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环境试验与可靠性试验的关系及其应用

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环境试验与可靠性试验的关系及其应用 环境试验与可靠性试验的关系及其应用 马志宏,李金国,辛文波,张雷 (空军装备研究院雷达所,北京 100085) 摘 要:介绍了环境试验与可靠性试验的相关内容,分析了两者的特点及相互关系。同时也给出了实际使用 中选用试验的原则,探讨了环境技术在可靠性试验中的影响和作用,指出了适当、有效地利用环境技术有利于 提高产品的可靠性。 关键词:环境工程;环境试验;可靠性工程;可靠性试验;环境技术 中图分类号:TB24 文献标识码:A 文章编号:1672-5468(2006)06-0057-05 TheRelat...

环境试验与可靠性试验的关系及其应用
环境试验与可靠性试验的关系及其应用 马志宏,李金国,辛文波,张雷 (空军装备研究院雷达所,北京 100085) 摘 要:介绍了环境试验与可靠性试验的相关内容,分析了两者的特点及相互关系。同时也给出了实际使用 中选用试验的原则,探讨了环境技术在可靠性试验中的影响和作用,指出了适当、有效地利用环境技术有利于 提高产品的可靠性。 关键词:环境工程;环境试验;可靠性工程;可靠性试验;环境技术 中图分类号:TB24 文献标识码:A 文章编号:1672-5468(2006)06-0057-05 TheRelationbetweenEnvironmentalTestand ReliabilityTestanditsApplication MAZhi-hong,LIJin-guo,XINWen-bo,ZHANGLei (InstituteofRadarandElectronicCountermeasuresoftheAirForceEquipmentAcademe,Beijing 100085,China) Abstract:Thecontentandcharacteristicsofenvironmenttestandreliabilitytest,andthe relationshipbetweenthemareintroduced,therulefortheselectionoftestsinpracticalusageis provided.Theeffectofenvironmentaltechnologyonreliabilitytestisdiscussed.Itisshownthatthe properandeffetiveapplicationofenvironmentaltechnologywillbehelpfultotheinprovementof productreliability. Keywords:environmentalengineering;environmentaltest;reliabilityengineering;reliability test;environmentaltechnology 收稿日期:2006-06-02 作者简介:马志宏 (1975-),男,山西朔州人,空军装备研究院空军装备环境与可靠性试验中心工程师,主要从事装备环境与可靠 性试验研究。 电 子 产 品 可 靠 性 与 环 境 试 验 ELECTRONICPRODUCTRELIABILITYANDENVIRONMENTALTESTING 综述与展望 2006年12月第24卷 第6期 Vol.24No.6Dec.,2006 1 引言 在当今竞争激烈的市场环境和全球化的背景 下,产品要迅速并且成功地占领国内外市场,就必 须提高产品的环境适应性和可靠性。 目前,我国很多产品设计从单纯追求技术指标 转向提高产品的综合效能 [1]。在产品引进过程中, 由于来源不同,在同一场所会出现不同的环境试验 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 体系相互交叉的情况;随着可靠性工作的逐步 深入,该指标已纳入研制 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 。环境工程和可靠性 工程相互交叉,使产品在研制和生产中,试验项目 和工作量成倍地增加,这给研制和生产部门带来了 许多重复性工作,周期和成本难以保证,这就要求 对相同的试验项目进行合并和简化。也就要弄清环 境工程和可靠性工程的概念,充分利用已进行试验 的结果,简化试验工作量,缩短研制周期。 