可靠性强化试验（RET)简介
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可靠性强化试验是20世纪90年代由美国波音公司提出的一种全新概念的可靠性试验技术。该技术的理论依据是故障物理学，它把故障和失效当作主要研究对象，通过对系统人为施加逐渐增大的环境应力和工作应力来主动激发产品故障和暴露产品设计中的薄弱环节，从而达到对产品设计缺陷尽早发现和修正的目的。由于可靠性强化试验所施加的环境应力远远超出设计规范极限，因此，可靠性强化试验激发缺陷的效率很高，它能在很短的时间内激发出在正常使用环境下可能导致产品失效的各类缺陷，有效缩短高质量产品的研制周期。因它有效解决了现代电子产品高可靠性、低开发成本和短研制周期之间的矛盾，在西方各国迅速得到推广应用。它是一种可靠性研制试验，也可称为高加速应力试验/高加速寿命试验。在产品不同类型的可靠性试验中所涉及的应力范围各不相同，因此，产品需要不同的术语来描述它的各种应力极限如图1所示，各应力极限的具体定义如下:技术规范极限:由产品使用者或制造者规定的应力极限，产品预期在该极限内工作。设计极限:设计这种产品在该极限内工作不会失效.技术规范极限和设计极限之差称为设计余量。工作极限:在定量确定有关应力对可靠性影响的加速试验过程中，施加于产品的工作应力极限。破坏极限:产品能在其范围内工作而不出现不可逆失效的应力极限。破坏极限可以通过可靠性强化试验测定。环境应力筛选(ESS)极限:ESS试验是在交付最终产品前的一个筛选过程。ESS极限可通过可靠性强化试验确定，而且通常处于工作极限之内。可靠性强化试验(RET)极限:它是作为一种试验进程而确定的，是完成一个试验进程时最终所达到的应力极限值，该值显然不会超过产品破坏极限。可靠性强化试验效率远远高于其它传统的可靠性试验主要得益于它在试验过程中施加于试件之上的远远超过产品各种设计极限的强化应力，这里所说的应力的“强化”就是相对产品的各种设计规范所允许的极限应力而言的。可靠性强化试验其理论依据是故障物理学，把故障或失效当作研究的主要对象，通过施加的强化应力环境进行试验，快速激发产品的潜在缺陷使其以故障形式表现出来，通过故障模式分析、故障机理分析和改进措施消除缺陷提高产品的可靠性。可靠性强化试验并不强调试验环境的真实性，而是在保证失效机理不变的情况下，强调试验的激发效率，实现研制过程中可靠性水平的快速增长，因此，确定产品的工作极限和破坏极限是RET的主要目的之一。RET的目的是通过系统地施加逐渐增大的环境应力和工作应力，激发故障和暴露设计中的薄弱环节，从而评价产品的设计可靠性。由于其目的是要引起失效，因此它是破坏性试验，试样数量应尽可能地少。进行RET的理想时间是在设计周期的末期，此时设计、材料、元器件和工艺等都准备就绪，而生产尚未开始:此时进行RET，可以暴露与产品设计有关的早期失效故障，并确定产品在有效的寿命周期内发生随机故障的强度，以便于修改设计，从而在短时期内获得比传统方法高得多的早期可靠性，并且无须像传统方法那样需要长时间的可靠性增长(TAAF)，从而降低了成本，缩短了研制周期。1）可靠性强化试验施加环境应力和工作应力是变化的，且是递增的，可见它是一种加速试验；2）既然其主要目的是查明和排除设计中的薄弱环节，评价产品的设计可靠性，那么因制造(工艺)缺陷所引发的故障自然被看成是不相关的，不是主要的(制造缺陷主要靠环境应力筛选试验来清除);3）为了试验的有效性，可靠性强化试验必须在能够代表设计、元件、材料和生产中所使用的制造工艺都已落实的样件上进行，并且应尽早地进行，以便修改设计；4）可靠性强化试验是在超出规范极限以外进行并且要快速(加速)进行，这也是可靠性强化试验与传统的可靠性试验显著不同的特点之一。