可靠性试验(HALT)及可靠性评估技术
HALT与HASS步骤详解
HALT与HASS步骤详解HALT（Highly Accelerated Life Test）和HASS（Highly Accelerated Stress Screening）是用于产品可靠性评估和筛选的测试方法。
它们通过模拟产品在正常使用条件下可能遇到的加速应力和应力范围，以验证产品的可靠性和性能。
HALT测试通常在产品开发的早期阶段进行，目的是识别和消除设计和制造缺陷。
它通过施加不同组合的加速应力和应变到产品上，以寻找产品的性能边界和故障模式。
HALT测试的步骤如下：1.确定测试目标：在开始测试之前，要明确测试目标。
这可能包括产品的可靠性要求以及期望能耗、温度、振动等。
2.设计实验：根据产品的特性和应用环境，设计一系列测试实验。
这些实验通常包括温度循环测试、高低温交变测试、温度冲击测试、振动测试等。
每个实验需要确定测试的参数和范围。
3.设置测试设备：根据测试的实验设计，设置测试设备，包括温度控制设备、冷却设备、振动台等。
4.运行测试：根据实验设计，依次运行每个测试实验。
在每个实验中，逐步增加或减小测试参数，直到产品失效或达到设计限制。
5.分析结果：记录每个测试实验的结果，包括故障模式、失效原因、失效时间等。
根据测试结果，分析并确定产品的性能边界和故障模式。
6.改进设计：根据测试结果，对产品的设计进行改进，以提高产品的可靠性和性能。
这可能包括改变材料、提高冷却系统、加强连接件等。
HASS测试是在产品批量生产过程中进行的，其目的是筛选并排除隐藏缺陷。
与HALT测试不同，HASS测试通常只测试产品的一部分，而不是整个产品。
HASS测试的步骤如下：1.确定测试目标：在开始测试之前，要明确测试目标。
这可能包括产品的可靠性要求以及期望的失效率、故障率等指标。
2.设计实验：根据产品的特性和应用环境，设计一系列测试实验。
这些实验包括温度循环测试、振动测试等。
每个实验需要确定测试的参数和范围。
3.设置测试设备：根据测试的实验设计，设置测试设备，包括温度控制设备、振动台等。
如何进行可靠性测试与可用性评估
如何进行可靠性测试与可用性评估可靠性测试与可用性评估，是软件开发过程中非常重要的环节。
在日常应用中，无论是网页，手机应用还是电脑软件，都需要经过可靠性测试和可用性评估来确保其功能的稳定性和用户体验的良好性。
下面，本文将详细介绍如何进行可靠性测试与可用性评估的流程和方法。
一、可靠性测试的概述可靠性测试是指通过一系列的测试过程，验证系统在规定条件下的可靠性和稳定性。
具体包括功能测试、负载测试、压力测试、稳定性测试等。
在可靠性测试中，我们需要模拟用户的使用场景，执行各种操作以及输入各种数据，以观察系统是否能够正常运行并且不会出现崩溃、死锁或其他严重错误。
二、可靠性测试的步骤1. 确定测试的范围和目标：在开始测试之前，需要明确测试的范围，包括需要测试的功能模块和涉及的系统环境。
同时，还需要确定测试的目标，例如验证系统的性能、稳定性等。
2. 设计测试用例：根据测试的目标和范围，设计相应的测试用例。
测试用例应该覆盖系统的各个功能模块和可能发生的边界条件。
3. 执行测试用例：按照设计好的测试用例，执行相应的测试操作。
在执行过程中，需要记录测试的结果和系统的反应速度，以发现潜在的问题。
4. 分析测试结果：对测试结果进行分析，查找系统的弱点和问题，并记录下来。
根据问题的严重程度和影响范围，制定相应的解决方案。
5. 修复问题与再次测试：根据分析结果，进行问题的修复，并进行再次测试，以验证修复后的系统是否能够正常运行。
6. 完成测试与评估报告：测试完成后，需要撰写一份详细的测试报告，包括测试的范围、目标、测试用例、测试结果、问题分析和解决方案等内容。
三、可用性评估的概述可用性评估是指评估一个系统或产品在实际使用中的用户体验，以及系统是否易于使用和满足用户需求。
可用性评估的方法主要包括用户调查问卷、用户观察、用户访谈等，通过收集和分析用户的反馈，发现系统的不足之处，并提出相应的改进方案。
四、可用性评估的步骤1. 确定评估的目标和指标：在进行可用性评估之前，需要明确评估的目标，例如改善用户体验、提高用户满意度等。
加速可靠性试验
加速试验的发展—80年代
■ Gregg. K. Hobbs博士经多年对环境应力 筛选的研究提出了高加速寿命试验 (Highly Accelerated Life Testing) 和高 速应力筛选(Highly Accelerated Stress Screening)
加速试验的发展—90年代
■ 美国波音公司首次提出可靠性强化试验 （RET-Reliability Enhancement Testing
■ 定量加速试验 ALT
定性加速试验——HALT
■ HALT—高加速寿命试验(Highly Accelerated Life Testing) 。使用阶跃式应力使得产品承受 不同的应力以此来发现产品的设计限的一种过 程。HALT意在于发现产品的应力限以及确认产 品的薄弱地方。这种信息的使用有助于产品的 再设计。
定量加速试验—— ALT
■ ALT—加速寿命试验(Accelerated Life Testing).
