正確評定設(shè)備的可靠性
評定設(shè)備可靠性的特征量可以是平均無故障工作時(shí)間（MTBF)。一般來說，設(shè)備的‘ 平均無故障工作時(shí)間越長，可靠性水平越高。但是我們在評定某一種設(shè)備的可靠性水平 時(shí)，或者在比較各類設(shè)備的可靠性水平時(shí)，還不能單從MTBF數(shù)值的大小上來衡量，還要 做一些具體分析。例如，統(tǒng)一規(guī)定置信度為80%，電視的MTBF驗(yàn)ffi值的下限值普遍在 1000?3000小時(shí)以上,有些公司的某些產(chǎn)品已達(dá)到7000?10000小時(shí)，有些移動(dòng)通信設(shè) 備才達(dá)到800小時(shí)左右，某些航空通信設(shè)備及雷達(dá)僅達(dá)到幾十?幾百小時(shí)。能否說這些 通信機(jī)和雷達(dá)的可靠性水平就比電視機(jī)的可靠性水平低呢？顯然不能。又如三家電視機(jī) 廠，甲工廠說它的電視機(jī)MTBF驗(yàn)ffi值是4000小時(shí)，乙工廠說它的電視機(jī)MTBF驗(yàn)證 值是3000小時(shí)，丙工廠說它的電視機(jī)MTBF驗(yàn)證值是2000小時(shí),能否說這三家電視機(jī) 廠的電視機(jī)可靠性甲廠比乙廠的好，乙廠又比丙廠的好嗎？顯然也不能。嚴(yán)格地講，對不 同類型的電子設(shè)備或同一種類型的電視機(jī)僅看MTBF數(shù)值是沒有可比性的，它不能完全 客觀地評定設(shè)備的可靠性水平。其根本原因在于影響設(shè)備可靠性及影響設(shè)備可靠性試驗(yàn) 結(jié)果的因素是很多的，應(yīng)根據(jù)具體的情況進(jìn)行的分析和評價(jià)。現(xiàn)就幾個(gè)主要方面做 簡單闡述。
①電子設(shè)備的復(fù)雜程度不一樣，對設(shè)備的可靠性要求也不一樣。例如12英寸黑白電 視機(jī)一般只不過有300?400個(gè)元器件，某些航空通信設(shè)備有4000多個(gè)元器件，而某些雷 達(dá)就有30000?40000個(gè)元器件。電視機(jī)的MTBF驗(yàn)證值的下限值可以做到2000小時(shí)、 5000小時(shí)甚至10000小時(shí)，但是就不能用這個(gè)數(shù)值去衡量和要求航空通信設(shè)備或雷達(dá)的 可靠性。
②使用的環(huán)境條件不同，或者說試驗(yàn)時(shí)施加的應(yīng)力條件不同,MTBF驗(yàn)證值的數(shù)值 也不一樣，例如電視機(jī)是單項(xiàng)(高溫)應(yīng)力可靠性試驗(yàn)。某移動(dòng)通信設(shè)備施加了溫度、電應(yīng) 力、振動(dòng)、潮熱四種基本應(yīng)力。而某航空通信設(shè)備施加了溫度、振動(dòng)、潮熱等七種應(yīng)力做可 靠性試驗(yàn)。這樣試驗(yàn)驗(yàn)證的各種設(shè)備的MTBF值肯定不一樣。一般說來，由于通信設(shè)備 施加的應(yīng)力條件比較嚴(yán)酷,驗(yàn)證的MTBF數(shù)值就不會(huì)有電視機(jī)那么髙。曾對復(fù)雜程度與 電視機(jī)差不多的某些移動(dòng)通信設(shè)備，采用電視機(jī)的髙溫負(fù)荷可靠性試驗(yàn)方案進(jìn)行可靠性 試驗(yàn),驗(yàn)證的MTBF下限值達(dá)10000小時(shí)以上。而同一種設(shè)備施加上述四項(xiàng)基本應(yīng)力做 試驗(yàn)的MTBF驗(yàn)證值下限值只有800小時(shí)左右。所以各類電子設(shè)備使用條件不同,試驗(yàn) 條件也不一樣，在評定設(shè)備的可靠性水平時(shí)，要看它是在什么試驗(yàn)條件下進(jìn)行的可靠性試驗(yàn)。
