可靠性设计、分析、试验技术(可靠性工程师培训PPT)_甜梦文库
可靠性设计、分析、试验技术(可靠性工程师培训PPT)
可靠性设计、分析、试验技术李良巧目录一．二． 三． 四． 五．六．七． 八．可靠性基本概念 可靠性模型 可靠性预计 可靠性分配 FMEA/FTA 可靠性设计准则 电路容差分析 元器件降额设计热设计 一○．安全性设计与分析 一一．机械可靠性概述 一二．软件可靠性 一三．可靠性试验与评价 一四．环境应力筛选 一五．可靠性鉴定验证试验九．一、可靠性基本概念（含维修性、测试性、可用性、保障性）1.可靠性可靠性定义：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。可靠性的概率度量亦称可靠度。 产品指的是新版ISO9000中定义的硬件和流程性材料 等有形产品以及软件等无形产品。 “规定时间”和产品可靠性关系也极为密切。“规定的功能”指的是产品规格书中给出的正常工作的性能指标。产品的可靠性一般可分为固有可靠性和使用可靠性。产品固有可靠性是产品在设计、制造中赋予的，是产品的一种固有特性，也是产品的开发者可以控制的。而产 品使用可靠性则是产品在实际使用过程中表现出的一种性 能的保持能力的特性，它除了考虑固有可靠性的影响因素 之外，还要考虑产品安装、操作使用和维修保障等方面因素的影响。产品可靠性还可分为基本可靠性和任务可靠性。 基本可靠性是产品在规定条件下无故障的持续时间或 概率，它反映产品对维修人力的要求。因此在评定产品基 本可靠性时应统计产品的所有寿命单位和所有故障，而不 局限于发生在任务期间的故障，也不局限于是否危及任务 成功的故障。 任务可靠性是产品在规定的任务剖面内完成规定功能 的能力。评定产品任务可靠性时仅考虑在任务期间发生的 影响完成任务的故障。可靠度函数、累积故障分布函数 如前所述，产品可靠度是产品在规定条件下规定时间 完成规定功能的概率，描述的是产品功能随时间保持的概 率，即产品可靠度是时间的函数，一般用R(t)表示，产品 的可靠度函数即： R(t)=P(T &t) 式中：T――产品发生故障的时间； t――规定的时间。试验故障统计表时间(小时) 0――100 100-200 200-300 故障数(个) 0 1 1 累积故障数（个） 0 1 2 时间（小时） 500-600 600-700 700-800 故障数(个) 6 3 2 累积故障数 (个) 10 13 15300-400400-5001134800-900900-1000001616F?t?F? t?t (×100h)12345678910故障及其分类故障是指产品不能执行规定功能的状态。失效是指产品丧失完成规定功能能力的事件。 故障模式是指产品故障的表现形式，如三极管的短 路或开路、灯丝的烧断等。 故障机理是指引起产品故障的物理、化学或生物等变化的内在原因。按故障的规律可分为偶然故障和耗损故障。偶然故障是由于偶然因素引起的故障，其重复出现的风险可以忽略不计，只能通过概率或统计方法来预测。耗损故障 是通过事前检测或监测可预测到的故障，是由于产品的 规定性能随时间增加而逐渐衰退引起的。耗损故障可以 通过预防维修，防止故障的发生，延长产品的使用寿命。按故障引起的后果可分为致命性故障和非致命性故 障。前者会使产品不能完成规定任务或可能导致人或物的 重大损失、最终使任务失败，后者不影响任务完成，但会 导致非计划的维修。按故障的统计特性又可分为独立故障和从属故障。前者是指不是由于另一个产品故障引起的故障，后者是由另一产品故障引起的故障。在评价产品可靠性时只统计独立故障。可靠性常用度量参数可靠度产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率称为可靠度，一般用 R?t ? 表示。若产品的总数为N0，，工作到t时刻产品发生的故障数为r(t)，则产品在时刻的可靠度的观测值为：N 0 ? r ?t ? R?t ? ? N0故障率工作到某时刻尚未发生故障的产品数，在该时刻后单位时间内发生故障的概率，称之为产品的故障率。故障 率一般用 ? ?t ? 表示。 一般情况下， ? ?t ? 可用下式进行工程计算：?r ?t ? ? ?t ? ? N s ?t ??t平均故障前时间（MTTF）设 N 个不可修复的产品在同样条件下进行试验，0测得其全部故障时间为 t1 , t 2 , …t N 。其平均故障前时间0（MTTF）为：1 N0 MTTF ? ? ti N 0 i ?1当产品的寿命服从指数分布时，MTTF ? ? e ??t dt ? 1 / ?0 ?平均故障间隔时间（MTBF）一个可修产品在使用过程中发生了 次故障，每次 N0故障修复后又重新投入使用，测得其每次工作持续时间 为t1 , t2 , …t N 。其平均故障间隔时间MTBF为：01 N0 T MTBF ? ? ti ? N 0 i ?1 N0贮存寿命产品在规定条件下贮存时，仍能满足规定质量要求的时间长度。 产品出厂后，即使不工作，在规定的条件下贮存， 产品也有一个非工作状态的偶然故障率，非工作的偶然 故障率比工作故障率小得多，但贮存产品的可靠性也是在不断下降的。因此，贮存寿命是产品贮存可靠性的一种度量参数。2.