传统的环境模拟可靠性试验的特点是:尽可能地模拟任务的真实环境，而且是典型的真实环境，再加上设计裕度不确保产品的可靠性。因此，环境模拟的真实程度和设计裕度的大小就成为两个关键的因素。要提高可靠性就必须对环境进行其缺点是:往往在产品的设计阶段就根本不可能更精确地模拟真实的环境，而提高设计裕度又增大成本。另外，可靠性鉴定试验是考核产品可靠性设计指标是否达到，有“通过”与“不通过”问题，即使暴露了设计缺陷，由于鉴定试验是在产品设计定型时完成的，已经没有重大修改的时间，潜在的缺陷仍然残存不少，随时都可能在外场使用时暴露并引发故障。激发试验( Stimulation)与环境模拟可靠性试验的思路相反，它是用人为施加环境应力、加速激发产品潜在的缺陷的方法来清除产品的潜在缺陷，以达到提高可靠性的目的。因此，试验时不考核是否“通过”，激发出的潜在缺陷越彻底越好。并且试验所能施加的应力并不模拟真实的环境，而以提高激发效率为目标。激发试验的发展经历了一般的老化试验(环境应力包括高温、高低温循环和温度冲击等，50~60年代)、环境应力筛选(70~80年代)和可靠性强化试验(90年代)几个阶段。可靠性强化试验包括高加速寿命试验(HALT)和高加速应力筛选( HASS )。前者是针对设计，后者是针对生产过程。这种方法的核心是不模拟真实的环境，大大超出设计规范所容许的极限，而且是一步步地增加应力，逐步排除缺陷，故又叫步进应力方法。从加速可靠性试验观点出发，可靠性强化试验(RET)是加速寿命试验(ALT)和环境应力筛选(ESS)之后的第3种加速可靠性试验技术。美国和俄罗斯，开展高加速寿命试验研究已许多年，在民用产品方面，高加速寿命试验方法已广泛应用于通讯、电子、电脑、能源、汽车等工业部门。惠普、福特等国际知名企业已相继采用高加速寿命试验方法进行新产品研制的可靠性增长试验，并由此获得高可靠性，缩短产品研制周期，取得了明显的经济效益。在航空航天方面，美国波音公司已于1994年在波音-777研制中应用高加速寿命试验方法，并计划在新一代波音-737飞机上得到进一步应用；在1995年11月波音公司召开的故障防治策略研讨会上，航天方面的Allied Signal Aerospace和Olin Areospace公司也表示，可靠性强化试验已经成为他们可靠性保障的重要手段。据CH Systems公司透露，美国航天工业也采用高加速寿命试验来进行卫星整星和导弹舱段试验。据资料报道，美国把高加速寿命试验当作导弹武器装备的一种寿命预测技术，利用加速老化技术提供了48个月使用寿命预报。俄罗斯为提高导弹武器系统的贮存可靠性采取了一系列措施，在工程研制过程中，高加速寿命试验应用的普遍性、规范化和有效性等都是相当成功的。研制"S-300"防空导弹系统的火炬设计局，开发并运用“加速贮存寿命试验”和“加速运输试验”等技术取得了卓著成效。用6个月的加速贮存试验，即可获得贮存寿命为10年的结论，保证导弹在10年的贮存期内，无需维修而能满足规定的开箱合格率和发射成功率要求，使导弹这样的复杂系统实现了“单元弹药”或一般机电产品所具有的非常高的贮存可靠性指标要求。俄罗斯建立的这套加速试验方法总结了多年工程实践，将全弹在模拟设备上做仿真试验，并要求建立若干模型，试验加载条件有电应力、温度应力、机械应力(振动、冲击)等。不仅可对元器件、材料做加速贮存试验，还能对设备、分系统和系统进行加速贮存寿命试验，十分经济有效。美国国家宇航局(NASA)针对航空航天产品，如轴承、齿轮、机械轴、润滑剂、电池、太阳能电池、陶瓷电容器、微电路、印刷电路板、低温贮箱等开展了广泛的高加速寿命试验。
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