第7章可靠性試驗

1、哈爾濱工業(yè)大學工業(yè)工程系哈爾濱工業(yè)大學工業(yè)工程系可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章1可靠性試驗可靠性試驗 Reliability Test2可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章主要內(nèi)容主要內(nèi)容o 試驗的基本概念試驗的基本概念 o 可靠性試驗的實施過程可靠性試驗的實施過程o 可靠性驗證試驗可靠性驗證試驗o 可靠性增長試驗可靠性增長試驗3可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章基本概念基本概念o 可靠性試驗的定義可靠性試驗的定義n 可靠性試驗是對產(chǎn)品的可靠性進行調(diào)查、分析和評價的一種手段o 可靠性試驗的目的可靠性試驗的目的n 發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計、元器件、零部件、原材料和工藝

2、方面的各種缺陷。n 為改善產(chǎn)品的戰(zhàn)備完好性、提高任務成功性、減少維修費用及其保障費用提供信息。n 確認是否符合可靠性定量的要求。4可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章基本概念基本概念o 可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類n 按試驗的場合分類o 實驗室（內(nèi)場）可靠性試驗o 現(xiàn)場（外場）可靠性試驗n 按試驗的目的分類o 環(huán)境應力篩選o 可靠性增長試驗o 可靠性鑒定試驗o 可靠性驗收試驗o 可靠性測試試驗5可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章基本概念基本概念o 可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類n 按抽樣方式分類o 抽樣試驗o 全數(shù)試驗n 按試驗分類o 截尾試驗o 序貫試驗6可靠性與

3、智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章基本概念基本概念o 可靠性試驗的內(nèi)涵和因素可靠性試驗的內(nèi)涵和因素n 基本依據(jù)：可靠性試驗的基本依據(jù)是可靠性定義中的“三規(guī)定”，即“規(guī)定的條件”，“規(guī)定的時間”，“規(guī)定的功能”。n 實驗的內(nèi)涵：產(chǎn)品的可靠性水平可以通過在一定的試驗條件（環(huán)境條件、工作條件和使用維護條件）下，選用一定的試驗方案（規(guī)定的實驗參數(shù)和試驗時間）和采用一定的故障判據(jù)（是否構(gòu)成故障的界限值）的可靠性試驗中顯示出來。o 試驗條件o 實驗方案o 故障判據(jù)7可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程可靠性試驗的實施過程o 試驗場所的選取原則試驗場所的選取原則按以下優(yōu)先原

4、則選擇n 在獨立于承制方的實驗室中進行；n 在使用方監(jiān)督下，委托承制方對其轉(zhuǎn)承制方的產(chǎn)品進行試驗；n 在使用方或使用方委托的代表嚴格監(jiān)督下，允許在承制方的實驗室中對其產(chǎn)品進行試驗。8可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程（試驗前）可靠性試驗的實施過程（試驗前）o試驗前應具備的條件（一）試驗前應具備的條件（一）n試驗大綱o試驗大綱是產(chǎn)品可靠性大綱的重要組成部分，其目標、要求和安排應與總的可靠性大綱協(xié)調(diào)。o主要內(nèi)容包括：n試驗目的；n適用范圍；n受試產(chǎn)品說明及要求（包括受試產(chǎn)品的組成、功能、技術(shù)狀態(tài)、樣品數(shù)量等）；n試驗方案；n試驗條件（包括環(huán)境條件、工作條件及使用維護

5、條件）；n試驗設(shè)備和檢測儀器（包括試驗設(shè)備和檢測儀器的技術(shù)要求）；n性能、功能檢測（包括受試產(chǎn)品的性能、功能檢測項目、方法、內(nèi)容等）；n故障判據(jù)、故障分類及故障統(tǒng)計；n預防性維護；n其他有關(guān)事項。9可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程（試驗前）可靠性試驗的實施過程（試驗前）o 試驗前應具備的條件（二）試驗前應具備的條件（二）n試驗程序o 試驗程序用來具體地體現(xiàn)可靠性試驗大綱的實施，詳細說明可靠性試驗中有關(guān)設(shè)備的使用方法，以及試驗的具體實施方法和步驟。o 是使用方用來審查和批準承制方進行可靠性試驗、監(jiān)督試驗和評價試驗結(jié)果的依據(jù)之一。o 主要內(nèi)容包括：n 編寫試驗程序