维修性维修性定义：产品在拟定的条件下和规 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。 概率 表示为维修度M ?关注焦点：维修简便、快速、经济 ?维修性是对可靠性的重要补充 ?维修性是产品固有属性、是设计出来的 ?维修是一种活动，产品故障后为恢复其性能 的活动维修的种类? 预防性维修：通过系统维修检查、检测和消除产品的故障征兆，使其保持在规定状 态进行的全部活动。包括预先维修，定时 维修，视情维修和故障检查等 ? 修复性维修：产品发生故障后，使其恢复 到规定状态进行的全部活动。它可以包括 下述一个或多个步骤：故障定位，故障隔 离，分解、更换、组装、调校及检测等， 也称修理。维修性定性定量要求 定性要求：??? ? ? ?良好可达性 高的标准化和互换性 完善的防差错措施及识别标识 良好的测试性 保障维修安全 符合维修的人―工程要求定量要求平均修复时间MTTR ? 最大维修时间M maxct 给定维修度的最 大维修时间M一般0.9-0.95 M maxct约等于2-3MTTR ? 修复时间中值~M ct M(t)=0.5的维修时间 又叫中位修复时间?3.可用性可用性：产品在任意时刻需要和开始执行 任务时，处于可工作或可使用的程度。概 率度量为可用度 ? 开则能动，召之即来 ? 固有可用度Ai:仅与工作时间和修复性时 间有关的一种可用性。是设计特性 MTBF Ai=―――――――― MTBF+MTTR?可达可用性：仅与工作时间和修复性和 预防性维修时间有关 MTBMA Aa=______________ MTBMA+MMTMTBMA-平均维修活动间隔时间 MMT-平均维修时间? 使用可用性：与能工作时间和不能工作时间有关的一种可用性 MTBMAAo=___________________MTBMA+MDTMDT-平均停机时间4.系统效能系统效能：系统在规定条件和规定时间内 满足一组特定任务要求和程度。 E= A D C ? 人的效能=健康可干（A）* 干而无病（D） * 能力（C） ? 系统效能=召之即来 * 来之能战 * 战之能 胜5.测试性测试性：产品能及时并准确地确定其状态（可工 作、不可工作或性能下降）并隔离其内部故障的 能力。故障检测率：产品在规定时间内，在规定的条件 下，用规定的方法能够准确检测出的故障数（No） 与所发生故障总数（Nt）之比：rFD =No/Nt * 100 %? 故障隔离率:r:用规定的方法将检测到的故障正确隔 离到不大于规定模糊度的故障数Nl与检测到 故障总数NdFIrNl FI=--------* 100% Nd? 虚警率：在规定的时间内发生的虚警率数（NFA）与同一时期内故障总数NF之比rFA=____________*NFA+100%NFNFA6.保障性系统产品的设计特性和计划的保障资源满足 平时和战时使用要求的能力称为保障性。 保障性也是产品的一种重要的固有属性。 它包含两方面含义，即与产品保障有关的 设计特性和保障资源的充足和适用程度。设计特性是指与保障有关的设计特性， 如与可靠性和维修性有关的，以及保障资 源要求产品所具有的设计特性。这些设计 特性可以通过设计直接影响产品的硬件和 软件。如使设计的产品便于操作、检测、 维修、装卸、运输、消耗品（油、水、气、 弹）补给等设计特性。从保障性角度看， 良好的保障设计特性是使产品具有可保障 特性或者说所设计的产品是可保障的。保障资源是保证产品完成平时和战时 使用的人力和物力。从保障性的角度看， 充足的并与产品匹配完善的保障资源说明 产品是能得到保障的。 产品具有可保障的特性和能保障的特 性才是具有完整保障性的产品。二、可靠性建模2.1、目的--用于可靠性定量分配、预计和评价（GJB813-90《可靠性模型的建立和可靠性预计》）2.2、可靠性模型 ? 可靠性框图模型 ? 可靠性数学模型2.3串联系统可靠性模型?串联系统：系统的所有组成单元中任一单元的故 障都会导致整个系统的故障．可靠性框图: 可靠性数学模型：1 2 ???n? ?nRs ?t ? ? ? Ri ?t ?i ?1?若单元的寿命分布为指数分布，则：Ri ?t ? ? e? λi t2.4串联系统可靠性模型若每个单元工作时间与系统时间相同，且单元也服 从指数分布，则Rs ?t ? ? ? Ri ?t ? ? ? ei ?1 i ?1 n n ? λi t?e?? λiti ?1n? e ? λstλs ? ? λii ?1n系统平均故障间隔时间MTBFT?1 ? λs1?λi ?1ni若由10个都等于0.9的单元组成串联系统，则 Ｒs=0.3482.5并联系统可靠性模型并联系统：组成系统的 所有子系统都发生失效 系统才发生故障． ? 框图： ? 可靠性数学模型?12 ???Rs ?t ? ? 1 ? ? ?1 ? Ri ?t ??i ?1nn并联系统框图2.5并联系统可靠性模型当系统各单元的寿命分布为指数分布时， 对n个相同单元的并联系统，有：Rs ?t ? ? 1 ? 1 ? e??? λi t h?1 1 1 T ? ? Rs ?t ?dt ? ? ?? λ 2λ nλ 02.6工程应用要点???系统越复杂，产品可靠性越低．因此简化设计是提 高产品可靠性最有效的途径． 采用并联的系统，可靠性明显提高，尤其当n=2时， 提高更明显，当并联过多，可靠度提高大为减慢． 