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環境試驗和可靠性試驗的類型及其設計技術

日期:2022-01-16 16:53
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摘要:&nbsp;<span style="font-family: 宋體-PUA; font-size: 12pt;">&nbsp;</span> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; font-weight:bold; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">環境試驗和可靠性試驗的類型及其設計技術</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-weight:bold; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><o:p></o:p></span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; font-weight:bold; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">&nbsp;</span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">摘要:&nbsp;介紹了各種類型的環境試驗和可靠性試驗,分析了各種試驗的基本特征和工程實踐方法,并討論了實施試驗應考慮的資源。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">關鍵詞:&nbsp;環境試驗;&nbsp;可靠性試驗;&nbsp;試驗程序;&nbsp;試驗設計</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">中圖分類號:&nbsp;V&nbsp;216.&nbsp;5&nbsp;       文獻標識碼:&nbsp;A</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">The&nbsp;Type&nbsp;of&nbsp;Environmental&nbsp;Test&nbsp;and&nbsp;Reliability&nbsp;Test&nbsp;and&nbsp;Their&nbsp;Design&nbsp;Techniques</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">ZHANG&nbsp;Xin2rui</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">(Aviation&nbsp;Combined&nbsp;Envronment&nbsp;Lab&nbsp;,&nbsp;Beijing&nbsp;100028)</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">Abstract&nbsp;:&nbsp;This&nbsp;report&nbsp;introduces&nbsp;each&nbsp;type&nbsp;of&nbsp;Environmental&nbsp;test&nbsp;and&nbsp;Reliability&nbsp;test&nbsp;,&nbsp;analyzes&nbsp;the&nbsp;basic&nbsp;fea2</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">tures&nbsp;and&nbsp;engineering&nbsp;approaches&nbsp;of&nbsp;each&nbsp;test&nbsp;.&nbsp;This&nbsp;report&nbsp;also&nbsp;discusses&nbsp;the&nbsp;resource&nbsp;needed&nbsp;to&nbsp;execute&nbsp;test</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">procedures.</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">Keywords&nbsp;:&nbsp;environmental&nbsp;test&nbsp;;&nbsp;reliability&nbsp;test&nbsp;;&nbsp;test&nbsp;procedure&nbsp;;&nbsp;test&nbsp;design</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-weight:bold; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">1&nbsp; 引言</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "> 在當今競爭激烈的市場環境和全球化的背景下,產品要迅速成功地占領市場,就必須注意產品環境適應性和可靠性。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">我國在上個世紀的七十年代起開始重視產品的環境適應性和可靠性問題,并基本上按照美國軍標準體系頒布實施了與之相應的國家軍用標準(民用系列標準等效采用IEC&nbsp;標準)&nbsp;,這些標準的頒布實施對我國的軍用和民用產品的環境、可靠性試驗的</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">開展起到了很好的推動作用,而這些環境、可靠性試驗的開展又極大地提高了我國軍用和民用產品的可</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">靠性和環境適應性,并直接導致了產品質量的提升。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">然而,由于種種原因,國內的產品研制單位(以下簡稱承制方)&nbsp;對環境和可靠性試驗的認識存在一定誤區,基本上是按照標準&ldquo;照方抓藥&rdquo;,沒有真正去理解對產品進行環境可靠性試驗的真正意義,沒有將環境、可靠性試驗看作一個可使產品增值的過程。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">因此,很有必要深入地探討有關環境可靠性試驗的各種相關問題。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-weight:bold; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">2&nbsp; 環境可靠性試驗的分類</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">雖然GJB4239&nbsp;和GJB450&nbsp;中明確規定了各類環境和可靠性試驗的定義和用途,但由于種種原因,長期以來,國內對環境可靠性試驗的種類和什么時候應進行試驗的時機都很模糊,有些只是在產品快要設計定型時才開展一定的環境可靠性試驗,有的承制方在產品研制初期也開展了一部分的環境可靠性試驗工作,但比較零散,而且大部分是無意識或按照以前產品的研制經驗進行的環境可靠性試驗。這里,我們為便于討論,將產品研制生產過程分為以下四個階段,具體見表1。本文將按順序詳細地探討每一類試驗。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">2.