加速试验试验使用的应力类型
经统计，对产品可靠性产生影响的 环境应力主要是温度和振动应力。据统 计引起产品故障的环境因素中，温度占 50%左右，振动占20%左右。
加速试验使用的设备
■ 温度箱 ★液氮制冷 ★快速温变率，产品上温变率可达60℃/min ★温度运行范围-100℃～+200℃
加速度自功率控制谱
HALT试验夹具
辅助测试设备开发
■ 针对于不同的产品，根据其功能参数设 计不同的测试设备。
执行HALT
进行HALT试验
HALT样本容量
■ 样本容量n的计算如下式
其中： P(d)是某一故障可能被检测到的概率 p是故障概率或者是任何有故障单元的概率
HALT样本容量
可靠性评估
可靠性概念理解：可靠性是部件、元件、产品、或系统的完整性的最佳数量的度量。
可靠性是指部件、元件、产品或系统在规定的环境下、规定的时间内、规定条件下无故障的完成其规定功能的概率。
从广义上讲，“可靠性”是指使用者对产品的满意程度或对企业的信赖程度。
可靠性的技术是建立在多门学科的基础上的，例如：概率论和数理统计，材料、结构物性学，故障物理，基础试验技术，环境技术等。
可靠性技术在生产过程可以分为：可靠性设计、可靠性试验、制造阶段可靠性、使用阶段可靠性、可靠性管理。
我们做的可靠性评估应该就属于使用阶段的可靠性。
机床的可靠性评定总则在GB/T23567中有详细的介绍，对故障判定、抽样原则、试验方式、试验条件、试验方法、故障检测、数据的采集、可靠性的评定指标以及结果的判定都有规范的方法。
对机床的可靠性评估时，可以在此基础上加上自己即时的方法，做出准确的评估和数据的收集。
可靠性研究的方法大致可以分为以下几种：1）产品历史经验数据的积累；2）通过失效分析（Failure Analyze）方法寻找产品失效的机理；3）建立典型的失效模式；4）通过可靠性环境和加速试验建立试验数据和真实寿命之间的对应关系；5）用可靠性环境和加速试验标准代替产品的寿命认证；6）建立数学模型描述产品寿命的变化规律；7）通过软件仿真在设计阶段预测产品的寿命；大致可把可靠性评估分为三个阶段：准备阶段、前提工作、重点工作。
准备阶段：数据的采集（《数控机床可靠性试验数据抽样方法研究》北京科技大学张宏斌）用于收集可靠性数据, 并对其量化的方法是概率数学和统计学。
在可靠性工程中要涉及到不确定性问题。
我们关心的是分布的极尾部状态和可能未必有的载荷和强度的组合, 在这种情形下, 经常难以对变异性进行量化, 而且数据很昂贵。
因此, 把统计学理论应用于可靠性工程会更困难。
当前，对于数控机床可靠性研究数据的收集方法却很少有人提及, 甚至可以说是一片空白。
目前, 可靠性数据的收集基本上是以简单随机抽样为主, 甚至在某些情况下只采用了某一个厂家在某一个时间段内生产的机床进行统计分析。
产品生命周期的可靠性测试类型
产品生命周期的可靠性测试类型可靠性的主要测试类型根据产品生命周期的各个阶段大约分为四类，即HALT（研发早期）、ALT（研发中期）、RDT（研发末期暨生产导入期）、ORT（量产期）。
其他的一些可靠性GoTest由于目的单纯，所以样品数往往是经验值或与可靠性目标相关的统计学方法值，此处暂不赘述。
这四个阶段的测试对于样品数的要求都有所不同，下面给出一些参考意见。
HALT：此测试主要目的是找出设计中的重大问题和主要失效模式，增加产品的稳健度（Robustness)，确定产品的四个极限即Low&HighDL(DestructiveLimit)和Low&HighOL(OperatingLimit)。
所以，样品数非常少，通常每次仅2-4个。
当然根据不同产品类型和测试条件，相应作出调整，但此时，样品数并不依据统计学方法给出。
ALT：此测试主要目的是验证MTBF目标。
此时，样品数的选择和几个因素有关，主要是MTBF目标、加速因子（AF）、GEMFactor、测试时间。
