可靠性工程在我国民用企业的发展状况

2、可靠性工程在我国民用企业的发展状况
2.1 概况
可靠性工程在我国的发展历程还比较短，在军工企业中已逐步形成我国特定的可靠性控制方法，有
比较严密的工作体系，但在民用企业的发展中仍然非常薄弱，水平参差不齐。
下面重点介绍国内以生产民用产品为主的民用企业的可靠性工作开展状况，产品领域主要指电工电
子产品。希望通过对这些企业的现状分析，能对开展可靠性工作提供一定的参考作用。
按照可靠性工作开展情况可以大致分为以下几类：
1） 外资企业，主要指欧美大企业在华的以生产和试制为主的企业，这类企业在国外有成熟的可靠性
工作体系，在国内主要是可靠性的验证和生产保证等工作；
2） 国内发展较快的民营企业，这些企业主要集中在技术密集型企业，在发展过程中已逐步形成了产
品研发和生产销售的核心竞争能力。对产品可靠性的必要性有较深认识，对可靠性工程技术方法
有一定的了解，主要困惑在于如何将可靠性工程的知识体系与自身的发展结合起来；
以劳动密集型为主的企业,这类企业主要是产品加工，在发展到一定程度上有适当的产品研发工
作,对可靠性有一定的需求,但认识不多，不清楚从哪些方面去开展工作。
4） 产品技术水平低，仅要求满足性能功能的要求，对可靠性工作缺乏认识；
2.2 可靠性工作项目的开展现状
2.2.1 可靠性工程
国内能将可靠性工作上升到工程的高度来考虑的民用企业极少,即使在军工单位中也有多数企业没有
按照可靠性工程的方法来开展工作。
可靠性工程涉及多个领域,对技术、管理、投资和人员素质要求很高,要求从全流程、全方位地开展相
关工作项目。从市场到研发、生产、售后服务有较高管理水平,在产品的研发和生产上有较强的技术核心
能力,领导的重视和实质投入,具备高素质的人才,以及企业长期的积累是有效开展可靠性工程的必要条件。
不幸的是，国内这样的民用企业太少。在下面的部分将具体地分析主要的可靠性工作项目，希望能
由点到面的逐步开展可靠性工作。
2.2.2 可靠性管理
因为可靠性工作涉及到产品全流程的方方面面，如何有效地协调和组织这些工作就变得非常重要，
这就是可靠性管理的工作内容。
可靠性管理前提是要在企业内部形成可靠性的基本观念，企业高层的重视和参与关系到可靠性工作
是否能够有效开展。可靠性管理从具体实施方面来说，首先要有适当的可靠性组织，配备合适的人员和
设备，对可靠性工作留有一定的时间。其次要有合适的工作流程或可靠性工作计划，这些工作流程应当
规定在何种阶段去有哪些人做何种工作，需要什么样的输出。再次是如何去控制这些工作，保证这些工
作能够按时保证质量要求的完成。
目前国内民用企业中存在最大的困惑是领导的支持力度,虽然有很多企业领导提出重视可靠性的口号,
但落到实处时却显得空洞无力,不愿意投人掏钱,在与其它成本进度等相对直接的要求发生矛盾时又委曲
求全,使可靠性工作流于形式。另一困惑是多数企业的管理水平较低，没有较好的流程和制度化管理，维
持产品正常的研发生产销售都捉襟见肘，更不用说能较好地开展能进一步提高产品水平的可靠性工作了。
2.2.3 可靠性设计
可靠性设计有许多工作内容，是产品可靠性工作的重要部分。钱学森同志曾经很精练地指出“可靠
性是设计出来的，可靠性是生产出来的，可靠性是管理出来的”。产品的可靠性水平高低在设计阶段就奠
定了，后期的其他工作只能维持和保证这种可靠性水平。
可靠性工作是个逐步积累的过程，其他企业和自身的工程经验教训是提高可靠性工作水平的重要途
径之一。可靠性设计规范、准则和设计指导书对提高产品设计水平是非常有益的。这些可靠性准则一方
面用于设计的指导，另一方面是设计评审的重要依据。多数具有自主核心研发能力的企业已很重视这种