然而,国内的某些产品研制单位对环境和可靠 性试验的认识还存在一定的误区,没有真正地理解对 产品进行环境和可靠性试验的真正意义,没有将环 境、可靠性试验看作一个可使产品增值的过程 [2]。因 DIANZICHANPINKEKAOXINGYUHUANJINGSHIYAN 57 DIANZICHANPINKEKAOXINGYUHUANJINGSHIYAN 电子产品可靠性与环境试验 2006年 此,很有必要深入地探讨有关环境、可靠性试验的各 种问 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 2 环境工程和可靠性工程 环境工程是一门工程学科,它是为保证产品在 规定的寿命周期内,在预期的运输、储存、使用和 维修期内使产品的环境适应性达到规定要求所进行 的一系列工作,主要包括环境的管理、技术研究、 条件分析、影响分析与防护技术4个方面,如表1 所示。产品从出厂到退役的全寿命期内,都处于各 种自然环境和诱发环境中,在环境应力的作用下, 很容易导致性能降低甚至不能工作。 可靠性工程是通过在产品的设计、研制和生产 中采取一系列有序且相互联系的管理、设计、分析 和试验措施,使产品在规定的条件下、规定的时间 内完成规定功能的一门工程学科。可靠性工程主要 包括可靠性的管理、研制与生产试验、设计 (及预 计)3个方面,如表2所示。 产品的可靠性和环境适应性均属于产品的质量 特性。如图1所示,环境条件与可靠性设计和试验 有关,环境工程在产品全寿命期内开展,可以提高 产品的设计质量和检验生产质量的稳定性,特别是 对成败型产品的研制、设计及生产过程中,环境工 程的试验结果可以被可靠性工程所接受和运用。但 在产品设计研制过程中环境工程主要分析产品在其 寿命周期中可能遇到的极限环境,利用设计手段提 高产品承受极限环境的能力。而可靠性工程主要分 析产品在其寿命周期中可能遇到的典型环境,利用 设计手段来提高产品的可靠性水平。 3 环境试验与可靠性试验 在产品研制阶段早期,主要是通过试验来发现 设计缺陷且加以改进,并通过进一步的试验来发现 新的问题。经验表明,70%左右的设计缺陷要靠 对样机进行试验才能发现。试验不仅是产品研制生 产过程中完善设计的有力措施,也是评价产品各项 特性是否符合要求的必不可少的手段。 为达到产品研制合同的要求,试验、评价和改 进贯穿整个产品研制和生产过程,主要包括研制试 验、鉴定试验、验收试验和例行试验,如表 1所 示。环境试验是以产品对预期工作环境的适应性为 考核目标的试验,包括耐受最恶劣的储存与运输环 境而不致损坏和在合理极值环境条件下正常工作的 能力。可靠性试验是按可靠性要求设计和进行的、 有可靠性目标并在典型环境条件下的试验,是验证 产品在规定条件下和规定时间内能否实现预定功能 而进行的试验,是可靠性增长试验、可靠性研制试 验和可靠性验证试验的总称。 3.1环境试验与可靠性试验的关系 环境试验是产品最基本的试验,只有通过了环 境合格鉴定试验的产品才能投入可靠性增长试验; 通过了环境验收试验的产品才可投入可靠性验收试 验。如美军标 MIL-STD-785B中明确地指出: “应该把MIL-STD-810中描述的环境试验看作可靠 性研制和增长的早期部分 [3]。这些试验必须在研 制初期进行,以保证有足够的时间和资源来纠正试 验中暴露的缺陷,而且这些纠正措施必须在环境应 力下得到验证,并将这些信息作为可靠性大纲中一 个不可缺少的部分纳入故障报告、分析、纠正措施 系统 (FRACAS)。 同时,这两种试验基本上都采用试验室试验方 图1环境工程与可靠性工程的关系 项目 环境试验 可靠性试验 研制 阶段 研制过程 工程科研试验 (环 境适应性增长试验) 可靠性增长试验 和ESS 投产前 环境合格鉴定试验 可靠性鉴定试验 和ESS 生产 阶段 生产中或 结束时 环境例行试验 环境验收 (交付) 试验 交付前 ESS 可靠性验收试验 表1产品研制阶段的试验项目 58 Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Text Box 测定性试验? DIANZICHANPINKEKAOXINGYUHUANJINGSHIYAN 第6期 法,在规定的受控环境中进行,所采用的环境设备 和试验方法包括相应的夹具设计原则都可以相互借 鉴。对进行环境试验所用的环境条件的研究,为可 靠性试验条件的制定提供了先决信息,同时可靠性 试验剖面中的温度、振动量值的确定与相应环境条 件的确定基本相同。 可以认为,环境试验是可靠性试验的基础和前 提,许多环境试验工作应在可靠性试验之前开展, 为可靠性试验提供信息和依据。 3.2环境试验与可靠性试验的区别 从某种意义上说,任何试验都在一定的环境条 件下进行,都可看作环境试验,但实际上只有产品 研制过程中某些以考核所设计或生产的产品对预定 工作环境适应性为目标的试验才称之为环境试验。 