可靠性工程技术
2005年哈尔滨工业大学出版社出版的图书
《可靠性工程技术》是哈尔滨工业大学出版社于2005年出版的高等学校“十一五”规划教材。作者是姜兴渭。
几点建议
中小企业开展可靠性工作的几点建议
（作者郑重推荐本文）
以下的内容可能没有文法语言结构的色彩和章法，但它应该比较有使用价值，帮助您在财力有限、不了解可靠性的情况下、缺少可靠性经验知识积累的情况下，将公司的产品可靠性开展起来，使产品投诉率大幅降低，使产品故障分析改进水平跨上一个新台阶。
1、关于试验仪器
试验仪器可以拣着便宜的自己买一点，一点钱都不花，就想做好可靠性属于“空手套白狼”，做人要厚道，不能太过分，追个有点丑的女朋友也得花个电话费吧。
如果就想花到电话费级别的，那就挑这几样，I/V曲线测试仪，1—3k多买个简易的，也有1万出头，可以接电脑使用的，可以记录IV波形，用以对比失效器件和非失效器件的IV曲线差异，从曲线上分析出来可能是哪些故障和原因，就不能靠机器了，就得靠实验者那个不花钱的人脑了，这个仪器对器件，尤其是IC的内部故障分析很有帮助。曾经有一些可靠性培训在外宣传此仪器和方法，给一些被培训者留下很深的印象，如获至宝，孰不知，此仪器在航天、兵器、电子等部委的科研院所已经使用多年，建议大家好好研究下IV曲线的特性，自己琢磨下，挺有意思的。
另一个是万用表，便宜的几十块指针式的，1、2百的，过千元的也有，它的作用就不必提了吧？这要不清楚，您就不该是本文的读者群，没有调侃鄙视的意思，术业有专攻而已。不过建议买个带温度测量功能的，这样做热设计的时候不必单独再操心温度测量的方法了。
再一个是调压器，也可以买几个，反正也不贵，它的作用可是大大的，如果您的产品出口，110V的区域肯定会有吧，60Hz的区域会有吧，起码这些可以模拟用户现场的电压情况，另外对仪器施加电应力的时候，电压的上下限用这东西很好实现，还有对产品做高加速寿命实验时，有一项试验测试是在让被测仪器的电源在上下限之间来回波动，考验机器的抗电应力能力，这时候用两个调压器加上个时间继电器，花不了几百元就可以做HALT的部分试验了。
示波器是必需的，谁家做电路没有示波器？新公司初创，实在没钱也没关系，暂时不买也不是不行，会多费点脑细胞分析。
如果开展EMC工作，频谱仪、近场探头、低噪声场放一般是要有的。曾经和航天某实验室的一位已退休老专家探讨，到底什么是最简的EMC测试设备方案，老专家谈到了频谱仪和近场探头，当年的老军工人在没有仪器的情况下，就靠着这两样，也弄起了中国军工EMC的半壁江山。但按照我的实践来看，低噪声场放最好也配一个，毕竟近场探头是辐射感应，极化方向不对、天线谐振频率和实际辐射干扰频率有偏移的话，采集到的干扰信号幅度会较低，加个放大器，放大10多个dB，还是有很好的视觉效果的。频谱仪可是够贵的，HP的二手的都有大几万，不过您公司生产的仪器频率范围不是很高的话，可以考虑买个带宽较窄的，台湾固纬的有150k—1GHz的，才1万多一些，在频谱仪里是属于地摊价了，我可不是固纬的托儿，为了证明自己的清白，透露一点，我提供的这个型号现在停产了。大家可以多方找找看。近场探头加拿大进口的有，国产的有位F老先生也在做，用着也还不错，放大器嘛，easy得很，探头厂家都可以配。
以上是在3万元以内能全部解决的设备，其中频谱仪、示波器、近场探头（几千元）算是三个花费的大头儿。其他的设备就都有些贵了，如果您有钱，可以找我，咱做花钱的实验室方案还是在行的，如果一个连钱都不会花的话，那还在江湖上混个甚！
