1. 環(huán)境可靠性試驗(yàn)簡(jiǎn)要回顧：

  現(xiàn)代社會(huì)隨著競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)展與深化，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高，物既要美，價(jià)亦要廉。作為產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性保障重要手段的環(huán)間可靠性試驗(yàn)也相應(yīng)地得到不斷的發(fā)展。

 1.1環(huán)境模擬試驗(yàn)：

  早在1940年代美國(guó)就對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)始采用單因素環(huán)境的研制試驗(yàn)與鑒定試驗(yàn)，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的質(zhì)量與可靠性（1），至70年代發(fā)展到采用綜合環(huán)境可靠性試驗(yàn)CERT和任務(wù)剖面試驗(yàn)，為檢驗(yàn)工藝則采用不帶設(shè)計(jì)作度的驗(yàn)收試驗(yàn)。

  隨著環(huán)境模擬試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展與成熟，各政府部門(mén)及**種相繼頒了一系列的國(guó)標(biāo)、**，以嚴(yán)格的法規(guī)形式來(lái)保證產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，其中有代表性的如環(huán)境模擬試驗(yàn)**MLIL-STD-810可靠性試驗(yàn)**MIL-STD-781和**飛行器試驗(yàn)**MIL-STD-1540以及它們的修訂版，具體產(chǎn)品型號(hào)則根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)與型號(hào)的特點(diǎn)制訂詳細(xì)的試驗(yàn)大鋼，長(zhǎng)期以來(lái)環(huán)境模擬試驗(yàn)便成為保障產(chǎn)品可靠性主要手段。

  該技術(shù)的特點(diǎn)是：模擬真實(shí)環(huán)境，加上設(shè)計(jì)速度，確保試驗(yàn)過(guò)關(guān)，因此，環(huán)境模擬的真實(shí)程度和設(shè)計(jì)速度的大小便成為兩個(gè)關(guān)鍵的因素，要提高可靠性就必須對(duì)環(huán)境進(jìn)行更的模擬和加大設(shè)計(jì)速度，但這樣一來(lái)便使難度增大，周期拖長(zhǎng)和增大成本。

  這種方法的不足之處是對(duì)設(shè)計(jì)和工藝缺陷未作專門(mén)處理，只分別通過(guò)鑒定試驗(yàn)與驗(yàn)收試驗(yàn)解決，因此潛在的缺陷殘留量仍不少，隨時(shí)都是可能在外場(chǎng)使用出現(xiàn)故障，可靠性的增長(zhǎng)靠自然反饋緩緩地實(shí)現(xiàn)，這時(shí)木已憂舟，留給設(shè)計(jì)修改的時(shí)間與間空者極其有限，從而使市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)在為降低。

1.2環(huán)境應(yīng)力激發(fā)試驗(yàn)：

  激發(fā)試驗(yàn)Stimulation與模擬試驗(yàn)simulation的思路相反，它是用人為的施加環(huán)境應(yīng)力的方法，快速激出并清除產(chǎn)品的潛在缺陷來(lái)達(dá)到提高可靠性的目的，因此試驗(yàn)時(shí)不僅不求獲得通過(guò)，反而求激出潛在缺陷越多越好，這一思路雖早為人知，但發(fā)展卻比模擬試驗(yàn)慢得多。

  早在50年代的老化試驗(yàn)便是激發(fā)試驗(yàn)的zui初形式，所加應(yīng)力有高溫、溫度循環(huán)和溫度沖擊等，至70年代后發(fā)展成當(dāng)今廣義的環(huán)境應(yīng)力篩選。由于試驗(yàn)的目的是激發(fā)、清除缺陷，故所加應(yīng)力不必模擬真實(shí)環(huán)境，只要激發(fā)的效率越高越好，這 一來(lái)試驗(yàn)就簡(jiǎn)單多了，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)至今*為zui基本zui有效的應(yīng)力是高濁變率的溫度循環(huán)和隨機(jī)振動(dòng)。