这并不涉及产品能维持其本身具有 的、多长时间的适应能力的定量指 标。显然,若产品不能适应预定的环 境,就根本谈不上可靠不可靠了。 从另一种意义上来说,环境试验 和其它试验都有利于提高产品的可靠 性,至少从这些试验中可以得到一些 故障信息。 尽管环境试验和可靠性试验都是 在对产品施加环境应力的条件下进 行,但两者在试验目的、所用的环境 因素数量、试验时间确定准则,环境 应力选用准则以及试验终止决策准则 方面是大不相同的。例如:环境试验 中试件在高、低贮存温度下贮存时间 为48h、24h(或者是贮存温度能完 全暴露产品贮存时所有可能出现缺陷 的时间),而可靠性试验的时间是根 据试验剖面计算出来的,时间一般为 30~60min,反复施加,总时间可能 相同,但作用机理不同;振动应力尽 管计算方法相同,但量级差别很大,虽可以进行试 验加速转换,由于可靠性试验是在温度和振动两种 应力作用下,与高量级振动的环境试验相比,对产 品的影响显然不同。可见,这两种试验不能相互取 代。但是对空空导弹的可靠性试验,在处理自由飞 这种短时间、高量值的环境剖面时,可以从经济和 有效模拟等方面进行考虑,只对产品进行自由飞振 动试验,将试验结果直接应用到产品可靠性工程 中。以环境试验的代表性标准GJB150《军用设备 环境试验方法》 (相当于 MIL-STD-810C)及可 靠性试验标准 GJB899《可靠性鉴定和验收试验》 (相当于 MIL-STD-781)两个标准为基础,如表 2 所示,对环境试验和可靠性试验作一比较,比较的 是鉴定试验。实际上,可靠性验收试验和鉴定试验 基本相同。只是增长试验和鉴定试验有些差别。 因此,可靠性试验必须能够评价或通过方法来 提高产品能正常工作的时间;环境适应性是考核产 品在极值环境条件下正常工作的能力。这两种试验 在产品研制和生产中,只能相互补充而不能取代。 环境试验应作为独立可靠性试验外的形式存在,并 与其相互补充,结合成熟的环境试验技术和相应的 研究成果,为提高产品可靠性发挥应有的作用。 4 环境试验与可靠性试验的使用原则 环境试验多为单项试验,这种试验的好处在于 试验用的设备比较简单、试验费用少,且很容易发 现某一环境因素对产品的影响。其种类很多,按试 验目的和性质,可分为以下4个基本类型:环境适 应性增长试验 (EGT)、环境合格鉴定试验 (E- 名称 环境 (合格鉴定)试验 可靠性 (鉴定)试验 试验 目的 鉴定产品对环境的适应性,确定 产品耐环境设计是否符合要求。 定量鉴定产品的可靠性,确定产品 固有可靠性是否符合阶段目标要 求。 试验 项目 GJB150规定了 19个,HB6167 规定了 23个。实际试验时至少 选取其中重要的10个以上项目。 几个主要环境因素。 环境 应力 选用 准则 基本上采用极值,即采用产品在 储存、运输和使用中可能遇到的 极端环境作为试验条件。 采用任务模拟试验,即真实地模拟 使用中遇到的主要环境条件 (如 GJB899规定由任务剖面确定环境 剖面,最后确定试验剖面)。 应力 施加 方式 各单因素试验和多因素综合试 验,以一定的顺序组合,逐个施 加。 一次综合施加。 试验 时间 每项时间基本上取决于选用的试 验及试验顺序。目前各种标准规 定的几种试验方法中,除霉菌试 验 28d和湿热试验最长 240h 外,一般不超过 100h,试验时 间比可靠性试验短得多。 时间取决于要求验证的可靠性指标 大小和选用的统计试验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及产品 本身的质量。试验的结果不一定以 时间为准,而应进行到受试件试验 的总台数达到规定值,或进行到按 方案能作出接收或拒收为止。 试验 终止 决策 一旦出现故障,试验即告停止, 认为受试件未通过试验,并进行 相应决策。 以一定的统计概率表示试验结果。 根据所选统计方案决定允许出现的 故障数。出故障后不一定拒收,可 以进行修复。 表2环境试验和可靠性试验的区别 马志宏等:环境试验与可靠性试验的关系及其应用 59 Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil DIANZICHANPINKEKAOXINGYUHUANJINGSHIYAN 电子产品可靠性与环境试验 2006年 QT)、环境验收试验 (EAT)和例行试验。可靠性 试验是为提高、测定和验证产品的可靠性而进行的 试验 [5]。GJB450《装备研制与生产的可靠性通用 大纲》中将可靠性试验分为 4类:环境应力筛选 (ESS)、可靠性增长试验 (RGT)、可靠性鉴定试验 (RQT)和可靠性验收试验 (RAT)。