通信设备可靠性通用试验方法

一、工作概况
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1983年实施的《邮电通信设备可靠性通用试验方法》YD282标准，由于编制时间较早，而且是在当时的技术水平和运营要求的条件下制定的，所以目前YD282－82所引用的一些概念和思想都比原标准有所发展，国内外此类标准也得到了相应的发展和更新，如MIL－STD－781D （GJB899－90），可靠性试验的指导性标准GJB 450－88以及各分类标准均在1986年后进行了更新或修订。而进入20世纪90年代后，我国的通信产业得到了飞速发展，通信的发展对相关的标准要求也提出了新的要求，需要具有更强的指导性的试验标准和更加有效的可靠性设计和试验来保证对产品质量及产品可靠性的要求。我们通过数年的可靠性试验和研究，结合台湾及国外有关的资料和试验技术、结合我们的实际试验经验，在传统的可靠性试验上使之更加工程化，操作更加容易。 新修订的YD/T282标准主要修改内容为：1.标准的题目《邮电通信设备可靠性通用试验方法》，根据目前的发展，经审查会讨论通过，更改为《通信设备可靠性通用试验方法》；2.对可靠性试验进行了完整的分类说明；3.根据现代通信设备的实际要求对试验的内容、方法和故障判决、故障分类等进行了规定，使之更加工程化、切合实际和容易实施；4.根据可靠性工程的发展趋势，增加了可靠性保证试验及具体要求；5.对试验中设备的故障进行了分级；6.介绍了现场试验的条件和方法。( R3 j$ m/ n  y0 H

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) w  r; n [9 z#T0^二、标准的主要内容' s0w,O8 `! M- M3 K

7 q8 H- l0 H; m f) S9 D+ g0I2[本标准与原标准相比，在内容上首先是将GJB450－88对可靠性试验的分类引入，即根据试验场所，把设备可靠性试验分为实验室试验或现场试验。实验室可靠性试验是在规定的、受控制的工作环境条件下进行的可靠性试验，其工作环境可以模拟或不模拟现场条件。现场可靠性试验是在现场进行的可靠性验证试验或测定试验。对现场的工作环境、维修及测量条件需加以记录。根据通信设备在研制、生产、使用各阶段的要求，从可靠性试验的性质分，主要有可靠性工程试验和可靠性统计试验。可靠性工程试验由环境应力筛选（ESS）和可靠性增长试验组成，在于暴露故障并加以排除，通常在研制阶段进行，故本标准只介绍了相关的概念。可靠性统计试验有可靠性验证试验和可靠性测定试验，在于验证设备是否符合规定要求和测定其所达到的可靠性值，一般在研制阶段和生产阶段进行。本标准适用于可靠性统计试验。不适用于环境应力筛选和可靠性增长试验。
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本标准对可靠性统计试验进行了系统的说明。首先说明了试验的程序、试验方案和选择，试验中的性能测试和维护，对故障的处理以及可靠性指标的计算等，并重点说明了故障分级和加权失效数以及总试验时间、置信区间的计算。可靠性试验的程序重点介绍了应进行的综合环境试验，提供了应进行的应力条件和时间要求。　　对于具体的可靠性鉴定试验、可靠性验收试验和可靠性测定试验，则按试验要求和方案选择、试验过程的管理、试验结果的处理等逐步进行了说明，务求试验的过程明确、精炼、可实施。
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2 y/ f  M% `:N8y*后可靠性保证试验是更加工程化的试验手段，本标准系统介绍了该试验的程序、要求和试验时间。　　现场试验是通信设备较容易遇到的情况，而现场试验的重点在于数据的收集是否完整，本标准也进行了简要的说明。标准主要内容如下。" W, w7 m5 f# v$ z, t+ l: ~

