可靠性增长试验

可靠性增长试验在产品的研制阶段中进行，其目的在于通过试验分析，及时采取有效的措施消除潜在的故障可能性，及早解决大多数可靠性问题，从而提高产品的固有可靠性。

在船舶和其装备的研制过程中，其可靠性不是一成不变的。根据国内外的经验，对新研制的设备而言，可靠性的初始值只能达到固有的或预测的可靠性的10%～40%。通过实施科学的可靠性增长计划才能最终使产品的可靠性达到预期的固有值。

可靠性增长是在产品的研制过程中通过一系列试验来达到以下目的：

（1）通过试验所获得的数据取得产品有关可靠性水平的资料。

（2）通过故障分析，暴露产品的设计与制造缺陷，并获得消除这些缺陷的方法。

（3）通过当前产品的可靠性水平预测未来某一时间之后的可靠性水平或要达到规定的可靠性水平所需要的累积试验时间和工作量。

可靠性增长试验本身并不能提高产品的可靠性。只有通过试验、分析，提出并实施改进措施，才能实现研制过程中产品可靠性水平的不断增长。国内外经验表明，几乎没有不经可靠性增长试验就能达到规定的可靠性水平的新产品。

可靠性增长试验也是一种保证可靠性的管理方法。首先它通过对试验中暴露出的故障模式进行分析，提出纠正的方案，及时修正和评审FMEA或FMECA报告。再后及时进行信息反馈和再设计，重新制造并进行试验。这样构成闭式循环直至达到所希望的可靠性水平。显然，可靠性增长的速度取决于完成这个步骤的速度和成效，尤其是取决于纠正措施的准确性和解决已暴露问题的完善程度。

1）可靠性增长计划

为了保证整个研制阶段及各个分阶段的可靠性增长的实现，承制方应制定一个可行的可靠性增长计划，其内容包括：

（1）试验的目的和要求。

（2）受试产品和每台产品应承受的试验项目。

（3）试验条件、环境、使用状况、性能和工作周期。

（4）试验进度安排。

（5）试验装置、设备的说明及要求。

（6）改进设计所需的工作时间和资源要求。

（7）数据的收集和记录要求。

（8）故障报告、分析及纠正措施。

（9）试验产品的最后处理。

有时，可靠性增长计划需经订购方认可，但这些应该写入合同。

可靠性增长计划通常应包括产品研制过程中的可靠性增长曲线，这种曲线应能显示在产品的研制过程中的各关键时刻的可靠性特征值。

2）可靠性增长模型

在设计及生产的过程中不断努力改进产品可靠性的薄弱环节可以使产品的可靠性随着产品的研制进展而提高，这种情形有许多数学模型都可以加以描述。这些数学模型各有其特点，适用于不同的场合。丹尼（Duane）的可靠性增长模型就是其中一个应用较广的模型。

丹尼可靠性增长模型所描述的产品研制过程中的累积故障率λ∑为

λ∑=N/T=Kt-m（14-2）

式中：N为累积故障次数；T为累积试验时间；K为由环境条件确定的常数；m为增长率，且满足m＜1。m的取值大小与采取纠正措施的有效程度有关。在认真进行研究，系统地进行可靠性增长的情况下，一般在0.3～0.6的范围内。在毫无纠正措施的情况下，也可小于0.1。

利用可靠性增长模型可以指导以下工作：

（1）安排可靠性增长试验方案，预测达到可靠性目标将花费的时间，并由试验时间和设置的增长率。估计出试验中要付出的人力和物力。

（2）对可靠性增长试验进行监测，将可靠性增长的预测曲线与实际曲线相比较，以分析增长的发展趋势。

3）可靠性增长试验注意事项

为了使试验能充分暴露问题，在试验前、试验中和试验结束后，都应在GJB150—2009中规定的标准大气条件下对受试设备进行性能测试。

在试验开始前，应按照规定对受试设备进行测试，并记录性能数据，以确定是否符合性能基准，并为试验期间和试验结束时的测试提供参考。然后将受试设备放上试验台进行试验前最后的性能测试，测试不合格的设备一律不准参加试验。

在每一个试验循环期间均应记录受试设备的性能参数，并将这些参数与试验前以及其他试验循环期间的性能参数进行比较。性能测试时的环境条件应符合设备规范和试验大纲的规定和要求。