&nbsp;1&nbsp; 試驗規劃</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">在本文中,產品方案階段的試驗規劃是指在產品研制準備初期進行的試驗工作。此時,應考慮以下因素:</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">a.&nbsp;充分理解用戶的需要,確定對產品環境適應性和可靠性要求以及產品可能的使用環境;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">b.&nbsp;對產品進行FMEA&nbsp;,初步了解潛在的故障部位和故障機理;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">c.&nbsp;收集相似產品在可靠性設計和環境適應性設計方面的研制經驗和教訓;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">d.&nbsp;確定進行試驗所需的資源(人、財、物等)&nbsp;,并制訂試驗計劃。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">2.&nbsp;2&nbsp; 設計評價試驗</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">在本文中,產品設計評價階段的試驗是指在產品研制階段早期,進行的所有工程分析、環境試驗和可靠性試驗。該階段的試驗情況在決定產品的環境適應能力和可靠性水平中有著舉足輕重的地位。這里根據國外的相關文獻歸納列舉了幾種不同類型的設計評價試驗,這幾類試驗的基本特征為:</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">a.&nbsp;在施加環境應力(溫度、振動、濕度、電源、時鐘、頻率、壓力等等)&nbsp;時,&nbsp;產品在結構、熱和其他方面如何作出響應?&nbsp;(這些信息構成了產品特性鑒定,一般通過應力響應測量得出。)</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">b.&nbsp;產品的強度極限是多少?&nbsp;(通過加速壽命試驗、步進應力試驗或設計裕量試驗可以得到這方面的信息。)</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">c.&nbsp;什么樣的材料和生產工藝*適于這種產品?(鑒定原材料和加工工藝)</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">d.&nbsp;為得到特定的產品信息,*佳的試驗方案、試驗設備和應力施加方法是什么?&nbsp;(*佳試驗的確定)</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">表一</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "> 產品的設計評價(研制)&nbsp;試驗,在我國由于沒有相關的標準支持這類工作,開展的情況很差,基本上是一片空白。但是,隨著對環境可靠性試驗認識的進一步深化,我們已開始著手解決這一問題,并已制定頒布了環境工程標準GJB4239《裝備環境工程通用要求》,該標準中規定的環境適應性研制試驗(工作項目402)&nbsp;、環境響應特性調查試驗(工作項目403)&nbsp;均是在研制階段中應該進行的環境試驗工作。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">2.&nbsp;3&nbsp; 設計驗證試驗</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">在本文中,設計驗證試驗指在能夠代表定型或批生產狀態的產品上進行的試驗。在這一階段,多</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">數評價性試驗已經結束,設計驗證試驗的目標是集中驗證產品研制階段的所有決策并獲得其置信度。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">以下幾個問題可以表明這類試驗的基本特征:</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">a.&nbsp;實際產品的性能和可靠性特征值(如MTBF值)&nbsp;與設計預計值和用戶的期望值之間有多大差距?(可靠性鑒定試驗)</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">b.&nbsp;實際產品在規定的嚴酷環境條件下是否能正常工作?&nbsp;(環境鑒定試驗)</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">c.&nbsp;長周期試驗的結果與總壽命間有什么關系(如耐受性試驗、耐久性試驗或壽命試驗)&nbsp;?</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">d.&nbsp;如何可靠地通過縮短試驗時間和試驗環境嚴酷化來加速疲勞應力的積累?&nbsp;(加速試驗)設計驗證試驗在國內開展的情況還是可以的,主要是有兩個標準(GJB899&nbsp;和GJB150)&nbsp;支持,尤其是新品設計和生產定型,都需進行可靠性鑒定和環境鑒定試驗。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">2.&nbsp;4&nbsp; 生產試驗</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">這里的生產試驗指對大批量生產的產品,選取環境應力進行試驗。這一階段,基于此前進行的設計評價和設計驗證試驗,產品設計的置信度水平已經較高。同時由于進度和經費等方面的原因,在這個時候進行任何重要的設計更改或開發新的設計方案都是不可取的。這些試驗一般是指環境應力篩選(ESS)&nbsp;和生產驗收試驗的范圍。以下幾個問題可以表明這類試驗的基本特征:</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">a.&nbsp;哪一種環境試驗技術*適于發現產品具有的工藝類型缺陷?</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">b.&nbsp;在批量生產的產品中,選取多少比例的產品進行試驗,可以保證對生產工藝健壯性的評估具有穩定的置信度?</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">c.&nbsp;在哪上等產品層次上施加環境應力,可以以*小的成本*大可能地發現各種缺陷?</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">d.&nbsp;哪一種方法可以有效地保證由供應商提供的產品各類部件具備持續穩固的特性?</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">生產試驗在國內開展的也不錯,主要是ESS&nbsp;和例行試驗(生產驗收試驗)&nbsp;,航天、航空、電子等行業的電子產品出廠都進行ESS。但是,ESS&nbsp;主要是按照GJB1032&nbsp;進行,缺乏動態性,費效比很差。