并联系统提高的是任务可靠性，但并联会使产品变 得复杂，而产品基本可靠性会降低，同时并联会使 体积、重量、成本增加．因此，是否采用并联要综 合权衡．一般在涉及安全性和关键任务可靠性要求 时采用．三、可靠性预计3.1目的? 大致估计整机可能的可靠性? 发现潜在薄弱环节标准：GJB813-90《可靠性模型的建立和可靠性预计》 GJB/Z299B―98《电子设备可靠性预计手册》 MIL-HDBK―217F《电子设备可靠性预计》3.2可靠性预计-方法1方法１?元器件计数法λs ? ? Ni ??b πQ ?n i ?1Ni─ 第 i 种元器件数量 ? λb ─ 第 i 种元器件基本失效率(1/h) ? ?Q ─ 第 i 种元器件通用质量系数 ? n ─ 整机所用元器件的种类数?3.3 可靠性预计-方法2? ? ? ? ??? ? ? ?应力分析法：如普通二极管工作失效率预计模型 ?p = ?b ?E?Q?A?C ? R?S2 ?p －工作失效率 ?b －基本失效率 ?E －环境系数 ?Q －质量系数：考虑不同组件的质量水平 ?A －应用系数：考虑对电路功能影响 ?C －结构系数：考虑封装影响 ? R －额定功率或电流系数，与最大功率或电流额定 值之比 ?S2 －电压应力系数3.4可靠性预计-方法3,4? 方法３相似产品预计法? 方法４专家评分法3.5可靠性预计－工程要点1.预计的绝对值意义不大．不同方案间预计的相对值更有意义，可比较方案的可靠性好坏．2.预计时，一定要找出?值相对较高的组件，并对其采取措施加以预防．3.预计值必须大于规定的可靠性要求4.系统可靠性预计时要注意各单元的运行比影响．5.任务可靠性模型只能用于任务可靠性预计，不能 用于基本可靠性预计．6.基本可靠性预计是基于全串联系统的可靠性预计．7.预计应与功能设计同步进行，功能设计改变，必须再次进行预计．四、可靠性分配4.1可靠性分配目的? 将整机可靠性要求分配到各组成单元? 明确设计时对各组成单元控制的重点4.2可靠性分配方法评分分配法：由专家根据各组成单元影响可靠性 的各种因素的水平进行打分，通过计算加以分配． 因素１－复杂程度。 最复杂10分，最简单１分 因素２－技术成熟度。最不成熟10分，最成熟１分 因素３－工作时间。 最长10分，最短１分 因素４－环境条件。 最恶劣10分，最不恶劣１分 设整机可靠性指标MTBF，则整机故障率?s为：1 ?s ? MTBF第i个单元的故障率为?i，则： ?i＝Ci ?s Ci=wi/ww―整机评分数 wi―第i个单元评分数wi ? ? rijj ?14rij ―第i个单元第j个因素评分数w ? ? wii ?1n评分分配法步骤：? 确定待分配的可靠性指标，确定评分因素 ? 聘请尽可能多的熟悉产品的有经验的专家，至少５名义上 ? 设计人员向专家介绍产品 ? 个专家独立评分 ? 经评分处理，给出各组成单元的指标单元 名称 A B复杂程度ri18 8技术成 工作时 熟度ri2 间ri3 4 1 10 10环境因 素ri4 4 8各单元评 分数ri5 各单元 评分系 数C i 0.44 0.22分配的故 障率 0.44λ s 0.22λ sCD 总计352281048192800 2912 10.0660.270.066λ s0.27λ s λ s注： ?s ?1 MTBF4.3 可靠性分配工程应用要点? 用于可靠性分配的整机可靠性指标应大于规定的值，留有余量，充分考虑没有列入考虑 的因素和其它的系统组成单元? 通过各单元的专家评分，如简化设计，促进技术的成熟，采取措施减轻环境的影响等． ? 对评分高的单元采取有针对性的控制措施五、潜在故障模式影响分析 （FMEA）和故障树分析（FTA）5.1潜在失效模式影响分析FMEAFMEA可以描述为一组系统化的活动，目的是：(a)发现和评价产品/过程中的潜在的失效及其失效后果； (b)找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施；(c)将上述整个过程文件化。标准： GB7826-87(IEC812-1995)《失效模式和效应分析》 GJB1391A-92《故障模式、影响及危害性分析程序》 GJB/Z《故障模式、影响及危害性分析指南》QS9000（ISO16949）《潜在失效模式影响分析》FMEA是对设计过程的更完善化，以明确必须做什么样的设计和过程才能满足顾客的需要。所有的 FMEA的重点在于设计，无论是用在设计产品或工艺制造过程。适时性是成功实施FMEA的最重要因素之一，它是一个事发前的 行为，而不是“后见之明”的行动。为了达到最佳效果。FMEA必须在设计或过程失效模式被无意纳入产品或过程之前进行。事前花时间适当完成FMEA能够更容易低成本地对产品/过程进行修改，从而 减轻事后修改的危机。FMEA小组应有充分的沟通和整合。FMEA是国际上公认的有效的可靠性设计分析技术，在工程实际中得到广泛应用。目前典型的FMEA方法有两 种：一是美国军标MIL-STD-1629和我国军标GJB1391/Z 《故障模式、影响与危害度分析》；另一种是美国QS9000《潜在失效模式及影响分析》。 下面仅对QS-9000的FMEA作简要说明，在QS-9000中， 把FMEA分为设计的FMEA(简称DFMEA)和过程工艺的FMEA(简称PFMEA)。下面仅对设计的FMEA作介绍。