环境试验在产品全寿命周期的应用

环境试验在产品全寿命周期的应用

刘旭刘宇彬孟宪宁

（中国电子科技集团公司第四十九研究所哈尔滨150001）

摘要：本文以全寿命周期管理的定义为基础，着重分析了环境试验概述，以实际为出发点对积极推行全寿命周期成本管理的对策进行了探讨。

关键词：环境试验；可靠性强化试验；加速寿命试验；环境应力筛选

一、前言

随着经济环境的发展，全寿命周期管理应运而生，产品的全寿命周期是指产品经过研发、设计、制造、营销、用户使用直到产品被弃置的整个过程，其成本内容不仅包括生产者和用户承担的成本，还包括由其他社会成员所承担的环境成本。

二、全寿命周期管理的定义

全寿命周期工程管理是一种实现包括建设期、使用期和翻新与拆除期等阶段在内使总造价最小化的方法。这一定义指出全寿命周期工程造价管理不能只局限于工程项目建设前期的投资决策阶段和设计阶段，还应该进一步在施工组织设计方案的评价、工程合同的总体策划和工程建设的其他阶段中使用，尤其是要考虑项目的运营与维护阶段的成本管理。

全寿命周期造价是一种可审计跟踪的工程成本管理系统。它既可以被看作工程项目投资决策的一种分析工具，或一种用来选择决策备选方案的数学方法，也被作为计算工程项目整个寿命期的所有成本确定设计方案的一种技术方法。它研究的是工程项目整个寿命周期阶段，在是整个阶段对寿命周期成本动态的严格加以控制，以达到寿命周期成本最小化的目标。

根据我国工程造价管理的具体情况，把建设项目全寿命周期工程造价管理划分为：决策阶段、设计阶段、施工阶段、竣工阶段和运营维护阶段。

三、环境试验概述

激发试验(Stimulation)通过施加激发应力、环境快速检测来清除产品的潜在缺陷。试验所施加的应力并不模拟真实环境，而以提高激发效率为目标。加速环境试验是一种激发试验，它通过强化的应力环境来进行可靠性试验。加速环境试验的加速水平通常用加速因子来表示。加速因子定义为设备在自然服役环境下的寿命与在加速环境下的寿命之比。施加的应力可以是温度、振动、压力和湿度(即所谓“四综合”)及其他应力，应力的组合亦是有些场合更为有效的激发方式。高温变率的温度循环和宽带随机振动是公认最有效的激发应力形式。加速环境试验有2种基本类型：加速寿命试验(AcceleratedLifeTesting)、可靠性强化试验(ReliabilityEnhancementTesting)。可靠性强化试验(RET)用以暴露与产品设计有关的早期失效故障，但同时，也用于确定产品在有效寿命期内抗随机故障的强度。加速寿命试验的目的是找出产品是如何发生、何时发生、为何发生磨耗失效的。下面分别对2种基本类型进行简单阐述。

1、加速寿命试验(ALT)加速寿命试验只对元器件、材料和工艺方法进行，用于确定元器件、材料及生产工艺的寿命。其目的不是暴露缺陷，而是识别及量化在使用寿命末期导致产品损耗的失效及其失效机理。有时产品的寿命很长，为了给出产品的寿命期，加速寿命试验必须进行足够长的时间。加速寿命试验是基于如下假设：即受试品在短时间、高应力作用下表现出的特性与产品在长时间、低应力作用下表现出来的特性是一致的。为了缩短试验时间，采用加速应力，即所谓高加速寿命试验(HALT)。

加速寿命试验提供了产品预期磨损机理的有价值数据，这在当今的市场上是很关键的，因为越来越多的消费者对其购买的产品提出了使用寿命要求。估计使用寿命仅仅是加速寿命试验的用处之一。它能使设计者和生产者对产品有更全面的了解，识别出关键的元器件、材料和工艺，并根据需要进行改进及控制。另外试验得出的数据使生产厂商和消费者对产品有充分的信心。加速寿命试验的对象是抽样产品。

