T／CIS 03001.1-2020  科学仪器设备可靠性 整机平均故障间隔时间验证方法

在试验前，按产品使用维护技术文件、易损件清单及寿命件的剩余寿命等，应明确试验过程中的 保养要求。如有维护保养要求，应列出维护保养对象、周期及工作要求，

4.11排除故障、维修工具和备件

5.1MTBF指标确定

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在试验前屋面标准规范范本，应确认仪器整机的平均故障间隔时间（MTBF)最低可接受值（9）。 在试验中，不应更改试验前确定的MTBF指标（0.）要求

为确定平均故障间隔时间验证方案，应先选取统计方案。统计方案包括以下5个参数： 生产方风险（α）：批质量符合要求却被拒收的风险，记作α。当受试样机MTBF真值大于检验 上限0。时，判定MTBF真值小于检验上限0。的最大概率。 b 使用方风险（β）：批质量不符合要求却被接受的风险，记作β。当受试样机MTBF真值小于检 验下限の，时，判定MTBF真值大于检验下限0，的最大概率。 C MTBF检验下限值（0,）：若受试样机的MTBF真值不天于检测下限0，，则受试样机被接受的 概率最多为100β%。MTBF检验下限值（0,）即为平均故障间隔时间（MTBF）的最低可接 受值。 d MTBF检验上限值（9。）：若受试样机的MTBF真值不小于检验上限。，则受试样机被接受的 概率至少为100（1一α）%。 e 鉴别比（D）：MTBF的检验上限0。与检验下限，的比值，D=。/，。 根据产品质量状况、风险承受能力、验证成本代价等因素，可依据表1选取定时截尾统计方案，

表1平均故障间隔时间验证定时截尾统计方案

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根据选取的统计方案，可确定验证所需总时间要求（9，倍数m）及对应的允许判决故障数r。

5.3计算有效试验时间

5.3.1总有效验证时间要求

依据选取的统计方案，查表1可得到总有效验证时间是平均故障间隔时间91的m倍，由式（2)求 得总有效验证时间T：

式中： T 总有效验证时间，单位为小时（h)； ，———MTBF的最低可接受值，单位为小时（h）； m. 的倍数。

5.3.2单台有效验证时间计划

确定受试样机数量（n）后，平均每台有效验证时间计划由式（3)求得： t =T/n=0, Xm/n ·（3） 式中： t一一每台样机平均有效验证时间，单位为小时h； T一一总有效验证时间，单位为小时h； ，的倍数； 一受试样机数量。 在保证各台样机有效验证时间累积达到总有效验证时间要求的前提下，各台受试样机的实际有效 险证时间可因验证中样机的故障情况做出一定的调整

受试样机平均故障间隔时间验证，（参照GB/T5080.1 2012中4.3.2)可采取以下三种方式之一 a）现场运行平均故障间隔时间考核（不进行环境条件控制）； b）实验室平均故障间隔时间验证试验（进行环境条件控制）； ）实验室试验和现场运行相结合的平均故障间隔时间考核

5.5指标验证环境条件

5.5.1环境条件分类

科学仪器按使用条件和运输流通条件分为以下4个基本类别： I类：环境温度和湿度控制在规定范围内，通常指具有空调设备的可控环境。本类适用于精密科学 义器。 Ⅱ类：仅将环境温度控制在规定范围内，通常指具有一般保温供暖及通风的室内环境。本类适用于 实验室用科学仪器。 Ⅲ类：环境温度和湿度都不受控制，通常指无保温和供暖、通风等无控制的室内环境。本类适用于 室内工业过程或室内现场应用科学仪器， IV类：环境温度和湿度都不受控制的较恶劣环境，通常指有遮蔽或无遮蔽的室外环境。本类适用于 室外使用科学仪器，

各个类别的推荐环境条件见表2

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表2科学仪器环境条件分类（推荐值）

当科学仪器管路中含有流体无法在0℃条件下工作时，则采用5℃

当送检方缺乏环境条件规定时，可按表2进行规定并按5.5.1和5.5.2进行验证；当送检方规定 条件要求低于表2时，仍应按5.5.1和5.5.2进行验证；当送检方具有更严格的环境条件规定时，仍 照5.5.1和5.5.2的方法，修改为其对应规定的条件进行验证。

