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某导航产品可靠性鉴定试验实践

 cqukelly 2018-01-20

    应用可靠性鉴定试验标准,对某导航产品进行可靠性鉴定试验,主要包括以下7步:
(1)调研产品状态;
(2)确定试验方案;
(3)制定可靠性鉴定试验大纲;
(4)准备试验;
(5)试验前评审;
(6)试验实施;
(7)试验后处理。


1调研产品状态
    对受试产品在此之前所进行的有关可靠性工作、产品的技术状态、进度要求等进行仔细的调研分析。
(A)受试产品的功能及其组成
该产品是为某型飞机改装而研制的新产品,其功能是给飞机提供即时经度、纬度、速度、航向、姿态等导航信息。
该产品由捷联惯导部件(含GNSS接收机)、多功能控制器、卫星接收天线、安装托板组成。其中多功能控制器、卫星接收天线试验时置于试验装置外。
(B)受试产品已开展的有关工作
承制方为保证产品的可靠性水平,对产品实施了可靠性设计,如采用成熟技术,利用模块替代分立器件、简化设计等;对产品进行了可靠性分析,如FMECA、可靠性预计等;通过预计结果可知,产品的可靠性预计值MTBF为318h,远远大于此次可靠性鉴定试验要求达到的θ=100h,置信度80%。产品进行了可靠性增长摸底试验,并对试验中暴露的问题采取了相应的措施。通过这一系列的工作,为产品通过可靠性鉴定试验提供了基本保证。
(C)受试产品的技术状态
受试产品在此之前已通过环境应力筛选,同批产品完成了性能试验、环境试验,其技术状态与在现场进行设计定型的装备中所用的产品技术状态一致,满足可靠性鉴定试验对试品技术状态的要求。


2确定试验方案
(A)可靠性试验统计方案
    由于该产品是安装在飞机上连续使用的产品,基本上由电子部件构成,可以认为其寿命服从指数分布,决定选择寿命型连续使用的定时截尾试验方案。由于产品的可靠性鉴定要求MTBF值为100h,置信度80%,依此决定选择生产方和使用方风险均为20%的统计方案。另外,由于允许该产品进行可靠性鉴定试验的时间较短,依此决定选择鉴别比较大的统计试验方案。根据上述分析结果,决定采用GJB899中方案17,见下表,抽取2台样件进行试验。
 (B)试验的综合环境条件
    由于该产品安装于飞机的前设备舱,因此决定利用该型飞机的3种任务剖面来制定产品的可靠性综合环境条件,将计算出的综合环境试验剖面作为产品可靠性鉴定试验的试验剖面,如下图所示。
 3制定可靠性鉴定试验大纲
    该大纲作为该产品可靠性鉴定试验的总体规划技术文件,至少应包括下列各项内容:
(a)试验目的。
(b)适用范围: 应明确本试验大纲适用于什么产品、哪种可靠性指标的验证。
(c)引用标准和文件:应列出编写本试验大纲及本次试验应遵循和执行的所有标准和文件。
(d)受试产品说明和要求:应说明受试产品的功能与用途、受试产品的组成、受试产品的技术状态和受试产品的数量。
(e)统计试验方案:应说明本次试验所采用的统计试验方案及相关参数量值的确定。
(f)试验条件:应说明试验时的标准大气条件要求、试验的环境条件和工作条件要求(试验剖面),包括电应力、温度应力、湿度应力、振动应力或其它工作应力的要求。
(g)试验设备和测试仪表要求:应明确对用于此次试验的试验设备的能力及测试仪表的种类及精度要求及检定情况。
(h)受试产品检测项目:应明确试验过程中的检测要求,包括检测内容、检测方式和检测时机、次数等。
(i)故障判据、故障分类及统计原则:应明确该产品的关联责任故障判据,及故障的种类、分类原则和故障的统计原则。
(k)试验前有关工作要求:应明确进行此次试验前,承试方和承制方及订购方应完成的工作项目,包括在此之前应完成的试验项目、应成立的组织机构、应编写的试验文件、试验设备能力调查、受试产品的安装和测试要求及准备工作评审要求等。
(l)试验过程中的监测及记录要求:应明确试验过程中受试产品和试验设备的监测要求,同时应给出相应的记录表格。
(m)故障的报告和处理:应明确在试验过程中发生故障后应按何种方式进行报告,应填写哪些记录以及故障的处理程序。
(n)试验结束:应规定试验的结束方式、试验提前结束的条件以及试验结束后应完成的工作项目。
(o)试验报告要求:应明确由谁编写试验报告、试验报告的主要内容和应提交的单位部门。
(p)有关问题的说明:应对试验大纲中其它章节中尚不明确的事项进行规定,以保证试验大纲的完整性和严密性。


