可靠性工程实用教案

1、装备可靠性管理的主要(zhyo)内容 1.1 可靠性要求 1.2 可靠性设计 1.3 可靠性分析(fnx) 1.4 可靠性试验 1.5 元器件管理 1.6 质量归零及其闭环系统第1页/共39页第一页，共40页。装备可靠性要求管理的内容(nirng)及主要检查方法 2.1 可靠性与可靠性工程 2.2可靠性要求的类别 2.2.1可靠性保证大纲要求 可靠性保证大纲（简称可靠性大纲）：为了(wi le)保证产品满足规定的可靠性要求而制定的一套文件。它包括按进度安排的必要的可靠性组织机构及其职责，要求实施的工作项目（见后页），工作程序和需要的资源等。 2.2.2 可靠性定性要求 2.2.3 可靠性定量要

2、求第2页/共39页第二页，共40页。第3页/共39页第三页，共40页。 2.3可靠性参数与指标 2.3.1 几个基本概念 （1）系统可靠性参数与指标 描述系统可靠性的量，它直接(zhji)与战备完好、任务成功、维修人力及保障资源有关。对系统可靠性参数要求的量值称系统可靠性指标。 （2）基本可靠性与任务可靠性 基本可靠性：产品在规定的条件下，无故障的持续时间或概率。 基本可靠性反映产品对维修人力的要求。确定基本可靠性参数时应统计产品的所有寿命单位和所有的故障。 任务可靠性是产品在规定的任务剖面中完成规定功能的能力。 （3）使用与合同可靠性参数与指标 使用可靠性指标与参数：直接(zhji)反映对装

3、备的使用需求的可靠性参数，即系统可靠性参数。其要求的量值称为可靠性使用指标（简称指标），用使用可靠性值表示。 合同可靠性参数与指标：在合同和研制任务书中表达订购方对装备可靠性要求，并且是承制方在研制生产过程中能够控制的参数。其要求的量值称可靠性合同指标（简称合同指标），一般用固有可靠性值表示。第4页/共39页第四页，共40页。可靠性参数选择(xunz)、指标确定的依据和要求可靠性参数选择的依据和要求（1）参数选择的依据A.装备的类型、复杂程度、可修复和不修复等；B.装备的使用(shyng)要求。例如战时和平时，一次性使用(shyng)或重复使用(shyng)等。C.考核或验证方法，例如试验验证

4、、分析验证或使用(shyng)验证等。（2）参数选择的要求A.可靠性使用(shyng)参数的选择应反映战备完好性、任务成功性、维修人力费用和保障费用等四方面的要求B.可靠性合同参数应根据使用(shyng)参数确定。C.使用(shyng)参数一般不应直接用于合同中，但如果参数的所有特定条件明确，也可用于合同中。第5页/共39页第五页，共40页。 指标确定的依据和要求 （1）指标确定的依据 A.已使用需求 B.相似产品的可靠性水平 C.预期采用的技术使装备可能达到的可靠性水平 D.费用、进度、装备预期的使用和保障方案等约束条件 （2）指标确定的要求 A.可靠性指标应根据装备的类型在论证时提出目标值

5、和门限值；在制订合同和研制任务书时提出规定值和最低可接受值，也可以(ky)只提出门限值和最低可接受值。 B.可靠性指标应与安全性、保障性等有关指标相协调。 C.装备中分系统或设备的可靠性指标也可单独提出须与装备总体的指标相协调。 D.合同指标根据使用指标转换确定。第6页/共39页第六页，共40页。装备可靠性设计与分析工作的要求内容及主要(zhyo)检查方法第7页/共39页第七页，共40页。序号工作项目名称目的1建立可靠性模型用于可靠性分配和预计2可靠性分配将系统的可靠性定量要求分配到规定的产品层次3可靠性预计预计产品基本可靠性和任务可靠性，并确定所提出的设计方案是否满足规定的可靠性要求4制定可

6、靠性设计准则制定贯彻可靠性设计准则，以指导工程技术人员正确开展产品的设计5故障模式、影响及危害性分析（FMECA）发现设计中的薄弱环节，并提出在设计、制造等方面避免或减少这些故障模式的补偿（改进）措施6故障树分析（FTA）运用演绎法寻找导致某种故障时间的各种可能原因，确定潜在的设计缺陷，并采取改进措施以提高产品的可靠性7潜在通路分析（SCA）假定所有组件均正常工作的情况下，分析那些能引起功能异常或抑制正常功能的潜在通路8电路容差分析分析电路的组成部分在规定的使用温度范围内其参数偏差对电路性能容差的影响，根据分析结果提出改进措施9制定元器件大纲控制标准元器件和非标准元器件的选择和使用，以提高产品

