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一、可靠性增長的基本概念通過不斷地消除產(chǎn)品在設(shè)計(jì)或制造過程中地薄弱環(huán)節(jié),使產(chǎn)品可靠性隨時(shí)間而逐步提高的過程,稱為可靠性增長過程。可靠性增長是保證現(xiàn)代復(fù)雜系統(tǒng)投入使用后具有所要求的可靠性的一種有效途徑,貫穿于系統(tǒng)壽命周期地各個(gè)階段。在不同的壽命周期階段,可采用不同的方法及技術(shù)來實(shí)現(xiàn)可靠性增長。
二、可靠性增長試驗(yàn)
1、有計(jì)劃地激發(fā)失效、分析失效原因和改進(jìn)設(shè)計(jì),并證明改進(jìn)措施地有效性而進(jìn)行地試驗(yàn),稱為可靠性增長試驗(yàn)。它是實(shí)現(xiàn)可靠性增長的一個(gè)正規(guī)途徑。
2、可靠性增長試驗(yàn)的目的,就是通過試驗(yàn)-分析-改進(jìn)-再試驗(yàn)(test, analyze, and fix,簡稱TAAF),解決設(shè)計(jì)缺陷,提高可靠性。可靠性增長試驗(yàn)是GJB450的一個(gè)工作項(xiàng)目,是增長可靠性的主要手段之一。
3、可靠性增長試驗(yàn)作為工程研制階段的組成部分,是產(chǎn)品工程研制任務(wù)中單獨(dú)安排的一個(gè)可靠性工程項(xiàng)目。為了有效地完成規(guī)定任務(wù),可靠性增長試驗(yàn)通常安排在工程研制基本完成之后和可靠性鑒定試驗(yàn)之前。在這個(gè)時(shí)期,產(chǎn)品的性能與功能己基本上達(dá)到設(shè)計(jì)要求,產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與布局已接近批生產(chǎn)時(shí)的結(jié)構(gòu)與布局。同時(shí),由于產(chǎn)品尚未進(jìn)入批生產(chǎn),必要時(shí)還來得及對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造進(jìn)行較為重大的更改。
4、可靠性增長試驗(yàn)期間采用的環(huán)境條件及其隨時(shí)間變化情況,應(yīng)能反映受試產(chǎn)品現(xiàn)場使用和任務(wù)環(huán)境的特征,即應(yīng)選用模擬現(xiàn)場的綜合環(huán)境條件。如果條件不具備,可選擇一項(xiàng)或者幾項(xiàng)環(huán)境條件,所選條件應(yīng)慎重考慮,應(yīng)該選擇一項(xiàng)對(duì)產(chǎn)品可靠性影響大或較大的環(huán)境條件。綜合環(huán)境試驗(yàn)條件應(yīng)按照GJB899《可靠性鑒定和驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)》的指導(dǎo)思想來確定。在應(yīng)力種類和應(yīng)力登記確定之后,應(yīng)根據(jù)受試產(chǎn)品現(xiàn)場使用時(shí)所遇到的工作模式、環(huán)境條件及其變化情況,確定一個(gè)試驗(yàn)環(huán)境剖面,將所選的環(huán)境應(yīng)力及其變化按時(shí)間軸進(jìn)行安排。
5、可靠性增長試驗(yàn)的核心是TAAF試驗(yàn),其工作步驟如下1)借助模擬實(shí)際使用條件的試驗(yàn)誘發(fā)產(chǎn)品失效,充分暴露產(chǎn)品的問題和缺陷;(2)對(duì)失效定位,進(jìn)行失效分析,找出失效機(jī)理3)根據(jù)失效分析結(jié)果,對(duì)B類失效,制定出糾正措施;(4)制造新設(shè)計(jì)的有關(guān)硬件;(5)將新硬件重新投入試驗(yàn),以便驗(yàn)證糾正措施的有效性,同時(shí)暴露產(chǎn)品的其他問題和設(shè)計(jì)缺陷。嚴(yán)格的可靠性增長試驗(yàn),必須在限定資源下,對(duì)TAAF試驗(yàn)進(jìn)行計(jì)劃、跟蹤與控制,使產(chǎn)品可靠性達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