; S% q* u, w- s3C0J1.可靠性试验一般方案和要求)np2 A( A4 T& T/ l: M8 j; q4 \
⑴ 试验前的准备9 Q; H; ]6 {!j*Q- K9 g' f S
进行可靠性试验前须编写可靠性试验计划，试验计划应充分利用研制和生产中的其他试验来提供信息，避免试验工作重复。依据试验计划和方案的要求进行试验准备，并组织进行对试验工作的评审，以确定是否已具备开始试验的条件，并保证受试设备、试验设备和所有辅助设备全处于准备开始试验的状态。试验结束后应及时对试验结果进行评审，以评定试验结果是否真实、可信。为保证可靠性试验的顺利进行和结果的准确性，受试设备应经过环境应力筛选。试验设备和仪器应保证产生和保持试验所需的综合环境试验条件，并按照有关规定进行定期校核和检定。
6 J) o7 \4 F2L⑵综合环境试验条件8 _; y(V% T* b0~# a6 X: o
综合环境试验条件及相应的时间应根据受试设备现场使用要求和任务环境特征来确定，时序地模拟受试设备在使用中经历的主要应力，模拟设备使用的环境条件和使用情况，试验期间受试设备应在典型的工作条件和负载条件下工作。试验条件可将应力综合，或按设备技术标准或按合同中规定的试验环境条件进行。
1 w: K6 c  [5 k# N( E1 _,?3U⑶ 统计试验方案及选择
2 t. {  W  z4 S0c1O; E4C:|本标准规定两种试验方案：即定时截尾试验方案和截尾序贯试验方案。定数截尾试验方案的试验时间是随机的，但平均起来可以参考定时截尾试验方案。! n- B9 y7 w0 n' s7R
①试验方案的选择
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试验方案选择的一般原则：( R$ C) J(W0{, N0 n0 ^' `! L
当需要知道准确的总试验时间和试验费用时，则选用定时截尾试验方案。
" C; R5 ?Z*]如果具有正常的生产方和使用方风险率（10%～20%）时，而且事先对总试验时间准确性与否不严格要求时，对于质量很好或质量很坏或样品很少的设备，可采用截尾序贯试验。一般选取α=β。+ C5 y$ A1 \" q/ b! R- L
②受试设备的数量
' T2 A* M' o6 B+ B" F.j;I  |受试设备母体必须是按同一设计文件和生产工艺进行生产的，受试设备可从母体中随机抽取。抽样数量一般至少两台，但若生产数量不足3台时，抽样允许量可为1台。
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9 g. a8 ?3 w. j0 s-c⑷试验中的性能测试和维护
8 t6 i1 {) j0 L+ M  s k8l5W试验前和试验后均应在GB/T2421－1989中5.3规定的标准大气条件下进行性能测试，并规定在试验过程中应测试的项目和参数要求。1 d% V1 m- e: k! ~4 B

; ^; K" z/ C- |5b①试验前的性能测量应在受试设备装入试验设备后进行，以避免在安装中引入故障。性能测试应符合受试设备的规范要求，并作为与试验期间和试验结束时测得的性能进行比较的基准。' T- Q. I* p1 j5 F) P: M
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有条件的宜采用连续测试。试验期间如不能连续进行性能测试，应规定测量间隔时间，原则上应在极限条件下测试，在整个试验期间测试次数不能少于两次。
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# \3 c; N( ]$ W6 N. ^/B%R试验结束时，应测量和记录受试设备的性能，以确定受试设备性能是否符合其规范标准要求。 + e2 X  ^+ a  N6 D8 B2 ^. j

