JB T 12021.1-2014 智能仪表可靠性试验与评估 第1部分 通用导则.pdf
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1、. , I! ICS 25.040.40 N 10 备案号:45914-2014 中华人民共和国机械行业标准JB厅、12021.1-2014智能仪表可靠性试验与评估第1部分:通用导则Reliability test and evaluation for intelligent instrument -Part 1: General rule 2014-05-06发布2014-10-01实施蚓;中华人民共和国工业和信息化部发布! JB厅12021.1-2014目次 Ew-122jjjjjjjA14,JjjnJmmmmu口UMMMMMMMMnn例例例表案案案用例求HHHHHHHH析析析析案要分分分
2、分析tHHHHHHHHHHHHH验验验计分俨HHUHHHHHHHHH试试试统验翻长定证据试增测验数命可uHHH析H性性性性寿及则法H分估靠靠靠靠速量求原定方计估豆叶I-I可可加征要求据定确验验验验统评与)特量要判制数的试试试试据验与理录录录影和件性征标障障的系数性长定证数式施处附附附附附文靠特指故障故据值障靠增测验验命实备施据性性性性性明以相靶靶糊地脚瓶翩翩翩轩L翻翻翻刷耐地躺帧蝴酬地例唰述饥脚注饥酬酬述性与仪可可仪概关非故故累仪概可可可现加性试试试(概案(概案(概案(概围范语能能能靠AB11范规术智UG智川口口MH川M智可川口口录MM录UU录川口录录U前引1234567附附附附附 JBIT
3、12021.1-2014 E.2 案例分析.22参考文献.25表1智能仪表可靠性增长要求.3表2智能仪表可靠性指标体系.3表3MTBF的区间估计公式.7表A.1试验故障数据.12表C.1方案4:7合格判定表(=20%,马四p=3.0).16 表0.1故障记录卡.18表0.2故障分析报告.19表0.3现场工作报告.20表0.4产品试验、现场运行可靠性数据汇总表.21表E.1试验数据.22表E.2第一组数据处理.22表E.3各组试验数据处理汇总.23表E.4各组应力水平下的、.23表E.5加速寿命模型参数的计算过程H.23表E.6形状参数m的加权平均值厉的计算过程.24H A 刚吕ffilT 12
4、021 20时,用极大似然估计。6.2.3.2.3 分析方法采用统计分析法,分析步骤如下za)对试验数据进行增长趋势分析:b)对增长参数b和尺度参数a进行估计:c)对模型的拟合优度进行检验:d)对产品当前的MTBF进行估计。详细分析方法参见GJB14070 6.2.4 累积故障数r=O时的可靠性判断如果累积试验时间达到要求的MTBF值的2.3倍时,累积故障数r为0,则以90%置信水平认定智能仪表的MTBF已达到要求值,而提前结束试验。6.2.5 可靠性增长试验案例可靠性增长试验案例参见附录A。6.3 可靠性测定试验6.3.1 目的根据试验数据,用统计分析方法按一定置信水平估计智能仪表的可靠性特
5、征量值。6.3.2 试验方案可靠性测定试验有四种方案:a)定数有替换截尾试验:b)定数无替换截尾试验:c)定时有替换截尾试验:d)定时无替换截尾试验。6.3.3 置信区间和置信水平的选择如选择使用方风险为10%,则选用80%的置信区间,其单侧置信水平为90%;如选择使用方风险为20%,则选用60%的置信区间,其单侧置信水平为80%。见JB厅6214一1992中6.4.1.2。6.3.4 分析方法6.3.4.1 MTBF的点估计按GB厅5080.4确定可靠性测定试验的点估计:6 JB厅12021.1-2014a)累积故障数严0,MTBF的点估计值MTBF=3tI; ; b)累积故障数r:;O,按
6、式(1)计算MTBF0 6.3.4.2 MTBF的区间估计6.3.4.2.1 查表法根据累积故障数和规定的置信区间,查血厅6214-1992中表2或表3,得到对应的置信上限系数Cu和下限系数CL。用查得的系数分别乘以MTBF,得到MTBF上限值MTBFu见式(10)J和下限值MTBFL 见式(11)J: MTBFu = MTBF x Cu. (10) MTBFL = MTBF x CL . . . . . .(11) 6.3.4.2.2 公式计算法从表3中查出MTBF的计算公式,计算MTBF的区间估计值。表3MTBF的区间估计公式试验方式双侧置信区间单侧置信下限定时截尾t(2:马:;MTBF运