7、的可靠性10确定可靠性关键产品确定和控制那些由于复杂性、采用先进技术和潜在失效对系统安全性、战备完好性、任务成功性以及维修和后勤保障产生重大影响或费用昂贵的产品11确定功能测试、包装、贮存、装卸、运输、维修对产品可靠性的影响确定影响，采取有效措施第8页/共39页第八页，共40页。各主要工作项目的要求和检查(jinch)方法 1 建立可靠性模型 （1）建立可靠性模型的目的 建立可靠性模型的目的是为了分配、预计和评估产品的可靠性。 （2）可靠性模型定义 可靠性模型包括可靠性框图和可靠性数学模型。可靠性框图用来简明扼要、直观地描述产品为完成任务的各种组合（串并联框图）可靠性数学模型从数学上建立可靠性

8、框图与时间、时间和故障率数据的关系。 （3）几种常用的可靠性模型 基本可靠性模型是一个全串联模型，包括一个可靠性框图及有关(yugun)的可靠性数学模型。 任务可靠性模型是一种用来描述产品在执行任务过程中完成其规定功能的能力的模型，包括一个可靠性框图及其有关(yugun)的可靠性数学模型。 （4）检查方法 A.是否根据基本可靠性和任务可靠性指标建立相应的模型 B.可靠性模型是否随产品技术状态的变化而改变第9页/共39页第九页，共40页。第10页/共39页第十页，共40页。第11页/共39页第十一页，共40页。 2 可靠性分配与预计 （1）可靠性分配与预计的目的 （2）可靠性分配与预计的关系 （

9、3）检查方法 A.是否按规定值（成熟期）进行分配和预计 B.是否按基本可靠性或任务(rn wu)可靠性分别进行分配和预计 C.预计工作是否反映当前产品的技术状态 D.对预计结果是否进行了分析，提出了哪些改进措施，是否落实到产品图纸和技术文件中。第12页/共39页第十二页，共40页。制定(zhdng)与贯彻可靠性设计准则1在确定系统整体方案时，除了考虑技术性、经济性、体积、重量、功耗外，可靠性亦是首先要考虑的重要因素。在满足体积、重量及功耗等约束条件下，必须确定以可靠性、技术先进性、维修性及经济性等为准则的最佳总体方案。2在方案论证时，一定要进行可靠性论证。3在确定产品技术指标的同时，应根据需要

10、和可能，确定可靠性指标。4对已投入使用的相同（或相似）产品，应考察其现场可靠性水平及对可靠性影响的诸因素，以确定提高当前研制产品可靠性的有效措施。5应对武器装备可靠性指标进行合理的分配，确定系统、分系统及关键和重要设备、成品等的可靠性指标。6根据系统、设备等的设计文件，建立可靠性框图和数学模型，进行可靠性预计，随着研制工作的进展，预计和分配应反复进行多次，以保持其有效性。7在满足技术性要求(yoqi)的前提下，应尽量简化设计方案。减少零部件（或元器件）、设备的数量。把复杂程度减至最低限度。8在确定方案前，应对武器装备、系统、设备等的使用环境进行详细的现场调查。并对其进行分析。确定影响其可靠性的

11、最重要的环境及应力。作为采取防护设计的依据。9尽量实施系列化设计。在原有成熟产品上逐步扩展，构成系列。在一个型号上不宜采用过多的新技术。如必须使用时，应对其可行性和可靠性进行充分论证，并进行有关严格试验。10实施标准化、规范化设计，采用成熟的标准零部件、元器件、材料。11根据元器件、零部件优选清单，严格控制元器件、零部件的选择，尽可能采用标准件，减少元器件、零部件的种类，以降低生产成本，备件费用，并提高装备可靠性。12在确定方案时，应根据体积、重量、经济性与可靠性确定设备、成品的冗余设计，根据需要与可能采用功能冗余。13 如果容易获得而行之有效的普通工艺能解决，就不必过于追求新工艺。14在系统

