第十讲-可靠性工程基础知识 (1)

1、1王富良王富良 二二一四年十月一四年十月中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所内部资料内部资料注意保存注意保存2第十讲第十讲 可靠性工程基础知识可靠性工程基础知识 第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 第三节第三节 可靠性设计案例可靠性设计案例 本讲小结和习题五本讲小结和习题五中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所3第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 可靠性可靠性 （GJB1405A 2.32GJB1405A 2.32） 产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

2、 规定条件：规定条件：储存环境条件、装配条件、运输条件、使用环境储存环境条件、装配条件、运输条件、使用环境条件、维修条件等；条件、维修条件等； 规定的时间：规定的时间：任务时间、工作时间、储存时间、动作次数、任务时间、工作时间、储存时间、动作次数、运输距离等。是广义的时间；运输距离等。是广义的时间； 规定功能：规定功能：指产品应具备的技术指标；指产品应具备的技术指标； 能力：能力：表现为产品有没有故障或故障发生的时间与频度。表现为产品有没有故障或故障发生的时间与频度。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所4第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 维修性维修性（GJB1405A 2.3

3、3GJB1405A 2.33） 产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力。进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力。 保障性保障性（GJB1405A 2.35GJB1405A 2.35） 装备的设计特性和计划的保障资源满足平时战备和战时使用装备的设计特性和计划的保障资源满足平时战备和战时使用要求的能力。要求的能力。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所5第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 测试性：测试性： 产品能及时、准确地确定其状态（可工作、不可工作或性能产品能及时、准确地确定其

4、状态（可工作、不可工作或性能下降）并隔离其内部故障的一种设计特性。测试性是产品的固有下降）并隔离其内部故障的一种设计特性。测试性是产品的固有设计特性，在产品的各个研制阶段，必须进行测试性监督与控制设计特性，在产品的各个研制阶段，必须进行测试性监督与控制、设计与分析以及试验与评定，保证达到规定的测试性定量要求、设计与分析以及试验与评定，保证达到规定的测试性定量要求和定性要求。和定性要求。 定性要求主要有故障检测率、故障隔离率和虚警率。定性要求主要有故障检测率、故障隔离率和虚警率。 定量要求主要有测试可控性、测试观测性和被测单元定量要求主要有测试可控性、测试观测性和被测单元(UUT)(UUT)与测

5、试设备的兼容性。与测试设备的兼容性。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所6第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 安安全性全性（GJB1405A 2.34GJB1405A 2.34） 不导致人员伤亡、危害健康及环境，不给设备或财产造成不导致人员伤亡、危害健康及环境，不给设备或财产造成破坏或损失的能力。破坏或损失的能力。 环境适应性环境适应性： 装备（产品）在其寿命期预计可能遇到的各种环境的作用装备（产品）在其寿命期预计可能遇到的各种环境的作用下能实现其所有预定功能和性能和（或）不被破坏的能力。是下能实现其所有预定功能和性能和（或）不被破坏的能力。是装备的重要质量特性。装备的重要质量

6、特性。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所7第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 可靠性与安全性的关系：可靠性与安全性的关系： 通常可靠的系统也是安全的；通常可靠的系统也是安全的； 可靠性要求完成任务，安全性则要求不发生意外事故；可靠性要求完成任务，安全性则要求不发生意外事故； 危险是安全性分析的核心，故障分析是可靠性分析的重要危险是安全性分析的核心，故障分析是可靠性分析的重要环节。环节。 复杂的武器装备和核电站等大型工程在研制、生产、试验、复杂的武器装备和核电站等大型工程在研制、生产、试验、使用和处置过程中也存在着威胁自身以及操作人员安全、损坏使用和处置过程中也存在着威胁自身以

7、及操作人员安全、损坏己方设施和资源、破坏生态环境的因素。一旦发生事故，危害己方设施和资源、破坏生态环境的因素。一旦发生事故，危害极大。极大。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所8第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 我国有报道：我国有报道：19911991年底，发射通讯卫星，因氢氧发动机二年底，发射通讯卫星，因氢氧发动机二次点火失败，卫星没有进入预定轨道；次点火失败，卫星没有进入预定轨道； 1992 1992年年3 3月，第一颗澳星发射时火箭紧急停车；月，第一颗澳星发射时火箭紧急停车； 1992 1992年底，第二颗澳星升空不久卫星发身爆炸，火箭将爆年底，第二颗澳星升空不久卫星发

8、身爆炸，火箭将爆炸残留物送入轨道；炸残留物送入轨道；19941994年东方红系列大型通讯卫星未进入预年东方红系列大型通讯卫星未进入预定轨道；定轨道； 1995 1995年初长征火箭发射外星爆炸；年初长征火箭发射外星爆炸； 1996 1996年西昌卫星发射中心发射失败过两次年西昌卫星发射中心发射失败过两次(2-15(2-15日和日和8-188-18日，日，“长征三号长征三号”火箭发射火箭发射, ,火箭起飞后飞行姿态出现异常火箭起飞后飞行姿态出现异常) )。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所9第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 1971 1971年年6 6月月3030日，前苏联日