7、dJ¥)X2(2均阳田二2(2L)2t . MTBF去一?二一XZr.C) 定数截尾_ 2t . MTBF兰一一一X2r中2.C)注:i-i分布的下侧分位数,可查血IT6214-1992中表B.l;C一一置信水平:叽定数有替换截尾尾截橄无数定rT臼II;一一累积试验时间,t = ;=1 nto 定时有替换截尾、Lt;+(n-r)to 定时无替换截尾;=1 一参加试验的智能仪表数:一定数截尾试验的截止时间:t广一第i台受试仪表的故障时刻:t一定时截尾试验的截止时间。6.3.5 可靠性测定试验案例可靠性测定试验案例参见附录B。6.4 可靠性验证试验6.4.1 目的验证智能仪表的设计是否满足可靠性要
8、求,找出设计、制造中存在的问题:以一定置信水平或置信7 JB厅12021.1-2014区间验证智能仪表可靠性特征量是否达到所要求的水平。6.4.2 试验方案6.4.2.1 定时定数截尾试验方案若事先规定试验时间、费用或故障数,可选用定时/定数截尾试验方案,新研制的产品可选用定时截尾试验方案。按皿厅6214一1992中表A.13的方案进行选择。6.4.2.2 截尾序贯试验方案若需要根据确定的生产方风险和使用方风险对MIBF作出接收或拒收判定,可选用截尾序贯试验方案。按JB厅6214-1992中表A.2的方案进行选择。6.4.2.3 可靠度R(t)试验方案6.4.2.3.1 适用范围可靠度试验方案
9、利用成败型试验的数学模型,选用可靠度R(t),对智能仪表进行可靠性试验评估。本方案适用于试验样机数量较少,而平均寿命较长的产品。6.4.2.3.2 模型选用n台样机进行试验室寿命试验,到规定的时间为t时,累积不合格项数为rlo寿命试验结束后,按相关技术要求进行出厂项目测试,试验项目总数为N,记录不合格工页数为巧。不合格项目总数为rN = i +巧,则在规定的时间I时该产品可靠度的点估计值见式(12)J:主(t)=旦沪 . (口式中zN一一试验项目总数:rN一一不合格项目总数。6.4.2.3.3 判定准则若目标值R(t)运豆(t),可接收:反之则拒收。6.4.3 可靠性验证试验案例可靠性验证试验
10、案例参见附录C。6.5 现场试验数据统计分析6.5.1 目的在产品寿命较长、实验室进行可靠性试验比较困难,而现场仪表使用量大、管理比较规范的情况下,可利用从使用现场收集的数据,对智能仪表的可靠性进行估计。6.5.2 现场数据收集6.5.2.1 人员培训数据采集前,应对负责数据收集的人员和记录人员进行培训或工作交底,说明记录要点和记录者应提供准确可靠数据的职责。8 JB厅12021.1-20146.5.2.2 数据收集方法及要求评估数据可由生产方派人进行现场跟踪调查或委托使用方提供智能仪表实际使用信息。6.5.2.3 数据收集程序按照JBIT50123确定的程序进行。6.5.3 试验方案试验方案
11、如下za)可靠性数据的收集=1)按6.5.2确定的方法步骤获取数据,并派专人到现场,准确、详细地对所记录的故障进行跟踪调查:2)参照附录D可靠性数据统计分析用表,编制信息收集表。b)制定故障判据:故障判据由生产方和使用方根据实际情况共同商定或委托第三方制订,故障判据应附在评估报告之后。c)观察周期:数据的记录应从产品的投运开始,观察周期至少三个月。d)数据的评估:可采用点估计或区间估计法进行评估。6.6 加速寿命试验6.6.1 目的通过提高产品试验应力水平,使产品在模拟试验环境条件下加快故障,缩短试验时间,运用加速寿命模型,估计出智能仪表在正常工作应力下的可靠性特征量。对长寿命、批量较小的产品
12、进行a恒定应力加速寿命试验。6.6.2 试验方案6.6.2.1 试验方法按照GB2689.1-1981、GB2689.2-1981、GB2689.3一1981、GB2689.4-1981中确定的方法选择。6.6.2.2 参数选择选择加速应力、确定加速应力水平:选择试验样品及分组:确定测试周期、试验截尾时间。6.6.2.3 故障判据确定按照5.4的原则确定故障判据。6.6.3 模型加速寿命模型见式(13):ea+b伊(S) . . . . . (13) 式中:一一特征寿命:11fT (岛一应力水平S的己知函数,(S):i;a、b一一待估参数。TU 度压温电为为SS 9 JB厅12021.1-20
13、146.6.4 分析方法6.6.4.1 图分析法按照GB2689.2一1981确定的方法进行分析。6.6.4.2 统计分析法根据各组投试样品数n选择统计分析法:n25,选择简单线性无偏估计法,按照GB2689.3一1981中确定的方法进行分析;n 三25,选择最好线性无偏估计法,按照GB2689.4-1981中确定的方法进行分析。分析步骤如下za)将各组应力水平下故障时间从小到大按顺序排列,制成相应试验数据表格:b)对各组应力水平下的故障数据进行处理,计算各组的尺度参数民位置参数:c)估计加速寿命模型的参数a、b,得到产品在要求的应力水平下的特征寿命pd)计算形状参数m的加权平均值历:e)根据