&nbsp;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><o:p></o:p></span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">&nbsp;</span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">&nbsp;</span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; font-weight:bold; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">3&nbsp; 試驗的方法(或程序)&nbsp;和試驗設計</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "> 很多人以為試驗只要按標準要求做就行了,其實任何試驗的成功與否,往往在試驗實際進行之前</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">就已經決定了。經過精心設計以尋找各種有用信息的試驗,比那些偶然或隨意運用&ldquo;標準&rdquo;或完全繼承別人方法進行的試驗更有價值。只有巧妙合理的設計和運用環境試驗,環境試驗成為一個增值的過程,</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">但這是一個要求很高的目標,得之不易。由于人們往往覺得&ldquo;我們一貫就是這么做的&rdquo;,而不對試驗按</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">其目的進行具體設計,往往使試驗成為效能極低的一種活動。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">本文提供一個試驗程序流程圖(見圖1)&nbsp;,供大家參考。具體流程如下:在提出問題(輸入)&nbsp;后,進行多方面的因素分析、綜合和權衡,編制試驗大綱,再進行實施,直到*后解決問題(輸出)&nbsp;。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "> 為保證試驗成功和提出問題的順利解決,首先應當確定適當的試驗假設,并根據特定的產品設計和研制過程進行剪裁。試驗假設是設計試驗和評估試驗結果的主要依據,試驗假設錯誤,試驗就很容易受到各種繁雜的技術細節、沖突的進度安排等因素的干擾,而忽視了特定試驗的目的。必須注意到,試驗假設為產品研制、試驗設計、試驗實施和管理層等各方提供了一個共同的基準點。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">設計試驗假設時,必須考慮以下幾個問題:</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">a.&nbsp;特定試驗的技術目標是什么?&nbsp;(輸入要求)</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">b.&nbsp;誰是試驗結果的潛在用戶,試驗設計能滿足他們的要求嗎?&nbsp;(綜合功能分析)</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">c.&nbsp;如果得到了預期的試驗技術目標,這一增值過程是否符合費效原則?&nbsp;(結果評價)</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">重要的是,試驗假設必須隨試驗目的的變化而變化,產品研制不同階段需要不同類型的信息,但基本的環境應力加載工具(過程和設備)&nbsp;卻是一致的。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">在設計可剪裁的環境和可靠性試驗的過程中提出的問題(試驗假設)&nbsp;是不同的,它取決于不同的產品研制階段。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">*后,在對試驗結果進行數據分析時,需要使用下面兩種方法:1)&nbsp;統計上的數值分析;和(或)&nbsp;2)&nbsp;對產品性能特性進行物理和化學分析。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">圖1&nbsp; 試驗程序的一般流程圖</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-weight:bold; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">4&nbsp; 環境試驗和可靠性試驗所需資源</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">毫無疑問,進行環境、可靠性試驗需要各種資源,其中*主要的是設備和人。下面我們對試驗設備和試驗人員兩方面進行探討。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">4.&nbsp;1&nbsp; 是否需要新試驗設備</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">在我們型號研制初期,會初步確定型號研制中必需配備的試驗設備,并有一部分經費支持購買試驗設備。此時,試驗設備銷售商可能會鼓勵承制方放棄&ldquo;過時的&rdquo;試驗設備,并用*新的&ldquo;高新技術&rdquo;來替代,而且在基層工作的試驗人員也樂于使用新設備。但是,我們要知道,在過去的幾十年中試驗的基本原理沒變,從這一點看,老的試驗設備依然可以發揮&ldquo;余熱&rdquo;。當然,如果老的試驗設備已經破舊不堪,不能正常使用,那么,就必須考慮購置新設備。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">在購置新的試驗設備時,應考慮以下幾點:</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">4.&nbsp;1.&nbsp;1&nbsp; 試驗設備的能力是否滿足受試產品的試驗需要首先,我們應了解產品的設計和制造過程,并由此了解產品*可能出現的缺陷類型。根據其缺陷類型來確定哪種環境應力*適于激發這些缺陷,由此來決定購買哪種試驗設備。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">另外,了解設備的尺寸、特性和能力是否比實際需要的高也很重要。試驗設備能夠留有一定的能力余量是一種比較好的選擇,當然過大的能力余量也會造成浪費。例如,使用液氮制冷的溫度試驗箱在試驗箱中可以實現快速溫度變化,但如果在此設備中進行試驗的產品的溫度變化率不能響應這種溫度變化率,那么使用這種設備就是一種浪費。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">4.&nbsp;1.&nbsp;2&nbsp; 選購的試驗設備是否也適用于其他產品的試驗對于承制方而言,許多環境試驗設備多年來一直是針對某一批量產品特性的。但是,有一些試驗設備需要有靈活性以適應新研制的產品或系列產品或為后續產品提供試驗能力。在考慮添置試驗設備</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">時,也應考慮到這一點。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">4.&nbsp;1.&nbsp;3&nbsp; 有沒有必要采購測試設備在考慮添置新設備的同時,必須考慮添置相應的測試設備,尤其是在產品的設計評價試驗階段更是需要各種應力測試儀表,如多通道的溫度測量系統、振動測試分析系統等等,在試驗中恰當地應用測試設備,可以獲得我們所需的更多的產品特性信息。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">4.