技术平台的建立，那些在管理上并不规范化的企业尚未认识到这项工作的重要性。
产品由元器件和零部件组成，这些元部件的可靠性直接影响到最终产品的可靠性水平。这些元部件
如何正确选择和应用，是一项非常重要的工作。在器件的选择上，要求建立优选供应商清单，不但对器
件的技术和商务认证，而且要对可靠性和质量水平进行认证。在器件的使用上，要重点关注器件各方面
的性能是否满足产品最终使用的要求，这里元器件的降额控制就是一种基础性的工作，也是提高产品可
靠性比较直接有效的方法。目前国内多数企业已逐步形成了器件的商务和技术认证体系,但对元部件的质
量和可靠性水平没有充分地认识和控制。在设计上，多数情况下只关注所谓的重要元部件的应力。保证
所有元器件的应力在额定范围内使用已非常难得，对进一步的降额设计和控制开展的工作不够详细深入。
对电工电子产品来说，热应力是影响产品可靠性水平的主要因素之一。热设计分析要从产品工作原
理，电路设计，结构设计，元部件选用等方面综合考虑。多数企业对这个问题还缺乏更深的认识，较难
从设计上去分析和优化，实验验证也不够充分。
此外在设计上一些看似简单的原则在设计中没有被好好地遵守。例如产品的新技术应用原则，年轻
的开发人员多数喜欢创新，在产品开发中过多地使用并不成熟的新电路、新器件和新工艺，这给产品的
稳定性带来很大的风险。简化设计、继承性设计、标准化和通用化设计等原则很容易被忽视，这些原则
并没有很好的得到控制。
2.2.4 可靠性分析
一般来说可靠性分析也是属于可靠性设计的范畴的，在这里讨论一些比较通用的工作项目。
可靠性建模、分配和预计分析是传统可靠性工程中的基本工作内容。一般单元或简单产品的可靠性
模型通常就是串联模型，建模的必要性不大。在分析多个模块或单元组成的系统时，特别是在有维修的
情况下，可靠性模型是定量可靠性分析必不可少的工作。可靠性分配提供了一种很好的思路，在比较复
杂的系统产品中有较大的用处。可靠性预计是定量设计的重要手段，目前主要流行的是基于应力修正的
的元器件计数预计方法，失效物理分析方法在操作性方面仍然存在一定困难，其他的经验评估法又较难
提供一种相对公平的参考。目前国内企业在这些定量可靠性分析方法方面的工作大多数仍流于形式，仅
能够提供给客户比较漂亮的报告，但通过分析对产品的改进作用并不大。一方面这些方法本身就存在一
定的限制，计算结果与实际有较大偏差。另一方面，要做好这些工作，需要收集很多的产品信息和历史
数据，这需要结合企业自身进行较深入的研究。
电应力分析方面，需要采用元器件应力分析、容差分析和潜在通路分析等方法。合适的电应力设计
是一个产品最基本的要求，这要求保证在正常工作时各种应力的合理性。但是一个产品面对的是变化的
器件参数、变化的环境条件和变化的参数退化，如果要使产品提高可靠性适应能力，容差分析则是影响
设计水平高低的重要因素。潜在通路分析可以避免存在意外的不利因素。这些方法除了传统的手工计算
和实验验证手段外，仿真工具的应用可以大大减轻工作量，减少风险。国内多数企业在仿真手段的利用
方面还是很不足的，即使有了仿真软件，也没有持续地投入改进这项工作，没有在自身的产品上更好地
利用这一有效工具。
故障模式影响度分析（FMEA）和故障树分析 FTA 是被广泛使用得较多的可靠性分析方法。据众多
的经验和要求来看，FMEA 广泛应用在设计、生产和服务等方面，虽然这种分析方法比较容易理解，但
当我们做这项工作时，发现情况远没有想象的简单。这项工作首先要有较综合的工程经验，同时要投入
较多的人力和时间。目前大多数企业的 FMEA 分析往往是虎头蛇尾，缺乏更多实质的改进提高。FTA 思
