可靠性技術(shù)講座上篇

可靠性技術(shù)講座（上篇）

可靠性技術(shù)講座（上篇）

1可靠性增長試驗及其評價方法2

11>.1可靠性增長試驗的目的（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（2

L2可靠性增長試驗方法（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（3

1.3可靠性增長試驗試驗數(shù)據(jù)的處理（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（4

1.4AMSAA可靠性增長模型（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（7

L5Duane可靠性增長模型（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（9

1.6AMSAA模型與Duane模型的關(guān)系（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（10

1.7可靠性增長試驗的跟蹤與評價方法（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（10

L8使用舉例（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（11

1.9幾個應(yīng)注意的問題（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（12

2可靠性統(tǒng)計試驗14

2.1可靠性統(tǒng)計試驗的目的和基本概念（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（14

2.2可靠性統(tǒng)計試驗的分類（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（14

2.3試驗大綱(((((((((((((((((((((((((((((((15

2.4試驗條件(((((((((((((((((((((((((((((((16

2.5試驗樣品(((((((((((((((((((((((((((((((18

2.6試驗方案(((((((((((((((((((((((((((((((18

2.7可靠性測定試驗((((((((((((((((((((((((((((20

2.8可靠性鑒定試驗和驗收試驗（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（24

可靠性增長試驗及其評價方法

1.可靠性增長試驗的目的

很多產(chǎn)品在投入使用初期，往往表現(xiàn)為故障率偏高，即可靠性不好，但經(jīng)過

一段時間后其故障率逐漸下降并赴于穩(wěn)定（見圖1）。在可靠性工程上，我們稱

時間0?to為產(chǎn)品的“早期故障期”。造成產(chǎn)品“早期故障”的原因，一般是產(chǎn)

品研制過程中，由于一些偶然的加工缺陷、元器件質(zhì)量差異或一些防不勝防的工

藝問題，引起產(chǎn)品在制造過程中或多或少地隱藏下一些內(nèi)在缺陷，這是產(chǎn)品設(shè)計

和制造時無法避免的問題。目前解決這類問題的工程方法是采用環(huán)境應(yīng)力篩選技

術(shù)，即在產(chǎn)品交付使用前，通過多種篩選方法，激發(fā)產(chǎn)品的早期故障隱患，使之

盡快暴露，并得以排解。假如產(chǎn)品沒有經(jīng)過環(huán)境應(yīng)力篩選，從時間0就交付正式

使用，那么從。?to都是它的“早期故障期”，可能是幾個月，也可能為幾年或

更長，其間都是產(chǎn)品故障的高發(fā)期。而采用環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)，其目的就是想通

過早期故障的快速暴露，加快“早期故障期”的進程，如縮短到幾十或幾百小時

（見圖1,點），使產(chǎn)品快速達到故障低發(fā)區(qū)后，才交付正式使用。

圖1產(chǎn)品的早期故障期

然而采用環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)，不可能無限制地下降產(chǎn)品故障率（見圖1）,

即當產(chǎn)品的故障率逐漸下降，并赴于穩(wěn)定狀態(tài)后，即使延長環(huán)境應(yīng)力篩選的時間，

也是不可能再使產(chǎn)品的故障率得到進一步下降。其原因是在產(chǎn)品的制造過程中，

由于偶然原因形成的缺陷而引發(fā)的故障被排解后的，由于產(chǎn)品固有的設(shè)計水平、

配套元器件和材料的等級，以及制造過程中存在的系統(tǒng)性問題所形成的缺陷是全

體產(chǎn)品共有的，它們決定了產(chǎn)品的固有可靠性。而篩選技術(shù)只是用于剔除和排解

個別產(chǎn)品的偶然性問題，卻不能解決全體產(chǎn)品共存的薄弱環(huán)節(jié)，因此必須采取可

靠性增長技術(shù)來提高產(chǎn)品的固有可靠性。

可靠性增長工作的基本做法是根據(jù)故障發(fā)生的原因，通過優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、優(yōu)

選配套元器件和材料、以及改進生產(chǎn)工藝等途徑，從根本上提高產(chǎn)品的固有可靠

性，降低使用期的故障率（見圖2所示）。當然經(jīng)過可靠性增長的產(chǎn)品，其固有

可靠性將得到很大提高，但是作為一新研或批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，它同樣存在早期故

障，因此仍需要采用環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)來激發(fā)它的早期故障隱患，使之快速進入

故障穩(wěn)定期，以投入正式使用。

圖2產(chǎn)品的可靠性增長

可靠性增長試驗是產(chǎn)品可靠性增長工作中常用的工程方法。近年來隨著我國

可靠性工作的不斷深入和對產(chǎn)品的可靠性要求的不斷提高，很多產(chǎn)品研制部門已

將可靠性增長試驗，正式作為產(chǎn)品工程研制階段的一項重要的可靠性工作項目。

其目的是為了有效地提高產(chǎn)品可靠性設(shè)計水平和工藝制造水平，以及促進配套元

器件和材料的優(yōu)選工作，使產(chǎn)品的可靠性得到系統(tǒng)性地提高，早日達到預(yù)期有目

標。

2.可靠性增長試驗方法

一般來說，一個剛完成研制的產(chǎn)品，其可靠性一般只能達到其成熟階段水平

的10%左右，其內(nèi)部隱藏著大量的故障隱患，包括配套元器件的質(zhì)量、設(shè)計上的

失誤、不成熟的制造工藝，以及生產(chǎn)管理上的差錯造成的問題等等，必須在批生

產(chǎn)前得以解決。據(jù)國內(nèi)、外資料統(tǒng)計表明：要使產(chǎn)品達到預(yù)期的可靠性水平，■

般需要投入5?25倍MTBF目標值的可靠性增長試驗時間，對此必須要有相當?shù)?/p>

人力、物力和經(jīng)費投入，要做好科學、合理的計劃安排，并應(yīng)在有關(guān)部門的共同

配合下才能開展。

當產(chǎn)品經(jīng)過一定時間的環(huán)境應(yīng)力篩選，“早期故障”被基本排解后，就可進

入可靠性增長試驗階段?？煽啃栽鲩L試驗的一般方法是采用：“試驗一分析一糾

正一再試驗”的工作模式，（即TAAT）,其基本工作步驟如下:

制定試驗計劃

開展可靠性增長試驗工作前，首先要了解產(chǎn)品當前的可靠性水平（可根據(jù)現(xiàn)

場使用情況，或可靠性摸底試驗的結(jié)果推斷），以及產(chǎn)品預(yù)期要達到的可靠性目

標，由此根據(jù)可投入的資源，包括樣品、試驗設(shè)備、試驗經(jīng)費和時間、人力等等、

制訂出工作計劃，以計劃增長曲線為基準，選用合適的可靠性增長模型開展試驗。

可靠性增長試驗

試驗以誘發(fā)產(chǎn)品在實際使用條件下可能發(fā)生的故障隱患為目的，科學、合理

地選擇試驗條件和試驗項目。目前常用于產(chǎn)品可靠性增長的試驗手段是采用溫度

+濕度+振動的綜合環(huán)境試驗，它可以有效地激發(fā)產(chǎn)品在實際使用中暴露出的大部

分故障模式，這已被國內(nèi)、外大量試驗范例所證實。當然可靠性增長試驗也可以

結(jié)合其它類型的試驗一起進行。

故障分析與改進

必須對試驗中暴露出來的產(chǎn)品故障開展故障定位與故障機理的分析。產(chǎn)品可

靠性增長的內(nèi)涵是要提高產(chǎn)品固有的可靠性水平，而要提高其固有可靠性關(guān)鍵是

要找出存在于產(chǎn)品中的共有的故障隱患，或稱系統(tǒng)性故障，只要當這些系統(tǒng)性故

障被發(fā)現(xiàn)、被糾正后，產(chǎn)品固有的可靠性才能得到提高。如果在可靠性增長試驗

中被發(fā)現(xiàn)和糾正的，僅僅是個別的偶然性故障，或稱殘余性故障，那是不充分的。

因此必須對試驗中發(fā)現(xiàn)的故障進行認真的分析，找出系統(tǒng)性故障，并采取措施加

以糾正。對于系統(tǒng)性故障的糾正，只能通過修改產(chǎn)品設(shè)計或改進生產(chǎn)工藝等途徑

實現(xiàn)。單純的故障修復或更換措施，只能用于排解殘余性偶發(fā)故障，而無補于產(chǎn)

