可靠性试验体系

产品可靠性体系简述富蔓2015.09概念-可靠性可靠性可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。可靠性与质量的关系传统的质量一般用合格品率进行度量，用百分比表示。合格品率越高，说明内部质量损失越小。因此质量关注的焦点是降低不合格率，而要降低不合格率，质量工作的重点是提高制造过程的一致性和稳定性。可靠性关注的是产品合格水平随着时间的保持能力。产品出厂后的质量体现在产品用户使用过程中其合格水平的保持能力，其本质上就是产品可靠性，即合格产品在规定的条件下在规定的时间内完成规定功能的能力。通俗地说，就是产品在用户使用过程中无故障或保持正常工作不发生故障的时间。概念-MTBFMTBF（MeanTimeBetweenFailure)平均故障间隔时间（MTBF）是表示可修复产品可靠性的一种基本参数。其度量方法为：在规定的条件下和规定的时间内的寿命单位总数与故障次数之比。以下是在可靠性工程中很常用的公式。MTBF=T/N0其中，T为产品总的工作时间；N0为故障总次数MTBF=1/λ其中，产品的故障率为常数λ概念-浴盆曲线大多数产品的故障率随时间的变化曲线近似浴盆。早期故障期在产品投入使用初期，产品的故障率较高，且有迅速下降的特征。这一阶段产品的故障主要是设计与制造中的缺陷，产品投入使用后很容易较快地暴露出来。可以采用环境应力筛选等方法来减少甚至消除早期故障。偶然故障期产品投入使用一段时间后，产品的故障率可降到一个较低的水平，且基本处于平稳状态，可以近似认为故障率为常数。在这个时期产品的故障主要是由偶然因素引起的。偶然故障期是产品的主要工作时间。耗损故障期在产品投入使用相当长的时间后，就会进入损耗故障期，其特点是产品的故障率随时间迅速上升，很快出现产品故障大量增加直至最后报废。这一阶段产品的故障主要是由损耗性因素引起的。在损耗起始点到来之前停止使用并进行预防性维修，这样可以延长产品的使用寿命。概念-浴盆曲线理想的曲线采取各种措施，例如环境应力筛选以降低早期故障率，使产品到用户手中即进入偶然故障期。采取预防性维修或使用长寿命的元器件和零部件以及各种耐久性设计，使耗损故障期尽量延后。应用各种可靠性设计分析技术使产品的偶然故障率尽可能降低。可靠性试验-目的1.发现产品在设计、原材料和工艺方面的各种缺陷和故障。2.确认研发和生产的产品是否符合可靠性要求。3.为评估和改进产品可靠性提供信息。可靠性试验-分类工程试验：目的是暴露产品在设计、工艺、原材料等方面存在的缺陷、薄弱环节和故障，为提高产品可靠性提供信息。统计试验：目的是验证产品是否达到了规定的可靠性或寿命要求。工程试验-环境应力筛选-1概念：环境应力筛选(environmentalstressscreening,ESS)是通过向电子产品施加合理的环境应力和电应力，将其内部的潜在缺陷激发成为故障，并通过检测发现和排除的过程，是一种工艺手段。环境应力筛选的目的是发现和排除不良元器件、制造工艺和其他原因引入的缺陷所造成的早期故障。这种早期故障通常是用常规的方法如目视检查或测试等无法发现的。条件：良好的环境应力筛选应具备以下条件能够很快析出潜在缺陷不会诱发附加的故障，不会消耗受筛产品的寿命工程试验-环境应力筛选-2典型应力及其效果：恒定高温、温度循环、温度冲击、随机振动等。工程试验-环境应力筛选-3常规筛选方法：常规筛选所用的方法是凭经验确定的，以能筛选出早期故障为目标。是目前广泛应用的一种手段。其过程一般包括试验前准备工作、初始性能检测、寻找和排除故障及无故障检验、最终性能检测四个阶段。工程试验-环境应力筛选-4高加速应力筛选：高加速应力筛选(highlyacceleratedstress,HASS)在国外已经得到了广泛的应用，是环境应力筛选技术的又一个发展方向。主要利用较高的机械应力和热应力，如快速温变率的温度循环和高强度三轴六自由度的随机振动，它能比一般环境应力筛选更加快速、经济、有效地激发出产品中的潜在缺陷。环境应力筛选标准：电子产品以GJB1032为基础，根据受筛产品特点进行适当的剪裁。工程试验-可靠性研制试验-1目的：在产品研发阶段，通过对受试产品施加应力，将产品中存在的材料、设计、工艺缺陷激发成为故障，进行分析定位后，采取纠正措施加以排除。是一个TAAF(test,analysisandfix)过程。要求：受试产品应具备产品要求的功能和性能。受试产品在设计、材料、结构与布局及工艺等方面应能基本反映将来生产的产品。工程试验-可靠性研制试验-2试验分类：可靠性增长摸底试验：在模拟实际使用的综合应力条件下，用较短的时间、较少的费用，暴露产品的潜在缺陷，并及时采取纠正措施，使产品的可靠性水平的到增长。可靠性强化试验(reliabilityenhancementtest,RET)是一种采用加速应力的可靠性研制试验，其目的是使产品设计得更为“健壮”。