如果不想花钱购置剩下的仪器，您也可以利用下自己的智慧和技术能力，自己做一些简易的替代品，自己做做实验摸摸产品性能的底是可以的，千万不要拿它作出的结果去写成报告，报给军方、国外客户、认证机构等，狗肉虽能充饥但终究不能上大席。
高低温试验箱好几万，买不起，弄个高压锅，改造一下，里面加水，水上加个防水且不怕煮的盒子，盒子里放电路板，接上个测温传感器，自己做个电路，测温作为反馈测量点，控制高压锅的供电，这样可以通过自己做的电路板，实现控制盒子里的温度相对恒定，电路板在其中可以模拟出100度以内的任何温度，虽然温度不是很稳定，但总的还是基本能作为热应力实现故障再现的，几百块就差不多了吧？
盐雾试验箱也是如此，用高压气吹，现在药店有一种卖的压缩雾化器，用个输液瓶子往下滴盐水，用压缩气体吹，顺着小管形成带盐分的雾化气体，把电路板防盗个塑料桶里，蒙上保鲜膜，吹它个2天，看谁的电路板能抗得住不锈蚀。300多搞定，原以为这种办法就我能想出来，后来走访过一些企业，大家也有异曲同工的办法，着实也为此沮丧了几天。
震动测试台也是比较贵的，我还没找到好的省钱办法，愧对大家，需要的话就找个专业实验室去做实验吧，准备充分的话，做时间短点，也花不了几个钱。
最后值得大书特书的是HALT综合试验台，这个家伙可是好，意大利ACS的，一百多万吧（美金），最难能可贵的是，它对大陆是禁运的，总是被怀疑用于军方或军品的试验或设计验证，美国也有同类的产品，厂家记不清了，他们的温变率能达到60度/分钟以上，甚至到100度/分钟，仪器试验的时候，旁边要放一个大液氮罐，没液氮的话，这么快的温变率真不知道还有没有别的方法实现。国内的苏州试验仪器公司有同类的仪器了，就是指标上差点，但价格可是低到了1/6—1/8，100多万人民币。中小企业最好的办法还是去找试验室花钱租设备做吧，1000元左右每小时的价格也还承受得起。
至于其他的，用于IC的X光机（买不起，找专业实验室做吧，可以清晰看到芯片内部的故障，限于金属布线接头方面的故障，类似于医疗上的X光机只能看到骨头看不到软组织）、IC测试仪器（较新的芯片在测试机器里没有积累的测试数据测不了，常规成熟芯片还可以）、显微镜（600倍以内的，用于观察芯片局部管脚和机械失效）。
2、关于分析技术
在可靠性工作里面，人是最先进的仪器，只会嚷着让买实验设备的经理是比较笨的经理，西南联大的教学条件够差了，出了多少英才，60年代的军工企业条件够差了，出了多少精尖的成果，于敏率领一个年轻的团队，在上海嘉定的华东计算所，硬是啃出了氢弹的原理，他们也没花大经费，也没多少人，二、三十号人马的理论物理学团队而已，所以在开展可靠性工作中，如何发挥人的作用是最主要的。这里面有个误区，有老总问过我一个问题，“如果我把一个产品高手调去搞可靠性了，产品这边不就垮了吗？还是去社会上招可靠性技术人员吧！”第一，产品高手去搞可靠性了，产品不会垮，高手可以从试验、评审、把关上介入产品开发，力度更大了；第二，产品可靠性的基础是对产品熟悉，然后是可靠性，外招的可靠性专家需要先熟悉产品，还有个最致命的，新来的人要想开始发挥作用，从管理学上、心理学上大家短期内如何能接受，可靠性可是挑毛病的。很多公司也在开展可靠性技术工作，但效果不好，最大的问题是出在了这。毛主席说“路线确定了之后，干部是唯一决定的因素”，唯一决定的因素老总不解决，搞不好怪得谁来?
