一种船用机电产品的混合型可靠性试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种船用机电产品可靠性试验方法，特别涉及一种船用机电产品的混 合型可靠性试验方法，属于可靠性试验技术领域。
【背景技术】
[0002] 可靠性试验是产品研制过程中完善产品设计、评价和考核产品的各项质量特性必 不可少的手段，国内外无不在产品开发伊始，就在充分分析产品寿命期剖面和环境剖面、基 本特性、相似设备、时间和费用等可得资源的基础上，制订完善的可靠性试验计划，并在产 品研制的各个阶段加以实施，充分发挥可靠性试验的作用，及时快速地研制出高质量的产 品。现有技术中可靠性试验一般采用实验室模拟试验或者现场试验，但是对于使用条件特 别是应力条件复杂的大型机电产品（如船用机电产品）来说，上述两种试验方法均存在明 显的缺陷与不足。
[0003] 采用实验室模拟试验对大型船用机电产品进行可靠性试验，模拟环境应力（包括 气候应力、机械应力、电应力）的技术难度很大，并且费用昂贵，严重影响模拟试验的实施； 即使花费大量人力物力进行应力模拟，因为环境应力受到气候、温度、风浪、航行状况等多 种复杂因素共同影响，实验室模拟出的应力条件很难接近真实应力情况，容易出现某些应 力成分偏于严格、某些应力成分偏于宽松，导致试验结果的可信度大大降低；如果致力于提 高实验室模拟应力条件的真实度，则需要进行大量的准备工作，包括收集历史数据，进行相 应的计算、仿真和估计等，使模拟试验成本进一步大幅提高。因此，现有技术中对船用机电 产品的可靠性试验，有时是在不施加环境应力的条件下进行的，即无应力可靠性模拟试验 (以下简称为"无应力试验"），显然这与真实使用环境相差甚远，试验结果的可信度很低。
[0004] 采用现场试验方式对大型船用机电产品进行可靠性试验，虽然具有试验成本较 低、环境条件较为真实等优点，但是仍然存在非常明显的缺陷：一是现场试验的环境条件多 变，与产品的实际使用条件仍然差距甚远，试验结果可信度不高；二是现场试验的环境条件 的再现性不如模拟试验好，影响试验数据的统计分析及试验结果的可信度；三是现场试验 无法在较短时间内完成所有环境条件下的可靠性试验，例如气候温度影响的现场试验则至 少需要历经一年四季，而现场试验难以实施。
[0005] 随着船用机电设备的研制水平和条件的逐渐改善，以及用户对产品的可靠性水平 要求的提高，船用机电设备的可靠性指标有逐步提高的趋势，可靠性试验周期越来越长，例 如有的产品可靠性指标高达数千小时。进行如此长周期的可靠性试验，采用单纯的实验室 模拟实验、现场实验的方式，其人力物力财力成本消耗非常之大，甚至严重影响可靠性试验 的可实施性。
[0006] 现有技术的实验室模拟试验和现场试验方法，对于新产品的可靠性试验存在技术 难度大、成本高昂等严重问题，另一方面，已经装船使用的船用产品，甚至使用较长时间的 机电产品则也难于实施。显然，对于已经使用的船用产品的可靠性试验，更加需要一种新的 可行的试验方法。
[0007] 现有技术中某些机械行业也有采用使用试验方法进行可靠性鉴定的做法，参见文 献：[1]GB/T 24648. 1-2009,《拖拉机可靠性考核》；[2]孟繁锃，张本领，金虎成.，"拖拉 机可靠性使用试验中几个故障类别的判断"，[J]《黑龙江科技信息》，2012,（22) :16。可靠 性使用试验是指将产品直接使用，利用实际使用数据和产品故障情况进行统计，从而得到 产品可靠性统计指标的一种试验。但是，现有技术的使用试验方法应用于船用机电产品也 存在明显缺陷，主要是关于使用试验的使用环境分析、试验数据的可信度确定、试验时间的 当量换算等关键技术尚无成熟的理论研宄成果，使用试验结果能否做为试验结果尚无法确 定。
【发明内容】
[0008] 本发明针对现有技术中，对于船用机电产品采用实验室模拟试验或现场试验时存 在的模拟技术难度大、成本高昂、试验周期长、试验结果可信度差，以及采用使用试验时存 在的数据可信度、当量换算等缺乏理论依据和计算方法等缺陷与不足，提出了一种将实验 室模拟试验与使用试验相结合的混合型可靠性试验方法，将部分产品装船使用并作为使用 试验过程，部分产品进行实验室模拟试验，然后将两部分试验数据按照当量系数折算综合 得到最后的试验数据，既节约了实验室模拟复杂应力条件的昂贵成本，又能够真实反映实 际使用状态的应力条件，保证试验的可信度，还显著缩短了试验周期，节约了时间成本、减 少了人力物力财力消耗。