圖2可靠性增長試驗(yàn)過程示例
6、可靠性增長試驗(yàn)雖然是提高產(chǎn)品可靠性水平的一種有效手段,但因其費(fèi)用高、時(shí)間較長,通常只用于關(guān)鍵產(chǎn)品、高風(fēng)險(xiǎn)或復(fù)雜的產(chǎn)品。對(duì)于結(jié)構(gòu)簡單、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度較高的產(chǎn)品,一般沒有必要進(jìn)行專門的增長試驗(yàn)。所謂的關(guān)鍵產(chǎn)品應(yīng)是具備4個(gè)條件之一的產(chǎn)品:(1)對(duì)系統(tǒng)可靠性有重要影響的產(chǎn)品;(2)新研制的重要產(chǎn)品;(3)采購費(fèi)用較高的產(chǎn)品;(4)需做重大改型才能滿足使用要求的重要產(chǎn)品。
三、可靠性增長管理為了達(dá)到預(yù)定的可靠性指標(biāo),對(duì)時(shí)間和其他資源進(jìn)行系統(tǒng)地安排,并在估計(jì)值與計(jì)劃值比較的基礎(chǔ)上依靠重新分配資源對(duì)增長率進(jìn)行的控制,稱為可靠性增長管理??煽啃栽鲩L管理的基本內(nèi)容:進(jìn)行可靠性增長規(guī)劃;制定可靠性增長計(jì)劃;實(shí)施可靠性增長試驗(yàn);控制可靠性增長過程。1.進(jìn)行可靠性增長規(guī)劃,確定增長目標(biāo)可靠性增長規(guī)劃是可靠性增長管理的依據(jù),也是產(chǎn)品研制計(jì)劃的組成部分。產(chǎn)品的可靠性增長目標(biāo),應(yīng)根據(jù)工程需要與現(xiàn)實(shí)可能性,經(jīng)過全面權(quán)衡來確定。通常,可以根據(jù)合同或者研制任務(wù)書中的可靠性規(guī)定值來確定。此外,還需要考慮同類產(chǎn)品的國內(nèi)外可靠性水品、產(chǎn)品的固有可靠性、產(chǎn)品的可靠性增長潛力以及產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)值等各種因素。2.制定可靠性增長計(jì)劃,細(xì)化增長要求制定可靠性增長計(jì)劃,一般需要進(jìn)行下述幾項(xiàng)工作1)分析以往同類產(chǎn)品的可靠性狀況以及可靠性增長情況,掌握它們的可靠性水平、主要失效及其原因和頻度、增長規(guī)律、增長起點(diǎn)以及增長率等信息;(2)分析產(chǎn)品的研制大綱和可靠性大綱,了解有多少項(xiàng)研制試驗(yàn),掌握各項(xiàng)試驗(yàn)的環(huán)境條件、工作條件及預(yù)計(jì)的試驗(yàn)時(shí)間等信息;(3)選擇切合實(shí)際的增長模型,繪制可靠性增長的理想曲線和計(jì)劃曲線。3.實(shí)施可靠性增長試驗(yàn),進(jìn)行可靠性增長分析評(píng)估可靠性增長試驗(yàn)的實(shí)施應(yīng)根據(jù)GJB1407《可靠性增長試驗(yàn)》的規(guī)定,確定合適的試驗(yàn)方案,選擇合適的試驗(yàn)產(chǎn)品和分析手段,完善FRACAS系統(tǒng),對(duì)TAAF各環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督和控制。在可靠性增長過程中,產(chǎn)品的可靠性是在不斷變化的。產(chǎn)品在各個(gè)時(shí)刻的失效數(shù)據(jù),不是來源于同一母體,因此,需要應(yīng)用變動(dòng)統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理來建立產(chǎn)品的可靠性增長模型。產(chǎn)品的可靠性增長模型反映了產(chǎn)品可靠性在變化中的規(guī)律。利用可靠性增長模型可以及時(shí)地評(píng)定產(chǎn)品在變化中的任一時(shí)刻的可靠性狀態(tài),常用的可靠性增長模型是AMSAA模型和Duane模型。4.控制可靠性增長過程,促進(jìn)可靠性增長實(shí)現(xiàn)為了保證產(chǎn)品地實(shí)際增長過程大致按照增長計(jì)劃進(jìn)行,必須對(duì)增長過程進(jìn)行跟蹤與控制。如果出現(xiàn)較大地偏差,就要分析原因,找到影響偏差的因素,作出相應(yīng)的對(duì)策,使產(chǎn)品地可靠性在預(yù)定的時(shí)間期限內(nèi)增長到預(yù)定的目標(biāo)。為了實(shí)施有效的控制,在增長過程中,應(yīng)及時(shí)地掌握產(chǎn)品的失效信息,及時(shí)地進(jìn)行可靠性評(píng)估,繪制出可靠性增長的跟蹤曲線,跟蹤曲線與計(jì)劃曲線的對(duì)比可為可靠性增長控制提供依據(jù)。