9、，前苏联“联盟联盟11”11”飞船因返回舱与外界飞船因返回舱与外界连接的阀提前打开，造成连接的阀提前打开，造成3 3名宇航员死亡；名宇航员死亡； 2000 2000年年8 8月，俄罗斯海军北方舰队的月，俄罗斯海军北方舰队的“库尔斯克库尔斯克”号核潜号核潜艇因易燃气体泄漏突然爆炸，沉入巴伦支海海底，艇上艇因易燃气体泄漏突然爆炸，沉入巴伦支海海底，艇上118118名官名官兵遇难；兵遇难； 美国美国“挑战者挑战者”号和号和“哥伦比亚哥伦比亚”号航天飞机的两次爆炸，号航天飞机的两次爆炸，造成造成1414名宇航员丧生；名宇航员丧生； 这些事故，无论经济上还是政治上都产生了不可挽回的损这些事故，无论经济上

10、还是政治上都产生了不可挽回的损失。失。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所 调查发现，这些事故主要原因：调查发现，这些事故主要原因： 设计缺陷设计缺陷 操作失误操作失误 糟糕的管理决策糟糕的管理决策10第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 可靠性发展史可靠性发展史 可靠性的概念源于航空领域，第二次世界大战中，空中飞可靠性的概念源于航空领域，第二次世界大战中，空中飞行事故不断增加，机毁人亡时有发生行事故不断增加，机毁人亡时有发生 美国在二战中发现美国在二战中发现6060的机载电子设备运到远东后不能使的机载电子设备运到远东后不能使用，用，5050电子设备在储存期间失效，原因是电子管的

11、可靠性太电子设备在储存期间失效，原因是电子管的可靠性太差，所以差，所以19431943年美国成立电子管研究会，专门研究电子管可靠年美国成立电子管研究会，专门研究电子管可靠性问题性问题中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所11第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 可靠性发展史（续）可靠性发展史（续） 5050年代可靠性兴起和形成时期。为解决军用电子设备和复年代可靠性兴起和形成时期。为解决军用电子设备和复杂导弹系统的可靠性问题，美国军方和工业界有组织开展了可杂导弹系统的可靠性问题，美国军方和工业界有组织开展了可靠性研究。靠性研究。19571957年发表了年发表了军用电子设备可靠性研究报

12、告军用电子设备可靠性研究报告。该报告从该报告从9 9个方面阐述了可靠性设计、试验及管理的程序和方法，个方面阐述了可靠性设计、试验及管理的程序和方法，确定了美国可靠性工程发展的方向，成为可靠性发展的奠基性确定了美国可靠性工程发展的方向，成为可靠性发展的奠基性文件，标志着可靠性已经成为一门独立的科学，是可靠性工程文件，标志着可靠性已经成为一门独立的科学，是可靠性工程发展的重要里程碑。发展的重要里程碑。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所12第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 可靠性发展史（续）可靠性发展史（续） 6060年代可靠性工程全面发展阶段，美国先后研制出年代可靠性工程全面发

13、展阶段，美国先后研制出F15AF15A战斗战斗机、机、“民兵民兵”导弹、导弹、“水星水星”和和“阿波罗阿波罗”飞船等装备，对可靠飞船等装备，对可靠性要求很高。国防部提出了可靠性计划，形成了一套标准：可靠性要求很高。国防部提出了可靠性计划，形成了一套标准：可靠性大纲、可靠性指标量化、可靠性分配和预计、冗余设计、可靠性大纲、可靠性指标量化、可靠性分配和预计、冗余设计、可靠性验收和鉴定试验、可靠性评审等。使装备的可靠性大幅度提高。性验收和鉴定试验、可靠性评审等。使装备的可靠性大幅度提高。 例如：例如：5050年代年代“先驱者号先驱者号”卫星发射卫星发射1111次只有三次成功，次只有三次成功，6060

14、年代阿波罗登月，除阿波罗年代阿波罗登月，除阿波罗1313外全部成功。这期间，苏、法、日外全部成功。这期间，苏、法、日等国也相继开展可靠性研究。等国也相继开展可靠性研究。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所13第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 可靠性发展史（续）可靠性发展史（续） 7070年代及以后可靠性工作日趋成熟，并向更深更广的方向年代及以后可靠性工作日趋成熟，并向更深更广的方向发展。发展。 例如：到例如：到19911991年的海湾战争中，美国空军可靠性成效显著。年的海湾战争中，美国空军可靠性成效显著。象象F F16C/D16C/D和和F F15E15E执行任务率达执行任务

15、率达9595。 例如，国外高轨卫星的寿命通常能达到例如，国外高轨卫星的寿命通常能达到1515年以上，低轨卫年以上，低轨卫星寿命在星寿命在5 5年以上。而我国通常分别只能达到年以上。而我国通常分别只能达到1212年和年和3 3年以上。年以上。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所14第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念7070年代年代 我国型号可靠性保证工作我国型号可靠性保证工作从电子元器件开始起步从电子元器件开始起步 7070年代中，以保证战略导弹控制系统配套用元器件为重点，年代中，以保证战略导弹控制系统配套用元器件为重点，针对当时元器件存在的问题，在元器件生产过程实施七项专门针对