我总结了一个现象，研发人员超过20人的企业，产品设计人员的强势程度与产品可靠性成反比。产品开发工程师越强势的，产品可靠性越差，且下滑的趋势越明显。因为他们越来越没制约，失去监督的权力导致腐败，失去监督的技术导致不可靠。可靠性技术部门就是通过分析、试验、评审、总结、管理对产品开发进行监控的，内行打内行，理越辩越明，产品越来越好。这是分析技术的第一条“让技术被有效监督”。
下一个是元器件的I/V曲线对比，这个办法比较简单，就是测器件管脚对电源、对地、对相邻管脚的I/V曲线，几个器件对比下来，坏的和好的一定会有差异，确定了哪个确实是坏的，再深入进去，查期间的工艺、IC的内部布线、根据特性曲线理论推导分析其失效的可能机理，然后找到预防的技术措施或管理措施。
再一个分析方法是可视化，让故障现象和故障机理可见，让原理可视化是实验科学的永恒追求，在可靠性方面，关于器件的故障可视化分析方法有显微镜、X光机、晶体管/集成电路的测试仪、示波器、现场模拟，记住一点，绞尽脑汁让失效可视化，做到这一点，问题已经解决的一多半。我曾经做一个电刀的干扰仪器的实验，连续跑现场一周，故障和解决效果的可视化是做到了，但太不方便了，后来买了台电刀，然后摧枯拉朽般的进展，其实大家都在这么做，我不过给提出了个概念“可视化”。
做一点试验工装，我参观过个企业，他们对按钮的可靠性没把握，就自己做了个来回往复式的电机驱动机构，一个驱动杆来回实现按钮按下/弹起的这个动作，一个周期机构就计一个数，做满多少个后看按钮的状况，挺好一个工装，像类似的工装可以做很多，可以测摩擦的、弹簧的、继电器的、旋钮的、面膜的等等。用机器代替人的劳动来验证。
其他有设备，可以做一些试验，根据实验结果进行分析下，简单总结下有：标准符合性测试、极限条件测试、边缘极限条件组合测试、饱和运行测试、可靠性增强测试、高加速寿命测试。
标准符合性测试好理解，找份标准，安全标准、性能标准，对着标准测就是了；
极限条件测试也好理解，看预期设计符合的极限指标条件是什么，测试就可以了，注意别忘了环境之外的极限条件，比如用到外界其他设备输入信号的，对方设备的输入波动也是极限条件之一欧；
边缘极限条件组合测试需要说明一下，因为这个名词在教科书上找不到，是我自创的，它是把边缘极限条件挑出来，组合到一起，分析出最恶劣的组合条件来，然后模拟试验之，比如低温运行+机器最简功能最少散热两个状态的组合、最低气源压力输入+最高环境气压等；这个实验的条件指标全部符合设计要求，但确实又比单项的测试条件恶劣些；
饱和运行测试也需要说明，因为他也是我自创的，这个测试方法是为了节省时间，比如某继电器，实际工作状态每小时1次，每次10分钟，给它连续几个小时，持续导通，运行一小时相当于实际运行了6小时甚至更多，因为这种测试是持续疲劳；
可靠性增强测试是官方的正式试验方法了，是把应力剖面加大，在较高应力下看设备的性能；自己去查吧，资料多得很，可惜综述的多，实操的方法嘛，嘿嘿，老兄是不是也请我一下，适当付点费，我的公司也得运营呵！
高加速寿命测试（HALT）是我近期比较推崇的一个试验方法，就是设备很贵，进口的还禁运，望手里的大洋兴叹。但是如果在开发阶段，把模块级的单项测试都做得很充分的话，HALT基本也不会发现太多问题，有的几乎就没有问题。它和单项唯一的差别就是高温变率下的随机震动的双重失效模式而已。
3、关于管理方法
设备有了，技术有了，别以为就好了。有不少有很好设备的企业，工作开展得却不好。国内大医院的设备不见得比国外的差，但医术与国外同行比未必高，差距是什么——管理。
第一条是资深人员对产品开发人员的设计予以“实质性”评审。评审几乎没有企业不做，结果呢？一个实质性、一个象征性，效果差别大了。解决的方法同上面分析技术章节的第一条，让技术被资深人员监督，另一个注意的是评审人员专职，只要一个人有两个职责，尤其是还相关的职责，他就会自己去平衡，不会彻底的。行政垄断企业不就这样，既是运动员还是裁判员，他们的执政结果优劣不判自明，企业内部的技术评审管理也同理。这也是个常犯的错误。技术部门的系统工程师测试工程师由项目经理兼任就是其一。
第二个是利用投诉纪录，这对新企业不合适，百年老店和新企业区别的就是积累，投诉记录和改进方法的分析对新产品开发很有帮助。我为企业做技术管理咨询项目的时候都会要投诉方面的数据和记录，拿着投诉记录去参加评审会，其实挺简单，外行都能评出一大堆问题，为什么捧着金碗要饭吃，这样的做法可不是一家两家。
第三个是发现了问题，也找到了解决办法，但跟踪后发现结果不理想，基层的技术人员和技术经理往往职业经验受限，不会全面的理解公司架构、流程、战略什么的，他们的解决办法就是技术层面的，不系统。我给工程师打过一个比方，我这样讲的，