5.5.2现场运行环境条件

在现场运行平均故障间 品规定的要求。 仅推荐属于I类的大型的、单台套的 均故障间隔时间考核

5.5.3实验室试验验证环境条件

若无其他要求，实验室试验验证应在温度、湿度、电应力和其他在实际使用中可能承受的应力综合 乍用下进行， 科学仪器对应的实验室试验验证环境条件如下： a）在I类环境条件下使用的仪器：推荐采取在温度湿度可控的实验室内进行平均故障间隔时间 验证。温度范围控制在20℃～25℃或产品规定的温度范围内。 b）在Ⅱ类环境条件下使用的仪器：推荐采取图1试验周期图将受试样机放置在实验室的试验设 备中进行平均故障间隔时间验证。典型常温25℃部分对应的验证时间可在温度可控的实验 室内进行。 c）在Ⅲ类环境条件下使用的仪器：

验室的试验设备中进行平均故障间隔时间验证。典型常温25℃部分对应的验证时间可 在温度可控的实验室内进行。

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【类环境条件下使用的仪器实验室平均故障间隔

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2）在血类（有振动)环境条件下使用的仪器，推荐采取图3试验周期图将受试样机安装在实 验室的试验设备中进行平均故障间隔时间验证。典型常温25℃部分对应的验证时间可 在温度可控的实验室内进行。图3中给出的振动谱型图是典型模拟运输振动谱。当具备 实测条件时，优先采用实测结果施加振动谱型图。当不具备实测条件时，优先采用图3中 的振动谱型图施加振动

d）在IV类环境条件下使用的仪器： 1） 在IV类（无振动)环境条件下使用的仪器，推荐采取图4试验周期图将受试样机放置在实 验室的试验设备中进行平均故障间隔时间验证。 2） 在IV类（有振动)环境条件下使用的仪器，推荐采取图5试验周期图将受试样机安装在实 验室的试验设备中进行平均故障间隔时间验证。图5给出的振动谱型图为典型运输振动 谱，当具备实测条件时，优先采用实测结果施加振动谱型图

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变率米用试验段备最大温变率 带流体无法在0℃下工作时，温度应力替换为5℃

图4在IV类环境条件下固定安装使用的仪器实验室平均故障间隔时间验证试

图5V类（移动使用）环境条件下使用的仪器实验室平均故障间隔时间验证试验周期

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在平均故障间隔时间验证试验过程中，应结合受试样机实际使用工况和场景，同步模拟受试样机 典型使用操作和工作模式，当具有多种工况时，应考虑各种工况与施加应力的组合与匹配， 受试样机试验中运行工况要求表参见表A.5，受试样机试验中运行工况分配表参见表A.6。

应充分考虑受试样机的使用模式和场景，设置合适的检测项目，明确合格判据和检测条件，制定合 理的检测方法，确保平均故障间隔时间验证试验中发生的故障能够及时检测。 在试验前和试验后，应进行完整的外观检查、功能和性能测试；在试验中，受试样机通电工作期间均 应对样机的功能进行监测，测试点应尽可能选择应力综合施加的严酷时刻点，测试项目尽可能完整但至 少应包括主要的功能和性能，应对试验中被剪裁测试的项目进行原因说明。 测试项目记录表参见表A.7

应根据规定的维护保养要求进行受试 机维护保养，在试验中不充许进行任何规定之外的维折 工作。 维护保养工作清单参见表A.8。

受试样机在平均故障间隔时间验证试验期间出现如下列情况，即可认为其发生故障： a）受试样机任一功能异常或丧失： b） 受试样机的性能参数超差； 出现影响受试样机功能、性能和结构完整性的机械部件、结构件或元器件的破裂、断裂或损块 状态。

