可靠性工程技術

中小企業開展可靠性工作的幾點建議
（作者鄭重推薦本文）
以下的內容可能沒有文法語言結構的色彩和章法，但它應該比較有使用價值，幫助您在財力有限、不了解可靠性的情況下、缺少可靠性經驗知識積累的情況下，將公司的產品可靠性開展起來，使產品投訴率大幅降低，使產品故障分析改進水平跨上一個新台階。
1、關於試驗儀器
試驗儀器可以揀著便宜的自己買一點，一點錢都不花，就想做好可靠性屬於“空手套白狼”，做人要厚道，不能太過分，追個有點醜的女朋友也得花個電話費吧。
如果就想花到電話費級別的，那就挑這幾樣，I/V曲線測試儀，1—3k多買個簡易的，也有1萬出頭，可以接電腦使用的，可以記錄IV波形，用以對比失效器件和非失效器件的IV曲線差異，從曲線上分析出來可能是哪些故障和原因，就不能靠機器了，就得靠實驗者那個不花錢的人腦了，這個儀器對器件，尤其是IC的內部故障分析很有幫助。曾經有一些可靠性培訓在外宣傳此儀器和方法，給一些被培訓者留下很深的印象，如獲至寶，孰不知，此儀器在航天、兵器、電子等部委的科研院所已經使用多年，建議大家好好研究下IV曲線的特性，自己琢磨下，挺有意思的。
另一個是萬用表，便宜的幾十塊指針式的，1、2百的，過千元的也有，它的作用就不必提了吧？這要不清楚，您就不該是本文的讀者群，沒有調侃鄙視的意思，術業有專攻而已。不過建議買個帶溫度測量功能的，這樣做熱設計的時候不必單獨再操心溫度測量的方法了。
再一個是調壓器，也可以買幾個，反正也不貴，它的作用可是大大的，如果您的產品出口，110V的區域肯定會有吧，60Hz的區域會有吧，起碼這些可以模擬用戶現場的電壓情況，另外對儀器施加電應力的時候，電壓的上下限用這東西很好實現，還有對產品做高加速壽命實驗時，有一項試驗測試是在讓被測儀器的電源在上下限之間來回波動，考驗機器的抗電應力能力，這時候用兩個調壓器加上個時間繼電器，花不了幾百元就可以做HALT的部分試驗了。
示波器是必需的，誰家做電路沒有示波器？新公司初創，實在沒錢也沒關係，暫時不買也不是不行，會多費點腦細胞分析。
如果開展EMC工作，頻譜儀、近場探頭、低噪聲場放一般是要有的。曾經和航天某實驗室的一位已退休老專家探討，到底什麼是最簡的EMC測試設備方案，老專家談到了頻譜儀和近場探頭，當年的老軍工人在沒有儀器的情況下，就靠著這兩樣，也弄起了中國軍工EMC的半壁江山。但按照我的實踐來看，低噪聲場放最好也配一個，畢竟近場探頭是輻射感應，極化方向不對、天線諧振頻率和實際輻射干擾頻率有偏移的話，採集到的干擾信號幅度會較低，加個放大器，放大10多個dB，還是有很好的視覺效果的。頻譜儀可是夠貴的，HP的二手的都有大幾萬，不過您公司生產的儀器頻率範圍不是很高的話，可以考慮買個頻寬較窄的，台灣固緯的有150k—1GHz的，才1萬多一些，在頻譜儀里是屬於地攤價了，我可不是固緯的託兒，為了證明自己的清白，透露一點，我提供的這個型號現在停產了。大家可以多方找找看。近場探頭加拿大進口的有，國產的有位F老先生也在做，用著也還不錯，放大器嘛，easy得很，探頭廠家都可以配。
以上是在3萬元以內能全部解決的設備，其中頻譜儀、示波器、近場探頭（幾千元）算是三個花費的大頭兒。其他的設備就都有些貴了，如果您有錢，可以找我，咱做花錢的實驗室方案還是在行的，如果一個連錢都不會花的話，那還在江湖上混個甚！