14、需要,计算其他参数,如平均寿命、激活能、加速系数等。6.6.5 加速寿命试验案例加速寿命试验案例参见附录E.7 可靠性试验实施与评估7.1 试验准备可靠性试验前应根据任务要求制定试验方案、编写试验实施计划,按实施计划中的要求进行试验前的准备工作,主要包括以下方面=a)根据试验目的和要求,明确故障判据;b)根据制定的试验方案,确定试验的基本方法和步骤:c)分析环境条件,准备试验样机和测试设备:d)明确规定试验中应测量的参数和监测内容,以及设置监测周期或监测点e)准备试验记录表格和相应的函数表、概率表等。7.2 试验实施按照确定的试验方案实施。7.3 试验数据处理与评估7.3.1 数据处理数据处理
15、包括:a)计算累积故障数:根据制定的故障判据表对关联故障进行加权后的故障数处理。b)确定故障发生时间:有自动监测装置的,以自动记录到的时间计算:采用定时测试时,不在测试时刻发生的故障按皿厅6214一1992中8.2的规定确定故障时间。c)对试验数据进行统计分析,估计参数。7.3.2 结果评估7.3.2.1 评估依据z试验时间、试验中发生的责任故障数及所用统计试验方案的统计标准。10 . 7.3.2.2 评估结论:作出合格与否的结论。7.3.3 可靠性试验评估报告JB厅12021.1-2014智能仪表可靠性试验结束后,可由具有可靠性评估资质的单位出具可靠性试验评估报告,并作出结论意见。试验评估报
16、告编写内容如下:a)确定试验对象、条件、要求和目的:b)确定试验项目、应测试的参数和测试周期、故障的判别准则:c)明确和审查试验记录、故障记录和故障报告的编制要求:d)记录试验计划的进展情况并对试验数据进行统计分析。11 JBIT 12021.1-2014 附录A(资料性附录可靠性增长试验分析案例A.1 概述本附录提供了应用AMSAA模型对可靠性增长试验数据进行统计分析的案例。A.2 案例某产品在可靠性增长试验中发生了7次故障,故障数据见表A.l。试验于to=567h时截尾。利用AMSAA模型进行分析,估计试验结束时的MTBF.表A.1试验故障数据故障数累积故障时间h 16 4 133 5 2
17、18 6 307.5 7 402.5 12 分析步骤如下:a)增长趋势分析:用U检验法对产品的试验数据进行增长分析。计算检验统计量zM 由试验数据得二1.84.: t, =l;二_.!.1.J12M Mtr. 2 取显著性水平=0.2,查正态分布的双侧分位数()表(参见GJB1407一1992中表B.l),得(l = 1.28。由于-缸,故以显著性水平0.2表明产品可靠性有明显的增长趋势。b)对增长参数b和尺度参数a进行估计:由式(6)、式(7)和式(9)得:b=- = 0.515 Mlntr. -)nti i=l =r/tr.b = 0.267 c)模型拟合优度检验:计算拟合优度检验统计量c
18、品: M 1(.飞b., .12 c2=C2=-L-+Y|il-二二土I=0.035 川,12M匀IJr.) 2M I 在显著性水平=0.2,查C的临界值表Ca(参见GJB1407-1992中表B.2),得zJBff 12021.1-2014 Ci.0.2 = 0.124 故c;CA2,表明拟合优度检验以显著性水平0.2不拒绝AMSAA模型,可以采用AMSAA模型估计产品的MTBF。d) MTBF的估计z因为累积故障数r=7 :;20,采用无偏估计。由式(幻,试验结束时,MTBF的无偏估计为:MTBF(t1:) = (btl= (0.267 x 0.5山56卢邸t=四46h 当置信水平为0.8
19、0时,查定时截尾MTBF置信区间系数表参见GJB1407-1992的表B.3),得置信上限系数Ku和置信下限系数KL:Ku(7, O.8=2.616 KL(7.0 8) = 0.487 所以,MTBF的置信上限为z阳B凡=而百(t1:Ku=2h。MTBF的置信下限为:MTB气=MTBF(tl:)KL = 76.68 h. 即MTBF的区间估计值为:76.68运MTBF二411.92h. 13 JB厅.12021.1-2014 附录B(资料性附录)可靠性测定试验分析案例B.1 概述本附录提供了采用无替换定时截尾试验方案的可靠性测定试验的分析案例,评估产品的平均寿命。B.2 案例随机抽取n=20台
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