16、当时元器件存在的问题，在元器件生产过程实施七项专门的质量控制措施，简称的质量控制措施，简称“七专七专”。先建立了廿条生产线，十年。先建立了廿条生产线，十年共建立了共建立了142142条生产线共条生产线共12001200各品种，十年投入各品种，十年投入2.22.2亿。不仅较亿。不仅较好地保证了好地保证了“三抓三抓”任务的完成，而且也满足了其他航天型号任务的完成，而且也满足了其他航天型号的要求。的要求。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所15第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念8080年代以来年代以来 我国型号可靠性保证工作的发展我国型号可靠性保证工作的发展 随着型号复杂性和研制难度

17、的增加，研制人员的质量、可随着型号复杂性和研制难度的增加，研制人员的质量、可靠性意识不断加强；靠性意识不断加强； 在各级建立了型号可靠性设计的专职和兼职队伍；在各级建立了型号可靠性设计的专职和兼职队伍； 在型号研制中借鉴国外的先进设计和管理经验，逐步推行了一在型号研制中借鉴国外的先进设计和管理经验，逐步推行了一系列可靠性管理、设计和分析方法；系列可靠性管理、设计和分析方法； 可靠性规范的制订、宣贯与实施，推动了型号工作的开展；可靠性规范的制订、宣贯与实施，推动了型号工作的开展； 这些工作的开展对保证飞行试验的成功发挥了重要的作用。这些工作的开展对保证飞行试验的成功发挥了重要的作用。中国科学院电

18、子学研究所中国科学院电子学研究所16第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念可靠性经历了如下的变化和发展可靠性经历了如下的变化和发展 观念：从重技术性能到树立可靠性与性能等的观念；观念：从重技术性能到树立可靠性与性能等的观念； 完善管理体系。从分散管理、部门负责到可靠性机构统一完善管理体系。从分散管理、部门负责到可靠性机构统一领导；领导； 从电子管到超高速大规模集成电路，电子元器件可靠性每从电子管到超高速大规模集成电路，电子元器件可靠性每年平均约以年平均约以2020的速度提高；的速度提高； 从电子设备扩展到机械设备、光电设备及其它非电设备，从电子设备扩展到机械设备、光电设备及其它非电设备，全

19、面提高型号的可靠性；全面提高型号的可靠性；中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所17第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念可靠性经历了如下的变化和发展（续）可靠性经历了如下的变化和发展（续） 发布了成套的指令性标准、法规和规范；发布了成套的指令性标准、法规和规范； 估算更准确。从定性分析、统计估算到微观分析计算，计估算更准确。从定性分析、统计估算到微观分析计算，计算机辅助分析计算。使可靠性分析设计更准确、更省时；算机辅助分析计算。使可靠性分析设计更准确、更省时； 从可靠性统计试验到强调可靠性工程试验，应力筛选和可从可靠性统计试验到强调可靠性工程试验，应力筛选和可靠性增长。靠性增长。中

20、国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所18第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 可靠性可靠性是产品质量的一项重要标志，是产品固有特性中的是产品质量的一项重要标志，是产品固有特性中的一个特定项目。一个特定项目。 可靠性研究如何预防故障及失效，以成功或失败为判据。可靠性研究如何预防故障及失效，以成功或失败为判据。 可靠性更可靠性更突出突出在任务剖面中的环境的适应性和裕度在任务剖面中的环境的适应性和裕度( (考核考核) )。 可靠性更可靠性更突出突出寿命（全任务时间）。是潜在的，未来的，寿命（全任务时间）。是潜在的，未来的，可进行预计。可进行预计。 可靠性用可靠度（概率）进行表征，可以进行

21、定量的计算可靠性用可靠度（概率）进行表征，可以进行定量的计算和分析评估。和分析评估。 可靠性更注重批次，有母本和子样的概念。其试验通常是可靠性更注重批次，有母本和子样的概念。其试验通常是抽样的。没有质量一致性就无可靠性评定可言。抽样的。没有质量一致性就无可靠性评定可言。( (技术状态控制技术状态控制) )中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所19第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 传统的质量观念强调产品传统的质量观念强调产品“符合规定的要求符合规定的要求”，即符合性。，即符合性。产品只要符合图样和工艺规定的要求，就是好的。产品只要符合图样和工艺规定的要求，就是好的。 当代质量观念

22、既重视产品的符合性，更强调产品的适用性。当代质量观念既重视产品的符合性，更强调产品的适用性。产品只有在使用时能产品只有在使用时能满足顾客满足顾客需要才是高质量的。需要才是高质量的。 顾客的需求是多方面的。因此，产品质量是一组固有特性顾客的需求是多方面的。因此，产品质量是一组固有特性满足要求的程度。这些特性就包括安全性、可靠性、维修性、满足要求的程度。这些特性就包括安全性、可靠性、维修性、保障性和经济性等等。保障性和经济性等等。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所使用时间t强度、应力应力分布t=0应力分布t=T强度分布t=0强度分布t=T0安全余量应力强度干涉模型T失效区强度分布应力分布

