可靠性指标验证是为考核产品在预期销售使用的各个地域下的各种典型工作环境条件下的可靠性指标是否达到规定的可靠性指标要求，并对出现的故障采用FRACAS系统进行归零管理，最终提供产品可靠性指标符合规定要求的证明。

 

1.适用对象

 

在研发单位指定的研发任务书中或相关国家行业标准中规定了可靠性指标要求的产品（包括成套设备和关键部件）均应开展可靠性指标验证。

 

2.可靠性指标验证开展时机

 

可靠性指标考核通常在正样机定型前完成，由于可靠性指标考核相对功能性能测试、安规与电磁兼容测试、环境试验等检测试验时间更长，因此，往往要求在这些（必要的）检测试验后再开展可靠性指标验证。开展可靠性指标验证前，产品之前的故障原则上应该完成了故障归零，样机和备件的技术状态应基本固化且一致。

 

3.可靠性指标的必要性

 

以往，不少国家军工装备因为故障率高（即不可靠）导致部署后无法形成战斗力、高昂的维修保障成本、甚至在战场上掉链子。无论是世界发达国家还是我国，在军工装备可靠性方面吃过不少这样的苦头。可靠性工程主要从上世纪50年代开始，在德国、美国等军事发达国家的军工行业中得到快速发展和广泛应用，并自上世纪90年代开始被中国军工界逐步引入，经过1990年至2005年间15年的努力得到推广应用，对我国军工装备质量快速和大幅提升发挥了重大的作用。当前，世界军事强国（包括我国）在装备研制过程中，均重点管控研发装备的可靠性水平是否达标，并严格要求无条件进行多层级、严格的可靠性指标的验证。

 

针对民用市场，民用航空、高铁、电网等等行业对可靠性也十分重视。对很多行业而言，产品的可靠性问题不至于造成机毁人亡，但产品故障率高对企业品牌和信誉的侵蚀是巨大的，对售后维修保障造成的压力是巨大的，也应该高度重视产品的可靠性。特别是高端产品领域，可靠性差距是中国制造与国际先进企业的最主要的一个差距，造成了连国内的大用户对中国制造信心都不足。如截至2016年我国超过90%的医用核磁、80%的医用CT/B超/放疗装备、70%工业机器人仍然依赖进口，而这些高端产品我国都有大量的供应厂商甚至不乏知名龙头企业。在不少高端装备和产品领域，这种大量依赖进口的局面虽然逐步在扭转，但仍然比比皆是。由此可见，可靠性是我国工业产业特别是高端工业产业转型升级的一个重要抓手。

 

因此，无论相关国家行业标准是否具有相关可靠性指标要求或其高低水平如何，鼓励研发单位特别是行业龙头企业在新产品需求分析和论证过程中，应针对国内外主要竞争对手同类产品可靠性水平（通常以平均故障间隔时间（MTBF）来衡量）和用户对产品可靠性的期望或要求，提出具有竞争力和满足用户需求的可靠性指标要求，作为研发管控的一个重要指标，以提升产品上市后的竞争力和客户信任度。

 

4.可靠性指标参数的选取

 

4.1平均故障间隔时间（MTBF）

 

通常对于可修复（能修复、值得修复、有修复价值）的产品采用。可修复的产品在寿命周期内可以发生多次故障，每次故障修复后可继续使用。电子设备是最典型的可修复产品，几乎所有组成层级较高的产品和大系统均具有可修复性，因此，MTBF使用最为广泛。

 

当然，平均故障间隔时间的时间是指广义的时间单位，可能为小时、年、里程、次数、高压时间等单位，那么这里面涉及到一个时间转换问题。

 

如某品牌的电饭煲要求的平均故障间隔时间为５年，在实际考核过程中通常采用小时为单位进行试验考核，如何转换呢？通常地，一个电饭煲通常一天煮２顿饭，煮一顿饭时间约２小时，一天使用约４小时，按照１年365天计算，则该电饭煲的平均故障间隔时间可以转换成365×4×5＝7300小时，当然这其中包含模拟煮饭次数为365×2×5＝3650次(意味着通断电和工作状态对应考核要求)。

 

又如，某品牌分析仪器要求平均故障间隔时间为2年，如何转变成考核时间呢？我们分析下该分析仪器的典型使用场景，通常地，该仪器在实验室使用，实验室一年正常使用时间约为250天，每天工作期间开机8小时，则平均故障间隔时间２年对应的小时为250×2×8＝4000小时。即该仪器可按照MTBF≥4000小时进行考核。

 

4.2平均失效前寿命（MTTF）

 

通常对于不可修复（不能修复、不值得修复、没有修复价值）的产品（仪器、医疗等行业通常作为耗材的一部分）采用。不可修复的产品在寿命周期内只有一次失效，一旦发生失效，该产品寿命就终结，不能再继续使用。因此，通常也可称作寿命。

 

4.3任务可靠度(R)/ 成功率(P)

 

通常对于在长期寿命历程中仅有短时间执行任务且对任务成功要求高的情况下使用，如火箭发射、导弹发射、钻探仪器钻井等适合采用任务可靠度或成功率。对于可多次重复使用的产品通常采用任务可靠度(R)，而对于一次性使用的产品通常采用成功率(P)。这两个指标通常没有严格区别，随着技术的发展即便是一次性使用的产品也可以通过模拟技术实现多次重复执行任务。

 

4.4质保期内返修率

 

其实，在民用市场，最合理、最贴合企业需要的指标是质保期内返修率，如质保期1年内返修率要求不高于3%，意味着投出去的每100个产品在1年质保期内故障产品次数不应超过3次。笔者认为质保期内返修率指标是一个较为完美的可靠性指标，因为它有规定时间和可靠度双重约束，与售后质量统计和成本管控结合得十分紧密。

 

但是该指标往往是一个统计指标，也就说说需要用大量在市场上用户使用的产品进行验证，才具有代表性。在研制阶段，如果只能够提供3、5个产品进行验证，似乎得不出返修率指标。为什么说是似乎呢，返修率可看成不可靠度，根据R＝e^(λt)的可靠度函数关系，即t=质保期时，R＝1－返修率，则可以求解出λ，而MTBF＝1/λ，当然这个λ对应的故障应为不影响用户使用不会导致返修的故障。由此可见，质保期内返修率可转化成为MTBF进行考核。

 

为什么我们看到有些产品的MTBF要求很高甚至远超出产品的使用寿命的原因，就是因为根据质保期内返修率作了MTBF转换的结果。如某品牌手机质保期2年，质保期内返修率为3%，则意味着每100个手机在2年使用期后97个仍然完好，则其MTBF＝（97×2+3×1）÷3＝66年，在此假定了故障服从均匀分布，故障产品的使用时间均按质保期的一半时间进行计算。因此，考核一个手机的MTBF是66年，显得似乎艰难了，当然，可以采用数台样机进行考核以缩短考核时间。

 

4.5其他可靠性指标质保期内返修率

 

当然，还有一些其它的可靠性指标参数，在此不一一列出，读者如果感兴趣，推荐阅读《GJB 1909A-2009 装备可靠性维修性保障性要求论证》标准，结合自身产品特点进行参数选取。

来源：科监检测

关键词： 可靠性