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1.4 可靠性研制试验 |
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在2004年发布的GJB 450A《装备可靠性工作通用要求》中，将可靠性工作项目从原GJB 450规定的18 个工作项目扩展到了32个工作项目。其中，可靠性试验与评价系列增加了可靠性研制试验、可靠性分析评价和寿命试验3个项目。
可靠性研制试验（RDT）的目的是通过对产品施加适当的环境应力、工作载荷，寻找产品中的设计缺陷，以改进设计，提高产品的固有可靠性水平。在研制阶段的前期，试验目的侧重于充分地暴露产品缺陷，通过采取纠正措施，以提高可靠性，因此大多数采用加速的环境应力，以激发故障。在研制阶段的中后期，试验的目的侧重于了解产品的可靠性与规定要求的接近程度，并对发现的问题，通过采取纠正措施，进一步提高产品的可靠性。
可靠性研制试验是一个试验—分析—改进的过程。这种试验事先不需要确定可靠性增长模型，不需要确定定量的可靠性增长目标，试验后也不要求对产品的可靠性作出定量评估。它以找出产品的设计、材料与工艺缺陷和对采用的纠正措施的有效性进行试验验证为主要目的，它对试验样机的技术状态、试验用的环境条件等无严格的要求。产品在研制、生产过程中都可开展可靠性研制试验，但在研制阶段的前期进行更适宜。可靠性研制试验可在实际的、模拟的或加速的环境下进行，试验中所用应力的种类、量值和施加方式可根据受试产品本身特性、预期使用环境的特性和可提供的试验设备的能力等来决定。可靠性研制试验的实施过程如图1.2所示。
图1.2 可靠性研制试验的实施过程
在工程实践中，可靠性研制试验的应用更多采用加速应力的方法，以快速激发设计缺陷的研制性试验。由于可靠性研制试验具有实用性和广泛性，但往往在研制过程中易被忽视，因此GJB 450A将其专门列为一个试验工作项目，以为专门安排这种试验提供依据。
可靠性研制试验是一个典型的TAAF过程，用于产品研制阶段的前期。目前，国外广泛开展的可靠性强化试验和高加速寿命试验实际上就是可靠性研制试验。
目前，可靠性研制试验没有一个规范化的试验设计方案和实施方法，而在工程中，只是根据实际情况选取应力，施加应力，对激发出来的缺陷采取纠正措施，直到自己认为适当的时候结束试验，所以急需制定相应的标准来指导其如何实施。
由于可靠性研制试验能与设计结合，并能经济有效和及时地提高产品的可靠性，因此在工程中得到了越来越多的应用，并形成了两种相对规范化的试验方法。
一种试验方法就是可靠性增长试验（RGT）。这种试验就其本质而言，与可靠性研制试验没有区别，都是为了暴露产品的设计缺陷并加以改进，以提高产品的固有可靠性，但增加了定量目标要求，导致增加了试验中监视可靠性增长和试验后评估达到可靠性水平的内容。为了确保评估结果的准确性，明确规定试验条件要模拟真实环境，因而应力强度较低，激发设计缺陷的能力较差。这些要求使该试验的实施时机向研制阶段的后期方向移动，常常作为可靠性鉴定试验前评定产品可靠性的手段，其结果作为是否进行可靠性鉴定试验决策的根据之一。虽然GJB 450及GJB 450A都将其作为一个独立的可靠性试验工作项目，但本质上它属于可靠性研制试验的范畴。另一种试验方法就是高加速寿命试验（HALT）。这种试验属于一个典型的TAAF过程，该试验不去评估试验后达到的可靠性水平，但期望通过施加高加速应力激发和消除现场中可能出现的所有故障模式，以得到使用中不出现故障的产品。
可靠性研制试验没有明确的定量目标，且对施加的环境应力、载荷及其时间也无明确的规定，因此试验方法的自主性较大，试验对象也没有明确的约束条件。要想通过施加应力来帮助激发产品内部的设计和工艺缺陷，使可靠性有切实提高的产品都可应用这一试验，因而可靠性研制试验适用于所有的研制产品。
需要指出的是，产品按设计图纸制成硬件后，要经历功能、性能和环境试验，安全性试验乃至电磁兼容性试验，在这些试验中必然会发现一些设计和工艺缺陷，通过对这些缺陷采取纠正措施，不仅可促使产品达到这些试验考核的目标，同时也可提高产品的可靠性。这些试验可以看作研制试验的组成部分，但并不是可靠性研制试验。
从理论上讲，可靠性研制试验的最佳应用时机应是在制造出样机之后，而且其功能和性能在实验室环境条件（常温、静态）下满足设计规范要求并经过了环境鉴定试验。鉴于产品的可靠性和环境适应性均与环境应力和载荷应力密切相关，而且环境适应性与可靠性高的产品必然可靠，在工程实践中，常常将环境适应性研制试验和可靠性研制试验一起进行，从而在样机制成且其功能和性能在实验室条件下满足规范要求后，与环境适应性研制试验一起开始进行可靠性研制试验。研制阶段前期的环境适应性研制试验及可靠性研制试验实质上都属于工程研制试验。两者的区别在于，传统的环境适应性研制试验有一组环境极值（环境适应性要求）作为目标，但无论是环境应力和可靠性水平，可靠性研制试验均无具体的目标值或约束条件。
可靠性研制试验作用的应力可以根据产品特性、可靠性的提高幅度、试验设备条件、经费和进度等资源确定。一般采取用温度应力、振动应力、湿度应力和产品特别敏感的其他应力进行依次单独、组合或综合施加的方式，可以模拟或不模拟真实环境，也可以使用不加速或加速应力。但为了快速激发产品的内在缺陷，一般采用不模拟实际环境的加速应力。以往的可靠性研制试验，其施加应力一般不会超过规范或合同环境适应性要求中规定的最大环境应力，但近年来，施加应力已远远超出规定的应力值，且又不会激发出现场使用中不会出现的故障，这一思路已在高加速寿命试验中得到广泛应用。
（1）承制方在研制阶段应尽早开展可靠性研制试验，通过TAAF过程来提高产品的可靠性。
（2）可靠性研制试验是产品研制试验的组成部分，应尽可能与产品的研制试验结合进行。
（3）承制方应制定可靠性研制试验方案，并对可靠性关键产品尤其是新技术含量较高的产品实施可靠性研制试验。必要时，可靠性研制试验方案应经订购方认可。
（4）可靠性研制试验可采用加速应力进行，以尽快找出产品的薄弱环节或验证设计余量。
（5）对试验中发生的故障均应纳入故障报告、分析和纠正系统（FRACAS），并对试验后产品的可靠性状况作出说明。
（1）订购方应在合同工作说明中明确建议进行可靠性研制试验的产品。
（2）需提交相关的材料项目。