这些试验基本 包含了产品研制生产阶段的所有试验项目,但根据 时间、经费及受试产品数量等的不同,应当对产品 进行具体的分析,从而做到对试验有所侧重、有所 简化: a)根据可靠性工程“早期投入,预防为主” 的思想,将试验重点放在产品研制阶段早期进行, 加强环境适应性增长试验和可靠性增长试验,严格 进行鉴定试验。一个有效的试验大纲应把试验放在 ESS、RGT、EGT和 EQT方面,限制但不排除 RQT、RAT、EAT及例行试验。 b)充分利用产品的试验信息,适当地剪裁以 后的试验种类。RGT的产品技术状态和施加的环 境条件与 RQT接近。鉴于经费等的限制,若 RGT 的结果理想,可免做 RQT。EAT一般只限于温度 和振动试验,且使用量值较低,因此,除非验收试 验中规定有指定的 ESS不能起作用的项目 (如低 气压),一般进行ESS后不必进行EAT。 5 环境技术在产品可靠性试验中的应用 产品在其生产制造、贮存运输、部署使用的全 寿命过程中都会经受各种环境因素 (包括自然环境 和诱导环境)的作用,尤其是使用阶段的环境条件 通常都比较严酷 [6],通过长期实践,人们认识到 环境与产品可靠性紧密关联,并起着关键性的作用 和影响,环境技术是产品可靠性试验的基础,适当 和有效地利用环境技术有利于提高产品的可靠性。 5.1高效ESS试验 这是国外20世纪70年代末兴起的、可以发现 可靠性缺陷的一种有效的方法。它可以暴露装机元 器件潜在的固有缺陷以及工艺和过程引入的缺陷, 而不降低产品性能或损坏产品,从而使生产过程的 输出缺陷率和现场使用故障率降低。如地面发控设 备中的一个程序控制组合,在执行飞行试验任务中 经常出现故障,需要备份组合并有专人保驾,做高 效 ESS试验后,多台产品经受飞行试验和现场使 用的考验,均未出现故障,平均故障间隔时间从原 来十几小时提高到几百小时。用环境应力激发潜在 缺陷的机理和效果对非电子产品也同样适用,国内 有些单位已开始进行探索,如上海航天局对陀螺敏 感元件、上海自动化仪表所对小型仪表就应用温度 循环和随机振动的方式进行筛选都取得了较好的效 果。 5.2其它环境试验 这里主要包括气候环境、力学环境和电磁环境 模拟试验,为了证实所研制产品的环境适应能力和 所处环境下的可靠性,上述环境试验就成为必不可 少的手段。这些环境试验可用于各种可靠性试验, 此外,还适用于产品研制阶段的鉴定试验和定型后 的例行试验、加速寿命试验和可靠性增长模拟试验 等 [7]。鉴定试验和例行试验是环境试验的主要组 成内容,前者主要考核产品的环境适应能力和在极 限环境条件下工作的可靠性,后者主要是对已定型 的批量生产产品进行抽样试验,以考核材料和工艺 的稳定性,保证使用可靠性,大多数情况都在模拟 环境下进行。 加速寿命试验适用于机械结构等使用寿命长、 故障间隔时间也长的产品,从而节省时间、经费, 即在载荷和环境应力上予以强化,温度、振动或冲 击是常用的环境因素。通常 RGT是在真实环境下 进行,但不是所有的情况都能实现,如卫星、导弹 等上天产品在发射前,先要进行模拟空间环境条件 的地面试验,地面系统往往难以找到合适的真实试 验环境 (如极限低温),也必须用人工模拟环境代 替,当然,系统在外场使用是处于真实的使用环境 之中,外场暴露的故障模式是比较真实的,因此, 内场模拟试验需与外场试验相结合 [8]。 6 结束语 通过上述探讨,提出以下几点看法: a)环境试验是可靠性试验的基础和前提,在 产品研制生产的各阶段环境试验均在可靠性试验前 进行。但由于这两类试验从试验目的、所用应力、 时间和故障处理等方面均有很大的差别,显然两者 只能相互补充,而不能互相取代。 b)进行设计试验方案时,应明白环境可靠性 试验以通用的技术方法为技术基础,这些技术方法 适用于所有类型的环境和可靠性试验以及项目阶 段。无论试验的目的如何,每一种试验依据的原理 60 Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil Administrator Pencil DIANZICHANPINKEKAOXINGYUHUANJINGSHIYAN 第6期 或方法都是一致的。 c)所有的试验是相互关联的,不要只重视某 些试验而忽略其它试验,要知道没有任何一种单独 的环境、可靠性试验可以独立于产品的试验过程。 每种试验都提供了一部分信息,但没有一个可以提 供产品所有的信息。同时也必须协调各种试验,以 免除不必要的工作,减少重复试验,使之获得有用 的信息。 d)环境技术是可靠性试验的先决条件,它可 以优化产品可靠性试验的设计方案,避免重复,节 省试验成本,对提高产品可靠性有着重要的影响和 作用。 参考文献: [1]HANKCARUSO.环境可靠性试验 [C]//1996年美国 RM 年会论文,1996. [2]防务系统管理学院.