武器装备可靠性保证大纲

小型化无源测向天线及测向系统可靠性保证大纲PAGE1PAGE1XX系统可靠性保证大纲产品概述XX系统主要由测向天线、接收机、测向处理器三大部分组成。工作频率范围为30MHz到3000MHz，可对无线电信号进行测向和频谱监测分析，广泛应用于各级无线电管理机构的频谱监测网系统建设。适用范围本大纲作为XX系统的设计、试制过程中实施可靠性工程管理的指导性的文件。引用文件GJB450A-2004装备可靠性工作通用要求GJB2082－1994电子设备可视缺陷和机械缺陷分类GJB/Z27-1992电子设备可靠性热设计手册GJB/Z35-1993元器件降额准则GJB/Z102－1997软件可靠性和安全性设计准则GJB/Z299C－2006电子设备可靠性预计手册记录控制程序设计控制程序采购控制程序生产过程控制程序检验和试验控制程序XX系统可靠性保证大纲PAGE2可靠性要求.环境要求测向处理器工作温度：0℃～+50℃；存储温度：-20℃～+65℃测向天线工作温度：-20℃～+65℃；存储温度：-40℃～+85℃振动：参照GJB367A-2001附录A（补充件）中“A05振动试验”规定的室内使用的方法进行；环境适应性：按照规定的要求进行高温、低温、湿热试验，设备应满足相应环境条件的指标要求。4.2.元器件筛选要求本产品元器件不需要经过筛选。4.3.故障诊断要求和维修性指标根据产品的使用环境和用途，在设备设计过程中，设备具有内部模块级自检功能，可以检查装备内部所有模块是否工作正常，并对检查结果进行显示和输出。设备的可维修性指标MTTR≤60分钟。设备具有以下维修可达性：需要保养、维修、检测、更换的装置或零部件均有良好的可达性；需要装拆的零部件装配和拆卸简便；所有保险装置快速可达；在检查或维修任一部分时，尽可能少拆卸、少移动其它部分并且不应引入新的故障。4.4.系统可靠性参数和最低可接收的可靠性指标小型化无源测向天线及测向系统的可靠性参数选用平均故障间隔时间MTBF。研制总要求中对可靠性指标的定量要求为：可靠性最低可接受值MTBF（θ1）=2000h；可靠性工作组织及其职责可靠性工作组织由副总工程师及可靠性主管设计师、质量主管工程师、质检负责人、项目实施工程师等组成。可靠性工作组织的负责人为可靠性主管设计师，如图1所示。小型化无源测向天线及测向系统可靠性保证大纲XX系统可靠性保证大纲PAGE3图1可靠性保证组织图1可靠性保证组织副总工程师：作为管理者代表，对项目的可靠性工作负责，了解可靠性工作中的角色和职责，处理协调在项目组内不能解决的可靠性问题，参与研制过程中可靠性工作的评审等活动，并负责审核所有可靠性技术文件，批准项目的可靠性技术方案论证报告和可靠性保证大纲、计划等可靠性技术文档。可靠性主管设计师：负责对项目可靠性技术方案的可行性、费用、工作内容、工作进度进行整体监督和控制，负责组织可靠性工作的实施，对项目的可靠性工作进行审核，对发现的问题提出解决措施并加以协调解决。具体负责：可靠性合同指标技术可行性的论证；可靠性技术方案论证的组织和实施；负责项目可靠性工作所需资源的争取和分配。可靠性设计师：参与项目技术方案可靠性指标的可行性论证，全过程参与研制过程的可靠性分配、预计、设计、分析、试验和评估等工作，协助指导设计人员开展可靠性预计、FMEA/FMECA、降额设计、容差设计等可靠性设计分析工作，并协助进行故障信息的收集和处理工作。可靠性保证师：负责监督指导设计人员开展可靠性预计、FMEA/FMECA、降额设计、容差设计等可靠性设计分析工作，保证研制过程的可靠性分配、预计、设计、分析、试验和评估等工作顺利开展。