标准解读与推广—科学仪器设备可靠性整机平均故障间隔时间验证方法

2024-01-30 14:08:51, 王红涛

标准解读与推广—科学仪器设备可靠性整机平均故障间隔时间验证方法

为帮助国产科学仪器企业更好的推广应用本标准，更加规范化的开展可靠性指标考核的工作，科鉴可靠性从标准立项必要性、标准方法可行性和有效性、先进性以及标准的核心内容等四个方面进行解读，帮助大家更好的理解本标准。

一、标准立项必要性

“国家重大科学仪器设备”12·5开发专项和13·5重点研发计划的实施，有效助力了国内科学仪器设备技术领先单位的高端科学仪器产品研发，一定程度上促进了国产科学仪器技术水平的进步和工程化能力的提升。然而，仪器专项提出的可靠性指标考核却一直缺乏明确的、依据性标准。

国产科学仪器行业也面临着一个共性问题——国产科学仪器的可靠性水平、稳定性与国际同类先进产品往往具有明显差距，降低了用户的使用体验和信任度，甚至严重影响到了市场竞争力。尽管一些企业或单位开展了不同程度的可靠性工作，取得了一定的进步，但总体来说，质量与可靠性专业人才队伍缺乏、技术方法和手段缺失，很少有研发主体能够较好自主地实施仪器可靠性工程。

为帮助国产科学仪器企业在可靠性指标考核有标准可依、更加规范化的开展可靠性指标考核工作，在中国仪器仪表学会标委会的支持下，科鉴可靠性负责组织制定了《科学仪器设备可靠性整机平均故障间隔时间验证方法》团体标准。

目前，国内最常用的可靠性验证指标是平均故障间隔时间（mean time between failures；MTBF），是相邻两次故障之间的平均工作时间。

军工产品的可靠性指标考核依据是GJB899A-2009，对产品的质量要求比较高。GB/T 5080《设备可靠性试验》系列标准提出了可靠性试验设计的方法，但是仍需进一步结合产品类别制定试验方法。

正是由于上述多个因素，科鉴可靠性的工程师们发起并编制了本项标准。

二、标准方法可行性和有效性

本标准以科学仪器设备整机为研究对象，依托科鉴可靠性积累的工程经验和掌握的工程技术，保障了本标准提出的平均故障间隔时间验证方法的合理性。同时，本标准编写工作组成员包括国内科学仪器设备产品研发企业、国内多家检测机构、可靠性领域的研究院所，保障了本标准的可行性和操作性。

本标准方法已经在中科院光电研究院的新型飞秒激光跟踪仪、北京航天计量测试技术研究所的调频式三维形貌测量仪、上海科源电子科技有限公司的高灵敏低功耗小型荧光检测器、中国科学院过程工程研究所研发核心部件中应用取得了良好的效果，证明了本标准方法暴露产品故障与缺陷的高效性、充分性。

三、标准方法先进性

本标准规定了科学仪器设备整机开展平均故障间隔时间验证的要求和方法。本标准主要适用于分析仪器、电子测量仪器、物理性能测试仪器、计量仪器等科学仪器设备，其他仪器设备可参考本标准。

在国内外可靠性有关的标准中，设备领域有类似的国家标准GB/T 5080.7《设备可靠性试验》、分析仪器领域国家标准GB/T 11606《分析仪器环境试验方法》等国家标准、机械行业标准JB/T6214-92《仪器仪表可靠性验证试验及测定试验（指数分布）导则》，普遍存在操作性低、对试验指导性不强的情况。

同时，本标准相对涉及的上述标准还是具有显著的不同：

1）明确可靠性指标验证方式，验证方式细分为4类：

a）实验室可靠性指标验证试验（进行环境条件控制）；

b）现场运行可靠性指标考核（不进行环境条件控制）；

c）实验室试验和现场运行相结合的可靠性指标考核；

d）定量加速试验与可靠性指标预测评估。

2）明确实验室可靠性指标验证试验的环境条件。根据GB/T 11606-2007《分析仪器环境试验方法》2.2给出的I、II、III、IV四类环境条件分组，对应了实验室试验验证环境条件。同时，给出了各类环境条件下电应力、温度应力和振动应力的综合应力施加图。

3）本标准还完善了故障统计原则，参考军品故障统计原则，结合国产科学仪器研发现状，给出判定故障统计原则：

a）按照严重故障定义发生后果严重的责任故障，计为一次判决故障；

b）同一原因导致的一般责任故障发生5次及以上，计为一次判决故障；

c）每5种一般责任故障，计为一次判决故障；

d）非责任故障均不计入判决故障。