6、的目的；n 適用范圍；n 引用標準和文件；n 受試系統(tǒng)的說明及要求（包括受試產(chǎn)品組成單元清單、擬安排試驗的單元清單、功能、最近的技術(shù)狀態(tài)以及獲準的更改、偏離、超差的說明或圖樣目錄）10可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程（試驗前）可靠性試驗的實施過程（試驗前）o 試驗前應具備的條件（二）試驗前應具備的條件（二）n試驗程序o 主要內(nèi)容包括：n 試驗設(shè)備與檢測儀器（包括試驗設(shè)備與檢測儀器的名稱、型號、規(guī)格、制造廠家、技術(shù)指標、計量標定及全套試驗裝置、受試產(chǎn)品和檢測儀器的安裝布局簡圖）n 試驗方案；n 試驗條件（列出溫度、濕度、振動、電應力等具體的試驗應力施加方法，給出

7、具體的可操作試驗剖面）；n 性能、功能檢測（檢測功能、性能參數(shù)的環(huán)境條件，檢測表格和內(nèi)容，檢測內(nèi)容的容差，檢測點的設(shè)置等）；n 故障處理（故障定位、故障處理步驟，修復后重新投入試驗的要求）；n 試驗中出現(xiàn)重大事故的處理方法；n 試驗前的準備工作、試驗中的工作內(nèi)容及試驗后的要求等。11可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程（試驗前）可靠性試驗的實施過程（試驗前）o 試驗前應具備的條件（三）試驗前應具備的條件（三）n 可靠性預計n 可靠性預計是為了預計產(chǎn)品的可靠性水平，檢查產(chǎn)品可靠性設(shè)計的有效性，并引起對產(chǎn)品可靠性影響較大的元器件、零部件及應力條件的注意。n 產(chǎn)品可靠性

8、預計值p，僅僅是產(chǎn)品預計的設(shè)計水平，不代表產(chǎn)品的真實可靠性。12可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程（試驗前）可靠性試驗的實施過程（試驗前）o 試驗前應具備的條件（四）試驗前應具備的條件（四）n FMECAo 故障模式、影響及危害分析是分析產(chǎn)品故障原因和結(jié)果之間關(guān)系的一種主要方法。13可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程（試驗前）可靠性試驗的實施過程（試驗前）o 試驗前應具備的條件（五）試驗前應具備的條件（五）n 環(huán)境試驗o 環(huán)境試驗是考核產(chǎn)品對環(huán)境的適應性，考核產(chǎn)品設(shè)計水平及制造過程中的生產(chǎn)工藝水平是否滿足設(shè)計和工藝技術(shù)規(guī)范中所規(guī)定

9、的環(huán)境條件。o 不同于可靠性試驗，主要體現(xiàn)在可靠性實驗主要是規(guī)定條件和時間。o 特點：n 試驗項目多（包括高溫、低溫、振動、沖擊、低氣壓等）；n 環(huán)境一般為極值條件；n 試驗時間短14可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程（試驗前）可靠性試驗的實施過程（試驗前）o 試驗前應具備的條件（六）試驗前應具備的條件（六）n 環(huán)境應力篩選o 為了保證可靠性驗證試驗的順利進行和結(jié)果的準確性，受試前受試設(shè)備應進行應力篩選。o 試驗前應具備的條件（七）試驗前應具備的條件（七）n 溫度測定o 確定受試產(chǎn)品過熱點和具有最大熱慣量的零部件，建立受試產(chǎn)品溫度與試驗箱內(nèi)空氣溫度之間的時間與溫

10、度關(guān)系。15可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程（試驗前）可靠性試驗的實施過程（試驗前）o 試驗前應具備的條件（八）試驗前應具備的條件（八）n 振動測試o 找出受試產(chǎn)品發(fā)生共振的條件和設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)。o 試驗前應具備的條件（九）試驗前應具備的條件（九）n 故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)（FRACAS）o 保證故障系統(tǒng)的正確性和完整性，并及時利用故障信息對產(chǎn)品進行分析、改進、實現(xiàn)可靠性的增長。o 基本內(nèi)容包括：故障報告表、故障分析及糾正措施報告表，以及這些表的傳遞和相應的組織管理。16可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程（試驗前）可靠性

11、試驗的實施過程（試驗前）o 試驗前應具備的條件（十）試驗前應具備的條件（十）n 試驗質(zhì)量控制和保證措施o 目的是貫徹全面質(zhì)量管理的方針，對影響試驗質(zhì)量的諸因素進行有效控制，確保試驗的質(zhì)量和試驗的正常進行。o 步驟：n 首先，試驗前應成立由使用方、承制方和承試方等方面的代表組成的試驗領(lǐng)導小組；n 其次，試驗領(lǐng)導小組應對試驗的全面管理，實驗過程中的有關(guān)規(guī)章制度、值班、試驗步驟及有關(guān)事宜做全面的領(lǐng)導和安排，并制定有關(guān)措施，確保試驗質(zhì)量。17可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程（試驗前）可靠性試驗的實施過程（試驗前）o 試驗前應具備的條件（十一）試驗前應具備的條件（十一）