如果不想花錢購置剩下的儀器，您也可以利用下自己的智慧和技術能力，自己做一些簡易的替代品，自己做做實驗摸摸產品性能的底是可以的，千萬不要拿它作出的結果去寫成報告，報給軍方、國外客戶、認證機構等，狗肉雖能充飢但終究不能上大席。
高低溫試驗箱好幾萬，買不起，弄個高壓鍋，改造一下，裡面加水，水上加個防水且不怕煮的盒子，盒子裡放電路板，接上個測溫感測器，自己做個電路，測溫作為反饋測量點，控制高壓鍋的供電，這樣可以通過自己做的電路板，實現控制盒子裡的溫度相對恆定，電路板在其中可以模擬出100度以內的任何溫度，雖然溫度不是很穩定，但總的還是基本能作為熱應力實現故障再現的，幾百塊就差不多了吧？
鹽霧試驗箱也是如此，用高壓氣吹，現在藥店有一種賣的壓縮霧化器，用個輸液瓶子往下滴鹽水，用壓縮氣體吹，順著小管形成帶鹽分的霧化氣體，把電路板防盜個塑膠桶里，蒙上保鮮膜，吹它個2天，看誰的電路板能抗得住不鏽蝕。300多搞定，原以為這種辦法就我能想出來，後來走訪過一些企業，大家也有異曲同工的辦法，著實也為此沮喪了幾天。
震動測試台也是比較貴的，我還沒找到好的省錢辦法，愧對大家，需要的話就找個專業實驗室去做實驗吧，準備充分的話，做時間短點，也花不了幾個錢。
最後值得大書特書的是HALT綜合試驗台，這個傢伙可是好，義大利ACS的，一百多萬吧（美金），最難能可貴的是，它對大陸是禁運的，總是被懷疑用於軍方或軍品的試驗或設計驗證，美國也有同類的產品，廠家記不清了，他們的溫變率能達到60度/分鐘以上，甚至到100度/分鐘，儀器試驗的時候，旁邊要放一個大液氮罐，沒液氮的話，這么快的溫變率真不知道還有沒有別的方法實現。國內的蘇州試驗儀器公司有同類的儀器了，就是指標上差點，但價格可是低到了1/6—1/8，100多萬人民幣。中小企業最好的辦法還是去找試驗室花錢租設備做吧，1000元左右每小時的價格也還承受得起。
至於其他的，用於IC的X光機（買不起，找專業實驗室做吧，可以清晰看到晶片內部的故障，限於金屬布線接頭方面的故障，類似於醫療上的X光機只能看到骨頭看不到軟組織）、IC測試儀器（較新的晶片在測試機器里沒有積累的測試數據測不了，常規成熟晶片還可以）、顯微鏡（600倍以內的，用於觀察晶片局部管腳和機械失效）。
2、關於分析技術
在可靠性工作裡面，人是最先進的儀器，只會嚷著讓買實驗設備的經理是比較笨的經理，西南聯大的教學條件夠差了，出了多少英才，60年代的軍工企業條件夠差了，出了多少精尖的成果，于敏率領一個年輕的團隊，在上海嘉定的華東計算所，硬是啃出了氫彈的原理，他們也沒花大經費，也沒多少人，二、三十號人馬的理論物理學團隊而已，所以在開展可靠性工作中，如何發揮人的作用是最主要的。這裡面有個誤區，有老總問過我一個問題，“如果我把一個產品高手調去搞可靠性了，產品這邊不就垮了嗎？還是去社會上招可靠性技術人員吧！”第一，產品高手去搞可靠性了，產品不會垮，高手可以從試驗、評審、把關上介入產品開發，力度更大了；第二，產品可靠性的基礎是對產品熟悉，然後是可靠性，外招的可靠性專家需要先熟悉產品，還有個最致命的，新來的人要想開始發揮作用，從管理學上、心理學上大家短期內如何能接受，可靠性可是挑毛病的。很多公司也在開展可靠性技術工作，但效果不好，最大的問題是出在了這。毛主席說“路線確定了之後，幹部是唯一決定的因素”，唯一決定的因素老總不解決，搞不好怪得誰來?