设计FMEA主要是负责设计的工程师/小组采用的一种分析技术，用于保证在可能范围内已充分考虑到，并指 明各种潜在的失效模式及其相关的起因/机理。应评估 最终产品以及每个与之相关的系统、子系统和零部件。 FMEA以其严密的形式总结了设计一个零部件、子系统或 系统时，一个工程师和设计小组的设计思想（包括：根 据以往的经验和教训，对可能出现问题的分析）。这种系统化的方法体现工程师在任何设计过程中正常经历的思维过程，并使之规范化、文件化。设计FMEA能够通过以下几个方面支持设计过程，以降低失效 的风险。 (1)有助于对设计要求和设计方案进行客观评价； (2)有助于制造、装配、服务和回收要求的最初设计； (3)提高设计开发过程中，考虑潜在失效模式及其对产品可靠性 影响； (4)为全面、有效的设计实验和开发项目的策划，提供更多信息； (5)根据潜在失效模式对“顾客”的影响程度进行分级，进而建 立一套设计改进、开发和验证试验的优先控制程序； (6)为建议和跟踪降低风险的措施，提供一个公开讨论形式； (7)为将来分析研究售后市场关切情况，评价设计更改及展开更 先进的设计提供参考。FMEA应该是一个小组的活动，负责设计的工程师应 直接地、主动地联系有关部门的代表，如装配、制造、 设计、分析/实验、可靠性、材料、服务等。同时还应 联系系统不同层次的设计部门代表。FMEA应成为促进相 关部门间充分交换意见的催化剂，从而提高整个产品的 工作水平。除非负责设计工程师是有FMEA和小组协调的经验，在活动中拥有一位有经验的FMEA专家以协助FMEA小组工作是有一定帮助的。设计FMEA是一份动态文件，且应该在一个设计概念最 终形成之时或之前就开始；在产品开发各阶段中，当设 计有变更或获得信息增加时要及时不断修改；在最终产 品加工图样完成之前全部完成。设计FMEA不是靠过程控制来克服设计中潜在的缺陷，但的确要考虑制造/装配过程中技术的/物质的限制。例如表面处理的限制，装配空间，公差等初始约定层次 约定层次代 码 产品 或 功能 标志 功 能故障模式及影响分析表 任 务 审核 第 页共 分析人员 批准 填表日期故 障 模 式故 障 原 因 任务阶段 与 工作方式 故障影响 局部 影响 高一 最终 层次 影响 影响页严 酷 度 类 别故 障 检 测 方 法设 计 改 进 措 施使 用 补 偿 措 施注：软件FMEA将表中设计改进措施和使用补偿措施综合为 改进措施初始约定层次 约定层次任 务 分析人员危害性分析表 审核 批准第 页共 填表日期页任务 严 故 产品 故 功 阶段 酷 代 障 障 与 度 或 码 功能 能 模 原 工作 类 式 因 方式 别 标志故障模 故障 概率 故障率 式频数 故障影 响概率 或故 比 障率 （λ p） （β j） 数据 （α j） 源备 工 故障模 作 式危害 产品危害度 时 度 Cr=ΣCmj 间 注 (t) （Cmj）PFMECA表产品名称（标识）（1）： 选用装备（2）： 生产过程（3） 分析人员： 审核： 批准： 第 页? 共 页 填表日期工 序 名 称工 序 功 能 / 要 求故 障 模 式改进前的RPN 故 故障影响 障 原 因 下 组 装 S O D R P 道 件 备 N 工 影 影 序 响 响 影 响 7 8 9改 进 措 施责 任 部 门改 改进措施执行后 备 的RPN 注 进 措 施 S O D R P 执 N 行 情 况4561011121314欧洲空间标准化合作组织（ECSS）标准-空间产品保证（Q-30-02A-FMEA） 表4 电子设备或子设备的产品设计故障模式清单的例子设计故障模式 相邻连接管脚短路 管脚、线宽和PCB线宽与过载电流的保护要求不一致 是/不是相邻器件未去耦不用在飞行状态中的接插件没有飞行鉴定合格的保护壳 电源线和数据线混在一器件中 火工品线与其它线混在同一接插件或器件中 每个复杂的连接上有多根线 接插件没有清楚的标记 元器件和节点是否有其它的冗余通路 不是每一个黑盒子或集成块外部都有一个安全接地点 通风孔的尺寸不合适 密封器件没有密封好 黑盒子或集成块的附件不能很灵活的和相关工具连接 PCB中的线没有合适的降额 在PCB或元器件之间过多的扇出和扇入 单个的EEE元器件实现多个功能（如：一个IC中的冗余通路，一个多孔继电器实现多种功能，集成到一个普通的 多层PCB的冗余通路）在控制和监测中都用到一个灵敏度部件 相邻器件摆放的太近不能排除短路或热传导 在多余的器件之间没有做好足够的热隔离措施 在高损耗和热感应元素间实行热去耦措施 发热点 不是所有的导体表面都是接地的 金属间的电器化学性电压大于0.5V遥控指令与遥测数据的地址被两个以上字节分开（关键遥控指令或遥测数据）