品固有可靠性的提高。

d.再試驗

經(jīng)過改進的產(chǎn)品，仍需開展進一步的試驗。一是為驗證改進措施的有效性，

二是繼續(xù)暴露產(chǎn)品尚存的故障隱患，開展進一步的可靠性增長，直至達到預(yù)定的

可靠性目標為止。

3.可靠性增長試驗試驗數(shù)據(jù)的處理

由于產(chǎn)品在可靠性增長試驗過程中，受試產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)處于不斷地變化之

中，其故障率也在不斷地變動，因此可靠性增長過程中的產(chǎn)品，不能采用指數(shù)分

布的假設(shè)對其故障數(shù)據(jù)進行處理。除非在產(chǎn)品每次狀態(tài)發(fā)生變化后，單獨進行一

次該狀態(tài)下的可靠性試驗，來評價變化后的可靠性水平，但這樣做，費時費錢，

工程上很難支持這種做法。

a.增長趨勢有效性檢驗

為了對產(chǎn)品可靠性增長試驗中發(fā)生的故障數(shù)據(jù)進行有效地處理與分析，以便

對可靠性增長過程實施科學地監(jiān)控。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理的一般要求，必須首先對

所獲得的故障數(shù)據(jù)，進行增長趨勢的有效性檢驗。其目的是確認產(chǎn)品經(jīng)過不斷地

設(shè)計和制造工藝等方面的改進后，其可靠性是否已有明顯提高（統(tǒng)計意義上）。

增長趨勢有效性檢驗的方法，可借用國際標準IEC60605-6或國標GB5080.6

推薦的關(guān)于恒定失效率假設(shè)的有效性檢驗方法，其具體方法如下：

設(shè)受試產(chǎn)品總數(shù)為個，為發(fā)生第次故障時所有參試產(chǎn)品的總累積有效試驗時

間（），為試驗中止時所有受試產(chǎn)品的總累積有效試驗時間。當?shù)趥€故障發(fā)生時

試驗立即中止，有；否則在其它時間中止，有。按下式求出檢驗用統(tǒng)計量值：

（1）

其中當時

當時

選取檢驗顯著性水平，這里為置信度，常取90%和95臨如出現(xiàn)

則可認為該產(chǎn)品具有顯著的可靠性增長趨勢，否則不能確認其可靠性有明顯

的增長趨勢。值可由表1查得。

在MIL-HDBK-781和GJB1407中，還推薦了另一種用于確認產(chǎn)品可靠性增長

趨勢的U檢驗法。即先求出檢驗用統(tǒng)計量U的值

(2)

式中意義同⑴式規(guī)定。

表1增長趨勢檢驗表

m

f(0.8,m)

f(0.9,m)

f(0.95,m)

1

1.609

2.303

2.996

2

2.994

3.890

4.744

3

4.279

5.322

6.296

4

5.515

6.681

7.753

5

6.721

7.993

9.154

6

7.906

9.274

10.51

7

9.076

10.53

11.84

8

10.23

11.77

13.15

9

11.38

12.99

14.43

10

12.52

14.21

15.71

11

13.65

15.41

16.96

12

14.78

16.60

18.21

13

15.90

17.78

19.44

14

17.01

18.96

20.67

15

18.13

20.13

21.89

16

19.23

21.30

23.09

17

20.33

22.46

24.29

18

21.43

23.59

25.50

19

22.54

24.77

26.69

20

23.64

25.91

27.89

30

34.48

37.22

39.53

選取檢驗顯著特性水平,如出現(xiàn)

則認為產(chǎn)品可靠性有顯著的增長趨勢；否則不予確認，值可由表2查得。

b.增長模型的擬合優(yōu)度檢驗

當確認產(chǎn)品具有明顯的可靠性增長趨勢后，為了對其增長過程進行定量評價

和實施科學的過程管理，目前常采用可靠性增長模型對其故障數(shù)據(jù)進行擬合。

為了確認所選用的增長模型是否合適和有效，統(tǒng)計學上可采用擬合優(yōu)度檢驗

的方法進行判斷。

表2增長趨勢檢驗表

1

2

3

4

5

26

0.2%

1.73

2.34

2.64

2.78

2.86

3.09

1%

1.72

2.21

2.38

2.45

2.47

2.58

2%

1.70

2.10

2.22

2.25

2.27

2.33

5%

1.65

1.90

1.94

1.94

1.94

1.96

10%

1.56

1.68

1.66

1.65

1.65

1.65

20%

1.39

1.35

1.31

1.31

1.30

1.28

AMSAA模型是目前常用的一種可靠性增長模型，可采用下述Cramer-Von

Mises檢驗方法對其擬合優(yōu)度進行檢查。其檢驗用統(tǒng)計量為：

(3)

其中，式中的意義同⑴式。

選定檢驗的顯著性水平a(通常取0.1)并根據(jù)由表3查得臨界值。若，則

拒絕AMSAAA模型，反之則認為AMSAA模型可作為本次可靠性增長的評價模型。

表3Cramer-VonMises檢驗臨界值表

顯著性水平

0.20

0.15

0.10

0.05

0.01

2

0.138

0.149

0.162

0.175

0.186

3

0.121

0.135

0.154

0.184

0.231

4

0.121

0.136

0.155

0.191

0.279

5

0.121

0.137

0.160

0.199

0.295

6

0.123

0.139

0.162

0.204

0.307

7

0.124

0.140

0.165

0.209

0.316

8

0.124

0.141

0.165

0.210

0.319

9

0.125

0.142

0.167

0.212

0.323

10

0.125

0.142

0.167

0.212

0.324

15

0.126

0.144

0.169

0.215

0.327

20

0.128

0.146

0.172

0.217

0.333

30

0.128

0.146

0.172

0.218

0.333

60

0.128

0.147

0.173

0.221

0.333

2100

0.129

0.147

0.173

0.221

0.333

4.AMSAA可靠性增長模型

AMSAA模型是把產(chǎn)品的可靠性增長過程作為統(tǒng)計學上的一個隨機過程來處

理的，并認為產(chǎn)品發(fā)生故障的累積過程是一個非齊次Poisson過程(NHPP),即

從0到時刻t,產(chǎn)品共發(fā)生r次故障的概率為：

r=0,1,2,(4)

