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可靠性試驗簡要介紹

文章出處:原創 編輯:admin 發表時間:2016-03-31
  摘要:要保證產品于正式生產后能安全可靠且經久耐用的在顧客手中使用,必須在研究發展期間就將可靠度設計于產品質量中,因此試驗的工作是不可少的,試驗是評估系統可靠度的一種方法,就是將成品或組件仿真實際使用環境或過應力的情況下予以試驗,利用過程中失效之左證數據來評估可靠度。當然左證資料越多,對所估計的可靠度信心也越大,通常大量樣本的試驗不是我們所希望的,但不做試驗或做某種程度的試驗,并不表示產品系統不可靠,而是根本不知道產品可靠度的程度。
  1前言
  近年來由于工業之高度發展,技術不斷的更新,各種產品系統結構日益復雜且更形精密,如精密工業及電子工業等,對可靠度之需要日益迫切。蓋因一系統往往由數千個零組件所組成,要是在使用中突然壞了一個零件,輕則導致產品系統之功能不能盡善盡美的發揮,重則造成整個產品系統喪失功能。
  因此產品必須經得起各種環境的考驗,要能在各種環境條件下,不論是白天或晚上,冬天或夏天,皆能正常操作才行。如何才能保證系統在使用中的失效率最小呢?除了在設計階段須考慮產品系統的可靠度目標外,更要能掌握產品在使用中可能遭遇的和產生的各種環境,并選取那些對產品有危害性之最惡劣環境條件,在實驗室中予以摸擬考驗,這就是通常所稱的
  環境試驗?;謊災嗉床分煽慷染齠ㄓ諫杓平錐?,除非基本設計再修改,否則正式生產以后的試驗及制造都將不會使可靠度有所增進。因此可靠度并非為抽象的概念,無法捉摸,
  而是如尺寸規格一樣,在研究發展中即可計量的設計于產品中(Design-in)的。
  2 可靠度試驗概論
  2.1概說
  在研發設計階段,設計人員盡其最大努力將系統與裝備的可靠度需求轉換成設計需求及參數,然后使用最佳的材料、零件,參照可用的設計指引與準則,將可靠度設計入產品中,并運用各種可靠度分析技術,確保設計品為可靠的產品。但是,所有這些設計的工作,對于產 品的可靠度,只能提供定性的信息,至于數量化的可靠度達成度,則須使用各種可靠度量測(Reliability Measurement)的技術與方法來獲得。
  證明研制產品的質量特性是否滿足需求,一般常見的方法有審查、分析、模擬、預測、稽核、
檢驗、試驗、實證等。在研發設計時期,可藉各種設計分析、摸擬預估、設計審查等方法,事先『預防』失效發生、確保設計品符合需求。當硬品完成后,則采用稽核、檢驗、試驗、實證等手段來評估『驗證』產品的質量與可靠度水平滿足需求。
  各種驗證方法的定義說明如下:
  審查:審查相關的數據與文件,確定質量特性是否可滿足需求。
  分析:利用相關輸入數據,藉由技術性的分析,以驗證硬品是否滿足設計需求。
  模擬:利用相關輸入資料,藉由統計仿真技術,以驗證硬品是否滿足設計需求,目前仿真多以計算機來完成。
  預測:利用現有的類似裝備、組件失效與可靠度數據,依照一定的預估模式,推測研發產品之固有可靠度。
  稽核:針對必要的各項可靠度工作,利用稽核的方式查核是否按規定程序作業,確保物品可靠度之達成。
  檢驗:利用尺寸、物性檢驗、功能測試等基本品管檢驗方法,以驗證硬品的質量是否滿足設計需求。
  試驗:利用摸擬的環境與使用條件的試驗方法,以驗證硬品是否滿足設計需求。通常試驗是在地面實驗室內完成,試驗與實證的最大差別為試驗條件的可控性與重復性。
  實證:利用實地部署試用,如飛行試驗,操作試用等,在真實的環境下實時的利用簡單的定
  性檢驗與功能測試,驗證硬品是否滿足設計需求。
  在所有的驗證方法中,特別是當已經有了研發實體時,試驗為最有效的驗證方法。有時候對于一些無法由理論掌握的設計參數,更須藉重試驗來發掘、獲取所需的特性數據。
  2.2可靠度試驗
  可靠度試驗為驗證物品可靠度是否滿足需求最客觀、有效的方法,因此,若要確實獲得結果,可靠度工程人員必須了解「什么」(What)是可靠度試驗,「為什么」(Why)要做可靠度試驗,「多少」(HowMuch)可靠度試驗準則,「如何」(How)做可靠度試驗,「何人」(Who)、「何時」(When)、「何地」(Where)做可靠度試驗。
  2.2.1可靠度試驗之定義
  「試驗」用于不同的場合通常代表著不同的意義,而且試驗與「測試」、「檢驗」和「量測」之間并沒有很明確的定義區別。一般而言,「測試」為將物品的性能以數值表示,例如:電性功能測試、液壓功能測試、機械功能測試等;「檢驗」為調查物品的性能是否充分、調查材料是否有缺陷,例如:非破壞檢驗、尺碼檢驗、目視檢驗;而「試驗」則是對物品加以特定的處理或將之置于特定的條件之下,然后配合測試、檢驗和量測之應用,觀察這些處理或條件對物品性能的影響,可靠度試驗即為明顯之例證。
  可靠度的基本定義中包含了四大要素,其中機率是表現物品可靠度的量度指標,望文生義,自然是要用機率與統計理論方能說明其特性,另外三項:時間、環境及性能,基本上也是變量,而且一般情形可能都是隨機變量,使得系統的可靠度數學變得相當復雜。在規劃執行驗證試驗時,自然必須同時考慮這四項要素,不過要同時模擬全部因素,在實質上是耗時耗財的,因此有必要配合實際狀況加以裁適,依照物品本身的特色及使用要求,選擇所要強調的要素項目(亦即影響因素較多、變化較大的項目)規劃試驗以探討其影響,亦即固定其中一項或兩項。
  例如:
  「性能試驗」:固定時間和使用條件兩項要素,而且是在標準的環境條件,尋求物品性能的能力范圍與變化情形。
  「環境試驗」:固定時間與性能,而尋求環境條件對物品之影響。
「壽命試驗」:固定性能與環境,尋求時間對物品的影響。
因此,廣義的可靠度試驗方怯應該包含性能試驗、環境試驗、壽命試驗(亦即狹義之可靠度試驗)。另外,實際物品的在制造程序?;嵊跋炱瀋杓剖彼秤脛逃鋅煽慷?,因此,除以上三種以設計可靠度為試驗量測對象的試驗外,通常另外針對制程規劃執行一些確保硬品制造可靠度的應力篩選與保證試驗,特別是電子裝備。

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