可靠性试验概述

对于生产者来说，在装备的建造过程中所使用的设备及零部件的可靠性是否合格，单凭纸面文章是说不过去的。装备建造后合不合格，也要用数据来说话。这些数据的来源就是可靠性试验。

可靠性试验可以在现场进行，也可以在实验室进行。

在现场进行的可靠性试验一般称作现场试验。现场试验所指的现场应是产品使用的现场。因而，试验时必须记录下现场的环境条件、维修以及测量等各种因素的影响。其优点在于：

（1）能真实地反映产品的使用可靠性。

（2）试验费用较为节省。

（3）可以得到较多的故障数据。

（4）当实验室试验不易或不可能时，它提供了一种试验方法，可为改进设计提供依据。

但是，现场试验对产品的可靠性保证也有许多不便的地方。其主要缺点在于：

（1）可靠性信息反馈较迟，使得提出和实施改进措施都较为困难。

（2）需要较严格的管理制度，以记录故障时间、现场的环境条件以及维修和测量等各种因素的影响。

（3）在实际使用中难以完全控制现场环境条件、应力条件以及使用强度等因素，这可能使得统计分析变得复杂化。

在实验室进行的试验称为实验室试验，它是在规定的受控条件下进行的试验。实验室试验可以模拟现场条件，也可以不模拟现场条件。大多数产品的工作条件是不同的，而且这些环境条件十分复杂。产品在不同的环境条件下会显示出不同的可靠性，但也不可能针对每种环境条件分别建立起实验室与使用现场之间的直接关系。在一般情况下，实验室试验应该以各种已知方式与产品的实际使用环境建立起相互关系，以便试验后得到所需的各种信息。实验室试验的优点在于：

（1）可以人为地控制环境条件、应力条件等因素，并可进行严格的试验设计。因而可以得到较为满意的结果，统计处理也较方便。

（2）可以用加速试验的方法获得较多的故障数据。

（3）可以用以提高和保证研制和生产阶段中产品的固有可靠性。

实验室试验的主要缺点在于由于模拟现场环境的条件限制，所得到的可靠性值可能与实际的使用可靠性有较大差异。

有价值的分析、评价应该是及时的。现场可靠性试验往往难以做到这一点。例如，把若干台设备置于现场使用，直到用坏为止。忠实地记录故障情况后才能确切地评价其可靠性。但是，此时要想采取一些改进措施来提高设备的可靠性已经不可能了。而在此之前，人们不能确切了解该设备的可靠性。但是应当看到，当设备规模庞大，在实验室内不易或不可能进行其可靠性试验时，其样机及小批产品的现场可靠性试验（包括验证试验）就具有特别重要的意义。

应当指出的是，现场试验在结合用户使用时进行时，则具有子样多、费用少、环境真实等特点。但存在着环境的典型性、数据测量的准确性和记录的完整性等方面的问题。这些问题在不同程度上会影响到试验结果的精度。

实验室试验可以大大地改善这种情况。通过一定方式的模拟试验，可在产品的研制阶段或寿命初期对其可靠性有一定程度的了解。虽然这种了解的确切性较差，但还有机会做些工作来改进产品投入使用后的可靠性。因此，在产品的设计、研制和生产的各个阶段都可以通过可靠性试验来加深对其可靠性的了解，并作为改进产品可靠性所采取措施的依据。

按试验性质分，可靠性试验又可分为可靠性工程试验和可靠性统计试验（见图14-1）。

图14-1 可靠性试验分类

可靠性工程试验包括环境应力筛选试验和可靠性增长试验，其目的是暴露故障并加以排除，以提高产品的可靠性。可靠性统计试验包括可靠性测定试验、可靠性鉴定试验和可靠性验收试验，其目的是评定产品的可靠性。

试验工作的重点应放在早期的可靠性工程试验上。可靠性鉴定试验和可靠性验收试验作为订购方对承制方可靠性工作的控制，起到最后把关的作用。因而，这两项也是不容忽视的。

在产品的开发过程中，产品的可靠性试验应尽可能与产品的性能试验、环境应力试验和耐久性试验结合在一起进行，这样可以避免重复试验，并保证不漏掉那些在单独进行的试验中经常忽视的缺陷。从而达到提高效率、节省经费的目的。

产品的性能试验应在产品的样机制造出来后立即进行。这样，在性能试验中所暴露出来的产品缺陷才可能作为改进产品所采取的措施的直接依据。

在可靠性试验中，环境应力的种类应根据实际情况进行综合。试验中所用的环境试验条件以及它随时间的变化应能代表受试产品的使用现场和任务环境。如果采用综合环境试验条件，则所规定的各种应力应按规定应力的等级和变化率进行组合。

在试验中所考虑的环境应力至少应包括热应力、湿度应力和冲击振动应力。在考虑电应力时，应了解产品的工作模式和操作运行周期，输入电压的变化范围应高于合同规定的最高值，并低于合同规定的最低值。热应力剖面应是对产品在现场使用中所要经受的实际热应力的真实模拟。湿度应力和冲击振动应力也应该覆盖合同所规定的范围。通常，试验的真实性低往往是由于忽视了有关应力或是由于对应力类型的定义不完整而造成的。例如，不施加振动应力，很难找到由于振动所造成的故康模式。建立真实的试验条件和程序需要了解整个寿命剖面，而这种了解应以相似产品所经历的实际应力的测定为基础。如果试验的目的在于暴露缺陷、即使所施加的应力高于使用时的应力也是合适的。但是要注意过应力或应力不足都可能造成估计上的差错，以致对试验结果不能做出合适与否的结论。

可靠性鉴定试验和可靠性验收试验在条件许可及考虑费用效益的前提下，应尽可能或有重点地模拟产品的寿命剖面。而模拟寿命剖面的试验又可分为高精度模拟和低精度模拟两种。高精度模拟是把产品置于与实际使用条件相同的模拟环境中，这是一种理想的模拟环境。由于高精度模拟的费用较高，一般情况下很少使用，而是以低精度模拟为主。

在可靠性试验中所测定的可靠性数据除了用于确定产品的可靠性是否满足定量要求之外，还应满足各种管理信息的需要。产品可靠性的点估计和区间估计测定值是承制方和订购方在寿命周期费用方面做出决策的重要信息，这些信息必须用适当的计量单位来表达，并以真实的试验结果为依据。当系统级验证是不实际的，或者效果很差的情况下，系统级的估计值必须从下层次产品的可靠性试验中汇集的参数进行综合。

环境应力筛选试验和早期可靠性增长试验中所测得的可靠性值不一定能代表实际的使用可靠性值。而后期可靠性增长试验、可靠性鉴定试验和可靠性验收试验都比较接近实际情况，所有有关的试验数据都能用于估计作战效能及用户费用。只有按合同规定所进行的可靠性鉴定试验和可靠性验收试验才能用来确定产品是否符合合同规定的定量要求。

在产品研制过程中的可靠性试验都应按照一个事先制订好的可靠性试验计划来进行。制订一个综合的可靠性试验计划一般应包括以下几个方面内容：

（1）确定产品的可靠性要求。

（2）规定可靠性试验条件。

（3）规定可靠性试验进度计划。

（4）拟定详细的可靠性试验方案。

（5）制定详细的试验操作程序。

（6）受试产品说明及性能监测要求。

（7）试验设备及仪器要求。

（8）可靠性数据的处理方法。

（9）试验报告的内容。

可靠性试验的费用及计划安排应保证可靠性大纲的效果和效益。为保证研制工作的进度以及避免追加费用，试验工作的重点应放在工程试验方面。