[0009] 本发明为实现技术目的采用的技术方案是：一种船用机电产品的混合型可靠性试 验方法，包括以下步骤：
[0010] 1)确定总试验时间，按照待试验的船用机电产品的可靠性指标MTBF确定总试验 时间；
[0011] 2)进行使用试验，当待试验的船用机电产品直接使用不影响船舶的安全和任务 时，将船用机电产品装船使用，并将装船使用过程作为使用试验过程，当满足使用数据的总 可信度c = 1时，使用时间按照当量系数E = 1计入使用试验时间，所述使用数据的总可信 度C计算公式为C = Cl X c2X c3，其中：Cl为使用时间可信度，c 2为任务类型可信度，c 3航行 海域可信度；
[0012] 当待试验的船用机电产品直接使用将影响船舶的安全和任务时，不进行使用试 验，直接进行步骤3);
[0013] 3)进行实验室模拟试验，实验室模拟试验的每台样品的试验时间t2按照下式确 定：
[0014] I\= t !Xrii
[0015] t2= (T-Tj/r^
[0016] 其中：T为试验总时间，1\为使用试验的总时间，t :为使用试验的每台产品的试验 时间，^为使用试验的产品数量，12为实验室模拟试验的每台产品的试验时间，11 2为实验室 模拟试验的产品数量；
[0017] 4)将使用试验和实验室模拟试验的试验数据综合，完成整个试验。
[0018] -种船用机电产品的混合型可靠性试验方法，所述步骤2)的Cl、c2、c 3按如下方法 确定：产品装船使用后，当船舶航行使用时间达到1年及以上的，则使用试验数据的时间可 信度C1= 1，当船舶已执行所有任务类型后，则使用试验数据的任务类型可信度(32= 1，当 船舶已经历所有航行海区后，则使用试验数据的航行海域可信度c3= 1。
[0019] 一种船用机电产品的混合型可靠性试验方法，所述步骤2)还包括：当船用机电产 品装船使用的使用数据的总可信度C未达到1时，继续使用所述船用机电产品直到总可信 度C达到1。
[0020] 一种船用机电产品的混合型可靠性试验方法，所述步骤3)还包括：当船用机电产 品装船使用的使用数据的总可信度C达到1，并且使用时间等于或大于总试验时间时，则不 再进行实验室模拟试验，直接完成可靠性鉴定混合试验。
[0021] 一种船用机电产品的混合型可靠性试验方法，所述步骤1)的总的试验时间可按 照定时截尾试验或序贯试验的方式来确定。
[0022] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：
[0023] 1、显著节约了总的试验成本。船用机电产品的环境应力包括气候应力、机械应力 和电应力等，应力情况非常复杂，并由于其尺寸和重量较大，在模拟试验中施加各种应力的 成本很高，而本发明采用部分产品或全部产品直接装船使用，在真实的使用环境下经历各 类完整的应力条件，得到各项试验数据，节约了模拟环境应力条件的高昂成本。
[0024] 2、应力情况真实可信。本发明提出的使用试验方法是将部分产品直接装船使用 并获取试验数据，由于实船使用中的温度、湿度、振动等因素真实反映了产品的实际应力条 件，在保证产品使用的环境剖面和任务覆盖率符合要求的前提下，产品的实际使用过程即 成为试验的一部分，并且应力情况真实可信，试验结果的可信度显著优于单纯的实验室模 拟试验。
[0025] 3、有效缩短试验周期。本发明提出的混合试验方法采用使用试验和模拟试验相结 合的方法，将部分样品装船使用，其使用过程作为试验的一部分，因而大大减少实验室的模 拟试验时间，不但有效缩短了试验周期，同时降低了人力物力财力的成本消耗。
[0026] 4、本发明还可用于那些难于或无法进行可靠性实验室模拟试验的船用机电产品， 在一定条件下，可完全采用实际使用数据代替模拟试验数据来对产品的可靠性指标进行鉴 定和考核。
[0027] 5、本发明还适用于已经装船使用的产品的补做可靠性试验。由于进度、费用、研宄 水平和认识的等原因，部分产品可能出现已经装船使用、甚至已使用很久都没有作过可靠 性试验。采用本发明的试验方法，在补做可靠性试验中，将已使用过程作为可靠性试验的一 部分，充分利用已装船产品实际使用的数据记录，可以有效缩短可靠性试验的时间周期，降 低试验的综合成本。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0029] 本发明的发明人在研宄分析现有技术中，实验室模拟试验、现场试验、使用试验对 于大型船用机电产品可靠性试验的缺陷的基础上