12、研制的早期阶段应对关键设备或成品进行必要的可靠性研制/增长试验。在设计阶段的后期应进行必要的可靠性增长试验以提高其固有可靠性。第13页/共39页第十三页，共40页。故障(gzhng)模式影响、分析（FMEA）器件名称故障模式编码故障模式故障原因故障影响故障检测方法设计改进措施失效率（e-06）故障模式频数比（%）数据来源备注对器件级产品的影响对 上 一 级产 品 的 影响射频电路模块C123-15-02-0 6 - 0 1 -1.01 开路震动过大导致元器件本身引脚片断裂元器件本身功能丧失LNA增益下降人工检测加固焊接点0.4216G J B299C1000pF-0805-50V-5%23-1

13、5-02-0 6 - 0 1 -1.02 短路电压过大导致元器件本身击穿IC1性能下降或损坏LNA信号无输出人工检测二次筛选73G J B299C23-15-02-0 6 - 0 1 -1.03 参 数 漂移外部温度过高或过低影响元器件本身性能指标无影响人工检测二次筛选11G J B299CC223-15-02-0 6 - 0 1 -2.01 开路震动过大导致元器件本身引脚片断裂元器件本身功能丧失LNA增益下降人工检测加固焊接点0.4216G J B299C1000pF-0805-50V-5%23-15-02-0 6 - 0 1 -2.02 短路电压过大导致元器件本身击穿IC1性能下降或损坏L

14、NA信号无输出人工检测二次筛选73G J B299C23-15-02-0 6 - 0 1 -2.03 参 数 漂移外部温度过高或过低影响元器件本身性能指标无影响人工检测二次筛选11G J B299C第14页/共39页第十四页，共40页。故障模式(msh)影响、分析（FMEA）初始约定层次：卫星通信机载站约定层次：（信道与监控设备）SRU名称故障模式编码故障模式故障原因故障影响严酷度等级故障检测方法设计改进措施故障率（1E-6）故障模式频数比（%）数据来源备注对SRU的影响对LRU级的影响最终影响方位电机23-15-02-07.01方位电机故障23-15-02-07-00-01.01 方位电机功

15、能失效23-15-02-07.01方位电机故障天线单元方位控制功能失效23-15.01 机载设备全功能失效加电BIT无0.06100俯仰电机23-15-02-08.01俯仰电机故障23-15-02-08-00-01.01 俯仰电机功能失效23-15-02-08.01俯仰电机故障天线单元俯仰控制功能失效23-15.01 机载设备全功能失效加电BIT无0.06100上行极化电机23-15-02-09.01上行极化电机故障23-15-02-09-00-01.01 上行电机功能失效23-15-02-09.01上行极化电机故障天线单元上行极化控制功能失效23-15.15 机载站通信功能不稳定加电BIT无

16、0.06100下行极化电机23-15-02-10.01下行极化电机故障23-15-02-10-00-01.01 下行电机功能失效23-15-02-10.01下行极化电机故障天线单元下行极化控制功能失效23-15.15 机载站通信功能不稳定加电BIT无0.06100第15页/共39页第十五页，共40页。故障(gzhng)树分析目的：运用演绎法寻找导致某种故障时间的各种可能原因，确定潜在的设计缺陷，并采取改进措施以提高产品的可靠性。故障树：A.已定义用以表明产品哪些组成部分的故障模式或外界事件或他们(tmen)的组合将导致产品发生一种给定的故障模式的逻辑图；b.建立故障树例如：某火炮反后坐装置故障

17、树，以“后坐过长，复进正常”为顶事件，建立故障树。第16页/共39页第十六页，共40页。第17页/共39页第十七页，共40页。 故障树分析： 通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素进行分析，画出故障树，从而确定产品故障原因的各种可能组合方式和（或）其发生概率(gil)的一种分析技术。 A.定性分析：找出最小割集，进行定性比较，确定改进方向。 B.定量分析 根据最小割集、底事件概率(gil)及数学模型，计算顶事件概率(gil)。进行重要度分析，确定采取纠正措施的优先顺序。第18页/共39页第十八页，共40页。 检查方法 a.对于影响安全和任务成功的严重故障，是否进行了定性或定量(dn

18、gling)的故障树分析； b.是否在FMEA的基础上，针对可能发生的I II类严酷度的故障模式，确定故障树的顶事件； c.FTA是否随设计的更改而做相应的修改 d.通过FTA发现了哪些设计缺陷和隐患，采取了哪些纠正措施，是否已落实到产品图纸和技术文件中。第19页/共39页第十九页，共40页。装备可靠性试验工作的要求及主要检查(jinch)方法 环境应力筛选ESS （1）ESS的目的 （2）ESS的机理及基本方法 （3）ESS的效益 （4）检查方法 A.是否制定了产品的ESS大纲，并严格执行； B.对关键电子产品是否做到三个100%（元器件、电路板、整机）的ESS； C.在产品可靠性鉴定、验收

