可靠性增長試驗

可靠性增長試驗，是通過對產品施加真實的或模擬的綜合環境應力，暴露產品的潛在缺陷並採取糾正措施，使產品的可靠性達到預定要求的一種實驗。它是一個有計劃的試驗——分析——改進（TAAF）的過程，其試驗目的在於對暴露出的問題採取有效的糾正措施，從而達到預定的可靠性增長目標。

產品的固有可靠性是由設計確定並通過製造實現的。由於產品複雜性的不斷增加和新材料、新工藝、新技術的廣泛應用，產品設計需要有一個不斷認識、不斷改進、完善的過程。樣機在試驗或運行當中，不斷暴露出薄弱環節，再不斷糾正、改進，從而提高產品的可靠性水平，逐步達到可靠性目標值。 ^[1] 

大量工程實踐證明，可靠性增長試驗是提高產品可靠性非常重要的途徑。GJB1407-92 也強調，可靠性增長試驗是GJB450 的一個工作項目，是實現可靠性增長的正規途徑和主要手段。可靠性增長是保證現代複雜系統投入使用後具有所要求的可靠性的一種有效途徑，貫穿於產品壽命週期的各個階段。在不同的壽命週期階段，可採用不同的方法及技術實現可靠性增長。 ^[1] 

圖1 直觀地表示一個理想的可靠性增長過程。

第一階段：研製階段。第一台樣機研製出來時，由於存在設計缺陷等系統性薄弱環節，初始的平均故障間隔時間(MTBF)較低(A 點)。在可靠性增長研製試驗以及其他試驗中，不斷地暴露出系統性失效，通過分析，有針對性地採取糾正措施，進行設計更改，一直到研製階段結束，可靠性在不斷增長，達到B 點。

第二階段：試生產階段。由於設計階段樣機數量較少，設計缺陷很難充分暴露出來，特別是批次性的元器件缺陷不能充分暴露出來；設計階段元器件由設計人員掌握，設計更改、元器件更換隨意性較大，往往會掩蓋設計方面的不足和元器件方面的缺陷；樣機的應力篩選試驗很充分，而生產階段的產品不可能有如此長的環境應力篩選週期。所以，在試生產開始的時候，使產品的可靠性低於樣品研製結束時的可靠性，從B 點下降到C 點。在試生產過程中，通過繼續採用糾正、改進措施，可靠性將不斷增長，達到D 點。

第三階段：批生產和使用階段。在批生產開始的時候，由於工藝缺陷、裝配缺陷以及質量控制問題，可能使批生產產品的可靠性水平從D 點下降到E 點。隨着關鍵問題的不斷解決，各種工藝缺陷、裝配缺陷得到糾正，可靠性將繼續增長，達到規定的MTBF 。由以上可知，實現可靠性增長是反覆設計、反覆糾正的結果。隨着設計的成熟，研究確定實際存在(通過試驗)的或潛在(通過分析)的故障源，進一步的設計工作應當放在改正這些問題上。從理論上講，產品壽命期的各個階段都可以實現可靠性增長，但是對於各階段所進行的可靠性增長，在經濟性和及時性方面又都各不相同。

研製階段實現可靠性增長的主要優點是費用低，更改設計方便、及時。研製階段進行可靠性增長的主要信息來源有3 個方面：

（1）經驗信息。包括同類產品使用信息、同類產品可靠性增長經驗、歷史經驗數據、技術經驗、各種數據庫及出版物。這些信息在方案設計階段就可利用，以通過更改早期設計來實現可靠性增長，因此具有很好的及時性和經濟性。

（2）分析信息。在對新產品的研製進行方案論證時，對新研製系統進行分析、產品研製成熟程度、研究及評審所獲得的信息，如可行性研究、權衡分析、可靠性預計、FMECA 、故障樹分析、以及設計評審等所獲得的信息。利用分析信息實現可靠性增長的優點是及時性和經濟性較好，特別是對於高可靠性要求的產品，可以減少或避免某些費時和昂貴的試驗。

（3）試驗信息。產品在研製階段可利用的試驗信息種類多、範圍廣。研製過程各個階段、各個層次的產品在各種環境條件下進行各種類型的試驗都能提供有價值的信息。試驗信息是實現可靠性增長最為通用的信息源，利用試驗信息實現可靠性增長的主要優點是具有很高的確實性。儘管試驗費用是影響利用試驗信息實現可靠性增長的主要障礙，但是，在實現可靠性增長的過程中，最經濟有效的方法仍是在研製階段合理安排各種可靠性試驗，比如可靠性增長試驗，以便於在產品研製早期確定故障模式，設計更改更容易，試驗費用和風險更低，具有更好的及時性和經濟性。其與環境試驗及性能試驗相比，具有更系統、全面和深入發現故障，確實性好，效費比更高的優點，因此，可靠性增長試驗是目前國外在實現可靠性增長過程中廣泛採用的方法。 ^[1] 

可靠性增長試驗前必須制訂產品的可靠性增長試驗方案。

試驗方案應着重説明如何進行性能監控、故障檢測、失效分析，並特別強調防止故障再現的設計更改及其驗證。為了達到既定的增長目標，並對最終可靠性水平作出合理的評估，要求試驗前先評估出產品可能的初始可靠性水平；確定合理的增長率；選用恰當的跟蹤和評估模型；試驗中應對產品施加由產品壽命週期內的任務剖面轉換得來的綜合環境應力或實際的使用環境應力；對試驗前的準備工作情況及試驗結果要進行評審。

產品可靠性增長試驗前，應完成並通過環境適應性試驗。可靠性增長試驗一般只適用於有定量可靠性要求，且增長試驗所需的時間和經費可以接受，現有的實驗室能夠提供其要求的綜合環境條件的關鍵、主要的產品。當需用成功的可靠性增長試驗代替可靠性鑑定試驗時，該方案事先必須得到訂購方的認可。 ^[2] 

產品開發和生產過程中都應促進自身的可靠性增長。預期的增長應表現在各開發階段和生產過程中都有相應的增長目標值。因此，應制定一個完整的可靠性增長計劃，計劃應包括對產品開發增長的計劃曲線。增長計劃曲線的制定主要應根據同類產品預計過程中所得的數據，通過分析以便確定可靠性增長試驗的時間，並且使用監測試驗過程的方法對增長計劃進行管理.

GB/T15174-1994

GJB1407

IEC61014等。

目前可靠性試驗廣泛運用於民用、航空、航天等不同領域。實施試驗的單位主要有北京環境可靠性與電磁兼容試驗中心和一些航天單位。

在產品研製過程中，除了可靠性試驗外，還經常會進行許多試驗，如工程設計試驗、性能試驗、環境試驗等。這些試驗當中含有大量失效信息，各方應儘可能地利用產品各個階段的資源與信息，將各種試驗信息結合起來，進行科學的可靠性增長管理，經濟、高效地促使產品達到預定的可靠性目標。 ^[1]