5.9.2故障后果分类

5.9.2.1严重故障

因受试样机的全部或部分功能直接丧失，或因受试样机部分性能指标超差，使受试样机不能完成规 定任务的故障判定为严重故障。严重故障包括并不限于： a 受试样机无法开机或无法使用； b） 受试样机全部或部分功能丧失、技术指标超标，导致样机不能使用； c） 受试样机的标样测试结果或数据处理结果失实； d） 防护、保护、连锁类的开关、按钮、装置失效； e 受试样机的使用按键或按钮、显示、软件失效，导致无法操作； f 在同一试验周期中，同一台受试样机保险丝熔断3次及以上； S 在同一试验周期中，同一台受试样机的同一动作装置非外部原因误动作3次及以上； 在整个试验过程中，重复出现同一间歇故障5次及以上

5.9.2.2 一般故障

虽不影响受试样机最终完成规定任务，但影响样机正常使用或使用效率的故障记为一般故障 故障包括并不限于：

受试样机的个别功能丧失、技术指标超差，但样机可正常使用； b） 测试部件、允余部件、辅助的指示性和显示性部件的故障，不影响正常使用操作； C） 一般开关、按钮失效且不至于导致无法完成规定功能； 用户使用操作过程中发现的缺陷或不足，如外观轻微刮痕、零部件的轻微缺陷（如松动、漂移、 噪声、渗漏等），但不导致功能丧失，可现场修复记作一般故障； e 其他不影响受试样机完成主要功能的故障

5.9.3故障性质分类

5.9.3.1非责任故障

非责任故障通常与产品本身无关，不要求对样机出现的非责任故障采取故障归零和改进措施。非 责任故障包括并不限于： a 由试验设备、测试仪器故障引起的故障； b） 施加了超出规定的试验应力和工作条件而引起的受试样机的故障； ） 由于操作、维护和修理不当引起的受试样机的故障： d) 将有寿零部件和元器件超期使用，该超期使用的零部件和元器件发生的故障及其引发的从属 故障。

5.9.3.2责任故障

在试验过程中，因受试样机本身缺陷而引发的关联独立故障以及由此引起的从属故障计为一个责 王故障，责任故障通常要求采取故障归零和改进措施。责任故障包括并不限于： a 由于设计缺陷、工艺缺陷或制造不良而造成的故障： b） 由于零部件和元器件潜在缺陷致使其失效而造成的故障； ） 软件错误引发的故障； d 明显的操作、维护和维修程序不当引起的故障； 未证实的故障（指无法重现或尚未查清原因的故障）

5.9.4判决故障统计原则

判决故障应按以下原则进行统计： a）按照严重故障定义发生后果严重的责任故障，计为一次判决故障； b 同一原因导致的一般责任故障发生5次及以上，计为一次判决故障； C 每5种一般责任故障，计为一次判决故障； d）非责任故障均不计人判决故障。 在验证过程中，出现的故障应尽快完成故障定位、分析、处理，明确故障后果分类和故障性质分类， 及时统计判决故障数，避免应终止的验证而仍在继续进行的情况

在验证前测试、验证中测试、验证后测试及任意时刻监测发现故障时，应按以下规定进行故障处理 故障的确认和定位； b） 故障和试验的处置； 失效机理分析； d）故障的记录

5.10有效验证时间统计

单个受试样机有效验证时间是其可确定的正常运行时间之和

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在进行可靠性评价时，应将各个受试样机的有效验证时间累加作为总有效验证时间。 有效验证时间统计原则如下： a） 如受试样机试验期间未发生故障，则整个试验时间均为有效验证时间： 如受试样机在试验期间发生故障，则带故障运行的时间不能作为有效验证时间； 当验证中测试发现某个受试样机故障时，无效验证时间为发生故障的受试样机上次检测结果 正常的对应检测结束时刻至本次检测发现故障对应检测开始时刻之间的时间

5.11确定试验中断、终止和结束条件

试验中断：在验证过程中，样机发生故障后，应中断验证，进行故障定位和处理，完成故障处理后，继 续进行验证（实验室验证应从试验中断点继续进行试验）。 试验终止：在验证过程中，样机发生故障，经统计判决故障数超出统计方案允许的故障数，则应终止 验证。 试验结束：在试验未被终止的前提下，样机总累积有效验证时间达到要求的验证时间，则正常结束 验证

