出品 | 共创力(ID:共创力研发咨询)
合作 | 13928485154 孙经理
产品可靠性,是指产品在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力叫产品的”可靠性”(Reliability),可靠性的概率度量就是可靠度R(t):
1)系统满配置掉电、复位重启时间小于10分钟;
2)要求设备使用寿命大于15年;
3)系统故障定位率达到90%;
可靠性主要分为
固有可靠性
(由设计制造决定)和
使用可靠性
(受温度、湿度、振动等环境因素影响):
固有可靠性:固有可靠性可以理解为产品设计者根据已知的产品的基本特性,设定其在正常工作条件下应具备的保持完成规定功能的能力,在制造过程中这种能力被完整赋予到产品身上,因此是产品的一种固有特性。 如DFX的设计,均是可靠性的一种表现,包括可制造性、可维护性、可测试性、安全性等。
使用可靠性:强调的是产品在使用过程中使用者使用和维护产品以及使用环境对固有可靠性的影响。产品固有可靠性的优劣通常决定着使用可靠性的高低,同时,使用可靠性还与操作使用、维修保障以及使用环境有关。如以下的环境指标均为使用可靠性指标:
固有可靠性指标由开发团队负责设计(DFR),面向使用者可靠性(DFX)也由开发团队设计。在产品验证阶段,所有的可靠性需求应由测试团队负责验证,并输出《产品可靠性评估报告》。
随着科学技术的突飞猛进,智能硬件、机器人、无人机、新能源汽车等产品迭代加快, 产品质量的保证越来越重要, 用户对产品质量的追求从“可用”提升到“可靠”,产品的耐用性比功能的丰富性更加打动人心。
产品是否可靠,会直接决定产品的安全底线、全生命周期成本、品牌信誉及市场竞争力。以下是核心影响维度:
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安全与风险管控:高可靠性防止关键功能失效(如制动、电池、结构件),避免安全事故;低可靠性会导致主动安全系统“掉线”,引发灾难性后果 。
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经济效益(全生命周期成本):设计阶段投入可靠性可大幅降低后期维修、召回及报废成本(预防成本投入 1 元常可节省 10 元以上故障损失);反之,可靠性不足将导致维修费用激增甚至市场丢失 。
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品牌资产与市场竞争:可靠性是建立消费者信任和品牌忠诚度的基石,高可靠性产品能形成差异化壁垒,助力进入高端市场;低可靠性会迅速摧毁品牌声誉 。
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使用体验与寿命:直接关联产品的无故障工作时间(MTBF)和耐久性,决定用户是否需频繁维修或提前更换,影响实际使用价值。
可靠性与性能的最大区别是:性能“看得见,测得到”是确定性的概念,而产品可靠性事先“看不见”,“测不到”,是不确定性概念。因此,可靠性验证是最难实验的一项测试活动。根据共创力咨询的经验,产品可靠性的验证包括以下几个方面的内容:
4) 交付可靠性验证,如运输和存储等;
质量是由设计决定的,在IPD流程中,应在需求阶段就考虑产品的可靠性设计需求, 在设计的源头控制可靠性风险的发生。共创力咨询认为,可靠性设计需要从IPD流程中进行策划:
1) 在产品概念阶段,结合竞品技术分析报告,市场调研报告,商业计划书等需求分析文档,结合市场需求战略规划、产品路线图和技术路线图来识别和提炼产品可靠性需求,结合KANO模型分析和质量功能特性展开确定可靠性需求规格,形成《产品可靠性需求规格说明书》,同时,产品可靠性需求与产品可用性需求、可测试性需求、可装配性需求、可维护性需求等合并形成产品《产品可靠性需求包》。