23、强度的退化21第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 一个可靠性一个可靠性( (维修性维修性) ) 好的产品，价格可能会高一些，但好的产品，价格可能会高一些，但使用后维修及相应的保障费用少，总费用（含购置费、使用维使用后维修及相应的保障费用少，总费用（含购置费、使用维修费等）往往是合算的。但是，从价格和寿命周期费用的角度修费等）往往是合算的。但是，从价格和寿命周期费用的角度来说，可靠性并非越高越好来说，可靠性并非越高越好中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所可靠性与价格可靠性与价格22第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所例：例：美国

24、某导弹制导系统美国某导弹制导系统 单位：万单位：万( (美元美元) )项 目寿命周期成本其 中设计费用采购费维护费高可靠性设计10059.310.230.5传统设计 128.4209.49923第一节第一节 可靠性基础概念可靠性基础概念 案例：案例： 美国某种近程导弹的导航塔系统美国某种近程导弹的导航塔系统MTBFMTBF（平均故障间隔时间）（平均故障间隔时间）只有只有17h17h，每年维修费用高达，每年维修费用高达1556015560美元，后经改进，美元，后经改进，MTBFMTBF提高提高到到140h140h，每年维修费用降为，每年维修费用降为18181818美元。其中可靠性提高美元。其中可

25、靠性提高8 8倍倍，维，维修费用降为原来的修费用降为原来的1/8.61/8.6中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所可靠性与价格可靠性与价格24第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 可靠性工程可靠性工程 为了确定和达到产品的可靠性要求所进行的一系列技术与为了确定和达到产品的可靠性要求所进行的一系列技术与管理活动。管理活动。 科学家钱学森说过：科学家钱学森说过：“产品的可靠性是设计出来的、生产产品的可靠性是设计出来的、生产出来的、管理出来的出来的、管理出来的”，前二者是可靠性工程活动，后者是可，前二者是可靠性工程活动，后者是可靠性管理活动。靠性管理活动。中国科学院电子学研究所中国科学

26、院电子学研究所25第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 可靠性组织机构与职责：可靠性组织机构与职责： 可靠性工作计划可靠性工作计划 对转承制方和供货方的可靠性监控对转承制方和供货方的可靠性监控 可靠性关键项目的确定和控制可靠性关键项目的确定和控制 可靠性评审可靠性评审 建立故障报告、分析和纠正措施系统建立故障报告、分析和纠正措施系统 可靠性文件和数据资料可靠性文件和数据资料 过去已设计、制造和使用产品的可靠性保证过去已设计、制造和使用产品的可靠性保证 可靠性培训可靠性培训中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所26第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 可靠性大纲（或工作计划）是

27、组织、实施和检查可靠性工可靠性大纲（或工作计划）是组织、实施和检查可靠性工作的主要依据，对各阶段可靠性工作有指令性作用。作的主要依据，对各阶段可靠性工作有指令性作用。 型号开始时对可靠性没有明确的工作要求，以后就不可能型号开始时对可靠性没有明确的工作要求，以后就不可能有好的工作和结果。有好的工作和结果。 中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所可靠性大纲（或工作计划）可靠性大纲（或工作计划）27第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 可靠性目标；可靠性组织机构和职责；应实施的可靠性工可靠性目标；可靠性组织机构和职责；应实施的可靠性工作项目；每一工作项目的目的、责任（单位或人员）、采用的

28、作项目；每一工作项目的目的、责任（单位或人员）、采用的准则和标准、实施的方法和程序、完成的结果与形式、应交付准则和标准、实施的方法和程序、完成的结果与形式、应交付（评审）的文件和报告、完成的时间；可靠性工作的信息接口；（评审）的文件和报告、完成的时间；可靠性工作的信息接口；中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所可靠性大纲（计划）的内容可靠性大纲（计划）的内容 计划提出的要求应是详尽、具体和完整的，应具有可操作计划提出的要求应是详尽、具体和完整的，应具有可操作性和可检查性。具体内容应包括：性和可检查性。具体内容应包括： 波音宇航公司波音宇航公司空间飞行器空间飞行器AUTMAT-2可靠性维修

29、性工作可靠性维修性工作计划计划其特点是：具有详尽的要求，好的可操作性和可检查性。其特点是：具有详尽的要求，好的可操作性和可检查性。28第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 对外协产品承制单位的选点考察与评估（包括单位质量对外协产品承制单位的选点考察与评估（包括单位质量体系运行和可靠性保证能力、过去产品的可靠性情况等，应有体系运行和可靠性保证能力、过去产品的可靠性情况等，应有相应的文件）。相应的文件）。 在型号可靠性工作计划中明确对外协产品可靠性工作要求。在型号可靠性工作计划中明确对外协产品可靠性工作要求。通过通过 研制合同、技术协议、相关技术规范并对实施情况进行检研制合同、技术协议、相关

30、技术规范并对实施情况进行检查，实施对外协产品可靠性的控制。查，实施对外协产品可靠性的控制。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所对转承制方和供货方的可靠性监控对转承制方和供货方的可靠性监控29第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 在产品研制合同、技术协议或相关文件中明确规定可靠性在产品研制合同、技术协议或相关文件中明确规定可靠性（定量）要求；（定量）要求； 要求承制方编制可靠性工作计划；要求承制方编制可靠性工作计划； 任务提出单位派员参加可靠性评审、审核或检查；任务提出单位派员参加可靠性评审、审核或检查； 元器件、材料与工艺选用控制；元器件、材料与工艺选用控制； 产品可靠性设计分析