系统设计师：参与项目技术方案可靠性指标的可行性论证，按照战技指标要求，在可靠性工程师的协助下，开展可靠性分配、预计、设计、分析、论证、试验和评估等工作；参与软件、硬件和结构设计过程的评审等活动，对软件设计师、线路设计师的可靠性工作进行审核，对发现的问题提出解决措施并协调解决。软件设计师：负责项目中软件设计的可靠性工作，开展软件查错、容错等设计，协助系统设计师进行软件可靠性的分配、预计、设计、分析、论证、试验和评估等工作，参与项目可靠性工作的评审。线路设计师：负责项目中电路、结构设计的可靠性工作，协助系统设计师和可靠性主管设计师确定项目的关键件、重要件，进行系统的热分析和设计，协助系统设计师进行硬件可靠性的分配、预计、设计、分析、论证、试验和评估等工作，参与项目可靠性工作的评审。质量主管工程师：负责监督故障报告分析纠正措施系统（FRACAS系统）的运作，对可靠性工作项目成效进行监督和考核，并对研制、生产过程中出现的故障信息及时进行收集、处理，对纠正措施的有效性进行监督，保证故障信息的闭环；负责开展项目研制、生产中所需的相关环境试验、可靠性试验、环境应力筛选试验。质检负责人：对可靠性工作计划实施进度进行跟踪，负责检查可靠性相关文档的齐套性，保证可靠性文档按节点提交，为可靠性工作提供相关制度、规范支持。参照公司软件工程化流程，检查监督软件开发过程。定期或事件驱动地向质量主管工程师提交相关可靠性工作记录、报告项目的可靠性工作开展情况。制定可靠性工作计划可靠性详细的工作计划与本大纲计划实施过程的监控具体参照《可靠性工作计划》。大纲计划实施过程监控具体参照可靠性大纲计划流程图（见附图1）。制定对转承制方和供应方的监督和控制要求本产品无对转承制方进行监督和控制要求。可靠性大纲评审在项目的方案论证、设备改造、生产、工程安装等阶段，都组织相关领域专业人员按可靠性保证大纲要求对项目开展可靠性工作评审。评审时间节点参考项目研制计划。可靠性大纲评审中应确定以下事项：表2可靠性大纲评审表评审点评审内容方案阶段可靠性保证大纲的可行性、充分性；样机阶段可靠性保证大纲的实施情况设计定型（厂级鉴定）可靠性保证大纲的实施情况所需评审的类型参照《设计控制程序》的规定进行，纳入产品设计试制评审。8.2.定购方参加评审项目定购方参加可靠性保证大纲和可靠性工作计划的评审。8.3.记录评审结果在产品设计开发、生产、安装和服务的过程中，所发生的质量记录应按《记录控制程序》执行。8.4.对评审中遗留问题的处理方式评审中出现的问题，项目组必须指定专人进行问题处理，必须提供问题处理报告给定购方（及主管领导），并对处理结果进行闭环。8.5.需提交的文件资料评审中必须提交的资料为可靠性保证大纲。建立故障报告、分析和纠正措施系统（FRACAS）利用公司的质量控制系统和质量信息闭环系统（建立FRACAS系统），确定故障分析和纠正的程序，并实施质量控制。故障审查及组织成立专门的可靠性故障审查小组，故障审查小组由定购方指定负责人、主管领导、项目组等组成，主要检查在进行可靠性大纲评审过程中发现问题的闭环处理，保证整个过程在质量受控状态下进行。建立可靠性模型小型化无源测向天线及测向系统主要由4个功能单元组成，分别是工控机平台单元、信号处理单元、接收机单元和天线单元。为了保证系统的可靠性要求，必须对本系统内的模块单元进行可靠性分配，只有各模块的可靠性达到了分配的要求，才能保证系统的可靠性指标得以实现。组成本系统的6个部分，相互之间不存在替代或冗余单元，因此本系统可靠性模型为串联模型。