而加速因子与加速老化测试的条件(condition)相关，如温度、温湿度、温湿度加开关交变加速率等；GEMFactor同可接受失效数和置信度相关。
下面的表示温湿度ALT测试时间与样品数之间关系的公式可以进一步说明：Duration(hrs)=(MTBFspecxGEMfactorCL)/(SampleSizexAFtempxAFRH).GEMfactor如下表RDT:此测试目的是为了验证可出货产品是否满足可靠性目标。
RDT可分为加速和非加速两种。
做RDT 计划，首先要知道产品寿命分布曲线（lifedistribution)。
然后根据lifedistribution，确定以下三种测试方法中的一种，即二项式参数（ParametricBinomial）、非二项式参数（Non-ParametricBinomial）、指数卡方（ExponentialChi-Squared）。
--可靠性工程试验技术培训
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温度保持 vs. 温度循环
温度保持 ：
与室温 之差 试验时 间
•
SS 1 e
温变范 围
0.0017 ( R0.6)0.6 t
温变率
温度循环：
SS 1 e
0.0017 ( R 0.6)0.6 [ln(ev )]3 N
循环次 数
结论：温度循环的筛选效率要比温度保持高得多 ！
加速可靠性 试验
• 加速试验介绍
• 定性加速试验: HALT/HASS • 定量加速试验: ALT
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环境应力筛选试验（ESS）
目的和分类 机理及基本方法 应用及效益 应注意的事项
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ESS的目的 在产品出厂前，有意将环境应力 施加到产品上，使产品的潜在缺陷加
© 2008 北京运通恒达科技有温度箱内，将热电偶固定在产品的典型部位上，数量 不得少于三个，装好热电偶后，应使产品恢复原状，接通产品电源，使 其工作。 将试验箱温度设定值调到规定的高温极限值，使试验箱空气温度以 11℃/min的平均速率上升。 保持试验箱空气温度在上设定值温度，直到产品上2/3热电偶的温度在 上设定值温度±5℃为止，记录该时刻。 断开产品电源，使其停止工作。将试验箱温度设定值调到规定的低温极 限值，使试验箱空气温度以-8℃/min的平均速率下降。 保持试验箱空气温度在上设定值温度，直到产品上2/3热电偶的温度在 上设定值温度±5℃为止，记录该时刻。 反复进行2-3次测量，得到升温时受试产品的滞后于试验箱空气的平均 时间T1和降温时受试产品的滞后于试验箱空气的平均时间T2。 将T1作为高温保持时间，将T2作为低温保持时间。
HALT与HASS技术原理概述
电子产品可靠性与环境试验
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征应用在筛选过程中呢 & 答案是肯定的 % $%)) 技 术正是应用了这些特征数据 " 并将其作为筛选应力 的选择依据 % 其应力值的选取一般为 $%&’ 中破坏 极限和工作极限之间的应力值 % 如图 * 所示 %
图(
交变应力试验曲线图
况! 在得到以上数据后 " 通过分析造成首发故障的 故障机理并加以改善 " 就能使产品可靠性得到一定 的提升 ! 如果产品在技术指标要求的应力范围内存 在故障模式 " 则还需要对这些故障模式加以改善 " 使其发生的应力高于技术要求 " 并留出足够余量以 满足实际使用的需要 ! 对 于 改 进 后 的 产 品 " 同 样 需 要 经 受 $%&’ 试 验 " 以确认改进效果 ! 但此时的起始应力值可适当 调升 ! $%&’ 试验结果 " 如图 # 所示 ! 当然 " 这也取决于产品的类型 % 为避免产品受 到破坏" 该应力值必须经过仔细分析" 并通过