表4AMSAA模型時間截尾區(qū)間估計系數(shù)表

0.8

0.9

0.95

0.98

2

.131

9.325

.100

19.33

.079

39.33

.062

99.35

3

.222

4.217

.175

6.491

.145

9.700

.116

16.07

4

.289

3.182

.234

4.460

.197

6.070

.161

8.858

5

.341

2.709

.282

3.614

.240

4.690

.200

6.434

6

.382

2.429

.321

3.137

.276

3.948

.233

5.212

7

.417

2.242

.353

2.827

.307

3.481

.261

4.471

8

.447

2.106

.382

2.608

.334

3.158

.287

3.972

9

.472

2.004

.406

2.444

.358

2.920

.310

3.612

10

.494

1.922

.428

2.318

.379

2.738

.330

3.341

11

.514

1.855

.447

2.215

.398

2.593

.349

3.128

12

.531

1.801

.465

2.130

.415

2.474

.366

2.957

13

.546

1.755

.481

2.060

.431

2.376

.381

2.815

14

.561

1.714

.495

1.999

.446

2.293

.396

2.697

15

.573

1.680

.509

1.948

.459

2.220

.409

2.596

16

.585

1.649

.521

1.902

.472

2.158

.421

2.508

17

.596

1.622

.532

1.862

.483

2.104

.433

2.432

18

.606

1.598

.543

1.826

.494

2.055

.444

2.364

19

.616

1.575

.552

1.793

.504

2.011

.454

2.304

20

.624

1.556

.561

1.765

.513

1.972

.464

2.251

21

.632

1.538

.570

1.738

.522

1.937

.472

2.203

22

.640

1.522

.578

1.714

.531

1.905

.481

2.158

23

.647

1.506

.586

1.692

.539

1.876

.489

2.119

24

.654

1.492

.593

1.672

.546

1.849

.496

2.082

25

.660

1.478

.600

1.653

.553

1.824

.504

2.049

26

.665

1.466

.607

1.636

.560

1.801

.511

2.017

27

.671

1.455

.612

1.620

.566

1.780

.517

1.989

28

.677

1.444

.618

1.605

.573

1.760

.524

1.962

29

.682

1.435

.624

1.590

.578

1.741

.530

1.937

30

.687

1.426

.629

1.577

.584

1.724

.536

1.914

35

.708

1.386

.653

1.520

.609

1.650

.562

1.817

40

.726

1.355

.673

1.477

.630

1.599

.584

1.743

45

.741

1.331

.689

1.443

.647

1.550

.603

1.685

50

.754

1.310

.704

1.414

.662

1.513

.619

1.638

60

.774

1.278

.727

1.370

.688

1.456

.646

1.564

70

.790

1.254

.745

1.337

.708

1.414

.668

1.511

80

.803

1.235

.759

1.311

.725

1.382

.686

1.469

100

.823

1.207

.783

1.273

.750

1.334

.715

1.409

表5AMSAA模型故障截尾區(qū)間估計系數(shù)表

0.8

0.9

0.95

0.98

3

.2280

2.976

.1712

4.750

.1351

7.320

.1040

12.53

4

.3300

2.664

.2587

3.826

.2113

5.325

.1684

7.980

5

.3941

2.440

.3174

3.354

.2649

4.288

.2162

5.997

6

.4400

2.214

.3614

2.893

.3063

3.681

.2543

4.925

7

.4754

2.079

.3963

2.644

.3400

3.282

.2859

4.259

8

.5040

1.976

.4251

2.463

.3683

3.001

.3130

3.806

9

.5279

1.895

.4496

2.325

.3925

2.791

.3365

3.476

10

.5482

1.830

.4706

2.216

.4137

2.629

.3574

3.226

11

.5658

1.755

.4892

2.127

.4324

2.499

.3760

3.029

12

.5813

1.730

.5056

2.053

.4492

2.392

.3927

2.869

13

.5951

1.691

.5204

1.991

.4644

2.302

.4079

2.737

14

.6075

1.657

.5337

1.937

.4782

2.226

.4220

2.626

15

.6187

1.627

.5459

1.891

.4909

2.161

.4348

2.532

16

.6289

1.600

.5571

1.850

.5025

2.104

.4468

2.450

17

.6383

1.578

.5674

1.814

.5134

2.053

.4579

2.378

18

.6469

1.556

.5770

1.781

.5234

2.008

.4682

2.315

19

.6549

1.537

.5858

1.753

.5327

1.968

.4779

2.258

20

.6624

1.519

.5941

1.726

.5414

1.932

.4870

2.208

21

.6693

1.504

.6018

1.702

.5497

1.899

.4956

2.162

22

.6758

1.489

.6092

1.680

.5575

1.869

.5037

2.121

23

.6820

1.475

.6160

1.660

.5648

1.842

.5114

2.083

24

.6877

1.463

.6225

1.641

.5717

1.817

.5187

2.048

25

.6931

1.452

.6286

1.624

.5783

1.793

.5257

2.017

26

.6983

1.441

.6344

1.608

.5846

1.771

.5322

1.987

27

.7031

1.431

.6400

1.593

.5906

1.752

.5386

1.959

28

.7078

1.421

.6453

1.579

.5962

1.733

.5440

1.934

29

.7121

1.411

.6503

1.566

.6016

1.715

.5504

1.910

30

.7164

1.404

.6551

1.553

.6069

1.699

.5560

1.888

35

.7349

1.367

.6763

1.501

.6299

1.630

.5806

1.796

40

.7499

1.339

.6938

1.461

.6490

1.577

.6012

1.725

45

.7626

1.317

.7085

1.429

.6653

1.535

.6188

1.669

50

.7735

1.298

.7212

1.402

.6793

1.500

.6341

1.624

60

.7911

1.268

.7422

1.360

.7025

1.446

.6596

1.553

70

.8057

1.245

.7588

1.328

.7211

1.406

.6800

1.502

80

.8166

1.228

.7724

1.304

.7364

1.374

.6969

1.462

100

.8344

1.201

.7938

1.267

.7604

1.328

.7237

1.402

其中為累積故障數(shù)的數(shù)學期望，即

（5）

設(shè)為受試產(chǎn)品第次故障總累積試驗時間為試驗截止時總累積試驗時間?？梢?/p>

當?shù)趥€故障發(fā)生時截止試驗（即故障截尾）有當試驗進行到一定時間才截止（即

時間截尾）有。根據(jù)AMSAA模型，產(chǎn)品進行可靠性增長試驗截止時間時，其具有

的MTBF點估計值（無偏估計）為：

（6）

其中：，，式中和意義同⑴式。

當置信度取時，MTBF區(qū)間估計的上、下限值分別為：

式中可由表4查得（7）

式中可由表5查得(8)

注：表4、表5為0(T)的無偏估計用表，而GJB1407中表B3、表B4(即

MIL-HDBK-189中表C-I、表C-III)為0(T)的極大似然估計用表。

5.Duane可靠性增長模型

設(shè)可靠性增長試驗的產(chǎn)品，在總累積試驗時間t時，共發(fā)生次故障，顯然隨

著試驗時間t的延長，故障的累積數(shù)也逐漸增大，并記

(9)

為累積故障函數(shù)，則產(chǎn)品的累積MTBF函數(shù)與累積故障數(shù)分別為

(10)

和(11)

對(10)式兩邊取對數(shù)，則

(12)

即在雙邊對數(shù)坐標紙上，產(chǎn)品的累積MTBF對于時間是一直線關(guān)系(見圖3),

其斜率為，截距為，因此，在工程上稱斜率為增長試驗的增長率。

又由(11)式，可得Duane模型的故障強度函數(shù)為:

(13)

則產(chǎn)品的瞬時MTBF函數(shù)為：

(14)

可見在Duane模型中，產(chǎn)品的累積MTBF與其瞬時MTBF的關(guān)系為：

(15)

即在可靠性增長試驗過程中，任一時刻產(chǎn)品的瞬時MTBF值為累積MTBF值的

倍。兩邊取對數(shù)，則有

(16)

由于，一般為0.5左右，因此在雙邊對數(shù)坐標紙上，任一時刻的總是比高出，

即瞬時MTBF與累積MTBF為兩條平行直線(見圖3)。

6.AMSAA模型與Duane模型的關(guān)系

AMSAA模型與Duane模型是可靠性增長試驗最廣泛使用的兩種模型。由(6)