系统的可靠性框图如图2所示：图2小型化无源测向天线及测向系统可靠性框图小型化无源测向天线及测向系统的可靠性数学模型为：研制总要求中小型化无源测向天线及测向系统可靠性最低可接受值MTBF（θ1）＝2000h。可靠性分配本系统服从指数分布，采用工程加权分配法进行可靠性分配，通过分配把责任落实到相应层次产品的设计人员身上，并用这种定量分配的可靠性要求估计所需的人力、时间和其它资源。工程加权可靠性分配法参照《军用电子装备可靠性维修性设计规范》进行，可靠性分配值按可靠性指标的1.25倍进行分配，即MTBFs=2500h，具体分配如下表：表3可靠性分配表项目模块复杂因子重要因子环境因子标准化因子技术成熟性MTBFi(h)=(MTBFs)K/Ki（h）S13555415001212020200S246544192015781S335554150020200S435554150020200S535554150020200S65765442007214可靠性预计本产品采用《简单枚举归纳推理可靠性快速预计法》进行可靠性预计，根据所确定的设备工作环境类别和元器件的质量等级，查找各种类元器件的平均基本失效率，以及其相应的各种修正系数，进而计算元器件的工作失效率，从而计算得到各个单元、分系统，乃至设备的失效率以及平均故障间隔时间，见预计表4。预计公式为：式中λSi–系统失效率λ0-电子元器件平均基本失效率K1–降额设计效果因子K2-环境应力筛选效果因子K3-环境影响因子K4-机械结构影响因子K5-制造工艺影响因子Ni–设备所含电子元器件数量表4可靠性预计表序号元器件名称λ0（10-6）K1K2K3K4K5NiλSi（10-6/h）λS1集成电路0.030.10.551.52861.935λS2电电容器电解电容0.70.10.551.522312.075λS3其他0.20.10.551.5258087λS4电阻器、电位器0.10.551.5236054λS5电感、线圈0.10.10.551.52554.125λS6变压器0.10.10.551.52130.975λS7晶体管10.10.551.524533.75λS8二极管10.10.551.522518.75λS9继继电器电磁继电器20.10.551.5223λS10固体继电器0.20.10.551.5200λS11开关1.50.10.551.5211.125λS12插座1.50.10.551.5255.625合计222.36由以上各类型元器件的故障率可计算得到系统的故障率，系统的故障率分别为：=222.36(10-6/h)预计出小型化无源测向天线及测向系统的可靠性水平为：MTBFS=4497（h)，为要求的MTBFS=2000h的2.25倍。结论：小型化无源测向天线及测向系统可靠性预计结果大于系统可靠性要求，在技术上具备较高的保障性。故障模式、影响及危害度分析（FMECA）在本产品的研制过程中，所有相关单元都要开展FMEA/FMECA分析工作。FMEA/FMECA的最低约定层次选为元器件或零部件，尽可能分析出各个单元在各种工作模式下的故障模式，以及对本产品的影响。对分析出来的故障隐患，及时采取相应改进措施，以消除不良影响。FMEA/FMECA工作可参考《技术手册》（新版）《FMEA/FMECA》部分。电应力分析元器件失效率明显是随所施电应力变化，这种变化有时达到几个数量级。元器件处于不同的电应力水平就会有不同的失效率。因此，本产品确定了设备的每个模块/组件/元器件的电应力，通过电应力分析提出最佳电应力设计方案，并充分考虑到工作时，设备所处的环境条件和邻近设备的影响。电应力分析情况作为可靠性预测、元器件降额和确定关键件、重要件的依据。