31、；产品可靠性设计分析； 可靠性设计评审与工作检查；可靠性设计评审与工作检查； 产品设计验证（试验）文件和结果检查；产品设计验证（试验）文件和结果检查； 产品验收交付要求，文件与资料的交付要求。产品验收交付要求，文件与资料的交付要求。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所监控的方法和内容监控的方法和内容30第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 故障将直接导致系统破坏、人员伤亡、任务失败、重大经故障将直接导致系统破坏、人员伤亡、任务失败、重大经济损失或严重影响研制进度的项目；济损失或严重影响研制进度的项目； 失效率高的项目或曾在质量和可靠性方面有不良历史的项失效率高的项目或曾在质量和可

32、靠性方面有不良历史的项目；采用新技术新工艺，验证不充分，将影响任务完成的项目；目；采用新技术新工艺，验证不充分，将影响任务完成的项目； 寿命周期内性能易变，需特殊防护或难以监测与检查的项寿命周期内性能易变，需特殊防护或难以监测与检查的项目；应力（包括机、电、热等）超过规定的设计准则要求的项目；应力（包括机、电、热等）超过规定的设计准则要求的项目；限制系统工作寿命的项目；难以进行地面试验验证的项目；目；限制系统工作寿命的项目；难以进行地面试验验证的项目；价格昂贵或难以获取的项目；用户确定的其它关键项目。价格昂贵或难以获取的项目；用户确定的其它关键项目。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所

33、可靠性关键项目确定的准则可靠性关键项目确定的准则31第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 这是针对型号这是针对型号产品的特点采取的，产品的特点采取的，经实践证明行之有经实践证明行之有效的降低风险，保效的降低风险，保证可靠的管理方法证可靠的管理方法和控制手段。和控制手段。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所可靠性关键项目可靠性关键项目的识别和控制的识别和控制l 识别关键识别关键l 评估风险评估风险l 强化管理强化管理l 有效控制有效控制l 确保可靠确保可靠32第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 采取降低风险设计措施，加严评审，提高更改、超差、偏采取降低风险设计措施，加严评审

34、，提高更改、超差、偏离等审批力度；离等审批力度； 严格加工过程控制，细化过程记录；严格加工过程控制，细化过程记录； 加强工序检验和关键特性检验，设置强制检验点；加强工序检验和关键特性检验，设置强制检验点； 对特殊装配、测试和试验采取有效的监控措施；对特殊装配、测试和试验采取有效的监控措施； 必要时补充专项试验；必要时补充专项试验； 对特殊搬运、储存等方面采取控制措施；对特殊搬运、储存等方面采取控制措施； 对不可测试项目采取特殊过程控制措施，例如照相、录像对不可测试项目采取特殊过程控制措施，例如照相、录像等；加强环境条件控制。等；加强环境条件控制。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所关键

35、项目控制措施关键项目控制措施33第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所关键项目控制措施关键项目控制措施 分系统总体根据单机和分系统分系统总体根据单机和分系统FMEAFMEA结果，对照关键项目识别准则，结果，对照关键项目识别准则，识别和确定分系统关键项目，编制分系统关键项目表（清单）。识别和确定分系统关键项目，编制分系统关键项目表（清单）。序号项目名称代号所属分系统关键项目确定理由需监视和控制的特性主要控制内容及措施责任单位及责任人备注关键项目清单关键项目清单 在正样设计阶段，型号指挥组织相关部门结合初样阶段关键项目在正样设计阶段，型号指挥组织相

36、关部门结合初样阶段关键项目控制情况和正样阶段控制情况和正样阶段FMEAFMEA工作，对关键项目清单进行修订、完善。工作，对关键项目清单进行修订、完善。34第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所航天归零航天归零“双五条双五条” 技术归零 管理归零定位准确定位准确机理清楚机理清楚问题复现问题复现措施有效措施有效举一反三举一反三过程清楚过程清楚责任明确责任明确措施落实措施落实严肃处理严肃处理完善规章完善规章35第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 按照产品可靠性实现的过程及其特点，开展可靠性工作时按照产品可靠性实现的过程及其特点，开展可靠性工作

37、时应关注应关注四个过程域四个过程域，即可靠性工作过程的建立、可靠性实现的，即可靠性工作过程的建立、可靠性实现的策划、可靠性工作项目的开展和可靠性改进。策划、可靠性工作项目的开展和可靠性改进。 开展开展可靠性工作流程、组织的程序或管理制度、资源配置可靠性工作流程、组织的程序或管理制度、资源配置( (如可靠性工程师队伍、技术培训提供、可靠性分析软件工具如可靠性工程师队伍、技术培训提供、可靠性分析软件工具) )和组织结构的架构，以及顾客对产品可靠性的反馈意见。和组织结构的架构，以及顾客对产品可靠性的反馈意见。 中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所36第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理