&nbsp;2&nbsp; 對試驗人員素質如何要求</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">在很多承制方內部,對現場的試驗人員要求不高,只要懂得操作試驗設備就行。但是,要想得到一個好的試驗結果,試驗人員部分優良不能忽略。因為一個好的試驗,不僅取決于試驗的設計是否恰當,還取決于試驗執行的技術質量。試驗人員必須了解試驗用戶想從試驗中得到什么以及在實際試驗中如何*大限度地滿足試驗用戶的需要,為此試驗人員也必須不斷自我學習和培訓,不斷地提高自己的技術水平。&nbsp;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><o:p></o:p></span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">&nbsp;</span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">&nbsp;</span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; font-weight:bold; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">5&nbsp; 結束語</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">基于上述討論和我們目前的環境和可靠性試驗現狀,提出以下建議和看法:</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">a.&nbsp;加強在方案階段的試驗基礎準備工作,做好試驗規劃與試驗資源的配備;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">b.&nbsp;在進行試驗設計時,應該注意不論是什么試驗,其基本的過程是一致的:即環境可靠性試驗以通用的技術方法為技術基礎,這些技術方法適用于所有類型的環境和可靠性試驗以及項目階段。無論試驗的目的如何,每一種試驗依據的原理或方法都是一致的,即1)&nbsp;一致地描述外力函數(輸入應力)&nbsp;和產品性能結構之間的相互作用關系;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">2)&nbsp;保持一套用于應力施加、測量儀器、數據采集和分析的*佳試驗方法體系;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">3)&nbsp;準確理解和調整設備的能力及其使用限制條件;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">c.&nbsp;進行試驗以前,清楚地定義試驗的用途和階段目標是極為重要的,應視情況剪裁試驗,使之*大</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">可能地產生所需要的或期望的信息;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">d.&nbsp;所有的試驗是相互關聯的,不要只重視某些試驗而忽略另一些試驗,要知道沒有任何一種單獨的環境、可靠性試驗可以獨立于產品的試驗過程。每種試驗都提供了一部分信息,但沒有一個可以提供產品所有的信息。同時也必須協調各種試驗,以免除不必要的工作,減少重復試驗,使之獲得有用的信息;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">e.&nbsp;重視試驗技術文檔工作,并建立產品的相關信息庫。產品技術文件是各種有價值的經驗教訓的總結。在進行新產品的試驗工作時,借鑒相關產品的經驗是相當有效的。除非試驗設備已經過時,或者該產品已不能代表當前的技術水平。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">f&nbsp;.&nbsp;加強試驗技術人員的培訓,并按層次規劃培養試驗隊伍,如可按照環境工程專家(試驗規劃與總體目標制訂)&nbsp;、試驗工程師(試驗設計、試驗數據分析)&nbsp;、試驗實施人員(準確地實施試驗)&nbsp;的層次來培養試驗隊伍。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">參考文獻:</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">[1&nbsp;]&nbsp; 防務系統管理學院.&nbsp;系統工程管理指南[M]&nbsp;.&nbsp;北京:&nbsp;宇</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">航出版社,1992.</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">[2&nbsp;]&nbsp; Hank&nbsp;Caruso.&nbsp;環境可靠性試驗[A]&nbsp;.&nbsp;1996&nbsp;年美國R&amp;M</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">年會論文[C]&nbsp;.&nbsp;1996.</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">[3&nbsp;]&nbsp; GJB4239&nbsp;-&nbsp;2001.&nbsp;裝備環境工程通用要求[&nbsp;S]&nbsp;.</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">[4&nbsp;]&nbsp; MIL&nbsp;-&nbsp;STD&nbsp;-&nbsp;810F.&nbsp;環境工程考慮與實驗室試驗[&nbsp;S]&nbsp;.</span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><br /> </span><a href="http://www.irritaction.com"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">偉煌科技</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">(wewon)研發,生產,銷售,維修:</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/goodsview/10083896.html"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">恒溫恒濕試驗箱</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">,</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/goodsview/7290100.html"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">冷熱沖擊試驗機</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">,</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/goodsview/7200961.htm"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">可程序恒溫恒濕試驗機</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