式與(14)式可看出，當試驗總時間時，Duane模型的瞬時MTBF就是AMSAA模型

中產(chǎn)品在

圖3雙對數(shù)紙上的Duane模型

時刻T的MTBF點估計值，這時增長率，因此這二種增長模型在使用的參數(shù)

上具有極大的相似性，其描述的可靠性增長過程是完全一致的。所以，一般可認

為AMSAA模型是Duane模型的概率解釋，而Duane模型本身并不具有任何概率特

性。

7.可靠性增長試驗的跟蹤與評價方法

由于Duane模型是一種比較直觀的可靠性增長模型，因此常用它來對產(chǎn)品可

靠性增長試驗過程進行跟蹤。而AMSAA模型對可靠性增長試驗的故障數(shù)據(jù)具有良

好的統(tǒng)計處理能力，因此在對可靠性增長試驗結(jié)果的評價上具有一定的優(yōu)勢。另

外，這二種模型在使用的參數(shù)上具有共通性。所以，通常在產(chǎn)品的可靠性增長試

驗中，可以將這二種模型結(jié)合起來，對故障數(shù)據(jù)實施跟蹤與結(jié)果評價。

對試驗數(shù)據(jù)進行跟蹤的目的，是為了根據(jù)試驗的實際情況，對產(chǎn)品達到的可

靠性作出正確估計，以便不斷調(diào)整原定的試驗計劃，直到實現(xiàn)預(yù)定的可靠性增長

目標。具體做法如下：

a.當產(chǎn)品投入可靠性增長試驗后，首先可根據(jù)故障發(fā)生的時間及其累積故

障數(shù)，按下式求出各對應(yīng)的累積MTBF值。這里時間表示投入可靠性增長試驗的

樣品(不管是單臺還是多臺)，當發(fā)生第次故障時所有參試樣品的總累積時間。

(17)

并可將這些點()描在雙邊對數(shù)坐標紙上，其橫軸為總累積試驗時間；縱軸

為MTBF(見圖4)o

b.當故障發(fā)生次數(shù)后，即可開始利用前面介紹的AMSAA模型的有關(guān)方法，

對試驗情況進行跟蹤與評價。即可由(6)式對模型參數(shù)a和b作出估計，由此可

得到代表Duane模型增長直線斜率(即增長率)的估計，以及截距的估計。。

c.當在總累積試驗時間結(jié)束增長試驗時，應(yīng)根據(jù)所有故障數(shù)據(jù)，利用AMSAA

模型的有關(guān)方法，包括增長趨勢有效性檢驗、增長模型擬合優(yōu)度檢驗對試驗過程

進行全面的評價。在確認增長有效和所用增長模型準確的基礎(chǔ)上，求出產(chǎn)品在增

長試驗結(jié)束時，所達到的可靠性水平MTBF點估計值(參見(6)式)和置信區(qū)間估

計值(參見⑺或(8)式)。

8.使用舉例

某產(chǎn)品進行可靠性增長試驗，試驗總累積時間達到1200小時，其間共發(fā)出

故障30次，具體故障時間及各故障點對應(yīng)的產(chǎn)品累積MTBF值見表6。而圖4畫

出了增長過程的跟蹤及其Duane模型增長直線示意。

圖4某產(chǎn)品可靠性增長Duane模型直線

增長趨勢檢驗

先根據(jù)（1）式求出檢驗統(tǒng)計量的值。由于試驗截尾時間>,故取，則統(tǒng)計

量

取顯著性水平，查表1得，則可認為在顯著性水平為0」下，該產(chǎn)品具有明

顯的可靠性增長趨勢。

若按檢驗法，則根據(jù)（2）式先求出檢驗統(tǒng)計量。再取顯著性水平，查表2得,

因此，所以也可認為該產(chǎn)品在顯著性水平0.1下，具有明顯的可靠性增長趨勢。

表6增長試驗故障數(shù)據(jù)（單位：小時）

1

2.8

2.8

11

156

14.2

21

570

27.1

2

5.2

2.6

12

194

16.2

22

630

28.6

3

9.5

3.2

13

200

15.4

23

670

29.1

4

15.0

3.75

14

222

15.9

24

700

29.2

5

20.5

4.1

15

290

19.3

25

804

32.2

6

28.5

4.75

16

360

22.5

26

890

34.2

7

39.5

5.6

17

375

22.1

27

951

35.2

8

75.0

9.4

18

435

24.2

28

998

35.6

9

95.0

10.6

19

529

27.8

29

1025

35.3

10

130.0

13.0

20

535

26.75

30

1150

38.3

b.AMSAA模型擬合優(yōu)度檢驗

由（3）式求出檢驗統(tǒng)計量。取顯著性水平為0.1,查表3得檢驗臨界值。因

此，在顯著性水平0.1下不能拒絕AMSAA模型，即說明可以用AMSAA模型對本產(chǎn)

品的可靠性增長過程進行數(shù)據(jù)跟蹤與評價。

C.產(chǎn)品可靠性增長后的MTBF估計

由(6)式可求出產(chǎn)品在增長過程中任意時刻的MTBF點估計值。先由公式求出

AMSAA模型參數(shù)，，因此產(chǎn)品在增長試驗結(jié)束小時，MTBF點估計值為：

而其80%置信區(qū)間上、下限估計，可由(7)式，先查得系數(shù)，，因此

即該產(chǎn)品經(jīng)過1200小時的可靠性增長試驗后，我們已有80%把握斷言其

MTBF達到54.1—112.4小時之間。

另外，根據(jù)AMSAA模型參數(shù)，得到圖2中Duane模型增長直線的斜率即本次

增長試驗的增長率。

9.幾個應(yīng)注意的問題

a.可靠性增長試驗計劃的制訂必須根據(jù)產(chǎn)品當前實際達到的狀態(tài)，并參考

以往或同類產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)，科學合理地定出，而且應(yīng)根據(jù)試驗進展情況，不

斷調(diào)整。一般可達到的增長率為0.3?0.7之間，而增長目標值可定在產(chǎn)品當前

MTBF水平的10倍之內(nèi)，下式給出了它們與總試驗時間的關(guān)系。

(18)

式中Te一般取100小時左右，這是根據(jù)國內(nèi)外大量工程實踐得到的經(jīng)驗數(shù)

據(jù)，特別是對剛完成研制的產(chǎn)品，在不知其MTBF初值的情況下，可由前100小

時的試驗結(jié)果作出初值，這是十分必要的。

b.對于可靠性增長試驗過程中發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)性故障的糾正，其有效性應(yīng)加以

驗證。其驗證可以利用后續(xù)的試驗時間，也可單獨進行。只有在得到較充分的驗

證后，產(chǎn)品的可靠性才能得到良好的增長。若沒有其他輔助方法能充分說明故障

已得到完全糾正，僅以一定的試驗時間作為驗證手段，則一般要用2.3作為驗證

試驗時間，即要求在該試驗時間內(nèi)，不再發(fā)生同類故障。此種驗證的置信度可由

下式求得：

(19)

