可靠性鉴定试验

可靠性鉴定试验是为了验证设计的产品是否达到了规定的可靠性要求。在产品研制或试生产阶段将要结束，即将转入生产阶段的时候，应当通过试验来评定样机的技术性能和可靠性。在性能试验过程中暴露出来的缺陷应该成为改进产品所采取措施的直接依据。当产品已经通过了性能试验，但还未能证实产品在实际使用条件下能可靠地工作时，尚不能认为产品就已满足了订购方的要求。此时要进行专门的可靠性鉴定试验。

1）试验计划

试验计划安排应将可靠性鉴定试验与性能试验、环境应力和耐久性试验尽可能结合起来，构成一个较全面的可靠性综合试验计划。这样是为了避免重复试验并且保证不漏掉那些在单独进行的试验中经常忽视的缺陷，从而提高效益，节省费用。

试验计划应由承制方、订购方认可，试验计划的上要内容为：

（1）试验的目的。

（2）试验方案。

（3）试验条件。

（4）受试产品。

（5）试验前应具备的文件。

（6）试验进度等。

通过可靠性鉴定试验，承制方可以向订购方提供一种满足可靠性定量要求的合格证明，承制方可以以可靠性鉴定试验的结果作为将研制阶段转入生产阶段的决策根据之一。另外，可靠性鉴定试验作为一种管理手段，促进承制方在整个研制阶段采取措施，努力提高和保证产品可靠性。

2）试验方案

为了判断待鉴定产品的可靠性是否满足订购方的定量要求，只能随机选择部分产品（称为子样）进行可靠性寿命试验。由于子样有随机性，子样所代表的可靠性虽然能反映产品真实可靠性的信息，但却不可能恰好等于产品的真实可靠性。因此根据子样的结果来做出产品可靠性满足订购方要求（称为接受）或不满足订购方要求（称为拒受）的判断就存在犯错误（即判断错误）的可能。第一类错误是拒受满足可靠性要求的产品，其可能性称为第一类错误的风险，这是承制方（或称生产方）关心的；第二类错误是接受不满足可靠性要求的产品，其可能性称为犯第二类错误的风险，这是订购方（或称使用方）关心的。

例如，如果产品寿命服从指数分布，订购方和承制方是以平均寿命MTTF或平均故障间隔MTBF值的大小作为接受或拒受的标准。订购方和承制方为了确定一个抽样方案（可靠性试验且由试验结果作为接受或拒受的方案），需要确定MTBF的检验上限θ0和检验下限θ1（θ0＞θ1）。同时也确定了鉴别比为

此时，两类风险有以下定义：

生产方风险——MTBF的真值θ等于其检验上限θ0时产品被拒受的概率，记为α。当MTBF的真值θ大于θ0时，产品被拒受的概率将低于α。

使用方风险——MTBF的真值θ等于其检验下限θ1时产品被接受的概率，记为β。当MTBF的真值θ低于θ1时，产品被接受的概率将低于β。

为同时减少生产方风险和使用方风险，可增加子样容量，即观察大量的故障次数。但是会造成所需人力、物力和财力大量增加，甚至是不可能实现的，有时也不是必要的。所以，一般在有限子样容量的条件下制订抽样方案。

例如，如果产品寿命服从指数分布，并以平均寿命MTTF或平均故障间隔MTBF值的大小作为接受或拒受的标准，并采用定时截尾寿命试验方式，国家军用标准《可靠性鉴定和验收试验》给出厂标准型定时试验抽样方案（α，β≈0.10～0.20）和短时高风险定时试验抽样方案（α，β≈0.30），如表14-5和表14-6所示。

表14-5 标准型定时试验方案

表14-6 短时间高风险定时试验方案

在表14-5和表14-6中，试验总时间是指各受试产品所经受的试验时间之和。例如，如果开始试验时有n个产品投入，进行有替换的定时截尾寿命试验（修复故障的产品再投入试验也理解为有替换），截尾时间为T，则试验总时间为n T。

订购方和承制方经协商选定各自愿意承担的风险，在表14-5和表14-6中选择好相应的试验方案，在相应的试验总时间内，若故障次数等于或大于相应的规定数，就拒收，否则就接受。如在12号试验方案中，若故障次数等于或大于14，就拒受；若故障次数等于或小于13，就接受。

在国家军用标准《可靠性鉴定和验收试验》中，还给出了定数试验抽样方案和序贯试验抽样方案的结果。

定数试验是指采用定数截尾寿命试验方法进行寿命试验。

序贯试验是指每发生一次故障，就根据一定的规则进行接受或拒受的判断；如果不能做出接受或拒受的判断，就继续试验下去，等下一次故障后再进行判断。如此进行一下去，直到作出判断为止。序贯试验的优点在于可以节省抽样量（即故障次数）。

抽样方式选择的不同，决定着验收方式及验收风险的不同。抽样特性曲线（或称OC曲线）可以直观地表示抽样方式对检验产品质量的保证程度。理想的OC曲线如图14- 3所示。它表示当设备的MTBF值达到θ0时全部接收，否则全部拒收。当然这是最理想的状况。它客观上要求做完全寿命试验，实际上这是一种达不到的理想状祝。