想也不复杂，但若进行定量的分析就不太容易，所以多数分析限于定性的分析。作为 FTA 分析的一个副
产品是使产品维修手册的编制显得更加全面和清晰。
2.2.5 可靠性和环境试验
与润物细无声的可靠性设计和分析不同，环境试验和可靠性试验则比较“有成效”地暴露出产品的
缺陷，因而在实际工作中更容易得到重视。试验可以发现由于人员经验不足带来的产品设计缺陷，但也
需要有较大的投入，这又限制了这项工作的开展。总的来说，国内民用企业在试验方面开展的水平还是
比较低的。
作为鉴定性质的环境试验最先得到开展。这项工作往往是客户所要求的，不得不做。另一方面也作
为内部要求保证使产品能够“名副其实”。这类鉴定试验的条件往往就会选择产品的规格书或技术要求。
在进行这些符合性试验的过程中，许多没有考虑到的问题就被暴露出来，这些实验成为了促进产品设计
改进的重要手段。
作为符合性试验的延伸，一些应力激发试验被提出来。典型的应用便是 ESS、HALT＆HASS。目前
这类实验的最大困惑是什么样的激发应力是合适的，要改进到什么程度，在这个问题没得到有效认同的
情况下，这类实验的效果难以得到很好的效果。
许多企业面临过这样的困惑，产品在内部经过严格的测试，但在现场仍然会损坏，怎么样去发现这
些问题呢。这其实这要从失效的故障机理上来考虑。一类常见的故障，当施加的应力超过其承受的范围
时便发生损坏，我们可以通过常规检测的手段加以发现。另一类故障，需要通过长时间的施加应力，才
能使缺陷扩大成为故障。对于后者就需要安排可靠性或耐久性试验。这类实验样品要求比较多，试验周
期比较长，投资比较大，试验的“投资回报率”很不清晰。在多数比较新的企业里很少会安排这样的试
验。在一些成熟的企业里，这项工作被认为很重要而认真开展，多年的经验发现这类实验往往是很有价
值的。按照传统标准的可靠性增长试验需要数倍 MTBF的实验时间，在产品可靠性水平越来越高的今天，
这项工作显得不切实际，然而这类试验对可靠性水平较低比较复杂的产品来说仍然是一种有效的手段。
非定量评定产品耐久性的可靠性试验在较多企业中逐步应用起来，这种定时的耐久性试验甚至逐步成为
一些公司的“基本要求”。
2.2.6 生产可靠性控制
产品可靠性需要通过生产过程控制来保证。目前的生产质量控制方法已非常成熟完善，国内较多正
规生产企业都广泛地采用了这些质量控制方法。这些方法对发现质量方面的问题是有效的，但对产品存
在的潜在缺陷的发现却是乏力的，这些缺陷需要通过施加一定的时间才能进一步激发剔除。因此生产上
除了采取常规的质量方法外，也应当引入可靠性试验来进一步保证产品的可靠性。
环境应力筛选 ESS 是一种比较有效的手段。国内大多数企业采用高温老化筛选的方法，这种方法实
施起来比较简单，初始投资不大，易于控制。快速温度循环是一种更高效的筛选方法，但设备投资较大。
少部分企业也采用 HASS 或 HASA的筛选控制方法。
此外，定期的型式试验或可靠性试验是保证产品可靠性水平不下降的重要方法。部分企业采取在线
可靠性试验的方法来降低产品的可靠性风险。
2.2.7 其他可靠性基础工作
可靠性数据是一个企业宝贵的财富，是改进可靠性工作的重要基础之一。国内企业在这方面的工作
开展得远远不够。一方面是工程经验没有得到好好地积累，失败的教训没有有效地利用。另一方面是现
场数据没有得到好地收集，即使收集了数据也没有通过进一步的分析提升可靠性工作的质量。
可靠性培训和交流是提升人员素质的重要手段。归根到底，产品的可靠性是由人的水平决定的。可
喜的是有多企业已开始关注可靠性，较多地参加可靠性交流工作，但在可靠性培训方面多数企业尚未形
成系统的培训体系。