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图9
?"*8 步进应力试验曲线图
9 ?"*8 技术
?"*8 是由加速寿命试验 # "*8$ 技术发展而
来 ( 虽然其名称是寿命试验 ! 但在实际的应用中 ! 却往往充当着极限验证者的功能 ( 产品都存在多种故障模式 ! 而这些故障模式的 出现一般都对应着相关的应力环境 ! 它们在时间应 力轴上的排列顺序直接表征着产品的可靠性水平 ( 如果故障模式发生的时间越短 ) 应力值越低 ! 那么 产品的可靠性水平也就越低 " 因此 ! 了解故障模式 的分布会有利于对产品进行可靠性评估和进行有目
可靠性鉴定试验与验收试验
ESS的环境条件和应力施加程序着重于能发现引起 早期故障的缺陷，丌需对寿命剖面进行准确模拟
研制阶段，ESS作为可靠性增长、鉴定的预处理手 段，生产和大修时ESS作为出厂前的常规检验手段
ESS发展：筛选无标准、强应力筛选、 HALT/HASS
可靠性研制
通过施加适当的环境应力、工作载荷，寻找产品中 的设计缺陷，以改进设计，实际上也是一个试验、分 析、改进（TAAF）的过程，提高产品固有可靠性
可靠性鉴定试验（404）
建立FRACAS（205）
故障树分析（305）
可靠性验收试验（405）
故障审查组织（206）
潜在分析（306）
可靠性分析评价（406）
电路容差分析（307）
寿命试验（407）
制定R设计准则（308）
元器件选择与控制（309）
确定R关键产品（310） 确定对产品R影响（311）
建立可靠性模型（301）
环境应力筛选（401）
使用R信息收集（501）
R工作项目要求（102）
制定R工作计划（202）
可靠性分配（302）
可靠性研制试验（402）
使用可靠性评估（502）
对承制方监控（203）
可靠性预计（303）
可靠性增长试验（403）
使用可靠性改进（503）
可靠性评审（204）
FMECA（304）
平均故障间隔时间 mean time between failures（ MTBF）
规定的期间内,产品寿命单位总数不故障总次数之比。
可靠性试验在GJB450工作项目中的地位
装备可靠性工作项目
确定R要求和工作项目
可靠性管理
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一文看懂可靠性试验(HALT)及可靠性评估技术什么是可靠性试验？可靠性试验是指通过试验测定和验证产品的可靠性。
研究在有限的样本、时间和使用费用下，找出产品薄弱环节。
可靠性试验是为了解、评价、分析和提高产品的可靠性而进行的各种试验的总称。
大部分人有一个认识：提高产品的可靠性，会增加成本。
为什么开展可靠性试验1、现阶段，我国装备与国际先进设备相比，面临一个重要问题：长期质量的差距。
2、产品可靠性不足引发事故，造成生命财产损失。
3、电力产品的新特点，给可靠性提出新的挑战。
4、“一带一路” 对中国产品走向世界提出了更严酷的可靠性需求。
5、国家和大客户对可靠性的需求和要求不断增强。
国家层面：中国制造2025明确提出：使重点产品的环境可靠性，使用寿命达到国际同类产品先进水平。
国家十三五科技规划中，设立了继电保护可靠性技术和应用的研究课题。
大客户层面：国家电网：在就地化保护入网检测中，首次引入可靠性试验，验证产品可靠性设计水平和寿命指标。
在关于新型一、二次设备（例如：电子式互感器）的科研项目中，增加了可靠性验证和寿命评估等相关研究课题。
南方电网：在自动化产品入网检测中，要求厂家开展和提供关键元器件可靠性试验，明确选型原则。
在配电自动化终端方面深化研究，提出高可靠免维护的目标，并引入环境和可靠性理念和手段进行验证。
