GJB450A-2004装备可靠性工作通用要求的解读

四、300系列工作项目1、建立可靠性模型（工作项目301）1）为了进行可靠性分配、预计和评价，应建立装备、分系统或设备的可靠性模型。当选择了工作项目202或203时，必须选择本工作项目。可靠性模型包括可靠性框图和相应的数学模型，建立可靠性模型的基本信息来白功能框图。功能框图表示产品各单元之间的功能关系，可靠性框图表示产品各单元的故障如何导致产品故障的逻辑关系。2）一个复杂的产品往往有多种功能，但其基本可靠性模型是唯一的，即由产品的所有单元（包括冗余单元）组成的串联模型。任务可靠性模型则因任务不同而不同，既可以建立包括所有功能的任务可靠性模型，也可以根据不同的任务剖面（包括任务成功或致命故障的判断准则）建立相应的模型，任务可靠性模型一般是较复杂的串一并联或其它模型。3）应尽早建立可靠性模型，即使没有可用的数据，通过建模也能提供需采取管理措施的信息。例如，可以指出某些能引起任务中断或单点故障的部位。随着研制工作的进展，应不断修改完善可靠性模型。2、可靠性分配（工作项目302）1）可靠性分配就是将产品（装备）的可靠性指标逐级分解为较低层次产品（分系统、设备等）的可靠性指标，是一个由整体到局部、由上到下的分解过程。2）在研制阶段早期就应着手进行可靠性分配，一旦确定了装备的任务可靠性和基本可靠性要求，就要把这些定量要求分配到规定的产品层次，以便：a）使各层次产品的设计人员尽早明确所研制产品的可靠性要求，为各层次产品的可靠性设计和元器件、原材料的选择提供依据；b）为转包产品、供应品提出可靠性定量要求提供依据；c）根据所分配的可靠性定量要求估算所需人力、时间和资源等信息。3）可靠性分配应结合可靠性预计逐步细化、反复迭代地进行。随着设计工作的不断深人，可靠性模型逐步细化，可靠性分配也将随之反复进行。应将分配结果与经验数据及可靠性预计结果相比较，来确定分配的合理性。如果分配给某一层次产品的可靠性指标在现有技术水平下无法达到或代价太高，则应重新进行分配。4）应按规定值进行可靠性分配。分配时应适当留有余量，以便在产品增加新的单元或局部改进设计时，不必重新进行分配。5）利用可靠性分配结果可以为其他专业工程如维修性、安全性、综合保障等提供信息。3、可靠性预计（工作项目303）1）可靠性预计是为了估计产品在规定工作条件下的可靠性而进行的工作。可靠性预计通过综合较低层次产品的可靠性数据依次计算出较高层次产品（设备、分系统、装备）的可靠性，是一个由局部到整体由下到上的反复迭代过程。2）可靠性预计作为一种设计工具主要用于选择最佳的设计方案，在选择了某一设计方案后，通过可靠性预计可以发现设计中的薄弱环节，以便及时采取改进措施。此外，通过可靠性预计和分配的相互配合，可以把规定的可靠性指标合理地分配给产品的各组成部分。通过可靠性预计可以推测产品能否达到规定的可靠性要求，但是不能把预计值作为达到可靠性要求的依据。3）产品的复杂程度、研制费用及进度要求等直接影响着可靠性预计的详细程度，产品不同及所处研制阶段不同，可靠性预计的详细程度及方法也不同。根据可利用信息的多少和产品研制的需要，可靠性预计可以在不同的产品层次上进行。约定层次越低，预计的工作量越大。约定层次的确定必须考虑产品的研制费用、进度要求和可靠性要求，并应与进行FMECA的最低产品层次一致。4）为了有效地利用有限的资源，应尽早地利用可靠性预计的结果。可靠性预计可为转阶段决策提供信息，所以进行可靠性预计的时机非常重要，应在合同及有关文件中予以规定。5）在方案阶段，可采用相似法进行预计，粗略估计产品可能达到的可靠性水平，评价总体方案的可靠性。在工程研制阶段早期，己进行了初步设计，但尚缺乏应力数据，可采用元器件计数法进行预计，发现设计中的薄弱环节并加以改进。在工程研制阶段的中、后期，已进行了详细设计，获得了产品各组成单元的工作环境和使用应力信息，应采用元器件应力分析法进行预计，可为进一步改进设计提供依据。应按GJB 813和GJB/Z 299或订购方认可的其他方法进行预计。6）基本可靠性预计应全面考虑从产品接收至退役期间的可靠性，即应是全寿命期的可靠性预计。产品在整个寿命期内除处于工作状态外，还处于不工作（如待命、待机等）、贮存等非工作状态。在确定了工作与非工作时间后，应分别计算各状态下的故障率，然后加以综合，预计出产品（装备）的可靠性值。任务可靠性预计应考虑每一任务剖面及工作时间所占的比例，预计结果应表明产品是否满足每一任务剖面下的可靠性要求。7）通过预计，若基本可靠性不足，可以通过简化设计、采用高质量等级的元器件和零部件、改善局部环境及降额等措施来弥补。若任务可靠性不足，可以通过适当的冗余设计、改善应力条件、采用高质量等级的元器件和零部件、调整性能容差等措施来弥补。但是，采用冗余技术会增加产品的复杂程度，降低基本可靠性。必要时，应重新进行可靠性分配。8）可靠性预计值必须大于规定值。可靠性预计结果不仅用于指导设计，还可以为可靠性试验、制定维修计划、保障性分析、安全性分析、生存性评价等提供信息。4、故障模式、影响及危害性分析（工作项目304）1）FMECA应在规定的产品层次上进行。通过分析发现潜在的薄弱环节，即可能出现的故障模式，每种故障模式可能产生的影响（对寿命剖面和任务剖面的各个阶段可能是不同的），以及每一种影响对安全性、战备完好性、任务成功性、维修及保障资源要求等方面带来的危害。