19、试验前，是否按规定做ESS； D.通过ESS暴露了哪些问题，采取什么措施，效果如何，是否已将有效的纠正(jizhng)措施落实到产品图纸及技术文件中。第20页/共39页第二十页，共40页。可靠性增长(zngzhng)与增长(zngzhng)试验（1）试验的目的在研制阶段，通过试验与分析，采取有效的纠正措施，及早解决大多数可靠性问题，提高产品的可靠性。（2）几个基本概念A.可靠性增长通过逐步改正产品设计和制造中的缺陷，不断提高产品可靠性的过程。B.可靠性增长试验为暴露产品的薄弱环节，并证明改进措施能防止薄弱环节再现而进行的一系列试验。C.可靠性增长摩的试验为暴露产品的薄弱环节，在可靠性增长或鉴定

20、前做的短期试验（一般10个循环）检查方法在型号研制过程中，对关键产品是否安排了可靠性增长摸底(m d)试验或可靠性增长试验；增长（或增长摸底(m d)）试验样品是否已具备按技术要求规定的性能、功能，其“设计与制造”的更改均已实施，是否已通过了ESS和环境鉴定试验；试验剖面是否由产品的寿命剖面、任务剖面转化得到；通过试验暴露了哪些问题，采取什么纠正措施，效果如何，是否已将纠正措施落实到产品图纸及技术文件中。第21页/共39页第二十一页，共40页。可靠性鉴定与验收(ynshu)试验 检查方法 a.是否(sh fu)制定了可靠性鉴定试验大纲和计划，并已通过了评审； b.受试样品（一般不少于两台）是否

21、(sh fu)已通过了功能试验、环境试验及ESS，是否(sh fu)已达到定型状态。受试样品是否(sh fu)随机抽取； c.试验剖面是否(sh fu)由产品的寿命剖面与任务剖面转化得到； d.故障判别准则是否(sh fu)明确； e.可靠性鉴定试验的结论如何；试验中暴露了哪些问题；试验结束后，采取哪些纠正措施，其效果如何；是否(sh fu)已将纠正措施落实到产品图纸及技术文件中。第22页/共39页第二十二页，共40页。元器件质量(zhling)与可靠性管理 概述 元器件质量与可靠性基本概念 （1）元器件 a.元件：电阻器、电容器、电感器、继电器、电连接器等。 b.器件：半导体分立器件（二极管

22、、晶体管）、集成电路。 （2）元器件质量 a.设计(shj)质量：功能设计(shj)、结构设计(shj)、可靠性设计(shj)。 b.制造质量：生产的偏差、批次间变化、生产管理。 c.使用质量：使用的优劣程度。 d.质量等级：元器件装机使用前，在制造、试验及筛选过程中其质量的控制等级（见表1和表2）。第23页/共39页第二十三页，共40页。元器件质量等级集成电路A1、A2、A3、A4、B1、B2、C1、C2半导体分立器件A1、A2、A3、A4、B1、B2、C电阻器A1Q、A1L、A1W、A2、B1、B2、C1电容器A1B、A1Q、A1L、A1W、B1、B2、C1表1国产元器件质量(zhling

23、)等级标记（GJB/Z299B）元器件质量等级微电路S、B、B-1其它：以筛选等级表示其质量半导体分立器件JANTXV、JANTX、JAN有可靠性指标的电容器B、C、S、R、B、P、M、L有可靠性指标的电阻器S、R、P、M有可靠性指标的变压器、线圈S、R、P、M有可靠性指标的继电器R、P、X、U、M、L表2美国元器件质量(zhling)等级标志（MIL-HDBK-217F）第24页/共39页第二十四页，共40页。 元器件可靠性 a.元器件固有可靠性：元器件通过设计和制造等工作表现的可靠性特征，是元器件研制、生产方的任务。 b.元器件使用可靠性：元器件在使用过程中表现的可靠性特征，是装备（含系统

24、和设备）承制方和最终用户的任务。 高的元器件固有可靠性，是元器件获得(hud)高的使用可靠性的必要条件。第25页/共39页第二十五页，共40页。 元器件使用全过程的内容 使用全过程包括设计选择（性能、质量等级、降额、热设计、优选）、采购、监制、验收、筛选、破坏性物理分析（DPA）、保管、电气装配、通电调试、失效分析、评审(pn shn)和信息管理等的元器件使用全过程，广义来讲还包括运输、使用操作和维修。第26页/共39页第二十六页，共40页。装备研制生产部门(bmn)元器件质量与可靠性的管理与问题 航天、航空等部门各型号总体院、所的元器件质量与可靠性的管理 a）按规定由主管质量副院长（副主任）