有哪些可靠性试验方法可靠性试验分类方法很多，可以从标准角度归纳并分析。
1、定时截尾试验定时截尾试验是指事先规定一个试验时间，当试验达到所规定的时间就停止。
样本中出现故障的样品数是随机的，事先无法知道。
案例：假设在一批数量为N的产品中，任意抽取数量为n的样本，规定试验截止时间为T0。
按上述方法进行可靠性试验，设出现故障的序号为r，记录第r个故障发生的时刻Tr。
如果到规定的截尾时刻T0还没有出现r 个故障，即Tr≥T0，则判定可靠性试验合格或接受；如果在规定的试验截止时间T0以前，已出现r个故障，即Tr<T0，则认为该产品不合格或拒收。
2、序贯试验又称序贯分析，对现有样本一个接着一个或一对接着一对地展开试验，循序而连贯地进行，直至出现规定的结果便适可而止结束试验。
特点：这种试验既可避免盲目加大试验样本数而造成浪费，又不致于因试验样本个数太少而得不到结论-节约样本（比一般试验方法节约样本30~50%）。
常用的序贯试验法有对分法、0.618法、分数法、抛物线法、爬山法和分批试验法等。
3、可靠性增长试验通过对产品施加真实的或模拟的综合环境应力，暴露产品的潜在缺陷并采取纠正措施，使产品的可靠性达到预定要求的一种试验，它是一个有计划的试验-分析-改进（TAAF）的过程。
注意：可靠性增长活动不是针对设计低劣的产品的，而是针对经过认真设计仍然由于某些技术原因达不到要求的产品。
切记：可靠性增长的核心是消除影响设计缺陷。
但是，把可靠性水平寄托在增长活动上的态度是错误的。
4、加速试验5、高加速试验（HALT）高加速寿命试验（简称HALT试验）是由美国军方所延伸出的设计质量验证与制造质量验证的定性试验方法，利用快速高、低温变换的震荡体系来揭示电子和机械装配件设计缺陷和不足。
HALT试验箱可提供-100℃～＋200℃的温度区间，温变速率可达到70℃～100℃/min。
同时，提供六轴向随机振动（振动强度0～75Grms，频率范围1Hz～1MHz。
），在低频范围内传递较高的振动能量，激发大型产品潜在的缺陷。
HALT优势1：快速检测缺陷，消除故障机会。
HALT优势2：评估失效率和MTBF，验证标准。
基本概念评估方法评估案例1、评估案例一：ALT评估（加速系数已知）试验需求：产品的贮存和使用时间不小于20年；产品的年平均失效率为0.2%。
试验方法：利用温度试验箱为被测样品施加恒定温度应力环境（1）加速应力试验组数和样品数：恒定应力加速寿命试验的组数选为1组，20 个样品；试验样品采用同一批次生产的；（2）应力水平：恒定温度应力选为90℃；加速系数取AF=25=32；（3）将试品放入指定温度箱并安装固定好，上电检查试品运行和各项性能指标是否正常，记录相关参数跟检测时间；（4）试验从常温开始，缓慢增加（避免温度冲击）到指定温度应力值（90℃），保持相应恒定温度应力值，误差不超过±5K；（5）定时检测试品运行情况和各项性能指标是否正常，记录相关参数跟检测时间；（6）试品出现失效后，记录相关参数跟检测时间，继续试验，直到失效样品数占投入样品的比例不小于50%，停止试验。
数据分析与结果判定：（1）统计累积失效率F(t)；（2）在威布尔概率纸上描点作图；（3）利用威布尔概率纸进行分析，可以得到：a. 确定产品的失效分布规律；b. 确定产品的寿命特征值（中位寿命、特征寿命、可靠寿命等）。
2、评估案例二：ALT评估（加速系数未知）3、评估案例三：HALT评估美国OPS AlacarteReliability Consultants的“HALT-to-AFR计算器”，对被试对象在现场的实际失效率和MTBF进行评估，方便用户甄别不同厂家产品的优劣属性和程度，筛选优秀供应商。
配网传感器HALT试验1、测试背景近年来，在国家电网公司的关心支持和电力行业智能配电专委会的密切配合下，配电一二次专项工作组积极开展了有关工作，组织有关科研单位和生产企业研制开发了12kV智能配电柱上开关，并且在多个省/市和地区较大规模试点应用，在支撑精益化线损管理、就地故障处理和专业化运维等方面取得了较为明显的成效。