四、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
可靠性增長主要是指研制生產(chǎn)過程的可靠性增長,在使用過程中,產(chǎn)品的可靠性也有可能不斷增長,例如有些產(chǎn)品在小批量生產(chǎn)階段實(shí)行了可靠性增長??煽啃栽鲩L試驗(yàn)是工程試驗(yàn)工作項(xiàng)目,它能夠使產(chǎn)品可靠性得到確實(shí)的提高,并能用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行評(píng)估??煽啃栽鲩L技術(shù)的迅速發(fā)展,引起了國內(nèi)外工程界和從事可靠性研究的科技人員的廣泛關(guān)注。
1、國外可靠性增長技術(shù)的發(fā)展:
早在20世紀(jì)50年代,美國就已經(jīng)開始可靠性增長技術(shù)的研究。1956年,H. K. We i s s在Operations Research上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“具有Poisson型失效模式的復(fù)雜系統(tǒng)中的可靠性增長估計(jì)”中,提出了個(gè)可靠性增長模型。
1962年,美國通用電器公司的工程師J. T. Duane分析了兩種液壓裝置及三種飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)只要不斷地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn),累計(jì)失效率與累計(jì)試驗(yàn)時(shí)間在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上使一條直線。Duane的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P褪强煽啃栽鲩L技術(shù)發(fā)展中個(gè)重要的里程碑。
1972年,美國LU軍裝備系統(tǒng)分析中心的L. H. Crow在Duane模型的基礎(chǔ)上提出了可靠性增長的AMSAA模型或稱為Crow模型,Crow給出了模型參數(shù)的極大似然估計(jì)與無偏估計(jì)、產(chǎn)品MTBF的區(qū)間估計(jì)、模型擬合優(yōu)度檢驗(yàn)方法、分組數(shù)據(jù)的分析方法及丟失數(shù)據(jù)時(shí)的處理方法,系統(tǒng)的解決了AMSAA模型的統(tǒng)計(jì)推斷問題。AMSAA模型時(shí)可靠性增長技術(shù)發(fā)展中的第二個(gè)重要里程碑。
1989年,電工委員會(huì)頒發(fā)標(biāo)準(zhǔn)IEC61014《可靠性增長大綱》,2002年10月在電工委員會(huì)第66屆大會(huì)上對(duì)前兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研討,擬增加用于可靠性增長計(jì)劃Krasich模型和Bayes模型、用于可靠性增長評(píng)估的IBM/Rosner模型等。
2、國內(nèi)可靠性增長技術(shù)的發(fā)展:
1975年,錢學(xué)森同志向我國可靠性工程界指出:搞變動(dòng)統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究。后來進(jìn)一步指出:變動(dòng)統(tǒng)計(jì)學(xué)時(shí)可靠性工程界的三大研究方向之一。