">,</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/goodsview/7200958.html"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">高低溫箱</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">,</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/fenleier/2642231/1.html"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">三箱</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">(</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/fenleier/2637099/1.html"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">兩箱)式冷熱沖擊試驗機</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">,</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/fenleier/2535914/1.html"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">溫濕度快速溫變箱</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">,</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/fenleier/2737394/1.html"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">高溫試驗箱</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">,</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/fenleier/2535797/1.html"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">鹽霧腐蝕箱</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">,</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/fenleier/2535795/1.html"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">步入式恒溫恒濕室</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">,</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/fenleier/2615606/1.html"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">紫外線耐候試驗箱</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">,</span><a href="http://www.irritaction.com/goodsid/fenleier/2737393/1.html"><span style="color: rgb(0, 0, 255); font-size: 12pt; font-family: 宋體-PUA;">氙燈耐候試驗箱</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">,振動,跌落,拉力試驗機,電池檢測設備等模擬試驗設備。</span><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">產品廣泛應用于</span><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); text-decoration:underline ;font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">電子業、光電業、汽機車業、電子系統廠、電子零配件、汽車電子、噴涂業。生化科技、制藥業、國企、軍工等產業</span><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); text-decoration:underline ;font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><o:p></o:p></span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">咨詢專線:0769-23320466&nbsp;&nbsp;15907698721&nbsp;&nbsp;13427891191</span><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><o:p></o:p></span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">企業官方網站:</span><span class="15" style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); text-decoration:none ;font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">www.weihuangkj.com</span><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">&nbsp;&nbsp;&nbsp;</span><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><o:p></o:p></span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</span><a href="http://www.irritaction.com"><span class="15" style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); text-decoration:none ;font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">www.irritaction.com</span></a><span style="mso-spacerun:'yes'; color:rgb(0,0,255); text-decoration:underline ;font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; "><o:p></o:p></span></p> <p class="p0" style="margin-bottom:0pt; margin-top:0pt; "><span style="mso-spacerun:'yes'; font-size:12.0000pt; font-family:'宋體-PUA'; ">&nbsp;</span></p>
  