FMEA 编号（A）系统、子系统或零部件名称及编号（B） 设计责任（C）输入数字列以便识别FMEA 文件。这用于文件控制。输入需要分析的系统、子系统或零部件的名称及编号。（见确定 范围部分）车型年度/项目（D）填入负有设计责任的OEM、组织和部门或小组。适当时，也输入 供方名称。填入将使用和/或受所分析设计影响的预期车型年度/项目（如果知道的 话）。关键日期（E）填入FMEA 初次预定完成日期，该日期不应超过计划的量产设计发布的日期。FMEA 日期（F）填入FMEA 原始稿完成日期，和最新的修改日期。核心小组（G）填入负责开发DFMEA 小组成员。联系信息（如：名字、组织、电话号码和 email） 可附在补充文件中。编制者（H）填入负责编制DFMEA 工作的工程师姓名、电话和所在公司的名称。DFMEA 表的具体内容（a-n 栏） FMEA 的具体内容包括对潜在失效相关的风险分 析和所采取的改进措施。 项目/功能/要求（a） 项目（a1） 输入通过方块图、P 图，图表和其他图纸以及由小 组进行的其他分析所识别的项目、界面或零件。 所使用的术语应该与顾客要求、使用在其他设计 开发文件和分析中的一致，以确保可追溯性。功能（a1） 填入根据顾客要求和小组讨论必须符合设计目的的那些 需要进行分析的项目的功能或界面。如果项目或界面 在不同的潜在失效模式下的功能超过一个以上，建议 单独列出每一个功能和相关的失效模式。 如果项目和功能分开的话，则功能变为 a2. 要求(a2) 填入需要分析的每一个功能的要求（基于顾客的要求和 小组的讨论：如果在不同的失效模式下，功能有一个 以上的要求，高度建议单独列出每一项要求和功能。潜在失效模式 （b） 潜在失效模式按照零部件、子系统或系统潜在不 能符合或不能交付项目栏中描述的预期功能的方 式来定义。识别与功能/要求相关的潜在失效模式。 潜在失效模式应用专业性的术语来描述，而不同 于顾客所见的现象。每一种功能可能有多种失效 模式。单一的一种功能被识别出大量的失效模式 可能表示要求没有得到很好的定义。假设要发生 的失效模式，但不一定会发生，因此使用措辞 “潜在”。潜在失效模式仅仅在与确定的操作条件（如 热、 冷、干、干燥、灰尘等）和使用条件（如超过平 均里程、不平的路段、仅在城市行驶等）一致的 情况下发生。在确定所有的失效模式后，可通过 对以往运行不良的研究、关注点、问题报告以及 小组的“头脑风暴”的来对分析的完整性进行确 认。失效模式也可以是更高一级子系统或系统的 要因，或低一级零部件的后果。 失效模式例子，与相关的不同的要求一样，如表 Ⅲ.3 所示。
潜在失效后果（C） 失效的潜在后果应按顾客所察觉的功能的失效模式的后果进 行规定。要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后 果，要记住顾客可能是内部顾客，也可能是外部的最终顾客。 应清晰阐述失效模式是否影响安全或法律法规不符。后果应 根据指定的所分析的系统、子系统或部件来阐述。要记住部 件、子系统和系统级别之间存在的等级关系4。例如：一个 零件的破裂，可能使装配振动，导致间隙性系统运作。间隙 性运作会导致性能的降级和最终导致顾客不满意。目的是以 小组的知识水准预防潜在失效后果。定性的失效后果应根据 产品或系统性能来阐述。表Ⅲ. 4 展示了从表Ⅲ.3 所得失效 模式的后果。
? 严重度（S）（d）? 严重度是与所给的失效模式的最严重后果相符的一个值。严重度是在单独FMEA 的范围 内的相对排序。建议评估准则小组在评价准 则和排序体制上意见应一致以及一贯使用， 即使对单个过程分析的修改。（见下表Cr1 指南准则）不建议修改排序值为 9 和10 的准 则。严重度为1 的失效模式不应再进行进一 步分析。
分 类（e） 这栏用于强调高优先的失效模式和他们相关的 要因。作为分析的结果，小组可使用这个信息 去识别特殊特性。顾客规定要求可识别产品特 殊特性和过程特殊特性符号以及他们用途。设 计记录指定的特殊特性在 DFMEA 中没有识别 出相关的设计失效是设计过程中存在弱点的一 种表示.?失效模式的潜在要因(s)/机理(s)(f)? 这些信息可以分成多栏也可以合并成一栏。在 FMEA 的开发中，失效模式的所有潜在要 因的识别是后续分析的关键。尽管各类技巧 （如头脑风暴法）被用于确定失效模式的潜 在要因，但建议小组应聚焦于对每一种失效 模式的失效机理的理解上。? 失效模式的潜在要因(f2)?失效的潜在要因应按设计过程如何让失效发生一种迹 象来定义,用可纠正或可控制的情形来描述。失效要因 是设计弱点的迹象，其后果就是失效模式。要因是赋 予或刺激失效机理的情形。在识别失效的潜在要因时， 对失效的特定要因使用简明描述，如规定电镀螺钉允 许氢脆化。象不足的设计或不恰当的设计这样不明确 的短语不应使用。要因的调查需要聚焦于失效模式上 而不是聚焦于后果上。在确定要因的过程中，小组应 在讨论下假设要因存在，且将导致失效模式（也即是 失效模式不要求出现多种要因）。有代表性的情况是一种失效模式可能有多种要因 导致。这使得失效模式有多栏（要因分支）。在 可能的范围内，对每一种失效模式/失效机理列出 每一种潜在要因。要因应尽可能简明和完整的列 出。分开列出要因会使每一种要因得到聚焦分析， 可能产生不同的测量、控制和措施计划。表Ⅲ5.显 示例子是表Ⅲ.3 中失败模式的要因。尽管不是必 需的FMEA 表要素部分，表包含的失效机理显示 了失效模式、失效机理及要因之间的关系。在 DFMEA 编制中，应假设设计是可制造和可安装的 设计目的。当历史资料显示制造过程的不足时， 小组可作为例外来排除。
发生率（O）（g）发生率是在设计寿命内由特定要因/机理将导致失效模式 发生的可能性。发生率可能性的排序值的比绝对值更有 意义。（见表Cr2.） 应使用一致的发生率排序体系以确保连贯性。发生率值 是在FMEA 范围内的相对排序，不能反映发生的实际可 能性。 建议评价准则 小组在评价准则和排序系统应达成一致意见，并保持持 续应用。即使是对个别的产品分析而对准则作了修改。 发生率应使用表Cr2 指南中的1 至10 的等级刻度进行评 价。