4准备试验
    试验前的准备工作包括有关文件的制定、试验装置的调试、受试产品的测试、安装等。
    (1)有关文件的制定
    1) 制定可靠性鉴定试验程序,该程序的主要内容包括:
(a)    产品功能、结构简要说明及功能测试连接图;
(b)    试验装置和仪器能力说明及工作框图;
(c)    试验所用应力的详细说明及具体施加方式;
(d)    易于试验过程操作的具体的故障判据;
(e)    受试产品安装于试验设备前的具体工作要求;
(f)    受试产品安装于试验设备的具体要求;
(g)    试验过程的详细实施步骤,包括应力的施加时刻、受试产品测试时刻等;
(h)    受试产品发生故障的处理步骤及故障报告要求;
(i)    故障调查的详细步骤;
(j)    因特殊原因暂停试验的程序。
2) 制定试验的质量保证措施,包括
(a)    试验工作组织及有关人员职责;
(b)    参试人员的技能要求及试验前的培训要求;
(c)    试验设备的使用、维护要求;
(d)    受试产品的测试、记录要求;
(e)    试验值班人员在值班期间的工作要求;
(f)    试验交接班的具体要求;
(g)    试验值班人员安排等。
3) 编写产品的可靠性增长技术工作总结报告
    为了说明受试产品的技术状态及目前可能具有的可靠性水平,承制方编写了受试产品可靠性增长技术工作总结报告,在该报告中承制方对产品曾经开展的可靠性设计工作、可靠性分析工作、可靠性增长摸底试验工作及其结果和试验中所发生故障的改进情况等进行了详细说明。
    (2)试验装置的能力调查
    承试方在有关文件编写完成后,按试验大纲和试验程序的要求,对试验装置进行了调查。调查的主要内容包括:
a) 按综合环境试验剖面中振动应力的要求,利用模拟负载对本次试验所使用的振动试验系统的能力及控制精度进行了调查,调查结果表明振动系统性能完好,精度满足试验大纲要求;
b) 按综合环境试验剖面中温度和湿度应力的要求,利用模拟负载对本次试验所使用的综合试验箱进行了能力调查,调查方式为按完整的试验剖面进行了试运行,调查的内容主要包括:高、低温极值的容差,最大升、降温速率,湿度控制能力等,调查结果表明综合试验箱的性能完好,容差满足试验大纲要求;
c) 按受试产品的电应力要求,对本次试验所使用的直流电源的设置能力和精度进行了调查,调查结果表明电源满足试验大纲的要求。
    (3)试验夹具的振动测定
    为了保证试验结果的真实、可信,承试方在完成了试验装置的调查后对承制方为本次试验所制造的夹具进行了夹具测定,测定结果表明在试验的频率范围内均无谐振点,传递特性满足要求,可用于本次试验。
    (4)受试产品安装于试验装置前的测试
   为了保证到达试验现场的受试产品性能完好,受试产品在安装于试验装置前,按试验大纲中规定的检测项目对受试产品进行了完整的功能测试,测试结果表明受试产品功能完好,具备进行鉴定试验的状态。
    (5)受试产品的安装
   受试产品测试完成后,承试方和承制方共同按GJB150中的要求将受试产品安装于试验装置中安装过程中,主要检查2套受试产品安装的是否对称,受试产品间距是否满足规定要求,所有的连线、电缆的安装、位置和方式是否会对受试产品产生影响等。
    (6)受试产品安装于试验装置后的测试
受试产品安装完好后,承制方对受试产品按试验程序中规定的检测项目又进行了一次完整的功能测试,测试结果表明受试产品功能完全,安装过程未使受试产品受到损坏。
    (7)成立试验工作组
   甲方代表、承试方和承制方三方的人员组成了本次试验的试验工作组,试验工作组由承制方担任组长,甲方代表担任副组长。
    (8)编写试验准备工作报告,申请试验前准备工作评审
   所有的试验准备工作完成后,承试方编写了试验准备工作报告,该报告对整个试验准备过程进行了详细描述并提供了所有的试验装置能力调查结果、夹具测定结果、受试产品的测试结果、已完成的工作清单等,并送试验工作组审查,审查结果认为本次试验的准备工作已经完成,具备了召开试验前准备工作评审会的条件。遂向订购方的有关部门申请试验前准备工作评审。


5试验前评审
    评审会的主要内容包括:试验所需提供的文件、受试产品本身的技术状态、试验装置的能力等,主要为:
(a)    产品的可靠性鉴定试验程序;
(b)    可靠性鉴定试验质量保证措施;
(c)    产品的可靠性增长技术工作总结报告;
(d)    产品的可靠性预计报告;
(e)    产品的FMECA报告;
(f)    环境鉴定试验报告
(g)    产品的验收试验报告;
(h)    产品的环境应力筛选报告
(i)    可靠性鉴定试验准备工作报告。
    承试方对本次试验所使用到的试验设备和测试仪器均出示了检定合格证;承制方出示了受试产品的质量合格证,证明试验设备、测试仪器和受试产品均符合试验大纲要求。
    评审会一致认为承试方和承制方所做的试验准备工作充分,具备了进行可靠性鉴定试验的条件,可以开始可靠性鉴定试验。


