篩選試驗的特點是：電子產品的可靠性試驗方法有多種，下面介紹幾種常用的方法。

第一種方法是“試驗——問題記錄——再試驗”模式。該方法就是把初步研制的產品，通過試驗發(fā)現問題時，不是立即進行改進，而是把問題記錄下來，待在一個試驗階段結束以及下一個階段開始之前，根據各種失效模式的失效機理，集中地進行改進，然后再進行試驗。采用這種試驗法，產品可靠性將有較大的躍進。這種試驗法，比較適用于一批試驗機中，出現幾個問題，其中一種問題是占主要地位而其余問題是次要的情況。

第二種方法是“試驗——改進——再試驗”模式。該方法就是把初步研制的產品，通過試驗，暴露產品的薄弱環(huán)節(jié)，分析產品的失效模式和失效機理，找出問題就立即改進，然后再試驗證實所解決的問題，使產品的可靠性得到增長。這種方法在電子產品的研制階段，通過系統(tǒng)試驗，暴露出產品薄弱環(huán)節(jié)之后，根據具體情況，立即進行必要的改進是能夠使產品的可靠性有大幅度的增長，這種方法比較適用于試驗中只出現一種比較普遍和嚴重問題的情況，針對性較強。

第三種方法是“含延緩改進的試驗——改進——再試驗”模式。該方法是將方法一和方法二結合起來，通過試驗發(fā)現了產品的問題，有些改進在試驗中了產品的問題，有些改進在試驗中立即著手進行，有些延緩到試驗結束后再作改進。在試驗中，對能及時改進的問題，立即采取措施改進產品，提高可靠性，在試驗階段結束后，把延緩的問題至下次試驗開始前進行改進，然后再進行試驗，使產品的可靠性得到較大的增長。這種方法比較適合于試驗中出現幾種問題，并且一些問題能短期容易改進的，另一些問題卻需要相當一段時間才能改進的綜合情況。

對于以上所述的三種方法，電子產品在研制階段中，經過系統(tǒng)的試驗，要根據暴露出的問題作具體分析，靈活應用?？煽啃栽囼炛谐Ｓ玫娜N方法往往是周而復始地循環(huán)，并且一個循環(huán)比一個循環(huán)產品的可靠性水平向上增長，另外可靠性試驗除通過系統(tǒng)試驗外，還應根據具體情況通過氣候環(huán)境試驗、機械環(huán)境試驗和人為正常使用等各方面的試驗來暴露產品生產的薄弱環(huán)節(jié)，進行綜合的科學分析，做相應的改進，使得電子產品在設計研制階段對其固有可靠性有進一步的提高。三、可靠性試驗方法：第四節(jié)產品可靠性試驗計劃及試驗要求一、可靠性試驗計劃可靠性計劃一般應包括如下內容：

（1）產品的可靠性要求

（2）可靠性試驗目的及要求

（3）可靠性試驗的進度計劃及費用預算

（4）可靠性試驗的方案

（5）受試產品的要求（包括受試樣品數量及說明、受試設備檢測安排及要求等）（6）可靠性試驗中對產品性能的監(jiān)測要求（7）可靠性試驗用的設備、儀表（8）試驗結果的數據處理方法（9）試驗報告的內容（10）時間和試驗人員二、可靠性試驗要求對產品可靠性試驗的要求一般包括在產品合同或產品標準中，在擬定試驗方案時應考慮這些要求。它們包括：1.受試產品及試驗種類2.可靠性特征及統(tǒng)計試驗方案3.試驗條件和試驗周期（1）工作及環(huán)境試驗條件（2）試驗期間的預防性維護（3）上述（1）和（2）兩項的組合及順序即為試驗周期選擇可靠性試驗條件時，應考慮下列主要因素：

4.受試產品的性能監(jiān)測與失效（1）試驗過程中性能的監(jiān)測及失效判別。（2）需要立即作出拒收判決的失效類別。（3）應計入產品非關聯失效的失效類別。（4）可以規(guī)定每一個產品相應的最小和（或）最大的相關試驗時間。5.試驗前的準備和故障檢修（1）可靠性試驗前，受試產品的測試、調整、校準及老練。（2）采用的故障檢修程序，即在試驗期間允許修復或更換的等級（單元、部件或組件、零件或元件等）1234567使用條件中的不同應力因素引起失效的可能性預期的設備使用條件的變化；要求或進行可靠性試驗的基本理由；不同試驗條件下相應的試驗費用可供使用的試驗設施；可利用的試驗時間；隨試驗條件變化的預計的可靠性特征值；第五節(jié)產品可靠性試驗方案及一般試驗程序一、產品可靠性試驗方案詳細的可靠性試驗方案的內容包括：

（1）可靠性試驗的要求

（2）對環(huán)境試驗裝置、監(jiān)測設備、維修設施及試驗程序控制等試驗設施提出相應的要求或項目表；

（3）試驗程序以及當受試產品失效時應采取的措施；

（4）試驗報告的要求?？煽啃则炞C試驗還應說明根據試驗判決的最后結論應采取的措施。二、產品可靠性試驗的一般試驗程序試驗中應給每一個受試產品建立一份試驗記錄并按順序在規(guī)定的時間和每次失效之后進行數據記錄，最好是連續(xù)記錄試驗條件和受試產品的性能。每個受試產品的記錄應包括下列內容：（1）觀測到受試產品的任何失效或其他有關事件或采取某項措施的日期和時間以及經過的相關試驗時間；（2）失效分析的詳細情況以及已知的有關失效分類