12、n 試驗前準備工作評審o 在試驗開始前，應在承試單位由有關(guān)主管部門組織一次試驗前準備工作的評審，以確保試驗條件是否具備，確保已批準的實驗大綱和試驗程序中所規(guī)定的所有實驗要求得以滿足。o 主要包含前面所述的十個文件。18可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性試驗的實施過程（試驗中）可靠性試驗的實施過程（試驗中）o 可靠性試驗中的實施要求可靠性試驗中的實施要求n 受試樣品的要求n 試驗設(shè)備、儀器儀表的要求n 受試產(chǎn)品檢測的要求n 受試產(chǎn)品的故障n 元器件失效分析n 預防性維護n 實施程序的要求n 試驗記錄n 試驗的檢查與監(jiān)督n 試驗中期評審19可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章

13、第七章可靠性試驗的實施過程（試驗后）可靠性試驗的實施過程（試驗后）o 可靠性試驗后的工作內(nèi)容可靠性試驗后的工作內(nèi)容n 試驗結(jié)束后，承試方應按試驗大綱要求，參照有關(guān)標準規(guī)定的格式和內(nèi)容，及時完成試驗報告，并按有關(guān)規(guī)定提交。n 糾正措施；n 受試產(chǎn)品的復原；n 試驗結(jié)果評審。20可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性驗證試驗可靠性驗證試驗o 分類分類GJB899可靠性鑒定與驗收試驗中規(guī)定試驗分為：n 可靠性鑒定試驗n 可靠性驗收試驗21可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性驗證試驗可靠性驗證試驗o 可靠性鑒定試驗可靠性鑒定試驗 為驗證研制設(shè)備是否符合規(guī)定的可靠性要求，用

14、能代表具有批準的技術(shù)狀態(tài)的設(shè)備在規(guī)定的綜合試驗條件下，按選定的定時統(tǒng)計試驗方案進行可靠性試驗。n可靠性鑒定試驗包含的內(nèi)容：o 試驗要求o 試驗記錄及故障處理o 總試驗時間o 設(shè)備合格與否的判決o 糾正措施o 預防性維護o 整修o 完整可靠性報告22可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性驗證試驗可靠性驗證試驗o 可靠性驗收試驗可靠性驗收試驗 為了確定生產(chǎn)的設(shè)備是否符合規(guī)定的可靠性要求，應按規(guī)定的批量大小和抽樣原則從各個生產(chǎn)批次中抽取設(shè)備，在與可靠性鑒定試驗相同的綜合環(huán)境試驗條件下進行可靠性驗收試驗。n可靠性驗收的任務內(nèi)容包括：o 試驗要求o 試驗記錄及故障處理o 總試驗時間o 設(shè)備

15、合格與否的判決o 糾正措施o 預防性維護o 整修o 完整可靠性報告23可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性增長試驗可靠性增長試驗o 可靠性增長的含義可靠性增長的含義 可靠性增長是通過逐步改正產(chǎn)品設(shè)計和制造中的缺陷，不斷提高產(chǎn)品可靠性的過程。n 國內(nèi)外工程實踐表明：o 在工程研制階段，可靠性增長可使產(chǎn)品更有把握地達到預期的可靠性目標；o 在使用階段，可靠性增長可使產(chǎn)品的可靠性有一定程度的提高，改善產(chǎn)品原有的戰(zhàn)備完好性。24可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性增長試驗可靠性增長試驗o 可靠性增長的基本過程可靠性增長的基本過程n 基本過程如圖所示：（再）設(shè)計（再）設(shè)計

16、 故障檢測故障檢測 外部經(jīng)驗外部經(jīng)驗 分析分析 試驗試驗 生產(chǎn)經(jīng)驗生產(chǎn)經(jīng)驗 使用經(jīng)驗使用經(jīng)驗可靠性增長的基本過程可靠性增長的基本過程25可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性增長試驗可靠性增長試驗o 可靠性增長的費效可靠性增長的費效n 所謂費效，就是由于產(chǎn)品的可靠性的增長，對于企業(yè)帶來的成本與經(jīng)濟效益之間的比值。n 費效主要受故障機理檢測途徑，即故障信息品質(zhì)的影響，主要包括：o 時間性故障機理檢測出越早，可靠性增長的費效越低。o 確實性指故障在實際使用中是否確實會發(fā)生。o 由于時間性和確實性往往產(chǎn)生矛盾，故在具體產(chǎn)品計劃中需要進行權(quán)衡，以降低可靠性增長費效比。26可靠性與智能維護