系统工程管理指南 [M].北京:宇 航出版社,1992. [3]GJB4239-2001,装备环境工程通用要求 [S]. [4]HENRYCARUSO.EnvironmentalTestTailoring:Issuesand Opportunities[J].JournaloftheSocietyofEnvironmental Engineers,1995,10:88-95. [5]祝耀昌.环境工程技术及其发展综述 [C]//环境工程论文 集.北京:航空航天工业部第三 O一研究所出版社, 1995:6-31. [6]DUANEJT.LearningCurveApproachtoReliabilityMoni- toring[J].IEEETransactiononAerospace,1992,12 (2):102-108. [7]DEMENTAC,HARTMANRD.OperationalSuitability EvaluationofaTacticalFlighterSystem[J].AIAA,1996, 5:53-60. [8]陆廷孝.可靠性设计与分析 [M].北京:国防工业出版 社,1995. 信息与动态!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 2006年 IEC/TC56工作会议简况 信息产业部电子第五研究所 可标委秘书处 2006年 09月 11-15日,IEC/TC56(可信性技术标准 委员会)在伦敦BSI(英国标准化协会)召开全体工作会 议。出席国家委员会共有 14国 50多名代表。以信息产 业部电子第五研究所 (CEPREI)孔学东所长为团长的全 国电工电子产品可靠性与维修性标准化技术委员会 (SAC/TC24)共 7人 (电子五所 2人、华为 4人和中兴 1 人,海尔 1人因故未成行)代表中国国家委员会 (NC) 也参加了本次会议,这是历年来中国代表出席人数最多 的一次,说明我国企业随着技术的深入和全球市场的拓 展,除了重视先进的产品标准外,已开始关心公共技术 领域的国际标准。 开幕式由 TC56秘书处主持,BSI负责人到会致词。 代表们首先通过了会议议程 (56/1119/DA),然后由TC56 秘书处报告了本技术委员会总体工作情况,以及各工作 组 (WG)召集人汇报了各自的标准工作开展情况。他们 分别是 WG1名词术语工作组、WG2可信性技术工作组、 WG3可信性管理工作组、WG4系统可信性工作组以及 “产品报废管理”项目组 (PT5.1)。接下来几天,各 WG 就各自承担的项目召开了小组讨论会议。小组会上,各 标准项目组认真汇报了各自承担的标准制、修订进展情 况与存在的问题,并进行了热烈讨论。9月 15日再次举 行全体会议,即闭幕会议。会上各WG报告了讨论情况, 秘书处就TC56的发展战略和下一步标准工作 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ,以及 与ISO、IEC和ITU等其它相关标准化组织的关系和联络 事宜进行了收集和讨论,IEC中央办公室秘书也到会讲 话。最后,会议宣布明年 TC56全体会议将于 2007年 10 月在日本东京举行。中国代表在本次工作会议期间,除 了参加全体会议外,重点参加了 WG2与 WG4的专题项 目讨论。特别是华为的代表还在小组会上专题介绍了关 于网络可信性的一些初步设想,引起各国代表的兴趣。 这是我国企业在可信性领域实质性地参加国际标准化工 作的良好开端,可标委将继续按照国家标准管理委员会 和信息产业部的要求,积极鼓励和组织相关单位参加这 样的活动。 另外,本次会议期间,TC56还于9月13日下午举行 了一个小型的Workshop,具体内容有:Dependabilitystan- dardizationforproductassessment&achievement;Engineer- ingdependabilityintosystems;Managingprojectrisksto sustainingbusinesssuccess和 UK MinistryofDefence (MOD)approachtoimprovingreliability,这都是近年来在 可信性领域的一些热门话题。参加讨论会的有TC56代表 和BSI会员,部分中国代表也参加了讨论会。 马志宏等:环境试验与可靠性试验的关系及其应用 61
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分类:生产制造
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