可靠性增长试验与相关概念的关系及作用研究

叶奇 赵京 孙诗炎 王克成 张倬

摘 要

本文通过梳理可靠性增长试验相关的概念，阐述其与其他相关概念之间的关系，从而明确可靠性增长试验在整个可靠性工作中的位置，通过总结可靠性增长试验的作用，为后续可靠性工程工作是否选用可靠性增长试验提出了相关依据。

关键词

可靠性增长试验;可靠性工程

中圖分类号： TH-39                     文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 82

Abstract

This paper combed the related concepts of reliability-growth test and elaborated the relationship between them and other related concepts， so as to clarified the position of reliability-growth test in the whole reliability engineering. By summing up the function of reliability-growth test， it provided the relevant basis for the subsequent reliability engineering work whether to select reliability-growth test or not.

Key words

Reliability-growth test; Reliability engineering

0 引言

通过梳理可靠性增长试验与可靠性工程中其他相关概念之间的关系，可有效地区分可靠性增长试验与其他相关概率的不同，使相关从业人员在进行工作时，可更好地运用可靠性增长试验提升产品的可靠性。

1 可靠性增长试验

可靠性增长试验作为工程试验的一种，其功能是对试验对象进行可靠性评价，通常是在产品的设计和开发阶段执行。在产品的设计开发早期，通过执行可靠性摸底试验与高加速极限试验（HALT），可有效地激发产品的设计缺陷，其可靠性设计中存在的问题也能尽早暴露，为产品的改进争取更多的时间，节约开发成本，并通过分析总结可靠性摸底试验以及HALT所暴露出来的问题以及后续整改措施，可为后续可靠性增长试验奠定基础;在设计和开发后期，可进行可靠性增长试验，以提高产品的固有可靠性;在产品制造和使用阶段，针对暴露出来的可靠性问题，同样可运用可靠性增长试验中的TAAF分析方法，分析得到失效原因，给出纠正和预防措施，并反馈设计，进行必要的变更，从而不断地提升产品的固有可靠性。可靠性增长试验在可靠性工作中的位置如图1所示。

2 可靠性增长试验与相关概念间的关系

2.1 可靠性增长试验与一般性可靠性增长的关系

两者的最终目的是统一的：提高产品的可靠性。但具体还有差别。

一般可靠性增长并不明确可靠性增长的目标，当产品发生故障后，以可以投入可靠性增长的资源多少，选取全部或部分故障进行改进和纠正，使得产品获得可靠性的提升;不制定可靠性增长的计划曲线，也不跟踪可靠性增长的过程，通过少量对产品发生的故障进行集中的改进和纠正，以此来提高产品的可靠性。

可靠性增长试验可暴露产品的故障，发现可靠性设计的缺陷，但并不能提高产品的固有可靠性。只有针对暴露的问题进行分析并采用纠正或预防措施后，该问题不再重复出现，才能使产品获得可靠性的提升。

从时间关系上而言，应该首先开展可靠性增长试验，积累故障信息和数据，然后开展对积累的故障进行综合评估，对其中的部分或全部进行设计改进（一般可靠性增长），这两个步骤总称为可靠性增长。

2.2 可靠性增长试验与可靠性增长管理的关系

可靠性增长管理是一种有计划有目标的可靠性增长工作项目，它是产品寿命周期中一项全局性的可靠性增长，是一项为了达到预期的可靠性指标，对时间和其他资源进行系统安排，合理分配，有效控制实际增长率的可靠性增长项目[1]。

可靠性增长管理贯穿整个产品的研发设计、制造生产、使用维修等全部过程，其通常可以分为以下几个部分：可靠性增长规划，可靠性增长计划，可靠性增长试验，可靠性增长过程。可靠性增长试验是可靠性增长管理的基本内容之一，主要是在产品的研制阶段进行。

可靠性增长过程通常称为TAAF过程，即试验-分析-改进-再试验-再分析的闭环过程，如图2所示。一个TAAF循环的成功实现，可使产品得到一定的可靠性提升，若干个TAAF循环可使得产品的可靠性得到不断地增长。

可靠性增长管理不仅是需要将可靠性增长试验中发现的问题进行TAAF循环，更重要的是要将产品整个生命周期中所发生的故障纳入TAAF循环，消除产品设计中存在的缺陷，从而提高产品的可靠性。

2.3 可靠性增长试验与可靠性设计的关系

可靠性设计是指在产品设计过程中，针对预估的隐患和薄弱环节，采用预防性的设计和改进措施，减少或消除隐患和薄弱环节，避免产品在使用中出现故障，从而提高产品的固有可靠性。

可靠性设计是事前措施，而可靠性增长试验是事后试验评估。可靠性增长试验中发现问题可以反馈到可靠性设计中，为其提供指导，两者是提高产品可靠性的最重要的两个环节。

2.4 可靠性增长试验与可靠性工程的关系

可靠性工程是指为了达到产品可靠性指标的要求，在产品设计、研制、生产和试验以及应用过程中，所采取的一系列有序而又相互联系、彼此制约的工程管理、研究设计、技术经济分析、试验研究与论证等工作的总称[2]。