應(yīng)該特別指出，兩種使用要求不同、復(fù)雜程度不同的設(shè)備，人為地采用同樣的試驗(yàn)條 件進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證的MTBF數(shù)值是沒有可比性的。因?yàn)樵O(shè)備的使用要求不一樣,設(shè)計(jì)要求不一樣。例如移動(dòng)通信設(shè)備不侶要求+ 55°C條件下能正常工作，還要求一40T：條件下 也能正常工作,所以設(shè)計(jì)此類設(shè)備時(shí)，卨溫性能滿足了，低溫性能不滿足是不行的。反之，低溫性能滿足了，高溫性能不滿足也是不行的。而電視機(jī)、室內(nèi)用儀器等設(shè)備只要求在室 溫與+40°C條件下正常工作，設(shè)計(jì)這種電視機(jī)、儀器等時(shí)只要保證髙溫性能就行了。如果 將移動(dòng)通信設(shè)備與電視機(jī)、儀器同時(shí)放在髙溫或低溫條件下進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，其驗(yàn)證值不 能說明它們可靠性誰高誰低。假如它們同樣出了一個(gè)故障，也不能說明它們的可靠性水 平一樣。
③試驗(yàn)方法不一樣，試驗(yàn)驗(yàn)證的MTBF值反映設(shè)備實(shí)際的可靠性水平也+—樣。例 如電視機(jī)的高溫負(fù)荷可靠性試驗(yàn)，現(xiàn)在采用的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案是55臺(tái)樣品試驗(yàn)168小時(shí)， 合格的失效判定數(shù)為5。假設(shè)試驗(yàn)的失效數(shù)為5，那么置信區(qū)間為80%時(shí)MTBF驗(yàn)證值 的下限值為1000小時(shí)A如果甲丁廠將試驗(yàn)時(shí)間加長到168小時(shí)的3倍,樣品數(shù)55臺(tái)不 變；乙工廠是試驗(yàn)時(shí)間168小時(shí)不變,而樣品數(shù)增加到55臺(tái)的3倍。兩家工廠試驗(yàn)的結(jié) 果都是出了 5個(gè)故障。驗(yàn)證的MTBF下限值都是3000小時(shí)。表面上看驗(yàn)證值是一樣的。 如果電視機(jī)的早期失效都已剔除，那么反映兩家工廠電視機(jī)的可靠性水平是一致的。如 果電視機(jī)的早期失效沒有完全剔除，那么用增加3倍樣品數(shù)的方法比延長3倍試驗(yàn)時(shí)間 的方法顯然要嚴(yán)格得多。而且這種方法比較真實(shí)地反映了電視機(jī)的實(shí)際可靠性水平。
④試驗(yàn)結(jié)果與施加應(yīng)力的方式有密切關(guān)系。施加應(yīng)力的方式有施加單項(xiàng)應(yīng)力、部分 綜合應(yīng)力逐次循環(huán)施加或施加綜合應(yīng)力。即使是同一種設(shè)備，試驗(yàn)時(shí)施加應(yīng)力的方法不 同，試驗(yàn)的結(jié)果也將不相同。
⑤試驗(yàn)樣品抽取的方法不一樣，試驗(yàn)結(jié)果也不一樣。因?yàn)樵O(shè)備規(guī)定的老煉時(shí)間、老 煉應(yīng)力的種類和等級不同，試驗(yàn)驗(yàn)證的MTBF值也就不同。所以，從庫房或交驗(yàn)合格的 成批產(chǎn)品中隨機(jī)抽取的樣品與采用經(jīng)過特殊預(yù)老煉的樣品試驗(yàn)的結(jié)果是不一樣的。
⑥可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證的MTBF值與失效判據(jù)嚴(yán)格的程度有密切關(guān)系。失效判據(jù)嚴(yán)格 的，設(shè)備完成規(guī)定功能的概率就低，出現(xiàn)失效的概率就高,驗(yàn)證的MTBF數(shù)值就會(huì)小。相 反，驗(yàn)證的MTBF數(shù)值就會(huì)大。例如甲發(fā)報(bào)機(jī)要求發(fā)1000份報(bào)無錯(cuò)碼,錯(cuò)一個(gè)碼計(jì)算一 個(gè)相關(guān)失效數(shù)。而乙發(fā)報(bào)機(jī)要求發(fā)10G份無錯(cuò)碼，錯(cuò)一碼計(jì)算一個(gè)相關(guān)失效數(shù)。顯然,試 驗(yàn)中采用這樣兩種不同的失效判據(jù)，試驗(yàn)驗(yàn)證的MTBF數(shù)值是不一樣的。試驗(yàn)結(jié)果是沒 有可比性的。