其中，t為驗證試驗時間，為產(chǎn)品增長MTBF目標值?？梢娫跁r，試驗驗證

的置信度約為90%o

c.被驗證為有效的故障糾正措施，應(yīng)在產(chǎn)品有關(guān)的工藝或圖紙上得到落實,

其目的不僅要使參試樣品避免出現(xiàn)類似問題，而更要使所有產(chǎn)品都得到可靠性增

長。

d.對于一般的可靠性增長試驗所采用的試驗環(huán)境條件，原則上凡是有利于

激發(fā)產(chǎn)品故障隱患的條件都可以采用。但若想以可靠性增長模型，對其增長過程

所達到的MTBF給出接近實際的評價，特別是想以所謂“成功的可靠性增長試驗

代替可靠性鑒定試驗”時,其試驗環(huán)境條件必須具有能模擬實際使用環(huán)境的特征,

特別應(yīng)滿足鑒定試驗所規(guī)定的條件。一般認為“成功的可靠性增長試驗”至少應(yīng)

滿足下列條件：

⑴具有可靠性鑒定試驗所規(guī)定的試驗環(huán)境條件、故障判定規(guī)則，以及試驗

組織管理；

⑵對增長試驗過程的跟蹤應(yīng)是嚴格的，有完整的故障記錄和完善的FRACAS

系統(tǒng)，并對故障糾正和驗證過程有詳盡的可追溯記錄。

⑶對可靠性增長試驗結(jié)果評價所用的數(shù)學方法正確，置信水平選取符合要

求，產(chǎn)品達到的MTBF水平達到或超過鑒定試驗要求。

參考文獻

GJB1407-92可靠性增長試驗

GJB/Z77-95可靠性增長管理手冊

GB5080.6-89設(shè)備可靠性試驗：恒定失效率假設(shè)的有效性檢驗

MIL-HDBK-189ReliabilityGrowthManagement

MIL-STD-1635ReliabilityGrowthTesting

可靠性統(tǒng)計試驗

1.可靠性統(tǒng)計試驗的目的和基本概念

可靠性統(tǒng)計試驗的目的是：通過試驗對產(chǎn)品達到的可靠性水平給出定量評

估。它不同于可靠性工程試驗，如環(huán)境應(yīng)力篩選和可靠性增長試驗等，因此可靠

性統(tǒng)計試驗所選用的試驗條件、試驗方法和方案，以及試驗的組織管理都與可靠

性工程試驗有很大區(qū)別。

環(huán)境應(yīng)力篩選是在產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程中為了剔除材料或制造工藝的缺陷，排

除產(chǎn)品的早期故障，使產(chǎn)品的可靠性得到保證的一種工序處理辦法。而可靠性增

長試驗則是通過試驗來充分暴露產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)和激發(fā)產(chǎn)品的故障隱患，以進行

設(shè)計、材料、工藝、結(jié)構(gòu)或元器件等方面的改進，使產(chǎn)品的固有可靠性得以提高。

因此它們都是以保證和提高產(chǎn)品的可靠性為目的的，故稱之謂可靠性工程試驗。

當然為了達到這個目的，所采用的試驗條件和方法，可以是多種多樣的。特別是

試驗條件，它們完全可以不同于產(chǎn)品實際使用時遇到的環(huán)境條件，只要試驗方法

能快速、高效地發(fā)現(xiàn)和暴露問題就是好的試驗方法，其試驗結(jié)果往往是希望能充

分暴露產(chǎn)品存在的問題，以便采取有效的改進措施。

可靠性統(tǒng)計試驗則不同，其試驗?zāi)康牟皇侵苯訛榱颂岣弋a(chǎn)品的可靠性，而僅

僅是通過試驗對產(chǎn)品（實物）達到的可靠性水平給予評價。因此其試驗條件的選

擇盡可能與產(chǎn)品的實際使用情況相對應(yīng)，以保證評價結(jié)果的真實性與準確性。而

為了使評價結(jié)果具有一定的科學性與合理性，其試驗方法必須滿足一定的統(tǒng)計處

理規(guī)則。嚴格地講，可靠性統(tǒng)計試驗不具備提高產(chǎn)品固有可靠性的本質(zhì)，因此，

它是與可靠性工程試驗不同目的的另一大類可靠性試驗。

2.可靠性統(tǒng)計試驗的分類

可靠性統(tǒng)計試驗方法從統(tǒng)計角度可分為：產(chǎn)品可靠性指標的測定與驗證兩大

類。而從工程角度目前最常用的有：產(chǎn)品研制開發(fā)階段的可靠性測定（有時亦稱

“摸底”）試驗；設(shè)計或生產(chǎn)定型時的可靠性鑒定試驗；以及批生產(chǎn)過程中產(chǎn)品

交付時的可靠性驗收試驗等。

可靠性測定試驗是為了確定產(chǎn)品的可靠性特性，得出在規(guī)定條件下可靠性狀

況的定量估計而進行的一種可靠性試驗。其方法是利用試驗過程中得到的產(chǎn)品故

障信息，應(yīng)用統(tǒng)計學的方法來推斷產(chǎn)品達到的可靠性水平，最后導出描述產(chǎn)品可

靠性狀況的各種特征值。

可靠性鑒定試驗是為了評價設(shè)計定型或生產(chǎn)定型的產(chǎn)品是否已經(jīng)達到研制

合同（或協(xié)議書）要求的可靠性指標而進行的一種可靠性試驗。其方法是根據(jù)試

驗中產(chǎn)品發(fā)生的故障情況，得出可靠性是否合格的結(jié)論。另外，對那些在設(shè)計、

工藝等方面有過重大變更的產(chǎn)品，一般也需通過鑒定試驗重新評價其可靠性水

平。

可靠性驗收試驗是對準備交付的批量生產(chǎn)產(chǎn)品，驗證其是否仍保持該產(chǎn)品鑒

定時達到的可靠性水平而進行的一種試驗。其采用的試驗方法與可靠性鑒定試驗

一樣，最終給出接收或拒收的判定。

可靠性測定試驗、可靠性鑒定試驗和可靠性驗收試驗所給出的結(jié)論，都是統(tǒng)

