整理 | 刘媛

出品 | 共创力（ID：共创力研发咨询）

合作 | 13928485154 孙经理

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产品可靠性的概念

     产品可靠性是描述系统长期稳定、正常运行能力的一个通用概念，也是产品质量在时间方面的特征表示。可靠性又是一个统计的概念，表示质量在时间方面的特征表示。可靠性又是一个统计的概念，表示在某一时间内产品或系统稳定正常完成预定功能指标的概率。产品可靠性源于设计，成于制造，现于使用。在产品研发过程中，如何进行可靠性试验，是目前很多企业遇到的难题，因为一旦产品进行生产，可靠性的设计已经定型，无法返工，导致产品开发成本成倍上升，我们今天来谈谈如何在研发设计阶段进行可靠性试验。产品可靠性指标一般包括：

    其中，不可用度，即失效率：又称故障率，失效率是指工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时刻后，单位时间内发生失效的概率。一般记为λ，它也是时间t的函数，故也记为λ(t)，称为失效率函数，有时也称为故障率函数或风险函数。

     如上图所示，产品的使用寿命是根据产品使用的时间决定的。

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研发阶段可靠性试验的范畴

    研发阶段的可靠性试验目的是验证产品可靠性规格指标是否达到规定的要求，暴露设计、工艺、材料等方面的缺陷，寻找产品的薄弱环节并改进，提升产品的可靠性水平。它包括环境与可靠性试验、EMC和防护试验、安规试验。如下图所示：

    硬件测试工程师作为活动的主体负责可靠性试验申请和测试设备的准备，可靠性工程师负责测试计划的优化及可靠性试验执行。测试发现的问题由硬件测试工程师通过缺陷跟踪电子流报告缺陷。可靠性工程师负责或协同硬件测试工程师定位问题、解决问题。

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研发阶段可靠性试验项目

     在产品研发阶段，产品可靠性设计及验证是一个持续的过程, 硬件与软件不同，软件的可靠性是一次性设计即可完成,而硬件的可靠性是一个持续的过程，随着PCB的布局、装配工艺、器件选型等因素的差异，硬件的可靠性也会随之变化。共创力咨询认为，研发阶段的可靠性试验项目应包括：

•  环境试验

   环境适应性指在其寿命周期内的贮存、运输和使用等状态预期会遇到的各种极端应力的作用下实现其预定的全套功能的能力，即不产生不可逆损坏和能正常工作的能力产品在寿命期可能遇到的各种环境作用下，完成规定功能的能力。    

     环境试验的项目包括自然环境试验和诱发环境试验：

     自然环境试验包括不仅限于:低温(工作、贮存)高温(工作、贮存)温度变化(循环、冲击)温热(恒定、交变)水(滴水、淋雨、冲水)大阳福射、大气腐蚀(粉尘、盐雾、二氧化硫)沙尘(降尘、吹尘、吹沙)长霉等；

     诱发环境试验包含不限于:振动(正弦扫频、随机)冲击、碰撞、跌落、地震试验等。

•  热及噪音测试  

A、热测试:用于验证设备的热设计是否满足可靠性降额要求，并为热设计改进提供依据。一般情况热测试与产品温度工作试验同时进行，将被测样品放置在温度箱中，施加高温(低温)应力，测试主要件的壳温、机柜(机箱)内部风速、温度分布、进出风口温差等参数。

  B、噪声测试:用于验证设备的噪声特性是否满足相关标准要求，为热设计改进提供依据。一般将被测样品放置在消声室，在工作状态下，根据标准方法测试声压级并转换为声功率，判断设备的噪声水平是否满足要求，或为设备的降噪设计提供数据。噪声不仅是环境限制因素之一，同时是对设备散热系统的一个制约因素。

• 可靠性试验

    可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。可靠性试验指通过对产品施加试验应力，发现产品在设计、材料和工艺等方面的各种缺陷，经分析和改进，使产品可靠性逐步得到增长，最终达到预定的可靠性水平。    

