正确评定设备的可靠性

正确评定设备的可靠性
评定设备可靠性的特征量可以是平均无故障工作时间（MTBF)。一般来说，设备的‘ 平均无故障工作时间越长，可靠性水平越高。但是我们在评定某一种设备的可靠性水平 时，或者在比较各类设备的可靠性水平时，还不能单从MTBF数值的大小上来衡量，还要 做一些具体分析。例如，统一规定置信度为80%，电视的MTBF验ffi值的下限值普遍在 1000?3000小时以上,有些公司的某些产品已达到7000?10000小时，有些移动通信设 备才达到800小时左右，某些航空通信设备及雷达仅达到几十?几百小时。能否说这些 通信机和雷达的可靠性水平就比电视机的可靠性水平低呢？显然不能。又如三家电视机 厂，甲工厂说它的电视机MTBF验ffi值是4000小时，乙工厂说它的电视机MTBF验证 值是3000小时，丙工厂说它的电视机MTBF验证值是2000小时,能否说这三家电视机 厂的电视机可靠性甲厂比乙厂的好，乙厂又比丙厂的好吗？显然也不能。严格地讲，对不 同类型的电子设备或同一种类型的电视机仅看MTBF数值是没有可比性的，它不能完全 客观地评定设备的可靠性水平。其根本原因在于影响设备可靠性及影响设备可靠性试验 结果的因素是很多的，应根据具体的情况进行的分析和评价。现就几个主要方面做 简单阐述。
①电子设备的复杂程度不一样，对设备的可靠性要求也不一样。例如12英寸黑白电 视机一般只不过有300?400个元器件，某些航空通信设备有4000多个元器件，而某些雷 达就有30000?40000个元器件。电视机的MTBF验证值的下限值可以做到2000小时、 5000小时甚至10000小时，但是就不能用这个数值去衡量和要求航空通信设备或雷达的 可靠性。
②使用的环境条件不同，或者说试验时施加的应力条件不同,MTBF验证值的数值 也不一样，例如电视机是单项(高温)应力可靠性试验。某移动通信设备施加了温度、电应 力、振动、潮热四种基本应力。而某航空通信设备施加了温度、振动、潮热等七种应力做可 靠性试验。这样试验验证的各种设备的MTBF值肯定不一样。一般说来，由于通信设备 施加的应力条件比较严酷,验证的MTBF数值就不会有电视机那么髙。曾对复杂程度与 电视机差不多的某些移动通信设备，采用电视机的髙温负荷可靠性试验方案进行可靠性 试验,验证的MTBF下限值达10000小时以上。而同一种设备施加上述四项基本应力做 试验的MTBF验证值下限值只有800小时左右。所以各类电子设备使用条件不同,试验 条件也不一样，在评定设备的可靠性水平时，要看它是在什么试验条件下进行的可靠性试验。
应该特别指出，两种使用要求不同、复杂程度不同的设备，人为地采用同样的试验条 件进行试验，验证的MTBF数值是没有可比性的。因为设备的使用要求不一样,设计要求不一样。例如移动通信设备不侣要求+ 55°C条件下能正常工作，还要求一40T：条件下 也能正常工作,所以设计此类设备时，卨温性能满足了，低温性能不满足是不行的。反之，低温性能满足了，高温性能不满足也是不行的。而电视机、室内用仪器等设备只要求在室 温与+40°C条件下正常工作，设计这种电视机、仪器等时只要保证髙温性能就行了。如果 将移动通信设备与电视机、仪器同时放在髙温或低温条件下进行可靠性试验，其验证值不 能说明它们可靠性谁高谁低。假如它们同样出了一个故障，也不能说明它们的可靠性水 平一样。
③试验方法不一样，试验验证的MTBF值反映设备实际的可靠性水平也+—样。例 如电视机的高温负荷可靠性试验，现在采用的统计试验方案是55台样品试验168小时， 合格的失效判定数为5。假设试验的失效数为5，那么置信区间为80%时MTBF验证值 的下限值为1000小时A如果甲丁厂将试验时间加长到168小时的3倍,样品数55台不 变；乙工厂是试验时间168小时不变,而样品数增加到55台的3倍。两家工厂试验的结 果都是出了 5个故障。验证的MTBF下限值都是3000小时。表面上看验证值是一样的。 如果电视机的早期失效都已剔除，那么反映两家工厂电视机的可靠性水平是一致的。如 果电视机的早期失效没有完全剔除，那么用增加3倍样品数的方法比延长3倍试验时间 的方法显然要严格得多。而且这种方法比较真实地反映了电视机的实际可靠性水平。
