在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境和全球化的背景下，產(chǎn)品要迅速并且成功地占領(lǐng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，就必須提高產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性。目前，我國(guó)很多產(chǎn)品設(shè)計(jì)從單純追求技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)向提高產(chǎn)品的綜合效能。在產(chǎn)品引進(jìn)過(guò)程中，由于來(lái)源不同，在同一場(chǎng)所會(huì)出現(xiàn)不同的環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系相互交叉的情況；隨著可靠性工作的逐步深入，該指標(biāo)已納入研制合同。環(huán)境工程和可靠性工程相互交叉，使產(chǎn)品在研制和生產(chǎn)中，試驗(yàn)項(xiàng)目和工作量成倍地增加，這給研制和生產(chǎn)部門(mén)帶來(lái)了許多重復(fù)性工作，周期和成本難以保證，這就要求對(duì)相同的試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行合并和簡(jiǎn)化。也就要弄清環(huán)境工程和可靠性工程的概念，充分利用已進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果，簡(jiǎn)化試驗(yàn)工作量，縮短研制周期

然而，國(guó)內(nèi)的某些產(chǎn)品研制單位對(duì)環(huán)境和可靠性試驗(yàn)的認(rèn)識(shí)還存在一定的誤區(qū)，沒(méi)有真正地理解對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境和可靠性試驗(yàn)的真正意義，沒(méi)有將環(huán)境、可靠性試驗(yàn)看作一個(gè)可使產(chǎn)品增值的過(guò)程。因此,?很有必要深入地探討有關(guān)環(huán)境、可靠性試驗(yàn)的各種問(wèn)題。

環(huán)境工程是一門(mén)工程學(xué)科，它是為保證產(chǎn)品在規(guī)定的壽命周期內(nèi)，在預(yù)期的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用和維修期內(nèi)使產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性達(dá)到規(guī)定要求所進(jìn)行的一系列工作，主要包括環(huán)境的管理、技術(shù)研究、條件分析、影響分析與防護(hù)技術(shù) 4個(gè)方面，如表1所示。產(chǎn)品從出廠到退役的全壽命期內(nèi)，都處于各種自然環(huán)境和誘發(fā)環(huán)境中，在環(huán)境應(yīng)力的作用下，很容易導(dǎo)致性能降低甚至不能工作。

環(huán)境試驗(yàn)與可靠性試驗(yàn) /

在產(chǎn)品研制階段早期，主要是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷且加以改進(jìn)，并通過(guò)進(jìn)一步的試驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題。經(jīng)驗(yàn)表明，70 %左右的設(shè)計(jì)缺陷要靠對(duì)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)才能發(fā)現(xiàn)。試驗(yàn)不僅是產(chǎn)品研制生產(chǎn)過(guò)程中完善設(shè)計(jì)的有力措施，也是評(píng)價(jià)產(chǎn)品各項(xiàng)特性是否符合要求的必不可少的手段。

為達(dá)到產(chǎn)品研制合同的要求，試驗(yàn)、評(píng)價(jià)和改進(jìn)貫穿整個(gè)產(chǎn)品研制和生產(chǎn)過(guò)程，主要包括研制試驗(yàn)、鑒定試驗(yàn)、驗(yàn)收試驗(yàn)和例行試驗(yàn)，如表1所示。環(huán)境試驗(yàn)是以產(chǎn)品對(duì)預(yù)期工作環(huán)境的適應(yīng)性為考核目標(biāo)的試驗(yàn)，包括耐受最?lèi)毫拥膬?chǔ)存與運(yùn)輸環(huán)境而不致?lián)p壞和在合理極值環(huán)境條件下正常工作的能力?？煽啃栽囼?yàn)是按可靠性要求設(shè)計(jì)和進(jìn)行的、有可靠性目標(biāo)并在典型環(huán)境條件下的試驗(yàn)，是驗(yàn)證產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能而進(jìn)行的試驗(yàn)，是可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)、可靠性研制試驗(yàn)和可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)的總稱。

環(huán)境試驗(yàn)與可靠性試驗(yàn)的關(guān)系 /

環(huán)境試驗(yàn)是產(chǎn)品最基本的試驗(yàn)，只有通過(guò)了環(huán)境合格鑒定試驗(yàn)的產(chǎn)品才能投入可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)；

