2. 试验对象与失效判据建立

HALT 的结论是否可信,首先取决于“被测对象”和“失效”是否被定义清楚。若试验前没有明确产品在什么条件下算“还能工作”、什么现象算“已经失效”,试验中就会出现两种典型问题:一是把偶发异常当成失效,过早停止试验;二是把已经退化的功能仍判为正常,导致试验继续加严却得不到有效结论。因此,本节的核心任务是把被测产品从“一个样品”转化为“一组可观测、可判定、可记录的功能与性能边界”。

一、先界定被测产品的功能边界

功能边界描述的是产品在 HALT 中必须维持的最小功能集合。它不是产品规格书的全部功能,而是与产品使命相关、且在环境应力下最容易先失效的关键功能。建立边界时,建议按“主功能—辅助功能—保护功能”三层梳理。

以一款工业级无线路由器为例,其主功能是“上电后建立无线链路并转发数据”;辅助功能是“状态指示灯、Web 管理页面、日志记录”;保护功能是“过温降频、过压保护、看门狗复位”。在 HALT 中,主功能必须全程可观测;辅助功能可作为早期退化信号;保护功能一旦误触发或失效,往往意味着产品已接近破坏极限。功能边界应写成可执行条目,例如:“在输入电压 9~36 V 范围内,设备应能建立并维持至少 1 条无线链路,丢包率不高于 1%。”而不是“设备应正常工作”。

二、把性能参数转化为可测指标

功能边界确定后,需要为每项功能绑定性能参数与测量方法。参数应尽量选择可连续读取、可自动记录的量,避免依赖主观判断。常见参数包括:电压、电流、功耗、温升、频率、误码率、丢包率、时延、吞吐量、信号强度、复位次数、看门狗计数等。

以路由器为例,可定义:无线链路建立时间 ≤ 30 s;TCP 吞吐量 ≥ 50 Mbps;丢包率 ≤ 1%;工作电流 ≤ 1.2 A;外壳温度 ≤ 85 ℃。每个参数都要写明测量点、采样周期和记录方式。例如“丢包率”用打流仪每 10 s 统计一次,“工作电流”用程控电源每 1 s 记录一次。这样在温度或振动步进过程中,才能看到参数是缓慢漂移还是突然跳变。

三、失效定义与可观测失效特征

失效定义必须区分“功能失效”和“性能退化”。功能失效指产品完全丧失某项主功能,例如无法建立链路、无法转发数据、反复复位;性能退化指功能仍存在但参数超出允许范围,例如丢包率从 0.2% 升至 8%、吞吐量从 80 Mbps 降至 20 Mbps。HALT 中通常把功能失效作为停止加严的硬判据,把性能退化作为趋势观察和早期预警。

可观测失效特征要具体到“现象 + 判据 + 确认方式”。例如:设备反复重启,表现为电流周期性跌落且日志出现“watchdog reset”,连续 3 次即判失效;无线链路断开后 60 s 内无法自动重连,判为功能失效;外壳温度超过 85 ℃ 且持续 5 min,判为热失效。所有特征都应能被测试人员或数据采集系统独立确认,避免“看起来不正常”这类模糊描述。

四、判据分级:从预警到破坏

为了在 HALT 中既不漏判也不误停,建议把判据分为三级:一级为“观察级”,参数出现可重复的异常趋势但未超限,继续试验并加密记录;二级为“退化级”,参数超出允许范围但功能仍可恢复,记录并评估是否继续;三级为“失效级”,主功能丧失或出现不可恢复异常,停止该方向加严并记录失效点。分级不是固定不变的,应根据产品成熟度和试验阶段调整。

分级的关键是给出明确的量化门槛。例如丢包率:一级 1%~3%,二级 3%~10%,三级 >10% 或链路无法建立;工作电流:一级超过标称 20%,二级超过 40%,三级触发过流保护。这样在温度步进或振动步进中,操作人员可以按同一标准判断,而不是凭经验决定是否继续。

五、记录表设计:让数据可追溯、可复盘

记录表是判据落地的载体。它至少应包含:试验阶段(温度步进/振动步进/快速温变)、应力值、保持时间、被测功能、性能参数实测值、失效特征描述、判据等级、处理动作、时间戳和操作人。对于自动采集的数据,应保留原始文件路径或通道号,便于后续复盘。

下面给出一份可直接参考的记录表字段示例,适用于温度步进阶段:

字段 示例值 说明
试验阶段 低温步进 温度或振动方向
应力值 -40 ℃ 当前箱内温度
保持时间 10 min 达到应力后的稳定时间
被测功能 无线链路建立 主功能或辅助功能
性能参数 丢包率 4.2% 实测值
失效特征 链路 60 s 未重连 现象描述
判据等级 二级(退化) 一级/二级/三级
处理动作 继续降温并加密记录 继续/暂停/停止
时间戳 2025-03-12 14:22:10 精确到秒
操作人 张工 记录责任人

记录表最好与数据采集系统同步,避免事后补记。对于自动采集的电流、温度、丢包率,应保留原始曲线;对于人工观察的指示灯、复位现象,应写明观察间隔和确认次数。这样在后续判定工作极限和破坏极限时,才能区分“首次出现退化”和“首次完全失效”两个不同节点。

被测对象与失效判据建立关系图 被测产品功能边界 主功能:无线链路 + 数据转发 辅助功能:指示灯 / 管理页面 保护功能:过温降频 / 看门狗 性能参数与测量 链路建立时间 ≤ 30 s 丢包率 ≤ 1% / 吞吐量 ≥ 50 Mbps 工作电流 ≤ 1.2 A / 壳温 ≤ 85 ℃ 失效判据分级 一级(观察):参数异常趋势,未超限 二级(退化):超限但功能可恢复 三级(失效):主功能丧失 / 不可恢复 可观测失效特征(示例) 电流周期性跌落 + 日志 watchdog reset(连续 3 次) 链路断开后 60 s 内无法自动重连 壳温 > 85 ℃ 持续 5 min,触发过温保护 记录表关键字段 阶段 / 应力值 / 保持时间 / 被测功能 性能参数实测值 / 失效特征描述 判据等级 / 处理动作 / 时间戳 / 操作人 功能边界 → 性能参数 → 判据分级 → 可观测特征与记录表,形成可追溯的失效判定闭环

最后需要强调:判据分级和记录表不是试验开始前一次性写完就固定不变的。在 HALT 过程中,如果发现某类退化现象反复出现且与主功能强相关,应把它从“观察级”提升为“退化级”;如果某条判据在实际操作中难以确认,应改为更客观的测量量。判据的稳定性直接决定工作极限和破坏极限的判定质量,因此它本身也需要在试验中持续校准。