2017年7月26日至2017年10月15日，武漢凡谷電子技術(shù)股份有限公司(股票代碼：002194，股票簡稱：武漢凡谷)在科鑒可靠性實(shí)驗(yàn)室支撐下，完成了承擔(dān)的國家重大儀器專項(xiàng)《雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀開發(fā)及應(yīng)用》(任務(wù)編號：2013YQ160793)規(guī)定的可靠性指標(biāo)——平均故障間隔時(shí)間最低可接受值MTBF≥10000小時(shí)的考核。

　　科鑒可靠性實(shí)驗(yàn)室向武漢凡谷交付了《雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀可靠性指標(biāo)考核大綱》、《雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀現(xiàn)場運(yùn)行試驗(yàn)報(bào)告》、《雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)報(bào)告》、《雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀可靠性指標(biāo)評估報(bào)告》等4份成果材料，并授予了武漢凡谷科鑒可靠性實(shí)驗(yàn)室頒發(fā)的可靠性試驗(yàn)證書。

　　下面我們進(jìn)一步分享武漢凡谷國家重大儀器專項(xiàng)可靠性指標(biāo)第三方考核工作中的技術(shù)方法和知識經(jīng)驗(yàn)，便于更多的項(xiàng)目單位開展可靠性工作。

　　1.1 考核大綱制定

　　科鑒可靠性實(shí)驗(yàn)室依據(jù)武漢凡谷承擔(dān)的國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)任務(wù)書，參照《GJB 899A-2009 可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)》、《GJB/Z 299C-2006 電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊》、《科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)可靠性工作指南》和產(chǎn)品說明書，支撐武漢凡谷編寫了《雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀(以下簡稱“海洋探測儀”)可靠性指標(biāo)考核大綱》，確認(rèn)其可靠性指標(biāo)是否滿足任務(wù)書規(guī)定的MTBF≥10000h的要求。

　　考慮到海洋探測儀可靠性指標(biāo)高，所需考核時(shí)間長的情況，科鑒可靠性實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮可靠性專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，采用了現(xiàn)場運(yùn)行試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)相結(jié)合的方式，對武漢凡谷提供的共計(jì)7套樣機(jī)進(jìn)行考核。

　　1.2 統(tǒng)計(jì)方案

　　本次考核，為了縮短考核時(shí)間，選取了高風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)方案：

　　根據(jù)考核方案，雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀可靠性指標(biāo)考核的總有效試驗(yàn)時(shí)間為：

T=1.204×10000=12040(小時(shí))

　　其中，常溫工作部分由現(xiàn)場使用考核代替，高溫工作部分在采取實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)進(jìn)行。其中，現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)間約占總考核時(shí)間的40%，初步計(jì)劃為4800小時(shí);實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)等效時(shí)間約占總考核時(shí)間的60%，初步計(jì)劃為7240小時(shí)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，現(xiàn)場運(yùn)行考核與實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)等效時(shí)間可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，但要求滿足總考核時(shí)間12040小時(shí)的要求。

　　1.3 加速建模

　　大綱不但考慮充分利用現(xiàn)場運(yùn)行時(shí)間幫助武漢凡谷減輕專項(xiàng)可靠性指標(biāo)考核所需積累的時(shí)間，而且科鑒可靠性實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，幫助武漢凡谷針對實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)部分采取了加速試驗(yàn)工程技術(shù)方法，通過提高溫度應(yīng)力(55℃)實(shí)現(xiàn)加速，采用基于可靠性模型的加速建模方法獲得整機(jī)加速因子為5.7倍(相對于典型良好使用環(huán)境25℃)，實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)等效現(xiàn)場運(yùn)行時(shí)間7240小時(shí)，根據(jù)加速因子可計(jì)算出實(shí)際加速試驗(yàn)所需的時(shí)間不低于1270.2小時(shí)，即可完成實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)部分考核。

　　考慮到武漢凡谷的海洋探測儀為典型電子設(shè)備，由各種元器件組成，元器件失效率簡化為基本失效率和溫度系數(shù)函數(shù)的乘積為表達(dá)，實(shí)際上溫度應(yīng)力系數(shù)中隱含這加速模型，采用現(xiàn)代理論加速模型方法，并利用各類元器件的激活能參數(shù)，這樣能夠更加簡潔和快速地計(jì)算出元器件在典型工作環(huán)境和加速工作環(huán)境下的失效率，從而快速評估出元器件的加速系數(shù)：

　　對于一個(gè)元器件，其加速應(yīng)力下的失效率可以表達(dá)為：

　　將每一個(gè)元器件的失效率帶入整機(jī)模型，則可以進(jìn)一步推算出整機(jī)加速因子：

　　電子類整機(jī)加速建模流程方法如下：

　　(1)現(xiàn)場運(yùn)行試驗(yàn)