25、主管元器件质量管理工作； b）制定元器件质量管理工作实施细则； c）制定型号元器件大纲和型号元器件优选目录等； d）审查厂（所）元器件采购文件，组织订购元器件； e）组织从事元器件监制、验收、二次筛选、破坏性物理分析（DPA）、失效分析等技术人员的培训及其资格认定(rndng)； f）建立元器件数据库系统； g）组织元器件可靠性保证方法的研究等。第27页/共39页第二十七页，共40页。 h）元器件质量(zhling)与可靠性管理的“七统一” a.统一选用 b.统一采购 c.统一下厂监制、验收 d.统一做二次筛选 e.统一进行破坏性物理分析（DPA） f.统一进行失效分析 g.统一建立元器件数据

26、库第28页/共39页第二十八页，共40页。元器件优选目录(ml)序号名称型号主要技术参数技术标准质量等级封装外形生产商或研制单位备注第29页/共39页第二十九页，共40页。 i）.型号元器件降额设计要求（或指南）； j）.型号元器件热设计要求（或指南）； k）.型号元器件二次筛选规范； l）.型号元器件开展DPA的要求。 认定型号的元器件检验站-进行测试、筛选、DPA、失效(sh xio)分析。 对各系统或设备承制单位的元器件质量与可靠性工作进行监督和控制。 组织元器件重大问题的调研及参与处理。 其它装备型号总体单位的元器件质量与可靠性的管理。第30页/共39页第三十页，共40页。 装备型号中

27、系统或设备承制方的元器件质量与可靠性的管理 （1）一般厂（所）副总师负责元器件质量与可靠性的管理； （2）执行型号总体单位制定的元器件质量与可靠性管理的有关文件； （3）依据型号元器件优选目录编制系统或设备的元器件选用(xunyng)目录； （4）处理在研制生产中的元器件问题。 承制方实施元器件质量与可靠性的一般顺序第31页/共39页第三十一页，共40页。第32页/共39页第三十二页，共40页。 元器件质量与可靠性管理中存在的主要问题 （1）型号总体单位的问题 a.元器件管理机构不健全； b.管理人员对元器件的质量与可靠性知识掌握不够； c.制定的管理文件不完整或型号实际不够； d.型号元器件

28、优选目录的制定时间滞后； e.对系统或设备承制方所选用元器件的质量与可靠性工作监督控制不够。 （2）系统或设备承制方的问题 a.一些承制单位没有指定专人负责元器件的质量与可靠性工作； b.编制型号元器件优选目录时发现一些承制单位在元器件的选择上问题较多： 选择一些即将淘汰的元器件 选择进口元器件的品种较多 要求新研的元器件较多 选择元器件的品种、规格太多等。 c.不按型号优选目录选用元器件，并且质量等级偏低； d.采购合同不严格； e虽然进行了二次筛选，但筛选项目不全，或筛选不合格率超过规定(gudng)仍装机使用；或未对元器件进行100%的二次筛选。 f.元器件库房存放条件差； g.电器装配

29、工艺设计不完善； h.元器件静电防护工作不配套等。第33页/共39页第三十三页，共40页。元器件质量(zhling)与可靠性工作检查要求 工作检查依据 原国防科工委1994技综字第3451号文武器装备可靠性设计若干要求中有关对元器件质量与可靠性的要求： （五）制定和实施元器件大纲 在方案阶段，型号总体设计单位即应制定型号元器件大纲，包括元器件控制的准则和管理办法，元器件（零部件）控制方案，元器件（零部件）优选目录(ml)等，以有效地控制元器件的选择和使用。提高型号可靠性、降低保障费用。 各科研单位必须制定元器件入库检验规定和筛选规范，通过检验或筛选工作及时对元器件做出接收或拒收的结论。凡未经筛选、检验的元器件不得装配到产品上，对有高可靠性要求的元器件还应根据有关规定进行针对性筛选。第34页/共39页第三十四页，共40页。元器件质量(zhling)与可靠性检查的主要内容和要求 对型号总体单位及配套单位按有关法规和规定，检查其贯彻落实情况。重点查看、检查： （1）是否建立元器件质量与可靠性的管理机构及设置相应主管人员（建立有关机构的文件、机构及其职责的规定等）