对每种故障模式，通常用故障影响的严重程度以及发生的概率来估计其危害程度，并根据危害程度确定采取纠正措施的优先顺序。2）FMECA应与产品设计工作同步并尽早开展，当设计、生产制造、工艺规程等进行更改，对更改部分应重新进FMECA。3）FMECA的对象包括电子、电气、机电、机械、液压、气动、光学、结构等硬件和软件，并应深入到任务关键产品的元器件或零件级。应重视各种接口（硬件之间、软件之间及硬件软件之间）的FMECA，进行硬件与软件相互作用分析，以识别软件对硬件故障的响应。4）应进行从设计到制造的FMECA、应对工艺文件、图样（诸如电路板布局、线缆布线、连接器锁定）、硬件制造工艺等进行分析，以确定产品从设计到制造过程中是否引人了新的故障模式，应以设计图样的FMECA为基础，结合现有工艺图样和规程进行分析。5）除另有规定外，承制方应按下列任一原则，确定进行FMECA的最低产品层次：a）与实施保障性分析的产品层次一致，以保证为保障性分析提供完整输入；b）可能引起灾难和致命性故障的产品；c）可能发生一般性故障但需要立即维修的产品。6）FMECA的有效性取决于可利用的信息、分析者的技术水平和能力及分析结论等。7）FMECA的结果可用于以下方面：a）设计人员可以采用冗余技术来提高任务可靠性，并确保对基本可靠性不至于产生难以接受的影响；b）提出是否进行一些其他分析（如电路容差分析等）；c）考虑采取其他的防护措施（如环境防护等）；d）为评价机内测试的有效性提供信息；e）确定产品可靠性模型的正确性；f）确定可靠性关键产品；g）维修工作分析。8）FMECA应为转阶段决策提供信息，在有关文件（如合同、FMECA计划等）中规定进行FMECA的时机和数据要求。5、故障树分析（工作项目305）1） FTA是通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境和人为因素等进行分析，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）其发生概率的一种分析技术。它是一种从上向下逐级分解的分析过程。首先选出最终产品最不希望发生的故障事件作为分析的对象（称为顶事件），分析造成顶事件的各种可能因素，然后严格按层次自上向下进行故障因果树状逻辑分析，用逻辑门连接所有事件，构成故障树。通过简化故障树、建立故障树数学模型和求最小割集的方法进行故障树的定性分析，通过计算顶事件的概率，重要度分析和灵敏度分析进行故障树定量分析，在分析的基础上识别设计上的薄弱环节，采取相应措施，提高产品的可靠性。2）FTA应随研制阶段的展开不断完善和反复迭代。设计更改时，应对FTA进行相应的修改。FTA作为FMECA的补充，主要是针对影响安全和任务的灾难性和致命性的故障模式。FTA可按GJB/Z 768进行。6、潜在分析（工作项目306）1）潜在分析的目的是在假设所有部件功能均处于正常工作状态下，确定造成能引起非期望的功能或抑制所期望的功能的潜在状态。大多数潜在状态必须在某种特定条件下才会出现，因此，在多数情况下很难通过试验来发现。潜在分析是一种有用的工程方法，它以设计和制造资料为依据，可用于识别潜在状态、图样差错以及与设计有关的间题。通常不考虑环境变化的影响，也不去识别由于硬件故障、工作异常或对环境敏感而引起的潜在状态。2）应该用系统化的方法进行潜在分析，以确保所有功能只有在需要时完成，并识别出潜在状态。SCA可参照潜在电路分析线索表来识别有关的潜在状态。SCA通常在设计阶段的后期设计文件完成之后进行。潜在分析难度大，也很费钱。因此，通常只考虑对任务和安全关键的产品进行分析。7、电路容差分析（工作项目307）1）符合规范要求的元器件容差的累积会使电路、组件或产品的输出超差，在这种情况下，故障隔离无法指出某个元器件是否故障或输人是否正常。为消除这种现象，应进行元器件和电路的容差分析。这种分析是在电路节点和输入、输出点上，在规定的使用温度范围内，检测元器件和电路的电参数容差和寄生参数的影响。这种分析可以确定产品性能和可靠性问题，以便在投人生产前得到经济有效的解决。2）电路容差分析应考虑由于制造的离散性、温度和退化等因素引起的元器件参数值变化。应检测和研究某些特性如继电器触点动作时间、晶体管增益、集成电路参数、电阻器、电感器、电容器和组件的寄生参数等。也应考虑输人信号如电源电压、频率、带宽、阻抗、相位等参数的最大变化（偏差、容差）、信号以及负载的阻抗特性。应分析诸如电压、电流、相位和波形等参数对电路的影响。还应考虑在最坏情况下的电路元件的上升时间、时序同步、电路功耗以及负载阻抗匹配等。3）电路最坏情况分析（WCCA）是电路容差分析的一种方法，它是一种极端情况分析，即在特别严酷的环境条件下，或在元器件偏差最严重的状态下，对电路性能进行详细分析和评价。进行WCCA常用的技术有极值分析、平方根分析和蒙特卡罗分析等。4）电路容差分析费时费钱，且需要一定的技术水平，所以一般仅在关键电路上应用。功率电路（如电源和伺服装置）通常是关键的，较低的功率电路（如中频放大级）一般也是关键的。由于难以精确地列出应考虑的可变参数及其变化范围，所以仅对关键电路进行容差分析，要确定关键电路、应考虑的参数、以及用于评价电路（或产品）性能的统计极限准则，并提出在此基础上的工作建议。