環境試驗和可靠性試驗的類型及其設計技術

 

摘要: 介紹了各種類型的環境試驗和可靠性試驗,分析了各種試驗的基本特征和工程實踐方法,并討論了實施試驗應考慮的資源。
關鍵詞: 環境試驗; 可靠性試驗; 試驗程序; 試驗設計
中圖分類號: V 216. 5        文獻標識碼: A
The Type of Environmental Test and Reliability Test and Their Design Techniques
ZHANG Xin2rui
(Aviation Combined Envronment Lab , Beijing 100028)
Abstract : This report introduces each type of Environmental test and Reliability test , analyzes the basic fea2
tures and engineering approaches of each test . This report also discusses the resource needed to execute test
procedures.
Keywords : environmental test ; reliability test ; test procedure ; test design


1  引言
 在當今競爭激烈的市場環境和全球化的背景下,產品要迅速成功地占領市場,就必須注意產品環境適應性和可靠性。
我國在上個世紀的七十年代起開始重視產品的環境適應性和可靠性問題,并基本上按照美國軍標準體系頒布實施了與之相應的國家軍用標準(民用系列標準等效采用IEC 標準) ,這些標準的頒布實施對我國的軍用和民用產品的環境、可靠性試驗的
開展起到了很好的推動作用,而這些環境、可靠性試驗的開展又極大地提高了我國軍用和民用產品的可
靠性和環境適應性,并直接導致了產品質量的提升。
然而,由于種種原因,國內的產品研制單位(以下簡稱承制方) 對環境和可靠性試驗的認識存在一定誤區,基本上是按照標準“照方抓藥”,沒有真正去理解對產品進行環境可靠性試驗的真正意義,沒有將環境、可靠性試驗看作一個可使產品增值的過程。
因此,很有必要深入地探討有關環境可靠性試驗的各種相關問題。

2  環境可靠性試驗的分類
雖然GJB4239 和GJB450 中明確規定了各類環境和可靠性試驗的定義和用途,但由于種種原因,長期以來,國內對環境可靠性試驗的種類和什么時候應進行試驗的時機都很模糊,有些只是在產品快要設計定型時才開展一定的環境可靠性試驗,有的承制方在產品研制初期也開展了一部分的環境可靠性試驗工作,但比較零散,而且大部分是無意識或按照以前產品的研制經驗進行的環境可靠性試驗。這里,我們為便于討論,將產品研制生產過程分為以下四個階段,具體見表1。本文將按順序詳細地探討每一類試驗。
2. 1  試驗規劃
在本文中,產品方案階段的試驗規劃是指在產品研制準備初期進行的試驗工作。此時,應考慮以下因素:
a. 充分理解用戶的需要,確定對產品環境適應性和可靠性要求以及產品可能的使用環境;
b. 對產品進行FMEA ,初步了解潛在的故障部位和故障機理;
c. 收集相似產品在可靠性設計和環境適應性設計方面的研制經驗和教訓;
d. 確定進行試驗所需的資源(人、財、物等) ,并制訂試驗計劃。
2. 2  設計評價試驗
在本文中,產品設計評價階段的試驗是指在產品研制階段早期,進行的所有工程分析、環境試驗和可靠性試驗。該階段的試驗情況在決定產品的環境適應能力和可靠性水平中有著舉足輕重的地位。這里根據國外的相關文獻歸納列舉了幾種不同類型的設計評價試驗,這幾類試驗的基本特征為:
a. 在施加環境應力(溫度、振動、濕度、電源、時鐘、頻率、壓力等等) 時, 產品在結構、熱和其他方面如何作出響應? (這些信息構成了產品特性鑒定,一般通過應力響應測量得出。)
b. 產品的強度極限是多少? (通過加速壽命試驗、步進應力試驗或設計裕量試驗可以得到這方面的信息。)
c. 什么樣的材料和生產工藝*適于這種產品?(鑒定原材料和加工工藝)
d. 為得到特定的產品信息,*佳的試驗方案、試驗設備和應力施加方法是什么? (*佳試驗的確定)

表一

 產品的設計評價(研制) 試驗,在我國由于沒有相關的標準支持這類工作,開展的情況很差,基本上是一片空白。但是,隨著對環境可靠性試驗認識的進一步深化,我們已開始著手解決這一問題,并已制定頒布了環境工程標準GJB4239《裝備環境工程通用要求》,該標準中規定的環境適應性研制試驗(工作項目402) 、環境響應特性調查試驗(工作項目403) 均是在研制階段中應該進行的環境試驗工作。
2. 3  設計驗證試驗
在本文中,設計驗證試驗指在能夠代表定型或批生產狀態的產品上進行的試驗。在這一階段,多
數評價性試驗已經結束,設計驗證試驗的目標是集中驗證產品研制階段的所有決策并獲得其置信度。
以下幾個問題可以表明這類試驗的基本特征:
a. 實際產品的性能和可靠性特征值(如MTBF值) 與設計預計值和用戶的期望值之間有多大差距?(可靠性鑒定試驗)
b. 實際產品在規定的嚴酷環境條件下是否能正常工作? (環境鑒定試驗)
c. 長周期試驗的結果與總壽命間有什么關系(如耐受性試驗、耐久性試驗或壽命試驗) ?
d. 如何可靠地通過縮短試驗時間和試驗環境嚴酷化來加速疲勞應力的積累? (加速試驗)設計驗證試驗在國內開展的情況還是可以的,主要是有兩個標準(GJB899 和GJB150) 支持,尤其是新品設計和生產定型,都需進行可靠性鑒定和環境鑒定試驗。
2. 4  生產試驗
這里的生產試驗指對大批量生產的產品,選取環境應力進行試驗。這一階段,基于此前進行的設計評價和設計驗證試驗,產品設計的置信度水平已經較高。同時由于進度和經費等方面的原因,在這個時候進行任何重要的設計更改或開發新的設計方案都是不可取的。這些試驗一般是指環境應力篩選(ESS) 和生產驗收試驗的范圍。以下幾個問題可以表明這類試驗的基本特征:
a. 哪一種環境試驗技術*適于發現產品具有的工藝類型缺陷?
b. 在批量生產的產品中,選取多少比例的產品進行試驗,可以保證對生產工藝健壯性的評估具有穩定的置信度?
c. 在哪上等產品層次上施加環境應力,可以以*小的成本*大可能地發現各種缺陷?
d. 哪一種方法可以有效地保證由供應商提供的產品各類部件具備持續穩固的特性?
生產試驗在國內開展的也不錯,主要是ESS 和例行試驗(生產驗收試驗) ,航天、航空、電子等行業的電子產品出廠都進行ESS。但是,ESS 主要是按照GJB1032 進行,缺乏動態性,費效比很差。 