通過(guò)了環(huán)境驗(yàn)收試驗(yàn)的產(chǎn)品才可投入可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)。如美軍標(biāo)MIL- STD- 785 B 中明確地指出：

“應(yīng)該把MIL- STD- 810 中描述的環(huán)境試驗(yàn)看作可靠性研制和增長(zhǎng)的早期部分。這些試驗(yàn)必須在研制初期進(jìn)行，以保證有足夠的時(shí)間和資源來(lái)糾正試驗(yàn)中暴露的缺陷，而且這些糾正措施必須在環(huán)境應(yīng)力下得到驗(yàn)證，并將這些信息作為可靠性大綱中一個(gè)不可缺少的部分納入故障報(bào)告、分析、糾正措施系統(tǒng)( FRACAS)。

同時(shí)，這兩種試驗(yàn)基本上都采用試驗(yàn)室試驗(yàn)方法，在規(guī)定的受控環(huán)境中進(jìn)行，所采用的環(huán)境設(shè)備和試驗(yàn)方法包括相應(yīng)的夾具設(shè)計(jì)原則都可以相互借鑒。對(duì)進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)所用的環(huán)境條件的研究，為可靠性試驗(yàn)條件的制定提供了先決信息，同時(shí)可靠性試驗(yàn)剖面中的溫度、振動(dòng)量值的確定與相應(yīng)環(huán)境條件的確定基本相同。

可以認(rèn)為, 環(huán)境試驗(yàn)是可靠性試驗(yàn)的基礎(chǔ)和前提，許多環(huán)境試驗(yàn)工作應(yīng)在可靠性試驗(yàn)之前開(kāi)展，為可靠性試驗(yàn)提供信息和依據(jù)。

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/ 環(huán)境試驗(yàn)與可靠性試驗(yàn)的區(qū)別 /

從某種意義上說(shuō)，任何試驗(yàn)都在一定的環(huán)境條件下進(jìn)行，都可看作環(huán)境試驗(yàn)，但實(shí)際上只有產(chǎn)品研制過(guò)程中某些以考核所設(shè)計(jì)或生產(chǎn)的產(chǎn)品對(duì)預(yù)定工作環(huán)境適應(yīng)性為目標(biāo)的試驗(yàn)才稱之為環(huán)境試驗(yàn)。

這并不涉及產(chǎn)品能維持其本身具有的、多長(zhǎng)時(shí)間的適應(yīng)能力的定量指標(biāo)。顯然, 若產(chǎn)品不能適應(yīng)預(yù)定的環(huán)境，就根本談不上可靠不可靠了。

從另一種意義上來(lái)說(shuō)，環(huán)境試驗(yàn)和其它試驗(yàn)都有利于提高產(chǎn)品的可靠性，至少?gòu)倪@些試驗(yàn)中可以得到一些故障信息。

盡管環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)都是在對(duì)產(chǎn)品施加環(huán)境應(yīng)力的條件下進(jìn)行，但兩者在試驗(yàn)?zāi)康?、所用的環(huán)境因素?cái)?shù)量、試驗(yàn)時(shí)間確定準(zhǔn)則，環(huán)境應(yīng)力選用準(zhǔn)則以及試驗(yàn)終止決策準(zhǔn)則方面是大不相同的。

例如：環(huán)境試驗(yàn)中試件在高、低貯存溫度下貯存時(shí)間為48 h、24 h ( 或者是貯存溫度能完全暴露產(chǎn)品貯存時(shí)所有可能出現(xiàn)缺陷的時(shí)間) ，而可靠性試驗(yàn)的時(shí)間是根據(jù)試驗(yàn)剖面計(jì)算出來(lái)的，時(shí)間一般為30～60 min，反復(fù)施加，總時(shí)間可能相同，但作用機(jī)理不同；振動(dòng)應(yīng)力盡管計(jì)算方法相同，但量級(jí)差別很大，雖可以進(jìn)行試驗(yàn)加速轉(zhuǎn)換，由于可靠性試驗(yàn)是在溫度和振動(dòng)兩種應(yīng)力作用下，與高量級(jí)振動(dòng)的環(huán)境試驗(yàn)相比，對(duì)產(chǎn)品的影響顯然不同。可見(jiàn)，這兩種試驗(yàn)不能相互取代。但是對(duì)空空導(dǎo)彈的可靠性試驗(yàn)，在處理自由飛這種短時(shí)間、高量值的環(huán)境剖面時(shí)，可以從經(jīng)濟(jì)和有效模擬等方面進(jìn)行考慮，只對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行自由振動(dòng)試驗(yàn)，將試驗(yàn)結(jié)果直接應(yīng)用到產(chǎn)品可靠性工程中。以環(huán)境試驗(yàn)的代表性標(biāo)準(zhǔn)GJB 150《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》( 相當(dāng)于MIL- STD- 810 C) 及可靠性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GJB 899《可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)》( 相當(dāng)于MIL- STD- 781) 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，如表2所示，對(duì)環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)作一比較，比較的是鑒定試驗(yàn)。實(shí)際上，可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)和鑒定試驗(yàn)基本相同。只是增長(zhǎng)試驗(yàn)和鑒定試驗(yàn)有些差別。