我總結了一個現象，研發人員超過20人的企業，產品設計人員的強勢程度與產品可靠性成反比。產品開發工程師越強勢的，產品可靠性越差，且下滑的趨勢越明顯。因為他們越來越沒制約，失去監督的權力導致腐敗，失去監督的技術導致不可靠。可靠性技術部門就是通過分析、試驗、評審、總結、管理對產品開發進行監控的，內行打內行，理越辯越明，產品越來越好。這是分析技術的第一條“讓技術被有效監督”。
下一個是元器件的I/V曲線對比，這個辦法比較簡單，就是測器件管腳對電源、對地、對相鄰管腳的I/V曲線，幾個器件對比下來，壞的和好的一定會有差異，確定了哪個確實是壞的，再深入進去，查期間的工藝、IC的內部布線、根據特性曲線理論推導分析其失效的可能機理，然後找到預防的技術措施或管理措施。
再一個分析方法是可視化，讓故障現象和故障機理可見，讓原理可視化是實驗科學的永恆追求，在可靠性方面，關於器件的故障可視化分析方法有顯微鏡、X光機、電晶體/積體電路的測試儀、示波器、現場模擬，記住一點，絞盡腦汁讓失效可視化，做到這一點，問題已經解決的一多半。我曾經做一個電刀的干擾儀器的實驗，連續跑現場一周，故障和解決效果的可視化是做到了，但太不方便了，後來買了台電刀，然後摧枯拉朽般的進展，其實大家都在這么做，我不過給提出了個概念“可視化”。
做一點試驗工裝，我參觀過個企業，他們對按鈕的可靠性沒把握，就自己做了個來回往復式的電機驅動機構，一個驅動桿來回實現按鈕按下/彈起的這個動作，一個周期機構就計一個數，做滿多少個後看按鈕的狀況，挺好一個工裝，像類似的工裝可以做很多，可以測摩擦的、彈簧的、繼電器的、旋鈕的、面膜的等等。用機器代替人的勞動來驗證。
其他有設備，可以做一些試驗，根據實驗結果進行分析下，簡單總結下有：標準符合性測試、極限條件測試、邊緣極限條件組合測試、飽和運行測試、可靠性增強測試、高加速壽命測試。
標準符合性測試好理解，找份標準，安全標準、性能標準，對著標準測就是了；
極限條件測試也好理解，看預期設計符合的極限指標條件是什麼，測試就可以了，注意別忘了環境之外的極限條件，比如用到外界其他設備輸入信號的，對方設備的輸入波動也是極限條件之一歐；
邊緣極限條件組合測試需要說明一下，因為這個名詞在教科書上找不到，是我自創的，它是把邊緣極限條件挑出來，組合到一起，分析出最惡劣的組合條件來，然後模擬試驗之，比如低溫運行+機器最簡功能最少散熱兩個狀態的組合、最低氣源壓力輸入+最高環境氣壓等；這個實驗的條件指標全部符合設計要求，但確實又比單項的測試條件惡劣些；
飽和運行測試也需要說明，因為他也是我自創的，這個測試方法是為了節省時間，比如某繼電器，實際工作狀態每小時1次，每次10分鐘，給它連續幾個小時，持續導通，運行一小時相當於實際運行了6小時甚至更多，因為這種測試是持續疲勞；
可靠性增強測試是官方的正式試驗方法了，是把應力剖面加大，在較高應力下看設備的性能；自己去查吧，資料多得很，可惜綜述的多，實操的方法嘛，嘿嘿，老兄是不是也請我一下，適當付點費，我的公司也得運營呵！