试验结束后，应对受试设备再一次进行测试，并将测试参数与试验前和试验期间的性能参数按性能基准进行比较。

为了使可靠性增长试验更加有效，在试验进行过程中应建立一套完整的故障报告、分析和纠正系统（FRACAS），并利用这个系统来收集可靠性增长试验中的所有故障信息，对这些信息进行及时的分析，同时及时记录对这些故障采取的纠正措施。因而，这套系统应与受试设备、设备接口、试验用设备、试验程序以及安装说明相关联。所有记录格式和表格应符合GJB841的要求。

在试验的各个阶段应对试验工作进行及时的评审，以保证试验的有效性。评审工作包括试验准备状态评审、试验中的审查以及试验结束后的评审。

试验准备状态评审，指的是试验准备工作完成后对大纲进行的评审。这种评审应按大纲内容逐项进行，以确定是否已具备了开始试验的条件。受试设备、试验装备和所有辅助设备是否已处于准备开始试验的状态。评审应着重以下几个方面：

（1）受试设备设计和制造状态。

（2）专用测试设备和试验装备的状态。

（3）所有可用的以前的试验结果。

（4）试验前能提供的故障及纠正措施信息。

（5）可靠性预测的结果。

（6）故障模式、影响及危害性分析报告。

（7）故障报告、分析和纠正措施系统。

（8）试验进度安排及试验程序。

（9）其他有关项目。

（10）评审结论（批准或不批准开始试验）。

试验中的审查可根据实际情况的需要安排在试验的预定阶段进行，并按试验大纲检查试验的进展情况，以便订购方能够对试验状况及所达到的结果进行审查。审查应尽可能考虑下列内容（但并不仅限于下列内容）：

（1）根据试验结果对当前可靠性增长的估计及预测。

（2）对发生的问题和故障的研究及工程分析的结果。

（3）对预防及纠正措施的建议以及由此引出的潜在的设计问题。

（4）运行日志及测试项目的记录情况和FRACAS的运行情况。

（5）试验前指定工作项目的执行情况。

（6）根据审查结果指定的工作项目。

试验结束后应及时组织试验结束后的评审，以评定试验结果是否符合合同、设备规范及大纲的要求。主要应评审以下项目：

（1）试验记录的完整性。

（2）根据试验结果对当前可靠性增长的估计和达到的水平。

（3）发现的问题和故障以及故障分析和纠正措施。

（4）试验前指定的工作项目完成情况。

（5）尚未解决的问题和故障情况以及预计的设计改进措施。

（6）根据评审结果指定的工作项目。

（7）评审结论。

试验结束后，应提供以下报告：

（1）试验大纲。

（2）试验结果报告。

（3）故障报告。

（4）故障分析报告。

（5）故障纠正措施实施报告。

对于可靠性增长试验这一工作项目，应当注意以下几点：

（1）承制方应及早地在研制阶段，通过确认、分析并排除故障；验证纠正措施等有效方法来提高产品的可靠性。只对受试产品进行的修理不能作为产品可靠性的纠正措施。

（2）为了提高任务可靠性，应把纠正措施集中在对任务有致命影响的故障模式上；为了提高基本可靠性，应把纠正措施的重点放在故障频率最高的故障模式上。为了综合达到任务可靠性和基本可靠性预期的增长要求，应该权衡这两方面的工作。

（3）产品在研制与生产过程中都应促进可靠性增长。预期的可靠性增长应表现为上述每个阶段都有相应的目标值。应根据阶段目标值安排试验进度。应该为纠正试验中发现的缺陷安排一定的时间和经费，以防止故障再现。应该尽可能地减少因可靠性工程变更而拖延研制进度。

（4）可靠性增长试验不仅是电子产品，也是非电子产品最重要的可靠性试验之一。对于非电子产品来讲，进行有效的可靠性统计试验十分困难，所以更应注重研制过程中产生的数据。在可靠性增长试验中，暴露出故障，进行仔细分析，采取必要措施后，再进行试验。这种试验—分析—改进—再试验—再分析—再改进的反复过程对非电子产品非常合适。

（5）可靠性增长试验的受试样品，从工程研制的产品中选取。为了按增长试验计划进行，保证纠正措施得以实现而不拖延进度，需要适当地安排试验顺序，一般采取的顺序是：进行环境应力筛选试验以消除受试产品的缺陷，并缩短以后的试验时间；其次应按GJB150—2009中的规定，进行环境试验，最后，进行综合应力、寿命剖面的试验、分析和决定。

（6）可靠性增长试验与环境应力筛选试验的区别如表14-2所示。

表14-2 可靠性增长试验与环境应力筛选试验的区别