因此，可靠性試驗(yàn)必須能夠評(píng)價(jià)或通過(guò)方法來(lái)提高產(chǎn)品能正常工作的時(shí)間；環(huán)境適應(yīng)性是考核產(chǎn)品在極值環(huán)境條件下正常工作的能力。這兩種試驗(yàn)在產(chǎn)品研制和生產(chǎn)中，只能相互補(bǔ)充而不能取代。

環(huán)境試驗(yàn)應(yīng)作為獨(dú)立可靠性試驗(yàn)外的形式存在，并與其相互補(bǔ)充，結(jié)合成熟的環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)和相應(yīng)的研究成果，為提高產(chǎn)品可靠性發(fā)揮應(yīng)有的作用。

 環(huán)境試驗(yàn)與可靠性試驗(yàn)的使用原則 

環(huán)境試驗(yàn)多為單項(xiàng)試驗(yàn)，這種試驗(yàn)的好處在于試驗(yàn)用的設(shè)備比較簡(jiǎn)單、試驗(yàn)費(fèi)用少, 且很容易發(fā)現(xiàn)某一環(huán)境因素對(duì)產(chǎn)品的影響。其種類(lèi)很多, 按試驗(yàn)?zāi)康暮托再|(zhì), 可分為以下4 個(gè)基本類(lèi)型：環(huán)境適應(yīng)性增長(zhǎng)試驗(yàn)( EGT) 、環(huán)境合格鑒定試驗(yàn)( E-QT) 、環(huán)境驗(yàn)收試驗(yàn)( EAT) 和例行試驗(yàn)。

可靠性試驗(yàn)是為提高、測(cè)定和驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性而進(jìn)行的試驗(yàn)。GJB 450《裝備研制與生產(chǎn)的可靠性通用大綱》中將可靠性試驗(yàn)分為4 類(lèi)：環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS) 、可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)(RGT) 、可靠性鑒定試驗(yàn)( RQT) 和可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)(RAT) 。這些試驗(yàn)基本包含了產(chǎn)品研制生產(chǎn)階段的所有試驗(yàn)項(xiàng)目, 但根據(jù)時(shí)間、經(jīng)費(fèi)及受試產(chǎn)品數(shù)量等的不同, 應(yīng)當(dāng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行具體的分析, 從而做到對(duì)試驗(yàn)有所側(cè)重、有所簡(jiǎn)化。

根據(jù)可靠性工程“早期投入, 預(yù)防為主”的思想，將試驗(yàn)重點(diǎn)放在產(chǎn)品研制階段早期進(jìn)行，加強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性增長(zhǎng)試驗(yàn)和可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)，嚴(yán)格進(jìn)行鑒定試驗(yàn)。一個(gè)有效的試驗(yàn)大綱應(yīng)把試驗(yàn)放在ESS、RGT、EGT 和EQT 方面, 限制但不排除RQT、RAT、EAT 及例行試驗(yàn)。

充分利用產(chǎn)品的試驗(yàn)信息, 適當(dāng)?shù)丶舨靡院蟮脑囼?yàn)種類(lèi)。RGT 的產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)和施加的環(huán)境條件與RQT 接近。鑒于經(jīng)費(fèi)等的限制, 若RGT的結(jié)果理想, 可免做RQT。EAT 一般只限于溫度和振動(dòng)試驗(yàn), 且使用量值較低, 因此, 除非驗(yàn)收試驗(yàn)中規(guī)定有指定的ESS 不能起作用的項(xiàng)目( 如低氣壓) , 一般進(jìn)行ESS 后不必進(jìn)行EAT。

 環(huán)境技術(shù)在產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)中的應(yīng)用