計意義上的結(jié)果，具有一定的置信度或概率特征，因此它們被統(tǒng)稱為可靠性統(tǒng)計

試驗。

3.試驗大綱

統(tǒng)計試驗的進行必須按照可靠性試驗大綱所規(guī)定的試驗計劃來執(zhí)行，試驗大

綱要對可靠性試驗提出各項規(guī)定與要求。由于可靠性試驗大綱是開展各項試驗活

動的依據(jù)，因此，編制試驗大綱是試驗前首先必須要做的一項工作。試驗大綱…

般應(yīng)包括如下要素：

a.試驗?zāi)康呐c要求

大綱首先必須說明本次試驗要達到的目的及其試驗性質(zhì)：是可靠性測定試

驗？還是鑒定試驗？或驗收試驗？要對試樣的構(gòu)成作出限定，對評估或考核的可

靠性指標作出明確要求。

b.試驗條件與方法

大綱要按照產(chǎn)品的研制合同或任務(wù)書、產(chǎn)品技術(shù)條件或相關(guān)技術(shù)條件的要

求，對樣品的受試環(huán)境條件和試驗方法作出規(guī)定。

c.試樣狀態(tài)與來源

大綱要對投試樣品的技術(shù)狀態(tài)及其來源作出具體規(guī)定。如說明是哪個階段的

研制樣機、或是定型樣機、或是批生產(chǎn)樣機？是抽樣還是送樣等等。

d.試驗組織與管理

可靠性試驗涉及的部門人員較多，為使試驗?zāi)苡行颉⒂行У亻_展，大綱必須

明確試驗的組織機構(gòu)與管理方法，以協(xié)調(diào)工作，實施試驗和條件保證，進行故障

處理與信息反饋，以及完成樣品性能監(jiān)測與試驗監(jiān)控等等工作。

作為可靠性鑒定試驗，按GJB899-90要求，必須成立由產(chǎn)品研制方、使用

方和試驗方三方組成的聯(lián)合試驗小組來具體負責處理試驗過程中發(fā)生的各種問

題，包括：試驗的中止，試驗的繼續(xù)，故障的確認與處理，以及試驗前、試驗中

及試驗后的評審等等工作。

e.試驗進度與地點

大綱要求對試驗的地點加以明確，并對試驗的進度作出要求，以控制試驗的

時間與經(jīng)費。

f.試驗評審與報告

為保證試驗有效地進行，大綱可對試驗進程中的關(guān)鍵時刻提出進行評審的要

求。如試驗開始前對試樣、參試儀器、設(shè)備、人員及條件保證等的準備狀況進行

檢查與確認，即開展試驗前評審；試驗中樣品故障或設(shè)備故障修復后，重新投入

試驗時進行狀態(tài)再確認，即試驗中評審；試驗結(jié)束時對試驗情況進行匯總，對試

驗結(jié)論達成共識，即試驗后評審。評審一般可由聯(lián)合試驗小組自行進行，大型、

復雜或關(guān)鍵系統(tǒng)的試驗可邀請專家共同進行評審。

大綱還必須明確試驗報告的內(nèi)容與要求，以及負責報告編寫的部門與人員，

鑒定試驗報告將根據(jù)聯(lián)合試驗小組提供的各項試驗紀錄與評審意見，一般由試驗

方負責編寫。

g.試驗結(jié)束后故障與樣品的處理意見

為了盡量避免和預(yù)防試驗中發(fā)生的故障模式在生產(chǎn)和使用中再次發(fā)生，大綱

可對試驗后故障的處置提出要求；也可以結(jié)合實際情況對受試樣品提出處理意

見，以做好物盡其用，節(jié)約人力、物力與財力。

4.試驗條件

產(chǎn)品的可靠性是在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)，產(chǎn)品完成規(guī)定功能的能

力的描述，而采用統(tǒng)計試驗的方法是為了解決這種描述的定量化問題，因此可靠

性統(tǒng)計試驗應(yīng)在規(guī)定的條件下進行。一般來說，可靠性試驗所指的規(guī)定條件通常

是指產(chǎn)品實際的使用環(huán)境條件。對于極大多數(shù)產(chǎn)品來講，其實際的使用環(huán)境是十

分復雜的，因此可靠性試驗如選擇在現(xiàn)場進行，當然是一種最真實的使用環(huán)境，

但是這樣環(huán)境是多變的、不可控制的，隨時都會遭受各種自然因素的影響。因此

在確定試驗條件時，要注意受試環(huán)境的代表性。只有在具有代表性的試驗條件下

得到的產(chǎn)品可靠性的評價才會更符合產(chǎn)品真實使用情況。

確定產(chǎn)品試驗條件的一般方法是：根據(jù)產(chǎn)品的使用過程（或稱任務(wù)剖面），

找出與其對應(yīng)的環(huán)境條件（或稱環(huán)境剖面），然后再將其轉(zhuǎn)化成適合于工程摸擬

的試驗條件（或稱試驗剖面）。

我們把產(chǎn)品投入使用后執(zhí)行各種使命的過程稱為任務(wù)剖面，一系列不同的使

命過程就構(gòu)成了不同的任務(wù)剖面。而對應(yīng)于不同的任務(wù)剖面（如室內(nèi)、室外、白

天、夜晚、熱帶、寒帶、陸地、海上、高空、地面、機載、車載、工作、貯存等

等），產(chǎn)品所經(jīng)受的環(huán)境條件也是大不相同的（如溫度、濕度、氣壓、振動等），

這就對可靠性試驗條件的選擇提出了要求。

在現(xiàn)場進行可靠性統(tǒng)計試驗，則應(yīng)選擇能代表產(chǎn)品使用過程中可能遇到的各

種任務(wù)情況，而受地域、季節(jié)或一些不可控突發(fā)因素等影響，只能反映某些任務(wù)

狀況的試驗條件是不可取的。

在實驗室進行可靠性統(tǒng)計試驗，其所用的試驗剖面應(yīng)該是產(chǎn)品完成各種不同

任務(wù)剖面時所對應(yīng)的各種不同環(huán)境剖面的綜合。GJB899-90附錄B較詳細地介

紹了由任務(wù)剖面確定試驗剖面及其綜合方法。作為試驗剖面應(yīng)給出描述試驗條件

的具體環(huán)境參數(shù)及其施加方式和程序。如溫度變化范圍及其變化速率；濕度或氣

壓變化要求;振動方式及其量級；多環(huán)境因素綜合施加還是逐項或單項施加等等。

產(chǎn)品在使用過程中可能遇到因素是多種多樣的，也是復雜多變的，要想在實

驗室里完全復制式的摸擬是不可能的，也是不必要的。實驗室可靠性試驗通常選

用產(chǎn)品使用過程中經(jīng)常遇到的，對其可靠性有較大影響的環(huán)境因素來進行摸擬，

如高低溫、濕度及振動等。另外，從工程實現(xiàn)的復雜性與可能性及經(jīng)費等方面考

慮，將產(chǎn)品在使用過程中可能遇到的某些特定或極端環(huán)境，如鹽霧、高濕、沙塵、

沖擊、雨淋、日照、輻射、氣壓等，通常作為環(huán)境試驗項目進行專項考核。

為了能有效地摸擬真實使用環(huán)境，目前多因素綜合環(huán)境應(yīng)力試驗已在可靠性

試驗中得到廣泛的應(yīng)用與推廣。由于受環(huán)境試驗設(shè)備制造技術(shù)的限制，早年的實

驗室可靠性試驗，其環(huán)境應(yīng)力的施加，都采用單項獨立方式進行，或是將單項按

時序組合的方式進行（見圖5.1）,這與產(chǎn)品實際使用遇到的環(huán)境相差甚遠，特

別是有些只有在綜合環(huán)境條件

圖5.1

組合環(huán)境應(yīng)力試驗示意

下（即二項或多項環(huán)境應(yīng)力同時施加），才能發(fā)生的產(chǎn)品故障機理將得不到

激發(fā)。如低溫條件下加振動，對脆性材料或熱脹冷縮材料的影響，與單一低溫再

加常溫的振動對它們的影響是完全不同的，這將造成試驗結(jié)果與實際使用（多環(huán)

境因素綜合）情況差距較大，此種情況在試驗中已被多次證明。近年來，隨著認

識的深入和試驗設(shè)備制造技術(shù)的不斷

圖5.2溫度+濕度+振動三綜合環(huán)境應(yīng)力試驗示意（一個試驗循環(huán)）

進步，將幾種環(huán)境應(yīng)力條件綜合在同一試驗過程中已成為可能。信息產(chǎn)業(yè)部

電子第五研究所即中國電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗研究所，簡稱“中國賽寶”

（CEPREI）,從八十年代中期起已率先在國內(nèi)對機載電子設(shè)備開展了溫度、濕度

和隨機振動三綜合環(huán)境應(yīng)力的可靠性增長與鑒定試驗，取得了很好的效果（見圖

5.2）。在此示范效應(yīng)下，目前國內(nèi)已廣泛采用綜合環(huán)境應(yīng)力進行各種可靠性試驗。

國軍標GJB899-90提供了多種武器裝備的綜合環(huán)境試驗條件，可供使用參考。

另外，在確定試驗環(huán)境條件時，GJB899-90規(guī)定了如下選擇原則：以實測

環(huán)境應(yīng)力為首選；相似條件的估計環(huán)境應(yīng)力為次選；在無法得到上述二種環(huán)境數(shù)