  這里應(yīng)著重指出的是自從1979年美國(guó)**頒布了**篩選大鋼NAVMAT P-9492后收到了驚的效果，產(chǎn)品可靠性獲得上倍的提高，1982年美國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)又頒發(fā)了指導(dǎo)性文件《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選指南》使應(yīng)力篩選進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期。在此期間發(fā)表了大量的文獻(xiàn)，其中有人也試圖用“**”的形式來(lái)加速這一技術(shù)的發(fā)展，但這種嘗試是錯(cuò)誤的也是極其有害的，極易把問(wèn)題搞混淆，重新搞問(wèn)題拉回到“模擬”的軌道，把“激發(fā)缺陷”又變成“試驗(yàn)通過(guò)”。因?yàn)?ldquo;獲得通過(guò)”有時(shí)是由于篩選方案不當(dāng)或應(yīng)力量級(jí)太小所致，而產(chǎn)品的可靠性并未獲得真正的提高，故應(yīng)力篩選雊能用“指南”的形式執(zhí)行，不同的缺陷類型和不同的失效機(jī)理必須使用不同的篩選方案而無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可言。

  要強(qiáng)調(diào)的另一點(diǎn)是當(dāng)信的應(yīng)力篩選方法都是在設(shè)計(jì)無(wú)缺陷的前提下針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的缺陷的，實(shí)際上設(shè)計(jì)缺陷除用鑒定試驗(yàn)外并無(wú)其它專門(mén)的方法檢測(cè)和清除，因此專門(mén)研究設(shè)計(jì)缺陷的排除以提高產(chǎn)品的可靠性仍有很大的潛力可挖，這就是本文點(diǎn)評(píng)的重點(diǎn)。

2.可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)RET的興起與發(fā)展

  80年代初就在應(yīng)力篩選迅速發(fā)展的同時(shí)，人們就已經(jīng)注意到由于設(shè)計(jì)潛在缺陷的殘留量仍不少，為可靠性的提高提供了可觀的空間，另外，還有價(jià)格和研制周期問(wèn)題，這是當(dāng)今動(dòng)態(tài)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，實(shí)踐證明可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)正是綜合解決這一問(wèn)題的方法。從圖1中可以清楚地看到（2）RET獲得的可靠性比傳統(tǒng)方法高得多，更可貴的是RET在短時(shí)間內(nèi)就獲得早期高可靠性，無(wú)需像傳統(tǒng)法那樣需長(zhǎng)時(shí)間的可靠性增長(zhǎng)，從而也降低了成本。

  zui先從事這方面工作稱得上者的是G.K Hobbs,KA.Gray和L.W.Condra等人。他們稱這種試驗(yàn)為高加速試驗(yàn)HALT和高加速應(yīng)力篩選HASS，前者針對(duì)設(shè)計(jì)，后者針對(duì)生產(chǎn)，方法的核心是施加大應(yīng)力，一步步地加，一次次的排除缺陷，故也叫步進(jìn)應(yīng)力法，以此獲得高可靠性，從80年代末至90年代初，相繼在各工業(yè)部門(mén)推廣應(yīng)用，無(wú)一例外地取得了很大的成功，由于商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)與保密的原因至今許多重大成果仍未解密發(fā)表。連名稱也尚未統(tǒng)一，有的叫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)step stress,高加速壽命試驗(yàn)HALT，應(yīng)力壽命試驗(yàn)STRIFE,應(yīng)力速度和強(qiáng)化試驗(yàn)RET等等。波音公司把RET當(dāng)作這一試驗(yàn)技術(shù)的統(tǒng)稱是較為合理的，因?yàn)樗怀隽藦?qiáng)化試驗(yàn)的特點(diǎn)。

  RET得到迅速發(fā)展的原因還在于90年代市場(chǎng)可靠性觀念的更新和關(guān)鍵技術(shù)的突破。

  L.Condra在其系列論文說(shuō)（3），美國(guó)生產(chǎn)廠家在80年代認(rèn)識(shí)質(zhì)量的重要性，深知市場(chǎng)只接受質(zhì)高價(jià)廉的產(chǎn)品，到90年代又認(rèn)識(shí)到可靠性的重要性，深知市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品不僅要求高的開(kāi)箱率，而且要求在設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)確保性能良好不變，這是新一輪對(duì)可靠性的挑戰(zhàn)，而RET正是滿足這一挑戰(zhàn)的方法。

  Condra指出按傳統(tǒng)的可靠性定義去應(yīng)付瞬息萬(wàn)變的動(dòng)態(tài)市場(chǎng)顯得太被動(dòng)了，廠家只對(duì)用戶的條件規(guī)范負(fù)責(zé)，不對(duì)產(chǎn)品的使用負(fù)責(zé)必然導(dǎo)致在市場(chǎng)中的失敗，于是90年代的一種進(jìn)取性的市場(chǎng)可靠性定義便應(yīng)時(shí)而生。