38、 开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用： 1 1）用户或提出可靠性要求的单位是否经过分析论证提出）用户或提出可靠性要求的单位是否经过分析论证提出了定性、定量要求，确定要求时是否全面考虑和权衡使用要求、了定性、定量要求，确定要求时是否全面考虑和权衡使用要求、费用、进度、技术水平等因素，使要求尽可能合理、可行。费用、进度、技术水平等因素，使要求尽可能合理、可行。 2 2）确定可靠性定量要求时）确定可靠性定量要求时, , 是否明确了产品的寿命剖面是否明确了产品的寿命剖面和任务剖面，是否明确了规定值和最低可接受值，是否明确了和任务剖面，是否明确了规定值

39、和最低可接受值，是否明确了验证判据和接收准则。验证判据和接收准则。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所37第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续）开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续） 3) 3) 确定的可靠性要求是否明显违背了有关标准要求。确定的可靠性要求是否明显违背了有关标准要求。GJB450AGJB450A规定了装备可靠性工作的通用要求和工作项目，是提出规定了装备可靠性工作的通用要求和工作项目，是提出可靠性要求和组织开展相应工作的基本依据：可靠性要求和组织开展相应工作的基本依据：GJB1909GJB1909装备可装

40、备可靠性、维修性参数选择和指标确定要求靠性、维修性参数选择和指标确定要求是提出可靠性定量要是提出可靠性定量要求的依据；实施检查时应当有所区别。求的依据；实施检查时应当有所区别。 4 4）可靠性要求论证工作应纳入合同计划。）可靠性要求论证工作应纳入合同计划。 5 5）在合同或技术协议中，顾客对产品的可靠性定性和定）在合同或技术协议中，顾客对产品的可靠性定性和定量要求是什么量要求是什么? ?中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所38第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续）开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续） 7 7）在设计和

41、开发输入评审时，对顾客提出的可靠性要求）在设计和开发输入评审时，对顾客提出的可靠性要求提出了哪些问题，最终解决情况如何？提出了哪些问题，最终解决情况如何？ 8 8）产品可靠性的定性和定量要求以及引用的标准，都是）产品可靠性的定性和定量要求以及引用的标准，都是产品实现中需满足的内容，是审核员随后审核的依据。产品实现中需满足的内容，是审核员随后审核的依据。 9 9）产品质量保证大纲中，质量目标是否包含了可靠性可）产品质量保证大纲中，质量目标是否包含了可靠性可验证的指标。验证的指标。 10 10）是否制定了可靠性工作计划。）是否制定了可靠性工作计划。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所39第

42、二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续）开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续） 11 11）查承制方制定的可靠性工作计划的内容：）查承制方制定的可靠性工作计划的内容： a) a)工作计划应包含合同规定的全部可靠性工作项目；工作计划应包含合同规定的全部可靠性工作项目； b) b)确定的工作项目应与产品要求相适应，如：应有可靠性确定的工作项目应与产品要求相适应，如：应有可靠性定性设计；有可靠性定量指标要求时，应有可靠性建模、可靠性定性设计；有可靠性定量指标要求时，应有可靠性建模、可靠性分配、可靠性预计；若有确定可靠性关键产品，一般应有

43、分配、可靠性预计；若有确定可靠性关键产品，一般应有FMEAFMEA； c) c)可靠性工作计划应经评审和用户认可；可靠性工作计划应经评审和用户认可； d) d)当用户的要求变更时，可靠性工作计划应做相应更新。当用户的要求变更时，可靠性工作计划应做相应更新。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所40第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续）开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续） 12 12）可靠性模型的检查：）可靠性模型的检查： a) a)建立可靠性模型应在订购方明确可靠性参数和约束条件建立可靠性模型应在订购方明确可靠性参数和

44、约束条件( (包括故障判据等）的情况下进行；包括故障判据等）的情况下进行； b) b)可靠性模型包括可靠性框图和数学模型，在可靠性建模可靠性模型包括可靠性框图和数学模型，在可靠性建模中应正确区分产品的原理图和可靠性框图，正确区分基本可靠中应正确区分产品的原理图和可靠性框图，正确区分基本可靠性框图和任务可靠性框图；性框图和任务可靠性框图； c) c)可靠性模型建立的时机；可靠性模型建立的时机； d) d)在产品技术状态发生变化时，可靠性模型应作修改，保在产品技术状态发生变化时，可靠性模型应作修改，保持可靠性模型与产品技术状态相一致。持可靠性模型与产品技术状态相一致。中国科学院电子学研究所中国科学

45、院电子学研究所41第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续）开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续） 13 13）可靠性指标分配的检查：）可靠性指标分配的检查： a) a)应按可靠性指标的规定值并留有适当余量应按可靠性指标的规定值并留有适当余量( (可行时可行时) )进行进行分配，当分配结果不满足要求时，应进行再分配；分配，当分配结果不满足要求时，应进行再分配； b) b)一般应按基本可靠性与任务可靠性分别进行分配；一般应按基本可靠性与任务可靠性分别进行分配； c) c)在论证与方案阶段在论证与方案阶段, ,分配与预计工作应反复迭代