现有设计控制（h） 现有设计控制是那些作为已完成的设计过程的一部分而执行的活动， 将确保设计功能和可靠性要求予以充分考虑。 有 2 类设计控制应予以考虑： 预防： 消除（预防）失效的机理的要因或失效摸的发生，或降低发生率。 探测： 在项目放行到生产前，通过解析方法或物理方法识别（探测）要因， 失效的机理或失效模式是否存在。 如果可能的话，更建议使用预防控制方法。发生率排序将受作为设计 目的一部分综合提供的预防控制影响。 探测控制应象探测要因一样包括识别探测失效模式的那些活动。 小组应考虑分析、试验、评价和其他活动以确保设计充分，如：预防控制： ● 基准研究 ● 自动防故障装置设计 ● 设计和材料标准（内部的和外部的） ● 文件---类似设计中最好实践的记录、以往的教训等 ● 模拟研究---确定设计要求的概念分析 ● 防错 探测控制： ● 设计评审 ● 原型试验 ● 验证试验 ● 模拟研究---设计验证 ● 设计试验，包括可靠性试验。 ● 使用类似零部件的模型对于设计控制，本手册中设计FMEA 表例子中设有两栏 （也就是将预防控制和探测控制分开），有助于小组清 楚区分这两类设计控制。这可以快速直观地确定两类设 计控制已经得到考虑。 如果使用一栏表（对于设计控制），则应使用下列方式。 对于预防控制，在列出的每一个预防控制前放一个字母 “P”，对于探测控制，在列出的每一个探测控制前放一 个字母“D”。 通过设计更改或设计过程更改预防失效模式的要因是降 低发生率的唯一方法。 表Ⅲ .6 展示了表Ⅲ.5 中已识别要因的预防和探测控制。
探测度（D）（i） 探测度是对在现有设计控制探测栏中列出的最 好的探测控制的对应等级。当识别出一种以上 控制时，建议对每种控制进行探测度排序作为 控制描述的一部分包含在内。将最低排序值记 录在探测度栏。 现有设计控制探测度的建议方法是假设失效已 经发生，然后评价现有设计控制探测失效模式 的能力。建议评价准则 小组应在评价准则和排序系统上达成一致的意 见，以及持续应用它们。即使是对个别的产品 分析而对准则作了修改（检查并修改前面的）。 探测度应使用表Cr3 作为指南来评价。对于通 过证实的设计方案的失效预防的排序值是保留 的。
确定优先措施 一旦小组已经完成了最初的失效模式和后果、要因以及控制 的识别，包括对严重度、发生率和探测度的排序，他们必须 确定是否需要进一步努力来减少风险。由于在资源、时间、 技术和其他因素方面的内在限制，小组必须选择如何优先这 些措施。 小组的最初焦点应定位于严重度最高等级的失效模式。当严 重度等级为9 或10 时，小组必须强制确保风险通过存在的设 计控制或建议措施来陈述（在FMEA 中予以文件化）。 对于严重度等级为 8 或8 以下的失效模式，小组应考虑最高 发生率或探测度的要因。着眼识别的信息，确定方法，确定 如何将风险降低措施排序最优化以最好的服务于组织和顾客。风险评价： 风险优先系数（RPN）（j） 使用风险优先系数是协助把措施优先排序的一种方法： RPN=严重度（S） X 发生率（O） X 探测度（D）在单 独的 FMEA 范围内，这个值可以在1 到1000 范围内。 对于确定是否有措施需要，不建议使用RPN 极限。 应用极限假设 RPN 是相关风险的一种测量（但却常常 不是的），持续改进是不需要的（但实际却是需要的）。 例如：如果顾客应用以下 100 为无端极限，供方将被要 求对RPN 值为112 的特性B 采取措施。
在这个例子中，特性B 的RPN 较高，但是优先措施应该 为严重度等级较高的9 的特性A 工作，尽管它的RPN 较 低，而且90 也低于极限。使用极限方法另一个关注点 是没有特定的的 RPN 值要求强制措施。不幸的是，建 立这样的极限会促使措施的行为导致小组成员花时间设 法证明的较低的发生率或探测度等级值以降低RPN。这 类行为避免阐述阐述失效要因下的真正问题，仅仅保持 极限以下的RPN 值。在一个理想的特定的项目里程碑 （如：车辆投放）上，有意识确定“可接受性”风险是 重要的，应该在严重度、发生率和探测度的分析基础上 进行，不要通过应用RPN 极限来确定。建议措施 （s）(k)一般来讲，预防措施（也就是降低发生率）比探测措施更可取的。 这个例子是在设计终止后使用已证实的设计标准或比产品验证/确认 更好的惯例。 建议措施的目的是改善设计。在以下的顺序中，识别这些措施应考 虑降低级别：严重度、发生率和探测度。以下例子是解释降低这些 级别的方法： ● 降低严重度级别：只有设计修改才能降低严重度等级。 高严重度等级的失效模式可通过设计修改来降低，设计修改可弥补 或减轻失效的导致的严重度。例如：轮胎要求是“在使用中保持空 气压力”。对于一个在“跑平地”轮胎“空气压力的快速损失”失 效模式的后果严重度是低的。自行的设计更改并不意味着严重度将 被降低。任何设计更改小组都应该进行评审以确定对产品功能性和 过程导致的后果。为了达到这种方法的最好效果和最大效率，产品和过程的设 计更改应在开发过程的早期执行。替换材料需要在开发周期 的早期进行考虑以消除腐蚀严重度。 ●降低发生率等级（O）： 发生率等级的降低可能受由设计修改消除或控制失效模式的 一种或多种要因或机理的影响。以下措施应予以考虑，但不 限于这些： ○为消除失效模式的防错设计○修改设计几何尺寸和公差 ○修改设计以降低压力或替代不耐用（高失效可能性）零部 件。 ○增加冗余 ○修改材料规范●降低探测级别（D）：推荐方法是使用防错装置。设计确认/验证措施的增加仅仅 导致探测度级别的降低。在一些案例中，为增加探测的 可能性（也就是降低探测度级别）特定零部件的设计更改是必需的。此外，以下应 予以考虑： ○试验设计（特别是多种或相互作用的要因存在时） ○修改试验计划 如果对于一种特定的失效模式/要因/控制组合的评价没有建议措施，则应在这栏填入 “无”来指明。如果填入“无”，这种符合基本原理的做法是有助于理解的，尤其 是在高严重度案例中。 对于设计措施考虑使用下列： ● 设计DOE 结果或可靠性试验 ● 确定方案的有效性，不引进新的潜在失效模式的设计分析（失效的可靠性、结构 或物理） ● 确定目标特征物理更改的图纸、图表或模式 ● 设计评审的结果 ● 对给定的工程标准或设计指南进行更改 ● 可靠性分析结果表Ⅲ.7 提供了要因（f 栏），控制（h 栏）和建 议措施（k 栏）应用的例子。 职责和目标完成日期（I） 填入负责完成每一项建议措施的个人和组织的 名字，包括目标完成日期。负有设计责任的工 程师/小组领导有责任确保所有建议措施得到实 施或充分阐述。措施结果(m-n) 这个部分识别任何已完成措施的结果和他们对严重度、 发生率、探测度排序以及RPN 的影响。 采取措施和完成日期（m） 在措施执行以后，填入采取措施的简要描述和实际完成 日期。 严重度、发生率、探测度和 RPN（n） 在预防/纠正措施已经执行后，确定和记录所导致严重度、 发生率和探测度排序。 计算和记录措施导致的措施(风险)优先系数（即 RPN）。
维 护 DFMEAs ? DFMEA 是一种动态性的文件，当产品设计发生 更改和更新时，必要时应予以评审。建议措施应 该和最终结果（什么起作用，什么不起作用）一 起包含在后续的 DFMEA 中。 ? 维护中 DFMEAs 另一个要素是应包含在DFMEA 中使用排序的周期性评审。特定的重点应放在发 生率和探测度排序上。这在无论是通过产品更改 或设计控制改善都显得尤其重要。此外，万一发 生市场使用问题，排序应由此而予以更改。?如果一个新项目或应用对与现有产品的功能相似， 则单一的 DFMEA同时也可用于顾客。在开始时使 用这个已有的基础的DFMEA 可提供最大机会使用 过去的经验和知识。如果存在轻微的不同， 小组 应识别和着重分析这些不同点的产生的后果。 DFMEA 不是一个孤立的文件。例如，DFMEA 的 输出可作为后续产品开发过程的输入。它是小组 讨论和分析的总结。表Ⅲ.7 展示了一些公共使用 文件的联结。
DFMEA 和DVP&R 有一个重要的联接。DFMEA 识别和文件化转化为试验描述输入的现有设计预 防和探测控制，包括在DVP&R.在DVP&R提供那 些接受标准、程序和样本量的同时，DFMEA 识别 什么是“控制”。 另一个重要联接是 DFMEA 和PFMEA 之间的联接。 例如，PFMEA 或DFMEA 可以导致相同的失效产 品后果。在这个案例中，设计失效模式后果应该 反映在DFMEA 和PFMEA 的后果也严重度排序中。从上述对FMEA的说明中，有几点应特别注意： (1)FMEA是负责设计工程师应该做的一件重要的分析工作，以便 随时寻找或发现潜在失效并采取措施。 (2)FMEA应该由一个有各方面代表参加的小组工作，这样才能有 效和全面地发现薄弱环节。 (3)加强针对潜在失效模式的改进设计才能降低RPN值，才能提高 产品可靠性。 (4)一种失效模式很有可能是由多个失效起因/机理引起的，一定 要把起因/机理找准、找全。如示例中的腐蚀就有5种起因，应逐 一分析透。 (5)开展FMEA时的S、O、D的数值只有相对的意义，只能比较在一 个具体的FMEA时不同失效模式的相对等级和关注等级。5.2故障树分析FTA? 目的：发现潜在故障，评价产品失效的概率? 标准GJB768A-1998《故障树分析指南》 GB《故障树分析程序》故障树分析是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）其发生概率的一种分析技术。其目的是帮助设计师判断潜在的故障，以便采取相应的改进设计措施，也可指导故障诊断，制定维修方案，同时FTA 还能计算复杂产品发生故障的概率。故障树的建立是FTA 的关键，因为故障树的完善程度将直接影响定性分析和定量计算的结果。现以一种演绎法建树为例，作简要介绍。首先写出顶事件（即产品不希望发生的故障事件）表示符 号作为第一行，在其下面并列写出导致顶事件发生的直接原因 （如硬件，软件，环境，人为因素影响）作为第二行。把这些原因因素用相应的符号表示出来，并用适合逻辑门与顶事件相连。再将导致第二行的那些故障事件（称为中间事件）发生的 直接原因作为第三行，并用适合的逻辑门与相应的中间事件相 连。按照这个线索自上而下步步深入。一直追溯到引起产品发 生故障的全部最基本的原因（称为底事件）为止。这样就形成 一棵以顶事件为“根”，中间事件为“节”，底事件为“叶” 的倒立的故障树。故障树常用事件的符号见表5。