 

 

3  試驗的方法(或程序) 和試驗設計
 很多人以為試驗只要按標準要求做就行了,其實任何試驗的成功與否,往往在試驗實際進行之前
就已經決定了。經過精心設計以尋找各種有用信息的試驗,比那些偶然或隨意運用“標準”或完全繼承別人方法進行的試驗更有價值。只有巧妙合理的設計和運用環境試驗,環境試驗成為一個增值的過程,
但這是一個要求很高的目標,得之不易。由于人們往往覺得“我們一貫就是這么做的”,而不對試驗按
其目的進行具體設計,往往使試驗成為效能極低的一種活動。
本文提供一個試驗程序流程圖(見圖1) ,供大家參考。具體流程如下:在提出問題(輸入) 后,進行多方面的因素分析、綜合和權衡,編制試驗大綱,再進行實施,直到*后解決問題(輸出) 。
 為保證試驗成功和提出問題的順利解決,首先應當確定適當的試驗假設,并根據特定的產品設計和研制過程進行剪裁。試驗假設是設計試驗和評估試驗結果的主要依據,試驗假設錯誤,試驗就很容易受到各種繁雜的技術細節、沖突的進度安排等因素的干擾,而忽視了特定試驗的目的。必須注意到,試驗假設為產品研制、試驗設計、試驗實施和管理層等各方提供了一個共同的基準點。
設計試驗假設時,必須考慮以下幾個問題:
a. 特定試驗的技術目標是什么? (輸入要求)
b. 誰是試驗結果的潛在用戶,試驗設計能滿足他們的要求嗎? (綜合功能分析)
c. 如果得到了預期的試驗技術目標,這一增值過程是否符合費效原則? (結果評價)
重要的是,試驗假設必須隨試驗目的的變化而變化,產品研制不同階段需要不同類型的信息,但基本的環境應力加載工具(過程和設備) 卻是一致的。
在設計可剪裁的環境和可靠性試驗的過程中提出的問題(試驗假設) 是不同的,它取決于不同的產品研制階段。
*后,在對試驗結果進行數據分析時,需要使用下面兩種方法:1) 統計上的數值分析;和(或) 2) 對產品性能特性進行物理和化學分析。



圖1  試驗程序的一般流程圖

4  環境試驗和可靠性試驗所需資源
毫無疑問,進行環境、可靠性試驗需要各種資源,其中*主要的是設備和人。下面我們對試驗設備和試驗人員兩方面進行探討。
4. 1  是否需要新試驗設備
在我們型號研制初期,會初步確定型號研制中必需配備的試驗設備,并有一部分經費支持購買試驗設備。此時,試驗設備銷售商可能會鼓勵承制方放棄“過時的”試驗設備,并用*新的“高新技術”來替代,而且在基層工作的試驗人員也樂于使用新設備。但是,我們要知道,在過去的幾十年中試驗的基本原理沒變,從這一點看,老的試驗設備依然可以發揮“余熱”。當然,如果老的試驗設備已經破舊不堪,不能正常使用,那么,就必須考慮購置新設備。