20世紀(jì)70年代末期,航天系統(tǒng)開展了可靠性增長技術(shù)的研究。
1992年5月,國防科工委頒發(fā)國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB1407《可靠性增長試驗(yàn)》,并指出該標(biāo)準(zhǔn)主要用語各類軍用電子系統(tǒng)或設(shè)備的工程研制階段,其它階段和其它設(shè)備也可參照執(zhí)行??煽啃栽鲩L試驗(yàn)時(shí)實(shí)現(xiàn)可靠性增長的一個(gè)正規(guī)途徑,其目的在于有計(jì)劃地激發(fā)故障、分析故障和改進(jìn)設(shè)計(jì)并證明改進(jìn)的有效性。
1994年8月,國家技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15174《可靠性增長大綱》,等效采用標(biāo)準(zhǔn)IEC61014a
1995年10月,國防科工委頒發(fā)國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB/Z77《可靠性增長管理手冊》,主要參照美軍標(biāo)MIL-HDBK-189。后者指出,美國LU軍裝備系統(tǒng)分析中心(AMSAA)模型也可用于高可靠性的試驗(yàn)次數(shù)足夠多的一次性使用產(chǎn)品的成敗型離散數(shù)據(jù)的可靠性增長分析。MIL-HDBK-189并沒強(qiáng)調(diào)限定詞“高可靠的試驗(yàn)次數(shù)足夠多的”,直接給出了AMSAA模型方程選擇指南。但是,這兩者既沒有詳細(xì)討論成敗型離散數(shù)據(jù)庫與連續(xù)的時(shí)間故障數(shù)據(jù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,也沒有給出成敗型離散數(shù)據(jù)應(yīng)用AMSAA模型的實(shí)例。
高低溫沖擊試驗(yàn)箱 技術(shù)規(guī)格:
型號(hào)(CM) | SET-A | SET-B | SET-C | SET-D | SET-G | |
內(nèi)部尺寸 | 40×35×35 | 50×50×40 | 60×50×50 | 70×60×60 | 80×70×60 | |
外部尺寸 | 140×165×165 | 150×190×175 | 160×190×185 | 170×240×195 | 180×260×200 | |
結(jié)構(gòu) | 三箱式(預(yù)冷箱)(預(yù)熱箱)(測試箱) | |||||
氣門裝置 | 強(qiáng)制的空氣裝置氣門 | |||||
內(nèi)箱材質(zhì) | SUS#304不銹鋼 | |||||
外箱材質(zhì) | 冷軋鋼板靜電噴塑 | |||||
冷凍系統(tǒng) | 機(jī)械壓縮二元式 復(fù)疊制冷方式 | |||||
轉(zhuǎn)換時(shí)間 | <10Sec | |||||
溫度恢復(fù)時(shí)間 | <5min | |||||
溫度均勻度 | ≤2℃ | |||||
溫度偏差 | ±2℃ | |||||
溫度波動(dòng)度 | ≤±0.5℃ | |||||
冷卻方式 | 水冷 | |||||
駐留時(shí)間 | 30 min | |||||
溫度范圍 | 預(yù)熱溫度 | +60~200℃(40min) | ||||
高溫沖擊 | +60~150℃ | |||||
預(yù)冷溫度 | +20℃~-80℃(70min) | |||||
低溫沖擊 | -10℃~-40℃/-55℃/-65℃ | |||||
傳感器 | JIS RTD PT100Ω × 3 (白金傳感器) | |||||
控制器 | 液晶顯示觸摸屏PLC控制器 | |||||
控制方式 | 靠積分飽和PID,模糊算法 平衡式調(diào)溫P.I.D + P.W.M + S.S.R | |||||
標(biāo)準(zhǔn)配置 | 附照明玻璃窗口1套、試品架2個(gè)、測試引線孔1個(gè) | |||||
安全保護(hù) | 漏電、短路、超溫、缺水、電機(jī)過熱、壓縮機(jī)超壓、超載、過電流保護(hù) | |||||
電源電壓 | AC380V 50Hz三相四線+接地線 |