46、进行；分配与预计工作应反复迭代进行； d) d)分配的产品层次应满足规定的要求。所有可靠性分配值分配的产品层次应满足规定的要求。所有可靠性分配值应与可靠性模型相一致。应与可靠性模型相一致。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所42第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续）开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续） 14 14）可靠性预计的检查：）可靠性预计的检查： a) a)尽早地进行可靠预计，预计工作应反映当前产品的技术尽早地进行可靠预计，预计工作应反映当前产品的技术状态；状态； b) b)一般应按基本可靠性和任务可靠性要求进

47、行预计；一般应按基本可靠性和任务可靠性要求进行预计； c) c)预计结果应大于目标值；预计结果应大于目标值； d) d)应说明可靠性预计的方法及预计中所用数据的来源。应说明可靠性预计的方法及预计中所用数据的来源。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所43第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续）开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续） 15 15）可靠性设计准则的检查：）可靠性设计准则的检查： a) a)是否编制了可靠性设计准则，产品可靠性性设计准则既是否编制了可靠性设计准则，产品可靠性性设计准则既要与各种可靠性标准、规范、手

48、册等技术文件相一致，又要与要与各种可靠性标准、规范、手册等技术文件相一致，又要与其他方面的设计准则相协调；其他方面的设计准则相协调； b) b)设计准则应形成文件，在初步设计这之前提出设计准则设计准则应形成文件，在初步设计这之前提出设计准则及其来源清单，其内容和说明在详细设计之前确定，在详细设及其来源清单，其内容和说明在详细设计之前确定，在详细设计评审时最终确定；计评审时最终确定； c) c)应按可靠性设计准则开展设计工作；应按可靠性设计准则开展设计工作；中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所44第二节第二节 可靠性工程管理可靠性工程管理 开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续

49、）开展可靠性工程技术时，对具体产品不一定适用：（续） 15 15）可靠性设计准则的检查：）可靠性设计准则的检查： （续）（续） d) d)在可靠性设计评审时应对照可靠性性设计准则检查实施在可靠性设计评审时应对照可靠性性设计准则检查实施情况，对发现的问题予以改进；情况，对发现的问题予以改进； e) e)根据组织的实际情况，对同一类产品可制定通用的可靠根据组织的实际情况，对同一类产品可制定通用的可靠性设计准则，对新的或重新设计的产品应制定专用的可靠性设性设计准则，对新的或重新设计的产品应制定专用的可靠性设计准则。计准则。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所45第三节第三节 可靠性设计案例可

50、靠性设计案例 概述：概述： 根据根据20002000年中国的航天年中国的航天白皮书，国家正式制定了中国白皮书，国家正式制定了中国的月球探测工程发展思路和发展规划。整个工程分三期实施：的月球探测工程发展思路和发展规划。整个工程分三期实施：一期工程的主要目标是实现绕月探测；二期工程是实现月球软一期工程的主要目标是实现绕月探测；二期工程是实现月球软着陆探测和自动巡视勘察；三期工程是实现自动采样返回；统着陆探测和自动巡视勘察；三期工程是实现自动采样返回；统称称“绕、落、回绕、落、回”三个发展阶段。三个发展阶段。 地面应用系统作为工程五大系统之一，负责探测科学数据地面应用系统作为工程五大系统之一，负责探

51、测科学数据的接收、遥科学探测、探测数据处理与管理、探测数据分析与的接收、遥科学探测、探测数据处理与管理、探测数据分析与解译，并组织科学应用与研究。解译，并组织科学应用与研究。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所46第三节第三节 可靠性设计案例可靠性设计案例 概述：（续）概述：（续） 为了保证任务的圆满完成，地面应用系统必须对系统所属为了保证任务的圆满完成，地面应用系统必须对系统所属设备（产品）的可靠性提出要求，并根据二期工程地面应用系设备（产品）的可靠性提出要求，并根据二期工程地面应用系统的任务特点和组成系统的各个设备的可靠度，对系统可靠性统的任务特点和组成系统的各个设备的可靠度，对系

52、统可靠性进行分析和设计。进行分析和设计。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所47第三节第三节 可靠性设计案例可靠性设计案例 1 1、地面应用系统任务、地面应用系统任务 负责科学目标的研究、筛选、确定和工程化，制定科学探负责科学目标的研究、筛选、确定和工程化，制定科学探测计划；测计划； 负责探测器（包括着陆探测器、月面巡视探测器）有效载负责探测器（包括着陆探测器、月面巡视探测器）有效载荷的业务运行管理和实施遥科学探测；荷的业务运行管理和实施遥科学探测；中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所48第三节第三节 可靠性设计案例可靠性设计案例 2 2、系统组成、系统组成 地面应用系统地面应

53、用系统由业务运行管理、由业务运行管理、数据接收、遥科学数据接收、遥科学探测、通信与网络、探测、通信与网络、数据预处理、数据数据预处理、数据管理、科学应用与管理、科学应用与研究等研究等7 7个分系统组个分系统组成。成。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所49第三节第三节 可靠性设计案例可靠性设计案例 3 3、主要技术指标、主要技术指标 数据接收：数据接收： 下行工作频段：下行工作频段：X X频段频段 下行数传调制体制：下行数传调制体制：BPSKBPSK、QPSKQPSK等等 信道纠错编码体制：卷积码、分组码等信道纠错编码体制：卷积码、分组码等 传输码速率：着陆探测器传输码速率：着陆探测器