在購置新的試驗設備時,應考慮以下幾點:
4. 1. 1  試驗設備的能力是否滿足受試產品的試驗需要首先,我們應了解產品的設計和制造過程,并由此了解產品*可能出現的缺陷類型。根據其缺陷類型來確定哪種環境應力*適于激發這些缺陷,由此來決定購買哪種試驗設備。
另外,了解設備的尺寸、特性和能力是否比實際需要的高也很重要。試驗設備能夠留有一定的能力余量是一種比較好的選擇,當然過大的能力余量也會造成浪費。例如,使用液氮制冷的溫度試驗箱在試驗箱中可以實現快速溫度變化,但如果在此設備中進行試驗的產品的溫度變化率不能響應這種溫度變化率,那么使用這種設備就是一種浪費。
4. 1. 2  選購的試驗設備是否也適用于其他產品的試驗對于承制方而言,許多環境試驗設備多年來一直是針對某一批量產品特性的。但是,有一些試驗設備需要有靈活性以適應新研制的產品或系列產品或為后續產品提供試驗能力。在考慮添置試驗設備
時,也應考慮到這一點。
4. 1. 3  有沒有必要采購測試設備在考慮添置新設備的同時,必須考慮添置相應的測試設備,尤其是在產品的設計評價試驗階段更是需要各種應力測試儀表,如多通道的溫度測量系統、振動測試分析系統等等,在試驗中恰當地應用測試設備,可以獲得我們所需的更多的產品特性信息。
4. 2  對試驗人員素質如何要求
在很多承制方內部,對現場的試驗人員要求不高,只要懂得操作試驗設備就行。但是,要想得到一個好的試驗結果,試驗人員部分優良不能忽略。因為一個好的試驗,不僅取決于試驗的設計是否恰當,還取決于試驗執行的技術質量。試驗人員必須了解試驗用戶想從試驗中得到什么以及在實際試驗中如何*大限度地滿足試驗用戶的需要,為此試驗人員也必須不斷自我學習和培訓,不斷地提高自己的技術水平。 

 

 

5  結束語
基于上述討論和我們目前的環境和可靠性試驗現狀,提出以下建議和看法:
a. 加強在方案階段的試驗基礎準備工作,做好試驗規劃與試驗資源的配備;
b. 在進行試驗設計時,應該注意不論是什么試驗,其基本的過程是一致的:即環境可靠性試驗以通用的技術方法為技術基礎,這些技術方法適用于所有類型的環境和可靠性試驗以及項目階段。無論試驗的目的如何,每一種試驗依據的原理或方法都是一致的,即1) 一致地描述外力函數(輸入應力) 和產品性能結構之間的相互作用關系;
2) 保持一套用于應力施加、測量儀器、數據采集和分析的*佳試驗方法體系;
3) 準確理解和調整設備的能力及其使用限制條件;
c. 進行試驗以前,清楚地定義試驗的用途和階段目標是極為重要的,應視情況剪裁試驗,使之*大
可能地產生所需要的或期望的信息;
d. 所有的試驗是相互關聯的,不要只重視某些試驗而忽略另一些試驗,要知道沒有任何一種單獨的環境、可靠性試驗可以獨立于產品的試驗過程。每種試驗都提供了一部分信息,但沒有一個可以提供產品所有的信息。同時也必須協調各種試驗,以免除不必要的工作,減少重復試驗,使之獲得有用的信息;
e. 重視試驗技術文檔工作,并建立產品的相關信息庫。產品技術文件是各種有價值的經驗教訓的總結。在進行新產品的試驗工作時,借鑒相關產品的經驗是相當有效的。除非試驗設備已經過時,或者該產品已不能代表當前的技術水平。
f . 加強試驗技術人員的培訓,并按層次規劃培養試驗隊伍,如可按照環境工程專家(試驗規劃與總體目標制訂) 、試驗工程師(試驗設計、試驗數據分析) 、試驗實施人員(準確地實施試驗) 的層次來培養試驗隊伍。

參考文獻:
[1 ]  防務系統管理學院. 系統工程管理指南[M] . 北京: 宇
航出版社,1992.
[2 ]  Hank Caruso. 環境可靠性試驗[A] . 1996 年美國R&M
年會論文[C] . 1996.
[3 ]  GJB4239 - 2001. 裝備環境工程通用要求[ S] .
[4 ]  MIL - STD - 810F. 環境工程考慮與實驗室試驗[ S] .

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