; P9 v7 b2 H$ ?- G8y②试验过程中的维护
4 w# x+ ]2 M6z7b在可靠性验证试验中，可以进行为受试设备规定的、列入试验程序的预防性维护程序，但不允许进行额外的维护。为保证试验完成，可以对试验设备进行预防性维护。
$ P+ b; ^9 _( N1 K6 }/e⑸故障的分析、处理和纠正) W-I( L- e9_- A6 V0 O
①故障分类是基于设备的任务可靠性。故障分为关联故障和非关联故障。非关联故障不作为受试设备合格与否的依据，关联故障应进一步分为责任故障和非责任故障。鉴于通信设备的复杂性，故障情况对设备完成其规定功能的影响不同，因此可以按对设备影响的严重程度分为以下三级���应根据以上规定的原则和受试设备功能、指标要求，在试验前确定每类故障的等级。  i2 p5 ~) `; t; S. \
② 确定故障的时间要求
+ w2 }6 q+ {6 n0a(N受试设备在不连续的检测中发现同一故障时，如不能准确确定故障的时刻，则应认为该次故障是在上一次检测时间内发生的。
( P# S: N5 Z9 P6 q7Z③故障报告、分析和纠正3 {/Y"Y  k/ U2 P
应使用闭环系统来收集可靠性验证，试验期间出现的所有故障数据，分析这些故障发生的原因，采取纠正这些故障的措施及验证，并作好记录。: D8 _- W$ O- W, U
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8 Q2 O, d* Y) ^6 C' m!x6n⑹总试验时间和可靠性指标的计算*^1 @% D. q8 P" T7 M, p
采用定时截尾试验方案时，试验设备总的试验时间达到按规定的试验方案规定的时间时就停止；或者总试验时间虽未达到方案规定的时间，但故障数已大于或等于表中规定的拒收判决数，也可停止试验。# w' B+ F5 P+ v# W
采用序贯试验时间，应根据*大允许试验时间（截尾时间）来设计。可根据总的试验时间和累计故障数与表中规定的接收、拒收标准进行比较，若能作出接收或拒收判决，即可停止试验。% P2 s" D" a a$u  _
对于定数截尾试验，是在确定失效数的情况下，当达到了规定的失效数，则试验停止。 + b! I" Y( U. D: t: i% U6 v"l:l
① 加权故障数的计算
0 X# ^8 E( u0 }' N: t! a; Jb1?根据责任故障严重性分级，如在理论上可以推算出加权值时，按理论值加权，如无其它根据时，推荐以下加权值：9 p3 {$ o1 A7 B0 g0 `
**故障：W1=1；) g1 f1 y$ bS7@0 i1 V
二级故障：W2=0.2~0.5；
3 p/ [- D- S/ t5 O7C3v  `三级故障：W3=0.01~0.1。
4 f" E- a9 l2 Z- \5_②总试验时间的计算
3 u; Q6 S# V6 K+ `+ V'n!J设备试验的总时间T一般如下计算：抽取的n个样品在规定条件下做寿命试验，到规定的时间t停止，则总时间应为全部的样品试验时间t的n倍。若在试验中有样品发生故障，立即修复后继续试验，如公式1；若不修复而为取出故障样品，其它样品继续试验，到规定的时间t停止，总时间如公式2。5 x* j! k `+ V* l7 s
T=nt (1)% L F, Y/ ~7 y8C4x) N) m" A2 T
T=(n-r)t+ (2)
! z' z e' \7 R* B5 f式中：n——试验的样品总数2 w' D8 Z2 R9u(|3 |7 f# F0 }
t—— 试验截尾时间
; u2 t* Y2 k8 B/ v+ j$ q( m$T.|r—— 发生的故障样品数1K5], s6 ?, n9 N
ti—— 故障样品故障前的时间
$ b$ u. X/ {2 I) T; `1 R/O③平均故障间隔时间（MTBF）的估计
+ g; s0 |$ n8 [6 M! t, R*L5P如果有故障发生，用*后的试验总时间除以加权故障数可以求出MTBF的观测值 。
) Q) L# L4 O ^) B) [!\MTBF=T/rW(3)
- y! q w% _"K  _式中：T——试验总时间  y$ f2s# {: \3J
rW——加权故障数(j4k  u' ]! K
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⑺ 试验记录与试验报告
6 n/ H4 {4 U, j6 [$ ~g0D在可靠性验证试验中，应完整地记录有关的试验数据。试验记录应包括设备说明、试验前后和试验中的测试数据和结果，故障记录、维修记录以及纠正措施报告等。
$ O; T) e' A, z7 D+D  Z(k2.可靠性试验
$ \- y2 D* B$ r# u- H7 \6`-L根据可靠性统计试验所采用的方法和目的，可靠性统计试验可以分为可靠性验证试验和可靠性测定试验。可靠性测定试验是为测定可靠性特性或其量值而做的试验，通常用来提供可靠性数据。可靠性验证试验是用来验证设备的可靠性特征值是否符合其规定的可靠性要求的试验，一般将可靠性鉴定和验收试验统称为可靠性验证试验。8 b. {3 `) b7 W2 G/ N
⑴ 可靠性鉴定试验
# f0 X% }- a#x9y为了验证设备设计是否符合规定的可靠性指标要求，用能代表具有批准的技术状态的设备，在规定的综合环境试验条件下进行可靠性鉴定试验。可靠性鉴定试验，是在设计完成后为确定设备在规定的环境及工作条件下是否达到规定的可靠性指标所进行的试验。内容包括试验要求、试验环境条件、受试设备要求、试验方案的确定、试验过程的管理、故障处理、故障分类和判别、合格与否的判决等内容。
3 Q6 ~0 R" W5 C6 v0 _: ^6 Q6_⑵可靠性验收试验