    可靠性试验一般分为定性试验和定量试验，也可分为可靠性激发试验、可靠性验证试验、可靠性增长试验、可靠性筛选和可靠性保障试验。可靠性试验一般是在实验室的条件下，根据产品寿命周期内的任务剖面，对产品施加综合应力(一般包括通断电、电压拉保、高低温循环、温热循环、随机振动等，设计成周期性综合应力)，用以发现产品在设计、材料和工艺方面的潜在缺陷，或验证产品的可靠性寿命。

• EMC试验

    EMC 试验是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。EMC试验受场地的影响很大，尤其以电磁辐射发射、辐射接收与辐射敏感度的测试对场地的要求最为严格。目前，国内外常用的试验场地有:开阔场、半电波暗室、屏蔽室、混响室及横电磁波小室等。

• 防护试验

      冲击电流发生器通过发生源产生冲击电流，可供各种限压/限流保护器件、各种电子设备进行抗瞬态过电流能力试验和防雷残压特性测试。发现产品在设计、材料和工艺方面的潜在缺陷，提高和改善产品的防护能力和可靠性水平。

• 安规试验

     产品的安全性是指产品在寿命周期内不发生事故的能力。这里的事故是指造成人员伤亡、职业病、引起其他设备损坏或财产损失的一个或一系列意外事件。安全性要求主要是从使用者的安全这一角度出发的，特别是产品的强电部分对使用者有可能造成的危害。对产品规定的安全性要求，需要通过分析、检查、演示或试验来验证，在设计和研制期间，为消除危险所采用的重新设计、控制装置、安全装置等措施也需验证。

     安全测试包括:输入测试、温升测试、异常温升测试、过载测试、放电测试、TNV 电路测试、冲击测试、机械强度测试、稳定性测试、绝缘电阻测试、抗电强度测试、泄漏电流测试(接触电流测试)燃烧试验、元器件开路短路测试、接地连续性测试、激光辐射测试、结构检视等。‌

• 04

  研发阶段可靠性试验项目的选择

       每个公司的产品均有自身的特点，如迈瑞的医疗设备、华为的电信设备、大疆的无人机设备、比亚迪新能源汽车等产品，在研发阶段试验的项目是不一样的，一般遵循以下的原则：

       1）在研发阶段，产品需要进行HALT暴露早期设计、器件、工艺等缺陷。通过问题分析改进，使产品的可靠性得到增长。

       2）TR4A可靠能提供试验以公司规定的项目进行选择;

       3)  可选项目应根据需要进行选择，可与环境可靠性工程师沟通确定;

       4)用户要求的符合性试验，如入网测试、厂验、认证等，按与用户沟通结果确定。

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  研发阶段可靠性工程师的素质要求

     可靠性测试工程师职责:

       主要负责环境可靠性测试，具体活动如下：

  1) 参与可测试性需求、产品测试方案、产品测试规格、产品测试用例等测试交付件的评审；

  2) 参与各阶段主要设计文档的评审及检视活动; 

  3) 负责产品气候环境适应性、机械环境适应性、EMC、安规、低气压海拔、Corner试验、PowerCycle试验、地震试验、可靠性增长试验等测试方案的制定；

  4）负责上述专业试验的摸底及认证测试。

  可靠性测试工程师技能要求

  1) 熟悉气候环境、机械环境、低气压海拔、Corner试验、PowerCycle试验、地震试验试验等专业试行业标准及我司企业标准；

  2) 深入了解可靠性测试活动的背景及意义；

  3) 熟练掌握各种可靠性测试中的用例设计及测试方法；

  4) 掌握可靠性增长测试的测试标准及方法。

• 06

  研发阶段硬件可靠性测试流程

       共创力咨询认为，在硬件产品开发过程中，对于可靠性的测试应从实验室样机阶段（SDV)开始，一直持续到SVT：
• 

      如上图所示，产品可靠性试验贯穿于产品开发的整个生命周期，是目前大部分企业提高产品质量的重要手段。

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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。

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