⑦可靠性試驗(yàn)的結(jié)果與失效的最后處理方法有密切關(guān)系。例如甲公司做電視機(jī)可 靠性試驗(yàn)時(shí),嚴(yán)格執(zhí)行試驗(yàn)方案的規(guī)定，某個(gè)失效只要符合失效判據(jù)的規(guī)定就計(jì)人一個(gè)相 關(guān)失效數(shù)。而乙公司是每次可靠性試驗(yàn)完了，召集各有關(guān)部門的有關(guān)人員一起開會(huì)研究 哪個(gè)失效計(jì)人相關(guān)失效數(shù),哪個(gè)失效不計(jì)人相關(guān)失效數(shù)。為了試驗(yàn)?zāi)艿贸?ldquo;合格”結(jié)論,任 意抹去某些失效，把一些該計(jì)人相關(guān)失效數(shù)的失效計(jì)入了非相關(guān)失效數(shù)。這樣不僅兩個(gè) 公司所報(bào)的MTBF驗(yàn)證值所能代表電視機(jī)的實(shí)際可靠性水平的程度不一樣,而且用這兩 個(gè)MTBF數(shù)據(jù)來比較兩個(gè)公司的電視機(jī)可靠性水平?jīng)]有可比性,也是不客觀的。
⑧所報(bào)設(shè)備可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證的MTBF數(shù)值與規(guī)定的置信區(qū)間有密切關(guān)系。同一類 型的兩種設(shè)備試驗(yàn)時(shí)間和失效數(shù)相同，數(shù)據(jù)處理時(shí)，規(guī)定的置信區(qū)間越寬,MTBF驗(yàn)證值 計(jì)算時(shí)，區(qū)間估計(jì)的上下限數(shù)值的差距就越大。下限數(shù)值小，上限數(shù)值大。當(dāng)規(guī)定置信區(qū) 間為100%時(shí)，下限值可以為0,上限值可以為co。規(guī)定的置信區(qū)間越窄,MTBF驗(yàn)證值計(jì) 算時(shí)，區(qū)間估計(jì)的上下限數(shù)值的差距就越小。下限數(shù)值大，上限數(shù)值反而小。所以比較兩 個(gè)MTBF驗(yàn)證值時(shí)，要看規(guī)定的置信區(qū)間是多寬。
⑨試驗(yàn)結(jié)果與試驗(yàn)期間是否嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程,試驗(yàn)工作是否認(rèn)真負(fù)責(zé)等都有密切 關(guān)系。試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)條件等級不夠、測試時(shí)接近合格而不合格數(shù)據(jù)不報(bào)告、沐該維修和調(diào)整 的進(jìn)行了維修和調(diào)整、試驗(yàn)操作時(shí)不按操作規(guī)程進(jìn)行,以及試驗(yàn)中是否進(jìn)行了合理的監(jiān)測 等，都直接影響試驗(yàn)結(jié)果，影響試驗(yàn)結(jié)果的置信度。
⑩設(shè)備可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證的MTBF值與其他各種相關(guān)因素有密切關(guān)系。例如，與試驗(yàn) 樣品母體的大小及母體質(zhì)量的一致性有關(guān),與研制、生產(chǎn)階段的不同有關(guān),與試驗(yàn)的組織 管理、試驗(yàn)技術(shù)水平的高低、試驗(yàn)設(shè)備及測試儀表的精度等都有關(guān)。這些相關(guān)因素是否能 得到合理的利用，都會(huì)影響試驗(yàn)的結(jié)果。
綜上所述,不難得出這樣的結(jié)論:評定各類電子設(shè)備的可靠性水平不能單從MTBF 數(shù)值上來比較，需要對設(shè)備的復(fù)雜程度、試檢或使用條件、試檢樣品的要求、試檢的實(shí)施、 數(shù)據(jù)處理技術(shù)等各方面的因素進(jìn)行綜合的分析，才能做出比較客觀的評價(jià)。不同種 類的設(shè)備，由于可靠性要求及使用條件不一樣，試驗(yàn)驗(yàn)證的MTBF值相互之間沒有可比 性。如果要對同類型設(shè)備進(jìn)行可靠性評比,且要做出比較準(zhǔn)確和客觀的評價(jià),將設(shè)備 集中在同一地點(diǎn)或同一實(shí)驗(yàn)室，用同樣的試驗(yàn)方案、同樣的試驗(yàn)條件、同樣的試驗(yàn)人員進(jìn) 行試驗(yàn)。這樣，試驗(yàn)驗(yàn)證的MTBF值才能有可比性。
應(yīng)該特別提出的是，同類電子設(shè)備的現(xiàn)場使用可靠性是長時(shí)間從各類不同使用地區(qū) 所得出的具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律的MTBF值，它所反映的設(shè)備的可靠性水平是有可比性的，由它 能得出較客觀較合理的評價(jià)。