“各位都想涨工资吧”，
“工资一定是你给公司创造了价值，然后从创造的价值里分一块出来归自己的吧？”
“那为自己争取涨工资的方法最直接的方法是什么？就是多创造价值。”“多创造价值的方法是两种，一种活我能干，别人干不了，我工作的价值带动大家的价值提升，我的价值就大了；另一种是大家都能干的活，但我干了一次解决了100次的问题，相当于比别人多创造了99倍的价值，我干这一次就值100元，别人的就值1元，我就可以多拿了”
“如果一台机器坏了，你给修好了，这是一次性的；但如果你发现是客户误操作造成的，然后下更改单在机器上加了个防止误操作的提示标识，后续的多次隐患是不是会避免掉，避免了后面修100次机器。”
从流程上解决方法多了，可靠性问题只要发现1-2次，就被从流程个环节上预防了，何愁可靠性不提高，其实看看，多少产品质量问题是重复性的，比例不低的。
大家再分头去找找，分析看，现实管理中类似的问题比比皆是。中国式的管理都在谈战略、谈蓝海，美国的鲍尔默却又沉入到管理细节中去了。
以上的几个方法不到可靠性工作的20%内容，但它能解决的包括了很大一块的产品可靠性常规问题，自然界里有20/80法则，这里也可以借用。如果我们期望值不是很高的话，暂时把这些做到，也就可以作为一个不错的企业立足了，我们的企业还几乎没在可靠性上做什么的时候，还不是照样在运转着，快速发展着，只不过高管们是在为不能继续快速膨胀，不能加强品牌美誉度，返修和服务在蚕食着以前的利润而苦恼些罢了。若想成为真正伟大的企业，做品牌企业，这些仅仅是登堂入室的第一步，更深入的，我们可以找一茶室，择一良辰，坐而论道了。
图书介绍
本书主要内容包括可靠性数学基础、基本概念、可靠性试验与可靠性增长、系统可靠性模型与分析、故障模式与故障树分析、可靠性预计、可靠度分配等内容。
本书是作者在总结多年教学和科研经验的基础上撰写而成的。书中主要内容包括可靠性数学基础、基本概念、可靠性试验与可靠性增长、系统可靠性模型与分析、故障模式与故障树分析、可靠性预计、可靠度分配、电子可靠性与结构可靠性设计、可靠性评估与软件可靠性，还配有紧密结合航天实际的例题和习题。本书可作为普通高等院校学生的教材，也可供广大工程技术人员参考。
目录
第1章 可靠性数学基础
1.1 产品可靠性与随机事件概述
1.2 事件、集合与集合代数
1.3 可靠度计算的概率基础
1.4 随机变量的概率分布
第2章 可靠性基本概念与表示
2.1 可靠性概述
2.2 可靠性度量与表示
2.3 可靠性寿命特性
2.4 可靠度R（t）、故障概率F（t）、故障概率密度f（t）与失效率λ（t）之间的变换关系
第3章 可靠性试验与可靠性增长
3.1 可靠性试验的分类与意义
3.2 卫星产品可靠性的特点
3.3 卫星环境试验与可靠性试验的关系
3.4 寿命试验和加速寿命试验
3.5 可靠性增长试验
3.6 可靠性鉴定试验
3.7 可靠性筛选试验
第4章 系统可靠性模型与分布
4.1 系统可靠性框图及其特点
4.2 典型串关联系统的可靠性模型
4.3 一般系统可靠性分析
4.4 表决系统
4.5 旁联系统（贮备系统）
第5章 故障模式与故障树分析
5.1 概述
5.5 故障模式分析
5.6 失效严重度分析
5.4 故障树的建造
5.5 故障树的数学描述
5.6 故障树的定性分析
5.7 故障树定量分析与计算
5.8 单元重要度及其在设计中的应用
第6章 可靠性设计
6.1 系统可靠性预测
6.2 系统可靠度分配
6.3 电子元器件的筛选与老炼
6.4 电子元器件的降额使用
6.5 电路与系统的可靠性设计
6.6 耐环境设计
6.7 耐热设计
6.8 潜在通路分析
6.9 冗余技术（贮备系统）与容错设计
6.10 机械结构可靠性设计概述
6.11 结构可靠性分析与计算
6.12 结构可靠性设计
第7章 可靠性评估
7.1 二项分布的可靠性估计
7.2 指数分布的可靠性估计
7.3 正态分布型参数可靠性估计
7.4 威布尔分布的可靠性估计
7.5 金字塔式可靠综合评定
第8章 软件可靠性
8.1 引言
8.2 软件可靠性的基本概念
8.3 软件可靠性的基本特征量
8.4 软件可靠性的模型
附表1 正态分布分位数表
附表2 X2分布表
附表3 二项分布可靠性单侧上限表
附表4 二项分布可靠性单侧下限表
附表5 t分布表
附表6 F分布表
附表7 正态分布单侧统计允限系数表
附表8 正态分布双侧统计允限系数表
参考文献
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