5.12验证指标评估方法

01.c=x(2r +2) 21

T 累积有效试验时间； 判决故障数； β 统计方案中使用方风险，通常可取10%、20%、30%； C 置信度，C=1一β，通常对应可取90%、80%、70%； X(2r+2) 卡方分布，2r十2为其自由度。 当按照统计方案验证不通过时，在置信度（C)下，MTBF的置信下限61.c为：

01.c=x3(2r) 21

T 累计有效试验时间； r 判决故障数； B 统计方案中使用方风险，通常可取10%、20%、30%； C 置信下限，C=1一β，通常对应可取90%、80%、70%； X(2r) 卡方分布，2r为其自由度

当发生以下任一种情况时，验证结论为验证不通过： ）在验证期间，受试样机判决故障数超出统计方案允许的接收故障数，提前终止试验： b）完成验证工作（包括验证后测试）后，试验前、中、后受试样机累积判决故障数超出统计方案

许的接收故障数。 当验证不通过时，送检方应完成故障归零整改，重新送样进行验证试验

验证结束应完成验证报告，验证报告主要内容如下： a）验证目的、内容和结论； 验证依据； c) 验证时间、地点； d) 验证样机说明； e) 验证统计方案； f) 综合环境条件及应力施加方法说明； g) 验证设施和仪器情况； 验证过程描述： i) 验证时间统计、发生的故障及其分类和处理情况； 受试样机有效试验时间、应力施加、测试、故障等原始记录； K） 其他需要说明的有关事项。 平均故障间隔时间验证试验实施示例参见附录B。

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为规范平均故障间隔时间验证过程的实施和记录，在平均故障间隔时间验证过程中，推荐采用本附 录表格进行相关记录， 表A.1 受试样机平均故障间隔时间验证试验时间记录表 表A.2受试样机平均故障间隔时间验证测试记录表 表A.3受试样机平均故障间隔时间验证故障报告表 表A.4 受试样机平均故障间隔时间验证故障分析及纠正措施表 表A.5受试样机试验中运行工况要求表 表A.6受试样机试验中运行工况分配表 表A.7测试项目及指标要求 表A.8维护工作清单

表A.1受试样机平均故障间隔时间验证试验时间记录表

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表A.2受试样机平均故障间隔时间验证测试记录表

表A4受试样机平均故障间隔时间验证故障分析及纠正措施表

表A.5受试样机试验中运行工况要求表

表A.6受试样机试验中运行工况分配表

表A.8维护工作清单

B.1.1成立验证工作组

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平均故障间隔时间验证试验实施步骤（示例）

为加强对验证的管理和监控，验证前应成立验证工作组。验证工作组设置五种角色：组长、副组长， 样机技术负责人、条件保证负责人、验证工作组成员。 当在第三方实验室开展试验时，组长由第三方检测机构实验室试验负责人担任；当无监督方时，副 组长由送检方现场质量负责人担任，当有监督方时，副组长由监督方担任；条件保证负责人由第三方检 则机构实验室负责条件保证的人员担任；样机技术负责人由熟悉受试样机的试验现场技术人员担任；各 方参加本次试验的其他人员为验证工作组成员。 当在送检方自行开展验证时，组长由送检方实验室试验负责人担任；当无监督方时，副组长由现场 质量负责人担任，当有监督方时，副组长由监督方担任；条件保证负责人由送检方实验室负责条件保证 的人员担任；样机技术负责人由送检方熟悉受试样机的试验现场技术人员担任；参加本次试验的其他人 员为验证工作组成员。

B.1.2受试样机进场检查

当受试样机到达现场场所或实验室后，验证工作组应对样机进行进场检查： 拆外包装前，检查外包装外观和结构是否存在损坏； b 拆开外包装后，检查内包装是否存在外观和结构损坏； C 将样机从包装中取出后，检查样机是否存在外观和结构损坏； d) 检查样机外观、组成完整性、软件版本、尺寸重量等技术状态信息与大纲的符合性； e 将样机与电源、测试仪器、负载等完成连接： f) 通电检查样机功能和性能是否正常； g） 记录进场检查结果（包括外包装、内包装、样机外观结构、功能性能）。 在进场检查中如发现问题，应采用故障归零管理方法对问题进行处理，详细填写故障报告表、故障 分析与纠正措施表.将纠正措施落实到文件、图纸和实物中