高加速壽命測試（HALT）是我近期比較推崇的一個試驗方法，就是設備很貴，進口的還禁運，望手裡的大洋興嘆。但是如果在開發階段，把模組級的單項測試都做得很充分的話，HALT基本也不會發現太多問題，有的幾乎就沒有問題。它和單項唯一的差別就是高溫變率下的隨機震動的雙重失效模式而已。
3、關於管理方法
設備有了，技術有了，別以為就好了。有不少有很好設備的企業，工作開展得卻不好。國內大醫院的設備不見得比國外的差，但醫術與國外同行比未必高，差距是什麼——管理。
第一條是資深人員對產品開發人員的設計予以“實質性”評審。評審幾乎沒有企業不做，結果呢？一個實質性、一個象徵性，效果差別大了。解決的方法同上面分析技術章節的第一條，讓技術被資深人員監督，另一個注意的是評審人員專職，只要一個人有兩個職責，尤其是還相關的職責，他就會自己去平衡，不會徹底的。行政壟斷企業不就這樣，既是運動員還是裁判員，他們的執政結果優劣不判自明，企業內部的技術評審管理也同理。這也是個常犯的錯誤。技術部門的系統工程師測試工程師由項目經理兼任就是其一。
第二個是利用投訴紀錄，這對新企業不合適，百年老店和新企業區別的就是積累，投訴記錄和改進方法的分析對新產品開發很有幫助。我為企業做技術管理諮詢項目的時候都會要投訴方面的數據和記錄，拿著投訴記錄去參加評審會，其實挺簡單，外行都能評出一大堆問題，為什麼捧著金碗要飯吃，這樣的做法可不是一家兩家。
第三個是發現了問題，也找到了解決辦法，但跟蹤後發現結果不理想，基層的技術人員和技術經理往往職業經驗受限，不會全面的理解公司架構、流程、戰略什麼的，他們的解決辦法就是技術層面的，不系統。我給工程師打過一個比方，我這樣講的，
“各位都想漲工資吧”，
“工資一定是你給公司創造了價值，然後從創造的價值里分一塊出來歸自己的吧？”
“那為自己爭取漲工資的方法最直接的方法是什麼？就是多創造價值。”“多創造價值的方法是兩種，一種活我能幹，別人幹不了，我工作的價值帶動大家的價值提升，我的價值就大了；另一種是大家都能幹的活，但我幹了一次解決了100次的問題，相當於比別人多創造了99倍的價值，我幹這一次就值100元，別人的就值1元，我就可以多拿了”
“如果一台機器壞了，你給修好了，這是一次性的；但如果你發現是客戶誤操作造成的，然後下更改單在機器上加了個防止誤操作的提示標識，後續的多次隱患是不是會避免掉，避免了後面修100次機器。”
從流程上解決方法多了，可靠性問題只要發現1-2次，就被從流程個環節上預防了，何愁可靠性不提高，其實看看，多少產品質量問題是重複性的，比例不低的。
大家再分頭去找找，分析看，現實管理中類似的問題比比皆是。中國式的管理都在談戰略、談藍海，美國的鮑爾默卻又沉入到管理細節中去了。
以上的幾個方法不到可靠性工作的20%內容，但它能解決的包括了很大一塊的產品可靠性常規問題，自然界裡有20/80法則，這裡也可以借用。如果我們期望值不是很高的話，暫時把這些做到，也就可以作為一個不錯的企業立足了，我們的企業還幾乎沒在可靠性上做什麼的時候，還不是照樣在運轉著，快速發展著，只不過高管們是在為不能繼續快速膨脹，不能加強品牌美譽度，返修和服務在蠶食著以前的利潤而苦惱些罷了。若想成為真正偉大的企業，做品牌企業，這些僅僅是登堂入室的第一步，更深入的，我們可以找一茶室，擇一良辰，坐而論道了。