可靠性工程作为一个系统工程，其进行的研究是为了防止产品失效，可靠性增长试验是其重要的组成部分，可靠性工程为可靠性试验提供方法论、分析手段等理论支持，可靠性增长试验为可靠性工程提供试验依据。

2.5 可靠性增长试验与可靠性鉴定试验的关系

可靠性鉴定试验是指在规定的条件下，使用具有代表性的产品，进行经过批准的试验过程，并以此结果作为定型的依据。在进行可靠性鉴定试验之前，为排除早期失效，必须通过环境应力筛选试验。对于复杂的新研制产品，通常需要进行可靠性增长试验，以保证产品能够顺利通过可靠性鉴定试验。

可靠性鉴定试验不直接提高产品的可靠性，其作为产品工程研制阶段对全部可靠性工作的考核，用于判断产品的可靠性是否达到了设计的标准。由于可靠性增长试验可以提高产品的可靠性，且可以通过数理统计的方法对产品进行评估。因此，若产品订购方同意，可采用可靠性增长试验代替可靠性鉴定试验。可靠性增长试验至少应满足以下条件的情况下，可代替可靠性鉴定试验：

（1）可靠性增长试验的环境工作条件满足可靠性鉴定试验所规定。

（2）可靠性增长试验的过程进行严格的跟踪，且故障记录完整。

（3）故障报告是闭环的，故障纠正过程被详细记录，可以追溯到源头。

（4）可靠性增长试验的最终结果所采用的数理统计评估方法正确，置信水平满足要求，评估结果高于或等于计划的增长目标。

2.6 可靠性增长试验与可靠性强化试验的关系

两者有着许多共同的地方，都属与工程试验，其目的也是发现产品可靠性设计的薄弱环节，并且在进行试验之前，都需要排除早期失效，进行环境应力筛选试验。同时，两者也存在着明显的区别，可靠性强化试验一般在可靠性增长试验之前开展，可靠性强化试验通常采用加速试驗应力的方式，没有明确的目标，试验周期短，费用相对较低;而可靠性增长试验通常有着明确的增长目标，试验周期长，费用相对较高。

3 可靠性增长试验的作用

3.1 发现缺陷、提高可靠性、增强竞争力

对于可靠性工程而言，在产品的研制阶段，最主要的任务是提高产品的固有可靠性。产品的固有可靠性与产品的设计技术，制造技术，所使用的零部件及材料的选材等产品完成的每个阶段都有密切的关系。大量的实践经验表明，产品在研制初期阶段一般都存在某些设计缺陷，一开始的MTBF通常都低于目标值，通过，可以暴露产品从设计方案、选材到样机的研制生产等各个过程以及流程中的缺陷，通过对缺陷的分析研究，采用有效的措施改进，对设计方案、选材、工艺等进行改进，防止故障再次出现;通过可靠性增长试验TAAF的不断循环来减少故障发生的概率，提高产品的固有可靠性，MTBF甚至可以提高5到25倍，从而增强产品竞争力。

3.2 降低全寿命周期费用

通常，产品的可靠性在设计阶段完成，制造阶段固化，运行阶段体现。可靠性增长试验可以在设计、制造阶段发现缺陷，将问题消灭在前期，改进了产品的固有可靠性，既提高了制造阶段的合格率，又减少了产品运行阶段的维护费用，从而降低了整个产品生命周期的费用。如图 3所示。

3.3 缩短研发周期

可靠性增长试验是可靠性工程试验的工作项目，它能使产品可靠性得到确实的提高，并能用数理统计方法来进行评估，成功的可靠性增长试验可以免去可靠性鉴定试验[3]。因此对于需要进行可靠性鉴定或验收试验的产品，成功的可靠性增长试验可以代替可靠性鉴定试验，由此为工程节约鉴定或验收的试验费用，缩短研发周期，加速产品上市。

4 结论

在产品的开发、研制、生产等决定性的寿命阶段中，只有采用可靠性增长试验与可靠性增长的各项技术来进行分析管理和实现各种可靠性工程改进，才能将各项可靠性工程工作联成一体，并贯穿于产品的整个寿命周期中。实践证明，在可靠性工程中，通过可靠性增长试验、分析、管理来提高产品的可靠性，是节省试验时间，减少试验次数和加快研发进度以及降低研制经费的有效办法，研究与做好可靠性增长试验对可靠性工程有着十分重要的工程实践意义。

参考文献

[1]GJB/Z 77-1995 可靠性增长管理手册.

[2]张相炎著，兵器系统可靠性与维修性，国防工业出版社，2016.02.

[3]MIL-STD-1635可靠性增长试验.