1.3测试仪器和仪表状

在进行验证前，验证工作组检查所有用于本次试验的测试仪器、仪表的计量证书、技术说明书，以确 认测试仪器、仪表均处于计量合格有效期内，并满足以下允许误差规定： a）其精度至少应为被测参数容差的三分之一； b其标定应能追潮到国家最高计量标准

B.1.4试验设备状态检查

当采用实验室试验方式时，在进行试验前，条件保证负责人应接照试验部面和试验操作时间表设 度、湿度、振动、电应力控制程序，试运行本次试验所要使用的试验设备，确定能产生和保持试验所 式验条件，保证试验设备能够达到控制精度要求：

B.1.7受试样机安装与试运行

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完成受试样机进场检查后，送检方负责安装样机并试运行： a）按照下列方式固定或安装受试样机： 1 当采取现场运行验证方式时，将受试样机按照实际使用时固定/安装方向固定在现场或安 装在符合要求的场所或对应台架上； 2 当采用实验室试验验证方式但无振动应力时，将受试样机按照实际使用时固定/安装方向 放置在试验箱中，保持受试样机与试验箱四周之间的空间距离； 3） 当采用实验室试验验证方式且有振动应力时，将受试样机按照实际使用时安装方向安装 在试验箱的振动台面上，受试样机周围环境气流模拟样机预定的工作条件，受试样机及夹 具的重心应调整到合适位置，以保证振动应力的合理施加，在振动台上选择振动控制点， 安装加速度传感器，数量最佳为3个，采用三点平均控制的方式，以保证振动控制的安全 性，应避免单一传感器控制松脱可能造成振动台及控制系统没必要的损坏。 b）受试样机与电源、负载、测试电缆、测试仪器、检测设备等连接好，密封好试验箱的线孔，使受 试样机完全处于可真实或模拟运行的状态。 在完成全部安装工作后，试运行受试样机并对其功能性能进行初步的自查，确认其安装到位 连接正确、状态正常

B.1.8验证前样机测试

试验负责人组织验证工作组对受试样机开展验证前全面的外观检查和功能性能测试，确认样机试 验前外观正常、功能和性能符合要求，具备正式开始验证的条件，准备正式开始验证。 如在验证前检查中发现故障，应采用故障归零管理方法对问题进行处理，详细填写故障报告表、故 障分析与纠正措施表，将纠正措施落实到文件、图纸和实物中

B.1.9验证准备完成情况评估

工作情况进行检查。检查通过后，冻结受试样机技术状态 验证工作组结合验证操作时间表，确定一个合理的验证开始时间综合管廊标准规范范本，下达开始试验的指令

B.2.1试验应力的施加与检查

在试验过程中，根据试验剖面和试验操作时间表，对受试样机施加的应力均应进行连续监测，包括 监控温湿度应力的自动施加，手动时间振动应力和电应力。在规定的时刻点按照操作检查要求操作和 检查应力（包括温度、振动、湿度、电等），以确保温度应力的施加符合试验要求。 应分别检查电源的电压、温湿度箱的应力、振动台控制器的振动应力曲线，确认其满足剖面和操作 时间表的要求。 在具备条件时，试验设备应设置超差报警，并连续记录应力数据。 当施加应力不符合要求时，应中断试验，查明试验设备原因，直至确认施加的应力符合要求后继续 进行试验

B.2.2样机的监测和测试

在试验期间，应全程监控受试样机的功能和性能指标，确定其符合规定要求

根据试验部面图和操作时间表规定的测试时刻点，试验工作组组织进行受试样机测试，确定其符合 规定要求。 每次测试应填写测试记录并经检测机构、送检方共同签字确认。 如在试验中的监测和检测过程中发现故障，应采用故障归零管理方法对问题进行处理，详细填写故 障报告表、故障分析与纠正措施表，将纠正措施落实到文件、图纸和实物中

B.2.3验证过程中的维护

和有寿件定期更换要求，对受试样机按照规定 周期进行定期维护保养，对受试样机中的有寿件按照规定更换周期进行更换。在验证过程和故障修理 过程中起重机标准规范范本，均不应采取规定外的任何维护保养措施。