據(jù)時，可選用GJB899標準推薦的參考試驗剖面。以我國機載電子設(shè)備可靠性試

驗為例：“七五”期間是采用美軍標提供的試驗剖面；而“八五”是根據(jù)我們自

己的飛行任務(wù)剖面，參照GJB899提供參數(shù)，采用計算轉(zhuǎn)化得到試驗剖面。由于

用這二種方法得到的試驗剖面與實際情況都會存在一定差距，自“九五”開始有

關(guān)單位已逐步投入力量，組織開展了各種使用環(huán)境平臺的實測和試驗剖面設(shè)計的

共性技術(shù)研究工作。

5.試驗樣品

根據(jù)試驗性質(zhì)的不同，用于可靠性試驗的樣品，其來源及其技術(shù)狀況將有所

不同。從統(tǒng)計學角度講，用于試驗的樣品應(yīng)能代表母體的特征。因此試驗樣品…

般要求從母體中隨機抽樣得來。應(yīng)該講：那些經(jīng)過精雕細刻、特殊加工“開小灶”

后的“工藝品”是不符合統(tǒng)計試驗要求的，它們?nèi)狈Υ硇?。顯然用這樣的樣品

來進行試驗，所得到的試驗結(jié)果僅代表試樣本身的特征。然而，除了可靠性驗收

試驗是在產(chǎn)品批量生產(chǎn)時進行的，可靠性測定試驗和可靠性鑒定試驗，特別是設(shè)

計定型時進行產(chǎn)品可靠性試驗一般都不具備較大的批量，因此嚴格地規(guī)定試驗樣

品的技術(shù)狀態(tài)，是使試驗結(jié)果具有代表性的重要保證。一般來說，試驗結(jié)果只代

表與試樣具有同設(shè)計、同材料、同工藝的產(chǎn)品的可靠性狀況。尤其對研制產(chǎn)品，

其技術(shù)狀態(tài)的變動較大，專門加工、精心制造在所難免，因此在試驗時對其技術(shù)

狀態(tài)的凍結(jié)與確認是十分必要的。這樣就能使試驗結(jié)果具有明確的階段性與代表

性。

為了使試驗具有一定的廣泛性與經(jīng)濟性，可靠性統(tǒng)計試驗的樣品數(shù)目，在保

證每臺（套）樣品有足夠的試驗時間長度的前提下以多為好，一般要求不要少于

二臺（套）。

6.試驗方案

試驗方案應(yīng)依據(jù)試驗大綱所規(guī)定的試驗?zāi)康?、試驗要求、試驗條件和試驗方

法等內(nèi)容來制定具體的、詳細的試驗實施方案。

試驗方案主要包括：

試驗項目

試樣構(gòu)成與數(shù)量

統(tǒng)計試驗方案選擇

試驗環(huán)境條件確定及其施加方式

試樣性能測試項目與時間

故障判據(jù)

試驗設(shè)備及配套測試儀器

統(tǒng)計試驗方案和試驗環(huán)境應(yīng)力條件的確定是試驗方案的核心。由于統(tǒng)計試驗

方案的選擇將涉及試驗要達到的目的、可靠性指標的評價要求，以及要投入的時

間和樣品數(shù)量等重要問題，因此，在制定方案時必須認真對待，方案的選擇必須

要權(quán)衡各方面因素，以及人力、物力和財力的許可。根據(jù)試驗性質(zhì)的不同，可選

擇不同的統(tǒng)計試驗方案，如定時截尾試驗、定數(shù)截尾試驗、序貫截尾試驗、可提

前接收的定時截尾試驗、成功率試驗、以及全數(shù)試驗等等。使用時可參見GB5080

和GJB899等有關(guān)標準。一個必須引起注意的問題是：統(tǒng)計試驗方案一旦確定，

在試驗中就不得隨意更改，這是因為試驗方案的中途更改會引起統(tǒng)計模型的變

更，其結(jié)果計算方法也大不相同，由此引起的試驗結(jié)論也會發(fā)生本質(zhì)的變化。因

此在試驗方案中必須詳細敘述所選定的統(tǒng)計試驗方案的內(nèi)容，以及對試驗結(jié)果數(shù)

據(jù)處理方法的約定，以便試驗結(jié)論具有準確性、唯一性與可比性。

由于可靠性指標是對產(chǎn)品在規(guī)定條件下完成規(guī)定功能能力的一種定量描述，

既使對同一個產(chǎn)品，其經(jīng)受的環(huán)境應(yīng)力條件不同，將產(chǎn)生的可靠性試驗結(jié)果也不

同。因此試驗方案應(yīng)根據(jù)試驗大綱規(guī)定的試驗環(huán)境應(yīng)力條件，制訂實施方案，并

確定各應(yīng)力條件的大小：如溫度變化范圍、溫度變化速率、高溫限、低溫限、各

溫度時間，加濕時間及量值、振動譜形及量值（正弦定頻？正弦掃頻？寬帶隨機？

還是正弦+寬帶隨機等等）。另外，還要明確各應(yīng)力條件的施加方式及程序，是用

單項應(yīng)力環(huán)境？還是將幾項環(huán)境應(yīng)力組合起來逐次施加（即組合環(huán)境）？或是將

它們綜合起來按一定的方式同時施加（即綜合環(huán)境）？

試驗方案中必須事先給定試驗樣品性能測試或功能監(jiān)測的具體時間點?？煽?/p>

性試驗與環(huán)境適應(yīng)性試驗很大的差別在于：在整個試驗過程中，環(huán)境適應(yīng)性試驗

一般不要求試樣工作，其性能測試僅在試驗開始前和結(jié)束后才進行，看其有無變

異，因此對某些自行恢復的故障與缺陷，在環(huán)境適應(yīng)性試驗中是無法及時發(fā)現(xiàn)的。

而可靠性試驗要求樣品按照考核的需要設(shè)定狀態(tài)，產(chǎn)品在大部分時間都要求處于

工作狀態(tài)，因此需要對其試驗過程進行性能或功能的監(jiān)測，以及時捕捉和發(fā)現(xiàn)樣

品發(fā)生的問題。這樣試驗中對樣品性能的監(jiān)測時間點的設(shè)定就顯得十分重要。■

般的原則和經(jīng)驗是把監(jiān)測點定在環(huán)境應(yīng)力條件較嚴酷的時候，如樣品經(jīng)受最高或

最低溫度時、高潮濕度時、振動量級最大時等情況下進行樣品性能或功能的監(jiān)測。

其目的是考察樣品在惡劣環(huán)境下能否保持良好的性能。那種在試驗中隨意設(shè)定或

任意地進行樣品性能測試的做法是不可取的。

在試驗方案中還必須明確地給定對故障的判據(jù)，這也是獲得統(tǒng)計試驗結(jié)果的

依據(jù)。沒有合理、準確的故障判據(jù)，就不可能得到合理、準確的統(tǒng)計試驗結(jié)果，

亦即不能得到對產(chǎn)品可靠性準確評價。另外，對試驗中發(fā)生的各類故障還必須按

其性質(zhì)不同對它們進行必要的故障分類：如關(guān)聯(lián)故障、非關(guān)聯(lián)故障、責任故障與

非責任故障等。關(guān)聯(lián)故障一般是指產(chǎn)品在試驗中所發(fā)生的故障，在實際使用條件

下也會發(fā)生的故障。當出現(xiàn)關(guān)聯(lián)故障時還需要進一步分清是屬于責任故障？還是

非責任故障？所謂責任故障是指出現(xiàn)的故障是由產(chǎn)品本身的問題引起的故障。在

進行可靠性試驗結(jié)果的統(tǒng)計處理時，只計算責任故障的次數(shù)。有關(guān)故障分類的詳

細信息，可參見GJB451-90等標準。

7.可靠性測定試驗

可靠性測定試驗通常是在產(chǎn)品完成研制的初期，希望摸清所研產(chǎn)品當前達到

的可靠性水平和存在的問題時采用的一種試驗方法，因此也有人將其稱為“可靠

性摸底試驗”。

產(chǎn)品可靠性指標的測定不同于對產(chǎn)品其它性能指標（如技術(shù)參數(shù)）的測定，

因為所謂產(chǎn)品的可靠性指標，實質(zhì)是要給出產(chǎn)品發(fā)生故障的定量描述，而產(chǎn)品故

障的發(fā)生是一種隨機事件，需要較長時間，積累一定數(shù)據(jù)后才能發(fā)現(xiàn)它的這種統(tǒng)