  一種可靠的產(chǎn)品應(yīng)隨時(shí)都能完成用戶需其完成的任何任務(wù)，這樣一來(lái)廠家便變被動(dòng)為主動(dòng)，了解用戶對(duì)產(chǎn)品的要求，關(guān)注市場(chǎng)的發(fā)展，不斷改進(jìn)更新產(chǎn)品，以上稱的質(zhì)量可靠性換取不斷擴(kuò)大市場(chǎng)占有份額，獲取豐厚的利潤(rùn)回報(bào)，因此可靠性便不再是一種成本負(fù)擔(dān)，相反可靠性正是商家追求的一種資產(chǎn)、一種財(cái)富。

  但是，傳統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)既極費(fèi)錢(qián)又極費(fèi)時(shí)，必須要開(kāi)發(fā)一種新的經(jīng)濟(jì)有效的替代法來(lái)適應(yīng)這一需求，這便是RET法。RET技術(shù)的理論依據(jù)是故障物理學(xué)Physics of failure,把故障或夫效當(dāng)作研究的主要對(duì)象，通過(guò)發(fā)現(xiàn)、研究和*故障達(dá)到提高可靠性的目的。對(duì)當(dāng)今高度復(fù)雜的電子或機(jī)電產(chǎn)品，要發(fā)現(xiàn)潛在故障非易事，特別是一些“潛伏”極深的或間歇性故障，必須采用強(qiáng)化應(yīng)力的方法強(qiáng)迫其暴露，實(shí)踐證明RET法*。

  Gregg k.Hobbs曾就強(qiáng)化應(yīng)力的效果問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種鑫屬試件，對(duì)疲勞壽命進(jìn)行了研究（4），發(fā)現(xiàn)當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度增加1倍時(shí)，疲勞壽命降低為1/1000，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)振動(dòng)引起的失效就是屬這一類型，除了施加強(qiáng)化應(yīng)力外，由于有缺陷產(chǎn)品的應(yīng)力集中系數(shù)高達(dá)2-3倍，從而使疲勞壽命相應(yīng)降低好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣就使產(chǎn)品內(nèi)的有缺陷組件與無(wú)缺陷組件在相同的強(qiáng)化應(yīng)力下疲勞壽命提高了檔次，使缺陷迅速暴露的同時(shí)無(wú)缺陷組件損傷甚小，這一理想的效應(yīng)正是我們所需要的。

  對(duì)于溫度循環(huán)則屬熱疲勞性質(zhì)，S.Smithson在《效率與經(jīng)濟(jì)性》一文中（5）也給出了類似的效果，若以兩個(gè)不同的溫變率為例，一個(gè)5℃/min，另一個(gè)強(qiáng)化到40℃/min，則它們的疲勞壽命效率比為4400：1對(duì)其它溫變率的情況見(jiàn)下表：

溫變率℃/min  5    10  15    20     30  40

循環(huán)數(shù)        400  55  17    7      2.21

min/毎循環(huán)    66   33   22   16.5   118

總時(shí)間h       440  30   1.9   0.4   0.1

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以看到RET的綜合效果是大幅提高可靠性，高度壓縮時(shí)間，從而也降低了成本。

要實(shí)施強(qiáng)化應(yīng)力必須要有相應(yīng)的設(shè)備，能用傳統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行RET也能取得某種程度的成功，但由于現(xiàn)在溫箱的溫變率偏低，多在5～10℃左右，振動(dòng)臺(tái)只有單軸臺(tái)，試驗(yàn)時(shí)需換向，價(jià)格也貴，無(wú)法滿足RET的要求。因此，一種嶄新的價(jià)廉設(shè)備的應(yīng)時(shí)推出配合了RET技術(shù)的發(fā)展，新設(shè)備由高溫變率溫箱和氣動(dòng)式3軸6DOF振動(dòng)組成，高溫變率用液氮制冷取得，但由于人們對(duì)液氮成本過(guò)高的擔(dān)心，致使長(zhǎng)期被擱淺，現(xiàn)經(jīng)全面比較新型技術(shù)，因RET的率的時(shí)間和高壓縮而反使成本有所降低，賽思全新使用PWM新型節(jié)能制冷技術(shù)從而降低成本和能耗，高度迎得到市場(chǎng)用戶的認(rèn)可的好評(píng)！