2) 在产品计划阶段,《产品可靠性需求包》结合《产品可靠性需求规格说明书》合并形成《产品可靠性总体规格需求说明书》,在概要设计阶段形成《产品可靠性概要设计方案》,根据需求规格制定《产品可靠性测试方案》。
3)在产品详细设计阶段,需要结合《产品可靠性概要设计方案》,分解可靠性需求规格到结构,硬件,线束,软件等技术方向,形成Sub技术方向可靠性概要设计,然后进一步细化形成结构,硬件,线束,软件等方向详细可靠性设计方案。详细设计方案中需细化各方向技术规格或设计要求和规格,并通过设计可靠性Checklist进行设计过程检查,最后通过物料、组件、板卡和整机的摸底测试,实现详细设计阶段和改版和快速迭代。
4)在产品验证阶段,根据前端输出的《可靠性测试方案》进行可靠性测试,验证样机是否满足整机和系统的可靠性规格,发现问题和缺陷需按照缺陷管理流程进行Bug确认和提报。随着验证阶段接近尾声,伴随着设计的成熟,需要进行可靠性设计指标的鉴定和验收,输出《可靠性鉴定测试方案》,对前期的MTBF,故障率等指标进行可靠性指标的鉴定和规格验收。同时,在产品小批量和试产中,当直通率等制程成熟度要求逐渐打标,需要制定《产品可靠性筛选测试方案》来进行产品可靠性管控,保证产品设计的余量满足设计一致性要求。
5)在产品发布阶段,对产品可靠性设计和验证过程进行总结和整理,对产品可靠性验证和确认过程中的问题进行分类和评审,确认产品后续可靠性改善方案,并在产品发布阶段的决策评审会上进行公示评审,结合产品可靠性筛选测试结果对产品长期筛选策略进行决策。
可靠性测试分为硬件/物理产品与软件系统两大领域,核心方法是通过模拟环境应力、寿命加速或高负载运行来暴露缺陷;常用工具涵盖环境试验设备、加速寿命测试系统及自动化压测/故障注入平台 。可靠性验证核心测试方法如下:
环境应力测试:模拟温度(高低温)、湿度(双 85/THB/HAST)、振动、冲击、盐雾等气候与机械条件,验证产品在极端环境下的稳定性 。
加速寿命测试(ALT/HALT/HASS):施加远超规格的阶梯式应力(温变 + 随机振动 + 电应力),快速定位设计薄弱环节并确定工作/破坏极限;HTOL(高温工作寿命)用于评估电子器件长期耐久性 。
寿命与耐久测试:包括长期自然老化、循环操作(如按键/插拔/读写)、功率循环及疲劳测试,统计 MTBF(平均故障间隔时间)等指标 。
软件可靠性测试:采用长时间稳定性测试(7×24 小时运行)、压力/负载测试(高并发峰值)、故障注入(随机破坏输入、资源模拟失效)及回归测试,验证系统在异常与高负荷下的无故障运行概率 。主要测试工具与设备
硬件环境设备:高低温湿热试验箱、HALT/HASS 高加速寿命试验系统(六自由度振动 + 极速温变)、振动台(电磁式)、盐雾试验箱、冲击碰撞台、压力锅蒸煮(PCT)设备 。
半导体/电子专用:HTOL 老化架、HAST 试验箱、电迁移测试系统、探针台配合 SMU(源表)进行 I-V/C-V 可靠性表征 。
软件自动化工具:JMeter/LoadRunner(并发负载与稳定性)、Selenium/Appium(业务流程端到端回放)、Byteman(JVM 级故障注入)、Prometheus+Grafana(实时监控退化曲线)、CASRE/Weibull++(可靠性数据建模与分析)
深圳市共创力介绍:
深圳市共创力咨询是一家专注于研发管理领域研究、研发IT规划与实施、培训与咨询的服务机构,是国内最专业的产品研发管理咨询培训机构之一,我们为企业提供产品研发培训与咨询整体解决方案。我们将产品研发管理和IT紧密联系,在国内咨询培训业属于第一家。“管理离不开流程,流程的固化离不开IT(共创力咨询观点)”,我们融合国际先进的产品研发管理理念、方法和多年中国本土企业的实践经验,协助企业建立高效的产品研发管理体系和IT平台,推动企业持续创新和发展能力的提升,目前在国内超过9000家客户。
共创力IPD咨询模块介绍之十:产品测试管理
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