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可靠性试验简要介绍

文章出处:原创 编辑:admin 发表时间:2016-03-31
  摘要:要保证产品于正式生产后能安全可靠且经久耐用的在顾客手中使用,必须在研究发展期间就将可靠度设计于产品质量中,因此试验的工作是不可少的,试验是评估系统可靠度的一种方法,就是将成品或组件仿真实际使用环境或过应力的情况下予以试验,利用过程中失效之左证数据来评估可靠度。当然左证资料越多,对所估计的可靠度信心也越大,通常大量样本的试验不是我们所希望的,但不做试验或做某种程度的试验,并不表示产品系统不可靠,而是根本不知道产品可靠度的程度。
  1前言
  近年来由于工业之高度发展,技术不断的更新,各种产品系统结构日益复杂且更形精密,如精密工业及电子工业等,对可靠度之需要日益迫切。盖因一系统往往由数千个零组件所组成,要是在使用中突然坏了一个零件,轻则导致产品系统之功能不能尽善尽美的发挥,重则造成整个产品系统丧失功能。
  因此产品必须经得起各种环境的考验,要能在各种环境条件下,不论是白天或晚上,冬天或夏天,皆能正常操作才行。如何才能保证系统在使用中的失效率最小呢?除了在设计阶段须考虑产品系统的可靠度目标外,更要能掌握产品在使用中可能遭遇的和产生的各种环境,并选取那些对产品有危害性之最恶劣环境条件,在实验室中予以摸拟考验,这就是通常所称的
  环境试验。换言之亦即产品之可靠度决定于设计阶段,除非基本设计再修改,否则正式生产以后的试验及制造都将不会使可靠度有所增进。因此可靠度并非为抽象的概念,无法捉摸,
  而是如尺寸规格一样,在研究发展中即可计量的设计于产品中(Design-in)的。
  2 可靠度试验概论
  2.1概说
  在研发设计阶段,设计人员尽其最大努力将系统与装备的可靠度需求转换成设计需求及参数,然后使用最佳的材料、零件,参照可用的设计指引与准则,将可靠度设计入产品中,并运用各种可靠度分析技术,确保设计品为可靠的产品。但是,所有这些设计的工作,对于产 品的可靠度,只能提供定性的信息,至于数量化的可靠度达成度,则须使用各种可靠度量测(Reliability Measurement)的技术与方法来获得。
  证明研制产品的质量特性是否满足需求,一般常见的方法有审查、分析、模拟、预测、稽核、
检验、试验、实证等。在研发设计时期,可藉各种设计分析、摸拟预估、设计审查等方法,事先『预防』失效发生、确保设计品符合需求。当硬品完成后,则采用稽核、检验、试验、实证等手段来评估『验证』产品的质量与可靠度水平满足需求。
  各种验证方法的定义说明如下:
  审查:审查相关的数据与文件,确定质量特性是否可满足需求。
  分析:利用相关输入数据,藉由技术性的分析,以验证硬品是否满足设计需求。
  模拟:利用相关输入资料,藉由统计仿真技术,以验证硬品是否满足设计需求,目前仿真多以计算机来完成。
  预测:利用现有的类似装备、组件失效与可靠度数据,依照一定的预估模式,推测研发产品之固有可靠度。
  稽核:针对必要的各项可靠度工作,利用稽核的方式查核是否按规定程序作业,确保物品可靠度之达成。
  检验:利用尺寸、物性检验、功能测试等基本品管检验方法,以验证硬品的质量是否满足设计需求。
  试验:利用摸拟的环境与使用条件的试验方法,以验证硬品是否满足设计需求。通常试验是在地面实验室内完成,试验与实证的最大差别为试验条件的可控性与重复性。
  实证:利用实地部署试用,如飞行试验,操作试用等,在真实的环境下实时的利用简单的定
  性检验与功能测试,验证硬品是否满足设计需求。
  在所有的验证方法中,特别是当已经有了研发实体时,试验为最有效的验证方法。有时候对于一些无法由理论掌握的设计参数,更须藉重试验来发掘、获取所需的特性数据。
  2.2可靠度试验
  可靠度试验为验证物品可靠度是否满足需求最客观、有效的方法,因此,若要确实获得结果,可靠度工程人员必须了解「什么」(What)是可靠度试验,「为什么」(Why)要做可靠度试验,「多少」(HowMuch)可靠度试验准则,「如何」(How)做可靠度试验,「何人」(Who)、「何时」(When)、「何地」(Where)做可靠度试验。
  2.2.1可靠度试验之定义
  「试验」用于不同的场合通常代表着不同的意义,而且试验与「测试」、「检验」和「量测」之间并没有很明确的定义区别。一般而言,「测试」为将物品的性能以数值表示,例如:电性功能测试、液压功能测试、机械功能测试等;「检验」为调查物品的性能是否充分、调查材料是否有缺陷,例如:非破坏检验、尺码检验、目视检验;而「试验」则是对物品加以特定的处理或将之置于特定的条件之下,然后配合测试、检验和量测之应用,观察这些处理或条件对物品性能的影响,可靠度试验即为明显之例证。
  可靠度的基本定义中包含了四大要素,其中机率是表现物品可靠度的量度指标,望文生义,自然是要用机率与统计理论方能说明其特性,另外三项:时间、环境及性能,基本上也是变量,而且一般情形可能都是随机变量,使得系统的可靠度数学变得相当复杂。在规划执行验证试验时,自然必须同时考虑这四项要素,不过要同时模拟全部因素,在实质上是耗时耗财的,因此有必要配合实际状况加以裁适,依照物品本身的特色及使用要求,选择所要强调的要素项目(亦即影响因素较多、变化较大的项目)规划试验以探讨其影响,亦即固定其中一项或两项。
  例如:
  「性能试验」:固定时间和使用条件两项要素,而且是在标准的环境条件,寻求物品性能的能力范围与变化情形。
  「环境试验」:固定时间与性能,而寻求环境条件对物品之影响。
「寿命试验」:固定性能与环境,寻求时间对物品的影响。
因此,广义的可靠度试验方怯应该包含性能试验、环境试验、寿命试验(亦即狭义之可靠度试验)。另外,实际物品的在制造程序常会影响其设计时所赋与之固有可靠度,因此,除以上三种以设计可靠度为试验量测对象的试验外,通常另外针对制程规划执行一些确保硬品制造可靠度的应力筛选与保证试验,特别是电子装备。

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