2、可靠性强化试验(RET)可靠性强化试验有许多名称和形式，如步进应力试验、应力寿命试验(STRIEF)、高加速寿命试验(HALT)等。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，来激发故障和暴露设计中的薄弱环节，从而评价产品设计的可靠性。因此，RET应该在产品设计和发展周期中最初的阶段实施，以便于修改设计。国外可靠性的有关研究人员在80年代初就注意到由于设计潜在缺陷的残留量较大，给可靠性的提高提供了可观的空间，另外价格和研制周期问题也是当今市场竞争的焦点。研究证明，RET不失为解决这个问题的最好方法之一。它获得的可靠性比传统的方法高得多，更为重要的是，它在短时间内就可获得早期可靠性，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。RET的目的是要引起失效，因此它是破坏性试验，试样数量尽可能少。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。通常RET的做法是施加预定的环境应力和工作应力，从小量级开始，然后逐步增加直到出现以下3种情况全部试样失效；应力值大大超出服役期望值；出现非相关失效。

3、其它类型加速环境试验

可靠性试验还包括可靠性统计试验，即可靠性鉴定试验和可靠性验收试验。基于加速环境的可靠性统计试验是加速环境试验亟待解决的一个问题。该问题的核心是通过高量级的加速环境试验数据去评估试样在低量级的服役环境中的可靠性水平。

四、积极推行全寿命周期成本管理的对策

1、加强宣传和培训，提高人们对全寿命周期成本管理的认识

首先，加强对全寿命周期成本管理理念的宣传，努力改变人们的传统成本管理观念。通过宣传，使企业全体员工都认识到成本管理并不仅仅是财务一个部门的事情，而是与每个人的利益息息相关；成本管理内容也绝不仅仅是在项目结束后进行简单的会计成本核算，要引导人们将企业成本管理的视角向前延伸至研发设计阶段，向后延伸至售后服务及报废回收处理阶段，拓宽成本管理的视野。其次，加强人员的培训，提高他们的成本控制水平。

2、加强全寿命周期成本管理的理论研究和案例库建设

首先，加强全寿命周期成本管理的理论研究。该理论自上世纪80年代引进到我国之后，通过中国设备管理委员会多次组织的培训班和研讨会，取得了一定的研究成果。但总体来说，还是缺少理论体系的系统性，大多是围绕作用和意义泛泛而谈，或者提出一些支离破碎的措施，对实际的工作指导意义不大。建议由财政部或者中国会计学会牵头，加大对该理论研究的支持力度，以促进在我国企业中的推广。其次，建立全寿命周期成本管理案例库。

3、积极探索实施全寿命周期成本管理的技术支撑体系

首先，加强信息化建设，建立并不断完善全寿命周期成本管理数据库。成本数据和其他基本数据的采集与分析是推行全寿命成本管理的一项重要的基础工作，一方面要尽早提高信息化水平，在企业内部建立相应的数据库，确立规范的程序和方法，从计划、采购、生产、财务、基建、统计等管理系统中提取丰富的成本信息，做好历史数据的记录和整理工作，用于查询、分析和评价，并对优化决策提供数据支撑；另一方面，应当确认全寿命周期成本控制所用数据的可靠性，即判断从正在使用的系统中所得到的数据能否用来确定新系统的费用，并保证数据口径、计算方法、适用条件等方面的一致性。其次，针对全寿命周期成本控制所涉及到的各项技术，必须尽快构建实施的技术支撑体系，即解决如何实施的问题，它关系到全寿命周期成本管理的推进速度与质量。

4、加强立法工作，以法制化强制推行全寿命周期成本管理

全寿命周期成本管理的推行需要一套完善的制度做保障。目前，许多发达国家不仅从法律法规上做了规定，还强制要求在进行投资决策和方案优化时必须应用全寿命周期成本进行辅助分析。

五、结束语

总之，环境试验是基于真实环境模拟的试验方法，具有模拟真实环境，加上设计裕度，确保试验过关等特点，目前已应用于通讯、电子等工业部门，并得到了迅速的发展。

参考文献

[1]殷俊明：成本控制战略之演进逻辑：基于产品寿命周期的视角[J].会计研究，2014.

[2]沈剑飞：关于寿命周期成本的探讨[J]，2014.

[3]郭雅：基于蒙特卡洛法的全寿命周期成本计算[J].山西科技，2013.