# q: H7 K2 A! y  _(u5A  d1^+N可靠性验收试验是在规定条件下对交付的批生产的设备进行试验，以验证交付的设备满足规定的可靠性要求。按生产条件构成检验批，并从检验批中随机抽取设备，与可靠性鉴定试验相同的综合环境试验条件下进行可靠性验收试验。包括试验要求、试验环境条件、受试设备要求、试验方案的确定、试验过程的管理、故障分类和判别、试验后数据的处理、批接收与批拒收等内容。2 y1 K% Y- G$ u: \# _9 }6y
⑶ 可靠性测定试验8 _6 E8 ]8 U1R%[
可靠性测定试验目的是测定设备的可靠性指标。内容包括试验要求、试验中的性能测试和维护、试验方案、可靠性特征值的估算方法，即无论有无故障设备的修理或替换，都可以通过试验得到故障率、故障前平均时间及平均故障间隔时间的点估计值和置信区间。根据试验时间和发生的故障数，可按公式(3)计算MTBF的观测值。如果可靠性测定试验是将一些设备投入没有规定预定截尾程序的试验，则根据累计试验时间和故障数在任何时刻估算出可靠性。, I6 e: I. v) t0 Y.m
⑷ 可靠性保证试验
3 `1 M E- R0 U: U!y  p3J当设备可靠性指标相当高，或者是设备的样本量比较小，进行可靠性试验时，进度计划和费用都无法安排。或者当设备具有相当的成熟度，质量非常稳定时，经使用方同意，可靠性验收试验可以用可靠性保证试验方案代替。
* U9 y1 {$ ~  R4 `%F,c可靠性保证试验是设备经过环境应力筛选（ESS）之后所进行的可靠性验收试验。内容包括试验条件、无故障时间（t）确定及试验程序。
/ e) z6 @0 @$ v9 O) t' C) q!d)V⑸ 现场试验
9 r( K+ G _*}1c通信设备中，有些试验必须在现场工作和环境条件下进行，可采用现场试验。将现场使用作为现场试验，统计、分析设备的使用运行数据，对设备的可靠性进行验证。内容包括试验条件、数据的收集、数据处理。
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三、主要参考标准和文献：1 v$ |3 F-T;f  v: j: Z9 D+ X
《**XXXX号舰系统和设备的可靠性验证方法》 1993年6月
0 t0 ?- z# T6 w% w) c5Q:R《可靠性设计手册》  E# D% [6 O' W; H/ i7 MQ'h  ^# P
《可信性工程》何国伟 1997年3月 p0W;c# n( y
《可靠性维修性标准应用导引》 1995年% \3 X; e0 e) ]. j
GB 5080.1－86 设备可靠性试验 总要求$S. \) ~9 \  }0 L)I
GB 5080.4－86 设备可靠性试验 可靠性测定试验的点估计和区间估计方法（指数分布）   q( ]$ M; R" r
GB 5081－85 电子产品现场工作可靠性、有效性和维修性数据收集指南
2 Q+ m, o- m3 A% Z;N  k,uGB 4798.1－86～4798.10－91 电工电子产品应用环境条件
" R) y8 l% l3 _- X Q)PGB/T13426－92 数字通信设备的可靠性要求和试验方法
: F9 N; Q1 f9 j7 V- e!?3Z  R) yGJB 150.1～150.20－86 **设备环境试验方法* S2 p+ `0 X) S2 O+ n8 M$ S
GJB 450－88 装备研制与生产的可靠性通用大纲
6 s7 m: a Q- }9 h* x. F. k6R!hGJB 451－90 可靠性维修性术语
Y9 r/ z, o, p#]1x  GGJB 841－90 故障报告、分析和纠正措施系统（FRACAS）
1 r" @) A3 }; p/ GGJB899－90可靠性鉴定和验收试验1 M$ }%?+ l.I
GJB 1032－90 电子产品环境应力筛选方法%[% t* p8 G! D/ a
GJB 1407－92 可靠性增长试验1 g%M(x4 J8 `
与以上标准相比，本标准更加注重试验方法的可实施性，以保证标准内容的正确性，对于试验方法的探讨则结合了有关的资料和经验，使得可靠性试验方法能够具有确实的指导意义。, l( G% q1 q  @$ t1 U  \" u5 S
4 R7 X V: j" F/ v$ H!{/T
四、标准实施的建议
% I' \" @% Z+ Q% j7 S; u7 o7 A*h2S由于YD282的内容长期没有更新，作为指导性的文件作用没有真正体现。而当前通信行业发展又非常迅速，设备的使用要求也越来越高，对可靠性指标的确定实际上也存在着不同的意见，部分厂家的设备可靠性还是空白。因此本标准的推行建议首先在新的入网检测中增加综合环境试验的考核，确保通信产品的基本使用能够满足电信网的要求，由各生产厂商根据本标准拟订计划逐步进行可靠性验证试验，普遍提高产品的稳定性。同时对通信设备可靠性指标的确定和相关的维修性要求等还应进行较明确的指引，结合本标准的实施，可以真正满足电信网的要求。/ | `- ~7 s1 C' S5 p,q

0 t0 t8 n/ h8 h9 `9K(c五、其它说明5 e1 y*Jm6 e% \( ?7 F
由于通信设备种类很多，本标准只提供了通用的可靠性试验方法和结果判定说明，但对具体的通信设备，其判定标准和要求无法进行说明，因此对于各具体的通信设备还须拟制相应的工作条件和失效判决的详细要求。/ V3 D. {9 [. A+ D
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来自《通信世界》