產(chǎn)品在其生產(chǎn)制造、貯存運(yùn)輸、部署使用的全壽命過(guò)程中都會(huì)經(jīng)受各種環(huán)境因素( 包括自然環(huán)境和誘導(dǎo)環(huán)境) 的作用，尤其是使用階段的環(huán)境條件通常都比較嚴(yán)酷，通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，人們認(rèn)識(shí)到環(huán)境與產(chǎn)品可靠性緊密關(guān)聯(lián)，并起著關(guān)鍵性的作用和影響，環(huán)境技術(shù)是產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)的基礎(chǔ)，適當(dāng)和有效地利用環(huán)境技術(shù)有利于提高產(chǎn)品的可靠性。

 高效ESS試驗(yàn) 

國(guó)外在20 世紀(jì)70 年代末興起的、可以發(fā)現(xiàn)可靠性缺陷的一種有效方法，可以暴露裝機(jī)元器件潛在的固有缺陷以及工藝和過(guò)程引入的缺陷，而不降低產(chǎn)品性能或損壞產(chǎn)品，從而使生產(chǎn)過(guò)程的輸出缺陷率和現(xiàn)場(chǎng)使用故障率降低。如地面發(fā)控設(shè)備中的一個(gè)程序控制組合，在執(zhí)行飛行試驗(yàn)任務(wù)中經(jīng)常出現(xiàn)故障，需要備份組合并有專(zhuān)人保駕，做高效ESS 試驗(yàn)后，多臺(tái)產(chǎn)品經(jīng)受飛行試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)使用的考驗(yàn)，均未出現(xiàn)故障，平均故障間隔時(shí)間從原來(lái)十幾小時(shí)提高到幾百小時(shí)。用環(huán)境應(yīng)力激發(fā)潛在缺陷的機(jī)理和效果對(duì)非電子產(chǎn)品也同樣適用，國(guó)內(nèi)有些單位已開(kāi)始進(jìn)行探索，如上海航天局對(duì)陀螺敏感元件、上海自動(dòng)化儀表所對(duì)小型儀表就應(yīng)用溫度循環(huán)和隨機(jī)振動(dòng)的方式進(jìn)行篩選都取得了較好的效果。

其它環(huán)境試驗(yàn) 

這里主要包括氣候環(huán)境、力學(xué)環(huán)境和電磁環(huán)境模擬試驗(yàn)，為了證實(shí)所研制產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力和所處環(huán)境下的可靠性，上述環(huán)境試驗(yàn)就成為必不可少的手段。這些環(huán)境試驗(yàn)可用于各種可靠性試驗(yàn)，此外，還適用于產(chǎn)品研制階段的鑒定試驗(yàn)和定型后的例行試驗(yàn)、加速壽命試驗(yàn)和可靠性增長(zhǎng)模擬試驗(yàn)等。鑒定試驗(yàn)和例行試驗(yàn)是環(huán)境試驗(yàn)的主要組成內(nèi)容，前者主要考核產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力和在極限環(huán)境條件下工作的可靠性，后者主要是對(duì)已定型的批量生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，以考核材料和工藝的穩(wěn)定性，保證使用可靠性, 大多數(shù)情況都在模擬環(huán)境下進(jìn)行。

加速壽命試驗(yàn)適用于機(jī)械結(jié)構(gòu)等使用壽命長(zhǎng)、故障間隔時(shí)間也長(zhǎng)的產(chǎn)品，從而節(jié)省時(shí)間、經(jīng)費(fèi)，即在載荷和環(huán)境應(yīng)力上予以強(qiáng)化，溫度、振動(dòng)或沖擊是常用的環(huán)境因素。通常RGT 是在真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行，但不是所有的情況都能實(shí)現(xiàn)，如衛(wèi)星、導(dǎo)彈等上天產(chǎn)品在發(fā)射前，先要進(jìn)行模擬空間環(huán)境條件的地面試驗(yàn)，地面系統(tǒng)往往難以找到合適的真實(shí)試驗(yàn)環(huán)境（如極限低溫），也必須用人工模擬環(huán)境代替，當(dāng)然，系統(tǒng)在外場(chǎng)使用是處于真實(shí)的使用環(huán)境之中，外場(chǎng)暴露的故障模式是比較真實(shí)的，因此，內(nèi)場(chǎng)模擬試驗(yàn)需與外場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合。