6试验实施
    (1) 试验应力的施加
    此次可靠性鉴定试验所使用的试验装置具有同时施加电应力、温度应力、湿度应力和振动应力的能力,能根据综合环境试验剖面的要求,对温度、湿度和振动应力的施加时间、大小变化速率等实施控制。承试方对试验过程中的各种应力的施加和变化情况进行了详细的记录。
    1) 温度应力
    试验过程中综合试验箱由控制器按试验剖面要求对温度应力进行控制,并对试验过程的实际温度进行自动记录。实际温度记录表明温度应力满足试验剖面的温度应力要求。
    2) 振动应力
    试验过程中振动采用4点平均控制,加速度功率谱密度统计自由度设为256,其90%置信度下的估计精度为±0.5dB。振动量级由振动控制系统按剖面时序自动施加和控制,并对试验过程中各振动量级的控制谱进行自动记录。实际振动控制谱记录结果表明振动应力满足试验剖面的振动应力要求。
    3) 湿度应力
    试验过程中湿度应力由综合试验箱按试验剖面要求由控制器自动施加和控制,并对试验过程的实际湿度进行自动记录。实际湿度记录结果表明湿度应力满足试验剖面的湿度应力要求。
    4) 电应力
    试验过程中+28.5VDC电压由可跟踪直流稳压电源提供,按试验大纲和程序要求进行人工变化过程设置:
第一循环  +31.3V;
第二循环  +28.5V;
第三循环  +25.6V;
    以后各循环(循环数n>3),电应力按下述顺序设置;即:
第n/3余1循环  +31.3V;
第n/3余2循环  +28.5V;
第n/3除尽循环  +25.6V。
    试验过程中按试验程序的规定在每个循环地面低温浸渍-55℃升温到-30℃(33min)时和从高温浸渍+70℃降温到+60℃(181min)时,各进行2次通断循环,然后受试产品接通电源。
    (2) 受试产品监测
    1) 监测内容
    试验过程中对下列参数和状态进行了监测;
A) 产品的故障指示灯;
B) 系统自检、履历模式、通道测试、记录标准信号等性能参数。
    2) 监测方式
    试验过程中对惯导通电后进行了连续监测;对系统自检、导航模式、导航精度等性能参数进行了定时检测,即在每一循环的冷天60min、92min和热天210min、242min对惯导进行性能测试。性能测试结果按试验程序要求均填写了“XX产品可靠性试验性能检测记录表”,记录表形式见下表。
    3) 监测方法
    通过计算机对该产品按表中的内容进行连续监测和定时检测。
 
    (3) 故障情况及其处理
    1) 故障情况
    2套受试产品在累积430h的试验中共发生2次故障,故障情况如下表所示。
     2) 故障分类
    按产品试验大纲中的规定,试验中发生的2次故障均为责任故障。
    3) 故障处理
    每次故障发生后,承试方均会同承制方对故障原因进行了认真的调查,对于01号故障,联合试验小组判定为试制质量控制不严所造成,采取措施后此故障模式将不会再发生,并且在03板上其他安装正确,安装方式、环境和工作条件完全相同的电容在试验中未发生此种故障。对于02号故障,联合试验小组认为是加工工艺控制不严所致。


7试验后处理
    (1) 试验结束状态
    当2套受试产品累积试验时间达到了430h,单台受试产品的累积试验时间均为215h,试验中发生的2次故障,根据表错误!文档中没有指定样式的文字。 1指数分布定时截尾试验单侧置信下限区间估计公式,其评估结果MTBF的真值大于或等于100h的概率为80%,满足试验大纲规定的结束状态要求,试验结束。试验结束后承制方在试验室标准大气条件下对受试产品按试验程序中规定的检测项目进行了性能检测,并进行了记录。检测结果表明受试产品功能、性能满足产品技术规范要求,未出现性能退化的趋势。
    (2) 试验结束后的有关工作
    1) 编写试验报告
    承试方根据试验结果对本次试验编写了详细的试验报告,试验报告中对试验目的、试验时间和地点、受试产品、试验的环境条件及统计方案、试验装置和测试仪器、试验实施过程、试验中的故障情况以及试验结果分析(含数据处理结果)进行了详细说明。
    2) 编写试验工作总结报告
    承试方针对本次试验的完成情况编写了试验工作总结报告,在该报告中对试验的计划安排、组织管理、使用的设备、可靠性鉴定试验过程、存在的问题和建议进行了详细说明。
    3) 申请试验结果评审
承试方在完成试验报告和试验工作总结报告后,经联合试验小组组长同意,正式向订购方提交召开试验结果评审的申请。
    4) 试验结果评审
    某型产品可靠性鉴定试验结果验收评审会上,与会专家和代表一致认为此次试验执行了上级主管部门批复的可靠性鉴定试验大纲,施加的环境条件正确、保证措施有力、记录结果完整,试验结果可信。此次可靠性鉴定试验发生两个责任故障,按GJB899对应方案的规定,发生的责任故障数少于拒收的故障数,产品顺利通过可靠性鉴定试验。

摘自《型号可靠性工程手册》




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