第一阶段：用户场景分析与现场条件搜集

目标： 全面、真实地复现产品在生命周期内所经历的各种环境应力和使用应力。

操作步骤与细节：

成立跨职能团队

操作细节： 立即组织一个包括可靠性工程师、设计工程师、现场服务工程师、销售或产品经理在内的核心团队。关键点：必须有一线服务人员的参与，他们掌握着最一手、最“鲜活”的故障信息和环境数据。

定义任务剖面

操作细节： 与团队一起，将产品的生命周期分解为不同的阶段。例如，对于一台户外监控设备：

剖面1：运输与仓储（从工厂到仓库，再到安装点）。

剖面2：安装与调试（首次上电、安装固定过程）。

剖面3：正常运行（24/7不间断工作，日夜交替）。

剖面4：极端天气事件（如台风、沙尘暴、极寒）。

剖面5：维护操作（清洁、软件升级、部件更换）。

关键点： 必须明确每个剖面的时间比例和发生顺序。例如，“正常运行”占99%的时间，但导致80%早期故障的往往是“安装调试”和“极端事件”剖面。

现场数据搜集（此为核心环节）

操作细节：

a. 环境数据量化：

温度/湿度： 不仅记录平均温湿度，必须重点测量和记录极值（最高/最低温度、冷凝点）及其持续时间。使用高精度数据记录仪，安装位置应贴近产品实际安装位置（如设备机箱内、散热口附近），采样间隔建议≤1分钟。

振动/冲击： 使用三轴振动传感器。关键点：区分不同类型的振动源：

持续性振动： 如安装在不断运行的机器旁，记录RMS（均方根值）和频率谱。

瞬态冲击： 如交通工具过减速带、设备门开关碰撞。记录冲击加速度G值和持续时间。

其他环境应力： 如盐雾（沿海地区）、粉尘浓度（工业区）、化学腐蚀气体（化工厂）、太阳辐射强度（户外）、电压波动/浪涌（电网质量差的地区）等。必须与现场服务人员确认这些因素是否曾导致过问题。

b. 使用条件量化：

电应力： 记录开机、关机、待机、峰值负载下的电压、电流、功率。特别关注：通断电循环的频率、电压浪涌（如雷击感应）、谐波干扰。

机械应力： 记录操作频次（如按钮每天被按多少次）、接口插拔次数、线缆弯折角度和频率。

软件/负载应力： 记录典型工作负载（如CPU占用率、数据传输量）、软件更新频率、异常重启日志。

故障数据复盘

操作细节： 调取历史故障报告（FRACAS数据），与现场服务工程师召开复盘会议。提问不能停留在“什么坏了”，要深挖“在什么情况下坏的”？

示例问题： “这个电源模块失效，是发生在夏季午后设备暴晒后开机时，还是雷雨天气后？”、“这个连接器松动，是发生在运输后首次调试，还是日常振动环境下运行了半年后？”

第二阶段：应力因子提取与DOE分析

目标： 从海量现场数据中筛选出对可靠性影响最显著的关键应力因子，并设计高效试验方案。

操作步骤与细节：

应力因子清单整理

操作细节： 将第一阶段搜集的所有应力数据整理成清单，并为每个应力因子定义正常范围、极端范围和测量单位。

示例：

应力因子A： 工作环境温度。正常范围：-10°C ~ +45°C；极端范围：-30°C (4小时) ~ +70°C (2小时)。

应力因子B： 开机冲击电流。正常值：2A；极端值：5A（冷启动时）。

应力因子C： 每日振动暴露量。Grms: 0.5g (频率范围：10-500Hz)。

失效模式与应力关联分析（FMEA思路）

操作细节： 使用表格工具，将潜在的失效模式与应力因子关联，并评估其影响的严重度(S)、发生度(O)和探测度(D)，计算风险优先数(RPN)。这有助于识别出必须通过试验验证的高风险项目。

试验应力选择与加速模型应用

操作细节：

选择关键应力： 基于RPN和工程判断，选择2-4个最关键的应力作为试验因子。通常温度、湿度、振动、电应力是首选。

确定加速模型： 针对每个应力，选择合适的物理加速模型。

温度： 采用阿伦尼乌斯模型。关键细节：必须获得产品的激活能（Ea），可从类似器件数据手册或前期试验中获取。若未知，可参考通用值（如0.7eV用于电子元件）。

振动： 采用逆幂律模型。需要确定加速因子。

湿度： 采用Peck模型或Hallberg-Peck模型。

计算加速因子： 根据模型、现场使用条件和试验条件，计算出试验相对于实际使用的加速因子（AF）。例如，将温度从35°C提升到65°C，根据阿伦尼乌斯模型，AF可能为10左右，意味着试验1小时约等于现场使用10小时。

设计试验（DOE）

操作细节：

确定DOE目标： 是寻找失效阈值？还是评估交互作用？或是验证设计裕量？

选择DOE方法：

全因子试验： 因子数少（2-3个），想深入研究所有交互作用时使用。但试验次数较多。

部分因子试验（如田口方法）： 因子数较多时（>3），用于快速筛选出显著因子，效率高。这是我最推荐的现场实用方法。

设置水平： 为每个选定的应力因子设置水平。

低水平： 通常设为现场条件的正常值或下限。

高水平： 设为现场条件的极端值，或基于加速模型计算出的加速应力水平。警告：应力水平不能高到引入实际使用中不会发生的失效模式（如塑料在过高温下熔化）。

制定试验矩阵： 根据选择的DOE方法，生成试验运行表，明确每次运行中各因子的水平组合。

定义样本量与失效判据： 确定每个试验组合所需的样本数量（通常≥3），并明确定义什么是“失效”（如功能性能参数超差、物理损坏等）。

第三阶段：试验方案文档化

方案文档应包含以下核心章节：

目的与范围

引用标准

试验样品信息（型号、批次、数量）

用户场景与任务剖面摘要

主要应力因子与试验条件（详细表格，含加速计算过程）

DOE试验矩阵

试验设备与设置（设备型号、精度、校准要求、样品安装方式**——需附照片或示意图**）

试验步骤（开机顺序、应力施加顺序、监测点、测量间隔）

数据记录与失效判据

安全注意事项

附录（原始现场数据、传感器布置图、FMEA分析表等）