2、测试目的（1）摸底配电网10kV交流传感器的可靠性设计水平；（2）分析产品在不同环境和应力条件下的失效规律、失效模式和失效机理;（3）为企业改进和完善产品提供依据，提升产品性能和可靠性。
3、样品信息4、试验方案温度应力测试结果：厂家E：低温操作极限和高温操作极限均满足HALT试验的期望值，反映出厂家在设计产品时，充分考虑了低温和高温适应性，预留的设计裕度较大，在快速温变和低温环境下表现出很好的可靠性。
厂家D：在低温操作极限满足HALT试验的要求，在快速温变和低温环境下表现出较好的可靠性；高温操作极限虽符合T/CES 018-2018 的要求，但低于HALT试验的期望值，产品在高温下的可靠性设计裕度有进一步提升的空间。
其余厂家：在-40℃和+80℃温度下失效，反应出产品可靠性设计裕度不足。
原因可能包括两个：（1）产品对低温和高温的适应性不够，精度受温度影响较大；（2）产品对 60℃以上的温度变化率适应性差，精度受影响大，且产品出现功能紊乱，在温度稳定后无法恢复正常。
振动实验结果：5个厂家的产品在振动步进应力上均表现良好，操作极限满足HALT试验的期望值。
经过6轴随机振动环境的规定时间测试，这些传感器产品的精度未受到明显影响。
可能的原因：传感器本身电子元器件少，内部的焊接点也少，且处于固封状态，所以对振动的适应性较强。
结果分析：配网传感器寿命评估试验需求：产品的贮存和使用时间不小于20年；产品的年平均失效率为0.2%。
标准依据：（1）GB/T 2689.1-1981 恒定应力寿命试验和加速寿命试验方法总则；（2）GB/T 2689.2-1981 寿命试验和加速寿命试验的图估计法（用于威布尔分布）；（3）T/ZDG 018-2018 配电网10kV及20kV交流传感器技术条件。
数据分析与结果判定：（1）统计累积失效率F(t)；（2）在威布尔概率纸上描点作图；（3）利用威布尔概率纸进行分析，可以得到：a. 确定产品的失效分布规律；b. 确定产品的寿命特征值（中位寿命、特征寿命、可靠寿命等）。
试验方法：利用温度试验箱为被测样品施加恒定温度应力环境（1）加速应力试验组数和样品数：恒定应力加速寿命试验的组数选为 1组，20个样品；试验样品采用同一批次生产的；（2）应力水平：恒定温度应力选为90℃；加速系数取AF=25=32；（3）将试品放入指定温度箱并安装固定好，上电检查试品运行和各项性能指标是否正常，记录相关参数跟检测时间；（4）试验从常温开始，缓慢增加（避免温度冲击）到指定温度应力值（90℃），保持相应恒定温度应力值，误差不超过±5K;（5）定时检测试品运行情况和各项性能指标是否正常，记录相关参数跟检测时间；（6）试品出现失效后，记录相关参数跟检测时间，继续试验，直到失效样品数占投入样品的比例不小于50%，停止试验。
配网传感器测试意义：（1）首次引入HALT试验理念，快速验证10kV配网传感器的可靠性设计水平。
（2）首次借助加速试验理论和寿命评估模型，验证10kV配网传感器的寿命指标。
（3）为建立配网传感器可靠性试验、评估和标准体系积累数据，筛选优质产品及供应商。
（4）积极探索，从可靠性领域为配网一二次融合产品提供经验支撑，助推国家在配网方面的战略部署。
可靠性试验的驱动力（1）第一驱动力是企业；（2）需要用户的要求和引导；（3）需要行业的刺激和支撑。
正确认识可靠性试验（1）与型式试验相区分；（2）对企业生存竞争的意义；（3）对行业进步的支撑作用。
构建可靠性体系（1）试验是验证和提高可靠性的重要环节，但试验不等于可靠性；（2）可靠性是设计和管理出来的，需要用户、企业和检测机构共同努力；（3）可靠性是一个系统工程，需要从设计、研发、制造、运行等各个角度入手，构建可靠性管理体系。