![万测[三方检测机构平台]](http://testsite.oss.files.d50.cn/ulsdmg.com/image/logo.png){kind=logo}
可靠性增长试验是通过“试验-分析-改进-再试验”循环提升产品可靠性的核心手段，而故障树分析（FTA）作为自上而下的逻辑演绎工具，能系统拆解故障根源，为改进提供精准方向。本文以某车载导航终端的实际案例，详细展示FTA在可靠性增长试验中的应用流程，为工程师提供可落地的实践参考。
可靠性增长试验与FTA的关联逻辑
可靠性增长的关键是“精准定位故障根源”，但传统经验分析易遗漏关键因素。FTA通过构建“顶事件（最终故障）-中间事件（功能失效环节）-基本事件（根本原因）”的逻辑树，将复杂故障拆解为可追溯的具体原因，与可靠性增长试验形成“数据输入-分析定位-改进验证”的闭环——FTA为试验提供“改进靶点”，试验验证FTA的有效性，两者结合能大幅提升改进效率。
例如，当产品出现“功能失效”时，FTA可快速定位是“电源模块虚焊”还是“通信总线松动”，避免盲目替换零部件，让改进措施更具针对性。这种闭环逻辑的核心是“用数据支撑分析，用分析指导改进”。
案例背景：某车载导航终端的可靠性需求
某车载导航终端用于乘用车智能座舱，需满足-40℃~85℃温度范围、10~20Hz振动环境，客户要求MTBF（平均无故障时间）≥1500小时。但初始鉴定试验中，终端MTBF仅800小时，主要故障为“开机黑屏”（占比42%）、“定位偏差大”（28%），其中“开机黑屏”是影响可靠性的核心问题，因此将其作为可靠性增长的重点分析对象。
项目组制定“FTA+可靠性增长”方案：先通过加速寿命试验（温度循环+振动）复现“开机黑屏”，收集故障数据；再用FTA拆解根源；最后实施改进并验证效果。
故障树构建：从顶事件到基本事件的拆解
顶事件选择试验中影响最大的“导航终端开机黑屏”（记为T）。根据终端电路逻辑（电源→主控→显示→背光），拆解为3个中间事件：
1、M1（电源供应异常）：为系统提供5V/3.3V电压；2、M2（显示模块失效）：含LCD屏及驱动电路；3、M3（主控与显示通信中断）：主控通过SPI总线发送图像数据。进一步拆解基本事件：
- M1：通过电压测试发现“电源芯片引脚虚焊”（B1，导致电压跌落至0V）、“输入滤波电容失效”（B2，电压纹波≥500mV）；- M2：通过波形分析发现“背光灯驱动芯片损坏”（B3）、“导光板脱落”（B4）；- M3：通过逻辑分析仪发现“SPI总线排针松动”（B5）、“接口静电损坏”（B6）。最终故障树覆盖“顶事件-3中间事件-6基本事件”，完整还原故障路径。
定性分析：最小割集与关键度排序
定性分析的核心是找“最小割集”（导致顶事件的最少基本事件组合）和“关键度”（基本事件对顶事件的影响程度）。本案例用“下行法”计算最小割集，得到6个单事件割集（{B1}、{B2}、{B3}、{B4}、{B5}、{B6}），即每个基本事件单独发生即可引发顶事件。
关键度计算采用“（基本事件发生次数×割集大小）/顶事件总次数”。试验中顶事件发生21次，各基本事件次数：B1=8次、B2=5次、B3=4次、B4=2次、B5=1次、B6=1次。关键度排序为B1（0.38）>B2（0.24）>B3（0.19）>B4（0.1）>B5/B6（0.05），明确优先改进B1和B2。
定量分析：基于试验数据的概率计算
定量分析需结合试验数据计算事件发生率。本案例试验总时间1000小时，顶事件发生率λ_T=21/1000=0.021次/小时，对应MTBF_T≈47.6小时（仅针对开机黑屏）。
各基本事件发生率：
- B1=8/1000=0.008次/小时；- B2=5/1000=0.005次/小时；- B3=4/1000=0.004次/小时；- B4=2/1000=0.002次/小时；- B5/B6=1/1000=0.001次/小时。由于割集独立，顶事件发生率等于基本事件发生率之和（0.021次/小时），与试验数据一致，验证了故障树的正确性。
可靠性增长：基于FTA的针对性改进
根据关键度排序，改进措施聚焦高影响因素：
1、B1（引脚虚焊）：波峰焊改回流焊，焊锡量从0.5mm增至1mm，引脚涂防氧化涂层；2、B2（电容失效）：普通铝电解电容换车规钽电容（耐温-40℃~125℃，寿命5000小时），电压从6.3V提至10V；3、B5（排针松动）：直插排针换带卡扣连接器，插拔力从5N增至15N；4、B3（驱动芯片损坏）：ESD防护从2kV提至8kV，增强抗静电能力。改进核心是“针对根本原因”：B1是工艺问题，B2是材料问题，B5是结构问题，避免“头痛医头”的表面改进。
效果验证：故障树更新与试验迭代
改进后1000小时试验显示：
- 顶事件发生次数从21次降至3次，发生率λ_T’=0.003次/小时，MTBF_T’≈333小时，提升6倍；- 基本事件：B1/B5=0次（完全解决），B2=1次、B3=1次、B4=1次（大幅减少）。更新故障树：标注B1/B5为“已改进（失效概率≈0）”，B2剩余原因是“钽电容纹波耐受不足”（需优化容量），B3剩余原因是“驱动芯片散热不良”（需加散热片）。第二轮改进后，产品总MTBF达1600小时，满足客户要求。
FTA应用的关键要点
1、顶事件聚焦核心：选发生频率高或后果重的故障（如“开机黑屏”占比42%），避免树过大降低效率；
2、分解基于逻辑：每级事件拆解需依据产品结构/功能（如电源→主控→显示的逻辑），不能主观臆断；3、优先高关键度：先解决高关键度事件（如B1），以最小成本获最大提升；4、数据支撑定量：基本事件发生率来自试验数据，而非理论计算；5、改进针对根源：解决基本事件的根本原因（工艺/材料/结构），而非表面现象。
![万测[三方检测机构平台]](http://testsite.oss.files.d50.cn/ulsdmg.com/image/author.jpg)