基本方法是通过施加步进应力，不断加速激发产的潜在缺陷，并进行改进和验证。高加速寿命试验(highlyacceleratedlifetesting,HALT)目的是在产品开发的早期阶段识别出产品的功能和破坏极限，从而优化产品的可靠性。HALT实验内容有振动、高低温、温度循环、电力开关循环、电压边际及频率边际测试等。应用于产品的研发阶段，能够及早发现产品可靠性的薄弱环节。其所施加的应力要远远高于产品在正常运输﹑贮藏﹑使用时的应力。工程试验-可靠性增长试验概念：可靠性增长试验(reliabilitygrowthtest,RGT)是一个有计划地试验-分析-改进的过程，其目的是把受试设备处于近似于工作环境条件下进行试验，使其暴露故障，进而分析故障、改进设计，并验证改进措施的有效性，以提高产品的固有可靠性。一般安排在工程研发基本完成之后和可靠性鉴定试验之前。对象：由于可靠性增长试验要求采用综合环境条件，需要综合试验设备，试验时间较长，需要投入较大的资源，因此，一般只对那些有定量可靠性要求、新技术含量高且属重要、关键的产品进行。统计试验-可靠性鉴定和验收试验可靠性鉴定试验(reliabilityqualificationtesta)是验证产品的设计是否达到了规定的可靠性要求所做的试验，是产品可靠性的确认试验，也是研发产品进入量产前的一种验证试验。可靠性验收试验(reliabilityacceptancetest)是验证产品经过生产期间的工艺、工装、工作流程变化后是否达到规定的可靠性要求所做的试验。可靠性鉴定试验和验收试验都属于“验证试验”。统计试验-寿命试验-1目的：发现产品中可能过早发生损耗的零部件，以确定影响产品寿命的根本原因和可能采取的纠正措施；验证产品在规定条件下的使用寿命、储存寿命是否达到规定的要求。试验分类：根据不同的试验目的和方法，寿命试验分类情况如图。统计试验-寿命试验-2试验分类：正常应力寿命试验：是在争产环境条件下施加符合，模拟工作状态的试验，其目的是验证产品使用寿命。加速寿命试验：对于高可靠性产品而言，寿命试验时间很长，为便于快速评价产品的寿命和可靠性，采用加大应力而又不改变失效机理的办法，使产品的故障加速暴露，这样的试验称为加速寿命试验(acceleratedlifetest,ALT)。加速寿命试验的常用加速模型：阿伦尼斯(arrhenius)方程。统计试验-寿命试验-3阿伦尼斯(arrhenius)应用的例子（我公司SP6010风扇选型）风扇高温加速寿命试验的活化能为0.67，风扇寿命的计算公式为：对8只新风扇样品，经过72小时、100℃、15V电压的高温加速寿命试验，没有出现故障。其中，测试时间72小时测试电压＝15V25度时的寿命？？？0.67111.69BTTe理想值测试值－理想值测试值测试电压＝额定电压可靠性试验-总结试验类型试验目的适用时机环境应力筛选为研发和生产的产品建立并实施环境应力筛选程序，以发现和排除不良元器件、制造工艺和其他原因引入的缺陷造成的早期故障。产品生产阶段。可靠性研制试验通过对产品施加适当的环境应力、工作载荷，寻找产品中的设计缺陷，以改进设计、提高产品测固有可靠性水平。产品的研发阶段的早期和中期。可靠性增长试验通过对产品施加模拟实际使用环境的综合环境应力，暴露产品中潜在的缺陷并采取纠正措施，使产品的可靠性达到规定的要求。产品的研发阶段中期，产品的技术状态大部分已经确定。可靠性鉴定试验验证所开发的产品是否达到规定的可靠性要求。产品设计确认阶段。可靠性验收试验验证批量生产的产品是否达到规定的可靠性要求。产品批量生产阶段。寿命试验验证产品在规定条件下的使用寿命、贮存寿命是否达到规定的要求。产品设计定型阶段。练习-11、（）是为了验证产品是否达到了规定的可靠性和寿命要求。A.可靠性鉴定试验和寿命试验B.环境应力筛选C.可靠性增长试验D.可靠性研制试验2、环境应力筛选的主要目的是（）。A.剔除早期失效B.确定部件的极限值C.供货商选择D.选择标准件3、下列试验中最适合持续提高产品可靠性的是（）。A.可靠性增长试验B.老炼试验C.应力筛选试验D.验证试验练习-24、关于加速寿命试验，以下说法错误的是（）。A.可以改变失效机理B.加大应力更能激发出故障C.可能在较短时间内获得评定数据D.加快暴露可能出现的故障5、对于电子产品来说，筛选效果最好的筛选应力是（）。A.温度冲击B.恒定温度C.温度循环D.随机振动6、可靠性验证试验中高于实际使用应力条件的试验有（）。A.可靠性增长摸底试验B.可靠性摸底试验C.可靠性强化试验D.高加速寿命试验练习-37、（）不属于产品故障率的浴盆曲线中划分的三个阶段。A.早期故障期B.贮存故障期C.偶然故障期D.耗损故障期8、MTBF表示的是（）。A.产品在使用过程中首次发生故障的平均时间B.可修复产品在使用过程中平均故障的间隔时间C.不可修复产品在使用过程中平均故障时间D.产品在使用过程中致命故障的间隔时间谢谢！