17、可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性增長試驗可靠性增長試驗o 常見的可靠性增長常見的可靠性增長 常見的可靠性增長是指國內(nèi)外已付諸工程時間的可靠性增長。n 常見的可靠性增長有：o 一般性的可靠性增長；n 指事前未給出明確的可靠性增長目標，對產(chǎn)品在試驗或者運行過程中發(fā)生的故障，根據(jù)可用于可靠性增長資源的多少，選擇其中的一部分或者全部實施故障糾正，以使產(chǎn)品可靠性提高的一種增長方式。o 可靠性增長試驗；o 可靠性增長管理；n 是一種有計劃、有目的的可靠性增長項目。27可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性增長試驗可靠性增長試驗o 可靠性增長試驗可靠性增長試驗 可靠性增長試驗是可靠性增長中

18、應用較為廣泛的一種。n可靠性增長試驗的任務和時機；o 一般安排在工程研制基本完成之后和可靠性鑒定試驗之前。n可靠性增長試驗的使用范圍；o 由于試驗耗費的資源和時間巨大，故主要關(guān)鍵產(chǎn)品和那些引入較多當代高新技術(shù)的產(chǎn)品。n可靠性增長試驗對受試產(chǎn)品的要求與處置；o 受試產(chǎn)品必須具有“最新”的結(jié)構(gòu)和布局，受試的設(shè)備具備技術(shù)要求的性能和功能。n可靠性增長試驗與可靠性鑒定試驗的關(guān)系；o 可靠性鑒定試驗是統(tǒng)計試驗，不直接提高產(chǎn)品的可靠性，可作為判定可靠性是否達標的依據(jù)。o 當可靠性增長驗證成功后，并經(jīng)使用方同意，可用可靠性增長試驗代替可靠性鑒定試驗。28可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性增

19、長模型可靠性增長模型o 可靠性增長模型可靠性增長模型n 杜安模型o 假設(shè)：產(chǎn)品在可靠性增長過程中，逐步糾正故障，因而產(chǎn)品的可靠性是逐步提高的，不允許有多個故障集中改進而使產(chǎn)品可靠性突然較大幅度提高。o 產(chǎn)品在增長過程中，累積故障概率對于累積試驗時間，在雙邊對數(shù)坐標紙上趨近于一條直線，即或( )ln( )lnlnlnttamtt( )( )mttatt29可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性增長模型可靠性增長模型o 可靠性增長模型可靠性增長模型n 杜安模型30可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性增長模型可靠性增長模型o 可靠性增長模型可靠性增長模型n AMSAA模

20、型 AMSAA模型把可修產(chǎn)品在可靠性增長過程中關(guān)聯(lián)故障的累積過程建立在隨機過程理論上。并認為關(guān)聯(lián)故障的累積過程是一個特定的非齊次Poisson方程。（1）非齊次Poission方程 在試驗時間0,t內(nèi)，受試產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)(t)是一個隨機變量，隨著t的增加，隨機變量(t)會發(fā)生變化，這個變化反應在(t)的統(tǒng)計特性上，主要是它的數(shù)學期望與方差，這樣形成了一個隨機過程，有稱為計數(shù)過程，用(t)，t0表示。31可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性增長模型可靠性增長模型o AMSAA模型模型（1）非齊次Poission方程 在任一給定時刻t，隨機變量(t)有兩個特性，其一當 時， 。此

21、時，累積故障數(shù)不是隨機變量而是一個常數(shù)量。其二，當t0時， (t)服從Poisson分布，即：( )( )( )0,1,2,nttPtnenn( )Poissontt式中：是分布的數(shù)學期望，在隨機過程中它是時間的函數(shù)，故稱為均值函數(shù)。( )( )tEt0t ( )0t32可靠性與智能維護可靠性與智能維護-第七章第七章可靠性增長模型可靠性增長模型o AMSAA模型模型（1）非齊次Poission方程 對于任一兩個時刻t1，t2，那么有(t1) (t2) ，其次(t) 的增量是獨立的，即(t1) - (t2)的分布不受(t1) 取值的影響，亦服從Poisson分布： 故障率強度函數(shù) (t) ：表征隨機過程中故障發(fā)生的強度，又稱為故障率。其與均值函數(shù)的關(guān)系為： 當 (t)為與t無關(guān)的常量時，上述過程就稱為齊次Poission過程 2121()( )21( )( )( )( )0,1,2,!nttttPttnenn0( )(