④试验结果与施加应力的方式有密切关系。施加应力的方式有施加单项应力、部分 综合应力逐次循环施加或施加综合应力。即使是同一种设备，试验时施加应力的方法不 同，试验的结果也将不相同。
⑤试验样品抽取的方法不一样，试验结果也不一样。因为设备规定的老炼时间、老 炼应力的种类和等级不同，试验验证的MTBF值也就不同。所以，从库房或交验合格的 成批产品中随机抽取的样品与采用经过特殊预老炼的样品试验的结果是不一样的。
⑥可靠性试验验证的MTBF值与失效判据严格的程度有密切关系。失效判据严格 的，设备完成规定功能的概率就低，出现失效的概率就高,验证的MTBF数值就会小。相 反，验证的MTBF数值就会大。例如甲发报机要求发1000份报无错码,错一个码计算一 个相关失效数。而乙发报机要求发10G份无错码，错一码计算一个相关失效数。显然,试 验中采用这样两种不同的失效判据，试验验证的MTBF数值是不一样的。试验结果是没 有可比性的。
⑦可靠性试验的结果与失效的最后处理方法有密切关系。例如甲公司做电视机可 靠性试验时,严格执行试验方案的规定，某个失效只要符合失效判据的规定就计人一个相 关失效数。而乙公司是每次可靠性试验完了，召集各有关部门的有关人员一起开会研究 哪个失效计人相关失效数,哪个失效不计人相关失效数。为了试验能得出“合格”结论,任 意抹去某些失效，把一些该计人相关失效数的失效计入了非相关失效数。这样不仅两个 公司所报的MTBF验证值所能代表电视机的实际可靠性水平的程度不一样,而且用这两 个MTBF数据来比较两个公司的电视机可靠性水平没有可比性,也是不客观的。
⑧所报设备可靠性试验验证的MTBF数值与规定的置信区间有密切关系。同一类 型的两种设备试验时间和失效数相同，数据处理时，规定的置信区间越宽,MTBF验证值 计算时，区间估计的上下限数值的差距就越大。下限数值小，上限数值大。当规定置信区 间为100%时，下限值可以为0,上限值可以为co。规定的置信区间越窄,MTBF验证值计 算时，区间估计的上下限数值的差距就越小。下限数值大，上限数值反而小。所以比较两 个MTBF验证值时，要看规定的置信区间是多宽。
⑨试验结果与试验期间是否严格执行操作规程,试验工作是否认真负责等都有密切 关系。试验时试验条件等级不够、测试时接近合格而不合格数据不报告、沐该维修和调整 的进行了维修和调整、试验操作时不按操作规程进行,以及试验中是否进行了合理的监测 等，都直接影响试验结果，影响试验结果的置信度。
⑩设备可靠性试验验证的MTBF值与其他各种相关因素有密切关系。例如，与试验 样品母体的大小及母体质量的一致性有关,与研制、生产阶段的不同有关,与试验的组织 管理、试验技术水平的高低、试验设备及测试仪表的精度等都有关。这些相关因素是否能 得到合理的利用，都会影响试验的结果。
综上所述,不难得出这样的结论:评定各类电子设备的可靠性水平不能单从MTBF 数值上来比较，需要对设备的复杂程度、试检或使用条件、试检样品的要求、试检的实施、 数据处理技术等各方面的因素进行综合的分析，才能做出比较客观的评价。不同种 类的设备，由于可靠性要求及使用条件不一样，试验验证的MTBF值相互之间没有可比 性。如果要对同类型设备进行可靠性评比,且要做出比较准确和客观的评价,将设备 集中在同一地点或同一实验室，用同样的试验方案、同样的试验条件、同样的试验人员进 行试验。这样，试验验证的MTBF值才能有可比性。
应该特别提出的是，同类电子设备的现场使用可靠性是长时间从各类不同使用地区 所得出的具有统计规律的MTBF值，它所反映的设备的可靠性水平是有可比性的，由它 能得出较客观较合理的评价。