54、1Mbps1Mbps；巡视探测器；巡视探测器0.8Mbps0.8Mbps 原始数据总量：原始数据总量：8.0TB8.0TB 在线记录容量：在线记录容量：0.5TB0.5TB 接收误码率要求：接收误码率要求：1 110-610-6中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所50第三节第三节 可靠性设计案例可靠性设计案例 3 3、主要技术指标（续）、主要技术指标（续） 数据处理：数据处理： 实时数据处理能力：原始数据量实时数据处理能力：原始数据量0.8Gb/0.8Gb/次，处理时间次，处理时间1515分分钟（包括三维重建）；钟（包括三维重建）； 事后数据处理能力：原始数据量事后数据处理能力：原始数

55、据量71Gb/71Gb/天，处理时间天，处理时间4 4小时。小时。 数据管理：数据管理： 数据存储：数据存储总量数据存储：数据存储总量173TB173TB；在线数据存储能力；在线数据存储能力60TB60TB，近线数据存储能力近线数据存储能力240TB240TB； 最小业务运行系统恢复时间：最小业务运行系统恢复时间：1010分钟。分钟。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所51第三节第三节 可靠性设计案例可靠性设计案例 4 4、可靠性指标、可靠性指标 工程对地面应用系统的可靠性要求为：工程对地面应用系统的可靠性要求为： 可靠度：可靠度：Rs=0.95Rs=0.95 系统可靠性要求分析：系统

56、可靠性要求分析： 任务时间任务时间 使用环境使用环境 任务流程任务流程 故障模式故障模式中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所52第三节第三节 可靠性设计案例可靠性设计案例 系统可靠性设计：系统可靠性设计： 通过对地面应用系统任务剖面即执行任务的时间、所处的通过对地面应用系统任务剖面即执行任务的时间、所处的环境、业务流程（指令、监视、数据流）的研究分析，确定影环境、业务流程（指令、监视、数据流）的研究分析，确定影响整个系统可用度的关键因素响整个系统可用度的关键因素 通过故障树分析，研究系统可能出现的故障，掌握故障的通过故障树分析，研究系统可能出现的故障，掌握故障的发展规律，做好故障预防，

57、从而达到提高系统可靠性的目的。发展规律，做好故障预防，从而达到提高系统可靠性的目的。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所53第三节第三节 可靠性设计案例可靠性设计案例 任务时间：任务时间： 设备研制阶段：设备研制阶段：系统研制、集成和演练期。系统每周运行系统研制、集成和演练期。系统每周运行5 5天，每天天，每天8 8小时（连续）；小时（连续）； 任务阶段（包括维修）：任务阶段（包括维修）：系统任务执行期。系统每周运行系统任务执行期。系统每周运行7 7天，正常情况下每天完成数次、每次最长天，正常情况下每天完成数次、每次最长1010小时数据接收和存小时数据接收和存储等实时性任务，每次接收间

58、隔一小时。其他时间，系统需要储等实时性任务，每次接收间隔一小时。其他时间，系统需要根据情况进行数据处理、数据编目、存档、计划制定、应用研根据情况进行数据处理、数据编目、存档、计划制定、应用研究等业务工作。平均每天究等业务工作。平均每天1010小时实时工作时间，小时实时工作时间，1414小时非实时小时非实时业务时间（两班）。网络和基础设施每天业务时间（两班）。网络和基础设施每天2424小时工作（三班值小时工作（三班值守），每天在非业务时间有半小时维护时间，每周有三小时维守），每天在非业务时间有半小时维护时间，每周有三小时维护时间。护时间。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所54第三节第三

59、节 可靠性设计案例可靠性设计案例 任务时间：任务时间： （续）（续） 应用服务阶段应用服务阶段 应用服务期：应用服务期：系统每周运行系统每周运行5 5天，每天天，每天8 8小时（连续）；一小时（连续）；一班。网络和基础设施每天班。网络和基础设施每天2424小时工作，每周在非业务时间有两小时工作，每周在非业务时间有两小时维护时间。小时维护时间。中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所55第三节第三节 可靠性设计案例可靠性设计案例 使用环境使用环境 系统设备的使用环境与系统可靠度有着密切的关系，包括系统设备的使用环境与系统可靠度有着密切的关系，包括设备所处的自然环境、人力资源和执行任务时的软硬

60、件运行环设备所处的自然环境、人力资源和执行任务时的软硬件运行环境等。境等。 根据任务要求和特点，地面应用系统分布在北京市内、密根据任务要求和特点，地面应用系统分布在北京市内、密云县和云南省昆明市三个地点：云县和云南省昆明市三个地点： 北京：气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季北京：气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。年平均气温炎热多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。年平均气温10121012摄氏摄氏度，极端最低度，极端最低-22.4-22.4摄氏度，极端最高摄氏度，极端最高3737摄氏度。极端最低湿度摄氏度。极端最低湿度10%10%，极端最高湿度