电应力分析的内容如下：确定最初电应力；确定最高电应力；选择最佳电应力设计方案。环境适应性16.1热分析热分析应确定设备的每一个模块/组件/元器件的工作温度，通过热分析提出最佳热设计方案（包括通用散热），应充分考虑到产品工作时，设备所处的环境条件及邻近设备的热影响。热分析情况作为可靠性预测、电应力分析和确定关键件、重要件的依据。本产品按GJB/27-92《电子设备可靠性热设计手册》及《可靠性设计手册》中的“第一篇可靠性设计与分析技术”中的要求进行，设备热分析贯穿整个项目的研制过程.振动设计本设备对振动的防护主要体现在结构上提高电子设备自身抗振能力，振动设计主要注重以下方面：遵循质量分布和刚度分布应尽量均匀、降低安装中心的原则，尽量使设备布置对称，重心降低。印制电路板的元器件安装尽量低矮，用硅橡胶或“三防”漆填充元件的悬空间隙，提高元器件的支撑刚度和固有频率，消除元件和印制板之间的相互耦合振动。在可行的情况下，尽量用表面贴装技术代替插装工艺，使得元器件安装密度高，产品体积小，重量轻。另外，选用贴装元器件，还可以提高产品的可靠性，提高抗振性。加强面板、机箱、后板和盖板的刚性设计。在振动激励频率范围内，所有层次结构不出现有害的结构谐振；层次结构及其连接刚度，符合二倍频规则。环境防护设计容差设计的主要措施有：温度补偿设计、环境控制设计、环境防护（三防设计）、系统拉偏试验、关键电路进行定量分析计算等。为了防止由于各类元器件特性值漂移而造成系统失效，本产品采用了多种容差设计和保护性控制措施：如整机选用过流保护开关和热敏电阻温补电路，本产品主要采取的是“三防设计”这个措施。本产品的三防设计内容主要如下：湿热、霉菌、盐雾（简称“三防”）对电子设备影响很大，其中湿热影响是最主要的。湿热环境加速设备的化学和电化学反应，加速金属的腐蚀及非金属的破坏，为了使设备能在恶劣环境中高可靠地工作，产品的样机研制过程采取了以下措施来加强"三防"设计效果：采用密封、防护涂层等技术，选择耐腐蚀性优良的结构材料，满足设备的电气要求；物理、机械方面的要求，考虑材料的经济性和可加工性，选用了铝合金加防腐涂层；非金属材料主要选耐盐雾、抗霉材料（如环氧玻璃钢等）；选用耐潮湿材料、耐高（低）温材料和元器件，使系统满足系统的环境使用条件要求；待元件印制板装调完毕后喷涂薄层保护膜，接插件涂"三防"涂料DJB-823。确定功能测试、包装、贮存、运输及维修对可靠性的影响进厂器材、在制品、半成品和成品的搬运、贮存、包装、防护和交付应按“生产过程控制程序”的规定执行。本产品应符合长期包装标准，产品的功能测试、短期贮存、运输不应影响产品的可靠性。在检查或维修任一部分时，尽可能少拆卸、少移动其它部分并且不应引入新的故障。环境应力筛选通过环境应力筛选发现和排除不良零件、元器件、工艺缺陷及其它缺陷所造成的早期失效部件。本产品确定了产品筛选范围（如：电路板、功能组件、分机等），按照环境应力筛选项目及要求进行相关的试验。容差分析要求小型化无源测向天线及测向系统内的各单元板采用的电路及元器件均采用工业级元器件，受温度、湿度等参数影响较小。容差设计的主要措施有：产品设计时除考虑了零件、元器件的制造容差、温漂的影响外，还考虑时漂的影响。正确选用元器件，对系统参数影响较大的元器件选用低允差和高稳定性的元器件。进行电路工作状态设计，保证电路的阻抗匹配参数在极限温度情况下，电路工作稳定。为了保证晶体振荡器或其他稳定性要求高的电路能正常工作，使用温控措施器对其环境温度进行控制，以保持其振荡频率的稳定。正确选择电子元器件的工作点，进行环境控制设计，使温度和使用环境变化对