計規(guī)律，因此產(chǎn)品可靠性指標的測定試驗一般都采用較長時間的壽命考核方法進

行。

7.1可靠性測定試驗的方法與要點

根據(jù)產(chǎn)品的特點與試驗?zāi)康牡牟煌?，測定試驗有在產(chǎn)品工作狀態(tài)下進行的，

也有在貯存狀態(tài)下進行的。常見的可靠性測定試驗方法是在摸擬環(huán)境條件下對產(chǎn)

品進行壽命考核。由于試驗條件是采用摸擬環(huán)境條件，與真實環(huán)境有差異，因此

在確定環(huán)境條件時，應(yīng)注意選擇具有代表性的試驗條件，以使得到的產(chǎn)品可靠性

評價更接近實際使用情況。關(guān)于“試驗條件”和“試驗樣品”的選擇和確定，可

按照前面章節(jié)敘述過的有關(guān)原則進行。

在進行產(chǎn)品的可靠性測定試驗時，一般采用截尾試驗的方法。有定時截尾與

定數(shù)截尾試驗之分。所謂定時截尾，就是當試驗進行到預(yù)定的試驗時間T時試驗

就終止，然后根據(jù)試驗中產(chǎn)品發(fā)生的故障個數(shù)，對產(chǎn)品的可靠性作出評估；所謂

定數(shù)截尾，就是當試驗進行到預(yù)定的故障個數(shù)r時試驗就終止，然后根據(jù)試驗終

止時所累積的總有效試驗時間，對產(chǎn)品的可靠性作出評價?？梢娺@兩種試驗方法,

都是在部分產(chǎn)品出現(xiàn)故障時就停止試驗，這樣我們就可在相對短的試驗時間內(nèi)得

出試驗的結(jié)果。那么從統(tǒng)計學角度考慮這種截尾試驗方法得到的試驗結(jié)果是否會

誤差大一些呢？可以證明：試驗結(jié)果誤差的大小，不是截尾試驗方法造成的，而

是由統(tǒng)計學參數(shù)決定的。因為從統(tǒng)計學角度分析，既使我們等到所有投試樣品出

問題,那也未必能說該試驗結(jié)果就百分之百的精確。因此我們在實際試驗操作時,

不必要也不可能等到所有試樣全部出現(xiàn)故障時，才對其進行可靠性評估。而采用

截尾試驗方法，尤其是定時截尾試驗是目前最常用的方法，具有很強的計劃性和

可操作性。

為了及時地發(fā)現(xiàn)和記錄受試樣品出現(xiàn)的故障，在進行可靠性測定試驗時，必

須對產(chǎn)品的技術(shù)性能進行監(jiān)測。理想的做法是在試驗時，試樣的各項技術(shù)性能配

有自動測試設(shè)備進行監(jiān)測，以及時發(fā)現(xiàn)試樣發(fā)生的問題，為試驗評估提供準確的

信息。但實際上目前大多數(shù)產(chǎn)品不具備這種條件，因此在進行可靠性測定試驗時,

一般采用定時測量的辦法，即在預(yù)先商定好的時間點上對試樣進行性能監(jiān)測。當

發(fā)現(xiàn)問題時，為統(tǒng)計故障產(chǎn)品的有效試驗時間，可以取前次測試點與當前測試點

的平均時間；也有干脆只算至前次（未發(fā)生故障時）測試點的時間。具體做法，

可視試驗情況事先約定。

在進行可靠性測定試驗時，另一項必須在事先要做的工作是：約定試驗中判

別產(chǎn)品故障的標準，即制訂“失效判據(jù)”。一個產(chǎn)品性能的好壞，通常是由許多

技術(shù)指標來進行判斷的。在可靠性試驗中除有特殊說明外，一般的做法是：只要

有任何一項不合格，就計為產(chǎn)品不合格。而引起產(chǎn)品（特別是電子設(shè)備）不合格

的原因，可能是由某一個，但也可能是由某幾個元器件或工藝的問題引起的。當

確認這些失效/故障是獨立發(fā)生，而不是從屬發(fā)生（即由一個發(fā)生，引起另一個

也發(fā)生）時，則凡是獨立的都應(yīng)計為一次故障。換句話說，即在可靠性試驗中不

是簡單地統(tǒng)計產(chǎn)品的不合格數(shù)，而是要統(tǒng)計發(fā)生獨立故障的個數(shù)，這是值得注意

的一個問題。

7.2可靠性測定試驗的數(shù)據(jù)處理方法

7.2.1點估計與區(qū)間估計及置信度的概念

以天氣預(yù)報為例，若預(yù)報“今天開始下雨的時間是中午12點”，則從統(tǒng)計學

角度看，這就是對“開始下雨”這個事件的“點估計”值。嚴格地講：早一分鐘

或晚一分鐘開始下雨，就都不是“12點開始下雨”，因此真正會在“12點開始下

雨”是一個極小概率的事件，其概率應(yīng)該為零，即“12點開始下雨”這句話，

在統(tǒng)計學上認為是沒有置信度的。若預(yù)報“今天開始下雨的時間是在11點至13

點之間”，這就是所謂的“區(qū)間估計二顯然這個預(yù)報發(fā)生的可能性就大多了，可

信程度也就提高了，因此具有一定的置信度?？梢娨诡A(yù)報具有置信度，就必須

進行區(qū)間估計；反之，要進行區(qū)間估計，必然會帶有一定的置信度。

7.2.2區(qū)間估計與置信度的關(guān)系

假如''今天開始下雨的時間是在11點至13點之間”這個預(yù)報的置信度只有

40%,為了提高預(yù)報的置信度（即增大“開始下雨”這個事件發(fā)生的可能），在沒

有增加更多的氣象信息和數(shù)據(jù)的條件下，預(yù)報“今天開始下雨的時間是在10點

至14點之間”就行了?？梢婋S著預(yù)報區(qū)間（估計）的不斷增大，其置信度也會

不斷提高。顯然當預(yù)報區(qū)間變?yōu)闊o限大時，置信度就是100%,也就是“開始下

雨”這個事情遲早終歸是會發(fā)生的，但是這個預(yù)報反會變得沒有任何價值！因此

一個有意義的預(yù)報應(yīng)該是在一個不大的區(qū)間估計上具有較高的置信度。即同樣是

預(yù)報“今天開始下雨的時間是在11點至13點之間”，但其置信度卻是60%,甚

至8096；或者同樣預(yù)報的置信度是在40%而“今天開始下雨的時間是在11點半

至12點半之間”，這些都是比原預(yù)報更好的區(qū)間估計值，但是這需要增加更多的

信息和更豐富的經(jīng)驗才能得到。

以上這些概念與關(guān)系，在可靠性測定試驗的數(shù)據(jù)處理上，具有同樣的道理。

值得注意的是區(qū)間估計值，僅僅表明產(chǎn)品真實的可靠性值有一定的可能性（即置

信度）落入該范圍，而具體是多少，并不知道。和下雨的例子一