　　2017年07月26日至2017年10月16日，廣東科鑒檢測工程技術(shù)有限公司對武漢凡谷電子技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀進(jìn)行了可靠性指標(biāo)考核現(xiàn)場運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)按照 “雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀可靠性指標(biāo)考核大綱”的要求進(jìn)行，本次試驗(yàn)投入樣機(jī)型號為OSMAR-SD，投入4臺樣機(jī)編號分別為D2000702002、D2000710010、D2000704004、D2000707007，分別放置在湛江南三、湛江徐聞、湛江吳川、湛江龍海天。

　　本次投入試驗(yàn)的4套樣機(jī)現(xiàn)場運(yùn)行累積有效試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到5001.36臺時(shí)。在試驗(yàn)前、中、后分別對試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了檢查并記錄，檢查和記錄頻次為48小時(shí)一次，在整個(gè)試驗(yàn)過程中各樣機(jī)均保持正常工作并經(jīng)檢測合格，未發(fā)生責(zé)任故障。

圖8 可靠性指標(biāo)考核實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)論

　　(2)實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)

　　2017年09年23日至2017年10月12日，廣東科鑒檢測工程技術(shù)有限公司對武漢凡谷電子技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀進(jìn)行了可靠性指標(biāo)考核實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，試驗(yàn)按照“雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀可靠性指標(biāo)考核大綱”的要求進(jìn)行。本次試驗(yàn)投入樣機(jī)型號為OSMAR-SD，投入3臺樣機(jī)編號分別為D2000701001、D2000701006、D2000701008。

　　本次投入試驗(yàn)3臺樣機(jī)均在55℃加速試驗(yàn)條件下進(jìn)行了454.5小時(shí)試驗(yàn)，共累積有效試驗(yàn)時(shí)間為1363.5小時(shí), 根據(jù)試驗(yàn)大綱預(yù)估出的加速試驗(yàn)環(huán)境55℃相對于正常使用環(huán)境25℃下的加速因子為5.7倍，因此等效常規(guī)試驗(yàn)時(shí)間為7771.95小時(shí)。在試驗(yàn)前、中、后分別對試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了檢查并記錄，檢查和記錄的頻次為12小時(shí)1次，在整個(gè)試驗(yàn)過程中各樣機(jī)均保持正常工作并經(jīng)檢測合格，未發(fā)生責(zé)任故障。

圖9 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)照片

圖10 可靠性指標(biāo)考核實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)論

　　(3)可靠性指標(biāo)評估

　　2017年7月26日至2017年10月15日，廣東科鑒檢測工程技術(shù)有限公司對武漢凡谷電子技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀進(jìn)行了可靠性指標(biāo)考核，考核按照《雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀可靠性指標(biāo)考核大綱》要求進(jìn)行，采用現(xiàn)場運(yùn)行試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)相結(jié)合的方式進(jìn)行。

　　現(xiàn)場運(yùn)行試驗(yàn)自2017年07年26日至2017年10月16日完成，投入樣機(jī)型號為OSMAR-SD，投入4臺樣機(jī)編號分別為D2000702002、D2000710010、D2000704004、D2000707007，分別放置在湛江南三、湛江徐聞、湛江吳川、湛江龍海天。4套樣機(jī)現(xiàn)場運(yùn)行累積有效試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到5001.36小時(shí)，未發(fā)生責(zé)任故障。

　　實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)自2017年09年23日至2017年10月12日完成，投入樣機(jī)型號為OSMAR-SD，投入3臺樣機(jī)編號分別為D2000701001、D2000701006、D2000701008，3臺樣機(jī)均在55℃加速試驗(yàn)條件下進(jìn)行了454.5小時(shí)試驗(yàn)，共累積有效試驗(yàn)時(shí)間為1363.5小時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)大綱預(yù)估出的加速試驗(yàn)環(huán)境55℃相對于正常使用環(huán)境25℃下的加速因子為5.7倍，實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)等效常規(guī)試驗(yàn)時(shí)間為7771.95小時(shí)，未發(fā)生責(zé)任故障。

　　本次可靠性指標(biāo)考核現(xiàn)場運(yùn)行試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)共累積有效試驗(yàn)時(shí)間為12773.31小時(shí)，滿足大綱規(guī)定的12040小時(shí)的要求，未發(fā)生責(zé)任故障，計(jì)算得出樣機(jī)平均故障間隔時(shí)間的最低可接受值θL≥10609.30小時(shí)，雙頻全數(shù)字高頻海洋探測儀受試樣機(jī)滿足任務(wù)書規(guī)定的MTBF≥10000小時(shí)的指標(biāo)要求。