连昕 王帅
中国电子科技集团公司第四十九研究所 黑龙江省哈尔滨市150000
摘 要：随着经济社会的发展，企业之间的竞争加剧，要想保持市场竞争力，产品必须紧跟社会环境需求，与环境相适应。而要达到这个目的，就必须注重产品的环境试验与可靠性试验，来验证产品的环境适应性和可靠性。本文主要通过介绍环境试验与可靠性试验的基本内容，阐述了环境试验与可靠性试验的区别与联系，同时分析了我国产品环境试验以及可靠性试验的发展现状，对两者的发展方向进行展望，以期促进可靠性的发展。
关键词：环境试验 可靠性试验 发展现状 发展方向
0 引言
我国大多数的产品设计逐步走向多元化、综合化的轨道上。对于不同的产品，会面对不同的市场及人群，所属的环境试验则不同，但也存在交叉，随着环境试验可靠性的逐步提高，对于产品试验的要求已经纳入了产品设计规范当中。但截至目前，由于该测试项目的测试周期长以及测试工作的繁杂性，导致成本较高，因此必须理清环境试验的概念，对项目进行优化，简化试验工作难度，从而降低成本。
1环境试验与可靠性试验的概念
在特定的环境下，使用一定的方法或程序来试验产品的过程就是环境试验，是用来检验产品环境适应性的方法，环境条件可以是自然环境、试验环境和实际使用环境。如果按照环境属性可以将环境条件分为以下四类：（1）气候因素（温度、湿度、紫外线、冰霜、盐雾等）；（2）机械因素（振动、海啸、地震等）；（3）生物因素（动物、植物、真菌等）；（4）电磁因素（无线电、磁场、电磁波等）。但在一般条件下，都是这四种因素的综合环境中进行试验。
可靠性试验是贯穿产品研制生产的所有阶段，是为了验证产品在一定条件下使用一段时间后的功能维持性，是分析和评价产品使用可靠性的所有试验的总称，因此，任何与验证产品失效性的试验都可以统称为可靠性试验，通过一系列的统计和分析，找出产品性能最薄弱的环节，根据薄弱度的差异，制定一定改善方案来改善产品的综合性能。定义可靠性的基本参数
2环境试验与可靠性试验的区别
2.1 试验的目的
环境试验是为了测试产品的环境适应性，是确定产品适用条件的方法，而可靠性试验的主要目的是为了测定和验证产品的可靠度，从而为产品投入量产提供数据支撑。前者是没有量化的数据输出的，是定性的判断，即通过或不通过，而可靠性试验需要有具体的数据输出，如MTBF和寿命长度等等。
2.2试验的时间
对于环境试验，一旦试验的环境条件确认以后，试验的时间也随之确定。对于不同的产品，不同的环境条件所需的测试时间均有所不同，且在一般性试验中，试验时间不超过100小时，但这和可靠性试验相比，这要短的很多。在可靠性试验中，实际试验时间是很难确定的，实际的时间是根据达到设置的失效结束条件时所经历的时间。可靠性试验的试验时间是以总的试验时间来考量的。通过可靠性试验的数据，可以论证出环境试验的有效性，环境试验必须对产品的薄弱环节进行强化。
2.3 试验的环境
试验环境的数量和复杂性，环境试验相较于可靠性试验要多得多。在美国军标MIL-STD-810D中就规定了二十多个试验项目，所包含的环境因素有温湿度、压力、辐射、沙尘、冲击、加速度等等，试验产品需要根据其在实际使用中会遇到的环境以及该环境所带来的影响程度来选择合适的实验项目，一般来说，试验至少包含10各以上的要素。而可靠性试验，由于试验的长周期性和综合型，早781标准中只选择温度和振动这两个因素作为环境因素，偶尔会加入湿度作为辅助因素。同时，通过论证分析，环境试验只选择对可靠性有着决定性作用的因素来试验。
3环境试验与可靠性试验的发展现状
在越南战争期间，美军有超过一半的装备在越南潮湿的环境下失效，为了能更科学有效的验证产品性能，在环境试验的基础上衍生出了可靠性试验。通过模拟实际的使用环境，并在这个环境中长期使用，产生了MTBF值（平均故障间隔时间），这个值越高，产品的可靠性越高，这个值适用于测试寿命。对于一次性使用设备的可靠性，则使用成功概率来定义可靠性。而对于寿命极高的产品则用规定时间的故障率来表征。如果同时测试多种特性值，则最终的可靠性值通过加权平均求得。
为了能更有效的模拟环境，目前至少采用三综合体系进行论证，如温湿度和PMI指数、温湿度和紫外线强度、温湿度和电磁波等等。而对于力学环境体系，在整个发展过程会体现有以下三种情形：
（1）应力及过程模拟。应力的施加是根据产品的综合机构和使用特性来综合考量。在实际的使用过程中，借助剖面工具的使用，就可以得到产品的试验剖面和应力剖面。通过一系列的分析产生了产品对环境适应性的综合剖面。
（2）正弦运动在过去的十几年一直被认为是振动的运行模拟模式，随着振动学的发展，向着更能模拟真实环境的随机振动、宽带振动和扫频振动转变。
（3）试验过程从单因素分析逐步进化成多因素综合分析。通过多点的激励和施加作用，最大限度的提高模拟环境的真实性与实际情况的吻合度。
4环境试验与可靠性试验技术的发展方向
4.1 可靠性强化试验技术
可靠强化试验技术旨在用来提高产品的耐受能力，在实际实践过程中，实验人员通过逐渐提高产品可靠性影响因子，将产品性能的薄弱环节暴露出来，通过定位故障点、故障原因以及故障失效模式，并对针对这些问题点通过改良产品的设计以及优化工艺路线，做出有针对性的改善，从而有效提高产品的环境适应性，提高使用可靠性。通过反复的试验，不断的发现产品存在的其他问题，再经历分析、改善、验证的过程来优化，直到试验的成本大于改善的效果时则可以停止。这能在节约成本的同时最大限度的提高产品的综合性能，将所有薄弱环节都进行提升会规避。
可靠性强化试验技术与产品可靠性的关系
未进行可靠性强化试验改进的产品的耐环境性能较低，就会处于环境耐受曲线的下方，通过不断的强化，可以将曲线不断的抬升，直至缓慢提升为止。今后环境试验和可靠性试验技术的未来发展趋势主要以环境模拟、激发潜在薄弱环节以及故障点试验技术以及“健壮工程”。
健壮工程
健壮工程既包含了产品环境试验和可靠性试验的阶段性结论中得出的可靠性因素，还通过激发潜在故障，吸收可靠性强化技术的优化提升，不断优化产品路线，提升产品的可靠性，在整个试验结束以后，形成一套科学的、成熟的、具备量产性的全新工艺路线。
在上述试验和制造的过程中，人们会将影响产品健壮的主要因素都进行深入剖析，全面了解这些因素背后的原因。将一个复杂的产品层层分解，从点上优化产品生产过程，通过可靠性强化试验来不断找出产品的薄弱环节或后续使用过程中可能存在的隐患，并对失效机理进行分析，通过优化工艺从根本上将隐患消除，保证产品的健壮性。
总结
综上所述，环境试验是可靠性试验的基础，所有产品的研制过程的环境试验均在可靠性试验之前。但可靠性试验对于产品的实际使用性的试验至关重要，通过强化试验，将环境和可靠性试验过程中发现的薄弱环节，通过不断优化工艺路线，提升产品的综合性能。“健壮工程”的提出与推广，将“试验——暴露薄弱点——优化路线——强化试验——试验”这个循环彻底推动，为产品的可靠性提升提供了重要的理论基础。
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