图14-3 理想OC曲线

图14-4 实际OC曲线

实际的OC曲线如图14-4所示。所谓抽样试验就是要通过样本观察值来反映实际总体的情况。由于样本观察值是随机分布的，它只能在一定程度上反映总体的情况。因而，当被抽样统计的设备的MTBF值达到θ0时，仍有α×100%的被判为不合格的危险，即以α的概率拒收，从而造成生产方的损失的风险。当被抽样统计的设备的MTBF值仅有θ1时，还有β×100%的被判为合格产品的可能，即以β的概率接收，从而造成使用方损失的风险。

OC曲线是由抽样方案和产品预期性能唯一确定的。一个抽样方案对应于一根OC曲线。抽样越趋于完全（样本越大），OC曲线越陡，鉴别比也就越小。抽样越不完全（样本越小），OC曲线越平，鉴别比也就越大。

3）试验条件

进行鉴定试验时，应仔细选择试验条件，包括工作条件、环境条件及预防性维修方面的条件。选择条件时主要考虑的因素有：

（1）进行产品可靠性鉴定试验的基本理由。

（2）产品使用条件的预期变化。

（3）不同应力条件引起故障的可能性。

（4）不同试验条件所用的试验费用。

（5）可供使用的试验设施。

（6）可以利用的试验时间。

（7）预期的可靠性特征值随试验条件变化的情况。

如果试验的目的是从安全角度来考察产品，则在选择试验条件时，决不能排除任何重要的、最严酷的使用条件。如果试验的目的是为了考察产品在正常的使用条件下的可靠性水平，以便制订最佳的维修方案，则应选择某些具有典型代表性的试验条件。如果试验的目的仅在于对同类产品进行比较，则应选择接近于使用中极限应力水平的试验条件。应该注意，在任何情况下，各种应力因素的严酷程度均不能超过产品所能承受的极限应力。

在试验过程中，如果必须考虑多种工作条件、环境条件以及维修条件的综合影响，则一般应当设计一个能周期性重复的试验周期。详细的试验方案中应包括一个试验周期图表。该图表将用以表明试验周期中各种工作条件、环境条件以及维修条件的存在、持续时间、时间间隔以及相互关系。

试验周期中各种应力的持续时间要短到不会对试验结论产生实质性影响；同时要长到足以使试验用的应力条件达到规定的程度。

只要有可能，试验条件及典型的试验周期应尽可能从相关的标准中选取。

工作条件和环境试验条件应尽可能包括实际使用中主要的条件，在使用加速试验时要找到相应的加速关系。

当设备在实际使用期间需进行例行的维护工作时，可靠性试验应考虑一项维护程序。试验期间的维护程序原则上应该与现场进行的维护相一致。典型的预防性维护是更换、调整、校准、润滑、清洗、复位、恢复等。

4）可靠性鉴定试验注意事项

对于可靠性鉴定试验这一工作项目，应当注意以下几点：

（1）可靠性鉴定试验应该经订购方认可并在下列地点和条件下进行，列出的次序为优先选取的次序：

①在独立承制方的实验室中进行；

②在订购方严格监督下，委托承制方试验转承制方的产品；

③在订购方的严格监督下并认可这种安排最为有利，允许承制方在自己的实验室里进行试验。

（2）可靠性鉴定试验的样本大小应在合同中规定或由承制方与订购方协商确定。

（3）可靠性鉴定试验的统计准则应由合同规定。准则应明确试验方案的置信水平、判断风险、“MTBF检验的上限”、“MTBF检验的下限”。这些准则的确定和选择，应以试验总时间的增加而减少置信区间的大小为依据，以免在没有改善可靠性情况下增加成本，拖延进展。

（4）若合同或产品技术规范中要求进行可靠性鉴定试验，提供MTBF可靠性的验证值，并且有固定的截止试验时间，必须选用定时截尾试验方案。若可靠性试验时间事先并无严格规定，并希望尽早对产品的MTBFF做出接受或拒受判决，可选用序贯试验方案。

（5）在按系统验证可靠性参数不现实或不充分的情况下，允许用低层次产品的试验结果推算出系统可靠性值，但必须有依据，并附有详细说明。

（6）可靠性鉴定试验是产品投入批量生产前的试验。以下情况应进行可靠性鉴定试验：

①新设计的产品；

②经过重大改进的产品；

③在一定环境条件下不能满足系统分配的可靠性要求的产品。

（7）鉴定试验条件应包括工作条件、环境条件及预防性维修方面的条件。选择试验条件主要应考虑以下因素：

①进行可靠性鉴定试验的基本理由；

②使用条件的预期变化；

③不同应力条件引起故障的可能性；

④不同试验条件所用的试验费用；

⑤可供使用的试验设施；

⑥可以利用的试验时间；

⑦预期的可靠性特征量随试验条件变化的情况。

（8）为某种产品选择可靠性试验方案时，应综合权衡考虑下列因素：

①设备的成熟程度及计划寿命；

②经费；

③提交产品的进度及可做试验的时间；

④试验设备的准备程序；

⑤判决风险；

⑥鉴别比对MTBF 检验上限θ0的影响；

⑦类似设备MTBF的预计值或验收值；

⑧费用时间的权衡。

（9）在开始鉴定试验之前应具备下列文件：

①经批准的试验计划；

②详细的鉴定试验程序；

③受试产品清单；

④产品技术条件；

⑤统计试验方案；

⑥其他。

（10）对于计数抽样检验，应按GJB179A—1996《计数抽样检查程序及表》的方法进行抽样试验，或另行规定抽样检验方法并载入合同。