故障树中最常用的逻辑门是逻辑“与门”和逻辑“或门”。其它逻辑门在某种程度上都可以简化为“与门”和 “或门”。常用的逻辑门及符号见表6。
下面以某电机控制电路为例，说明建树过程。 某电机控制电路如图1所示，交流电源通过线路 和开关控制电机的运转。故障树分析的顶事件选择为“开关合上后电机不转”，具体的建树过程如下所述，对应的故障树如图2所示。（1）将顶事件“开关合上后电机不转”作为输出事件，对 其原因进行分析，可能的直接原因包括“电机故障”和“开关 合上后无电流”，将其作为输入事件，并确定它们之间的逻辑 关系为“或”，利用或门建立的故障树如图2（a）所示。其中 “电机故障”作为底事件，不再展开。2.1 故障树的建立（2）将“开关合上后无电流”作为输出事件，对其原因进 行分析，可能的直接原因包括“电源故障”和“线路故障”， 将其作为输入事件，并确定之间的逻辑关系为“或”，利用或门建立的故障树如图2（b）所示。其中“电源故障”和“线路故障”作为底事件，不再展开。（3）对事件建立定义和表达符号，如表7所示。利用符号 替换文字，得到故障树的规范表达如图2（c）所示。故障树定性分析就是寻找导致顶事件发生的原因和原因组合，即找出全部最小割集。最小割集是指一些底事件的组合。它们都发生时顶事件必然发生，而这些底事件缺一个就不会导致顶事件发生的底事件集合。求最小割集的方法有上行法和下形法两种。在最小割集全部求出后，当可靠性数据不足时，可对最小割集和底事件进行定性分析，首先根据每个最小割集所含底事件的数目（称阶数）排列，在各个底事件发生概率较小，且相互差别 不大的条件下，可以按下列原则对最小割集和底事件进行比较： (1) 阶数越小的最小割集越重要； (2) 在低阶最小割集中出现的底事件比高阶最小割集中的底事件重要。(3) 在最小割集阶数相同的条件下，在不同最小割集中重复出现 的次数越多的底事件越重要。故障树定量分析是根据底事件发生概率按故障树的逻辑门关系，计算出顶事件发生的概率，以判断是否满足规定的安全性和可靠性要求。定量分析的另一个重要任务是计算底事件的重要度（即它们对顶事件发生的影响程度），从而确定改进的重点。总之，建立故障树，定性分析，定量分析是故障树分析的三步曲。 建树是关键，建树过程中，要化简故 障树，就要运用布尔代数的运算规则，对于特殊门进行 等效变换以及去除明显复杂事件和明显复杂门。故障树 分析，特别是复杂产品的故障树分析，建树和分析的工 作是都很复杂，一般都要使用专门的故障树分析软件。六、可靠性设计准则的 制定与贯彻6.1 目的通过制定并贯彻产品可靠性设计准则，把有助 于保证、提高产品可靠性的一系列设计要求设计到 产品中去。6.2?依据GJB450A-2004《产品可靠性工作通用要 求》6.3适用对象与适用时机产品详细设计阶段6.4可靠性设计准则的基本内容与特点可靠性设计准则的基本内容 ? 概述 ? 目的 ? 适用范围 ? 依据 ? 可靠性设计准则?（1）可靠性设计准则是进行可靠性定性设计的重要依据?（2）贯彻可靠性设计准则可以提高产品的固有可靠性?（3）贯彻可靠性设计准则是实现与产品性能设计同步的有效方法?（4）可靠性设计准则是研制经验的总结与升华 ?（5）可靠性设计准则对产品的适用性和针对性强6.5 可靠性设计准则的制定制定可靠性设计准则的依据?新产品研制开发任务书规定的可靠性设计要求； ?国内外有关规范、标准和手册中所提出的可靠性设计准则等相关内容； ?相似产品中制定贯彻的可靠性设计准则中的有关条 款； ?通过调研，了解使用人员在使用中对产品的可靠性 方面需求，整理转化为可靠性设计准则； ?研制单位所积累的可靠性设计经验和失败所取得的 教训。制定程序? 产品可靠性设计准则的制定程序见下页图? 明确产品可靠性设计准则的适用范围 ? 制定产品产品可靠性设计准则初稿,形成产品可靠性设计准则评审稿 ? 形成产品可靠性设计准则正式稿6.6可靠性设计准则的贯彻可靠性设计准则是产品技术规范的重要组 成部分，必须予以认真贯彻。可靠性设计准则的贯彻实施流程如下图开始总体设计单位将产品可 靠性设计准则分发给有 关研制单位 各研制单位制定细化可靠性 设计准则，下发到设计部门 设计人员从可靠性设计准则 中选择具体设计相关条款 逐条分析准则条款确定设计 技术措施落实设计技术措施汇总分析编写可靠性设计准则符合性 报告总师系统批准符合性报告评审问题处理与纠正措施结束产品可靠性设计准则符合性检查报告准则条款内容 符 合 采取的设计 措施 不符合 原因、意见 影响 备 注对于每一条设计准则，如果在设计中采用，则在“符合” 栏打“√”，并在“采取的设计措施”栏填写具体的设计措施 。如果未被采用，则在“不符合”栏打“√”，在“原因、意 见”栏填写准则条款未被采用的原因，以及准则条款调整的建 议等，在“影响”栏填写不符合该条准则造成何影响，以判断 是否要进行设计更改。6.7 按技术分类的通用可靠性设计准则 6.7.1.简化设计（a）应对产品功能进行分析权衡，合并相同或相似 功能，消除不必要的功能。 （b）应在满足规定功能要求的条件下，使其设计简 单，尽可能减少产品层次和组成单元的数量。 （c）尽量减少执行同一或相近功能的零部件、元器 件数量。 （d）应优先选用标准化程度高的零部件、紧固件与 连接件、管线、缆线等。（e）最大限度地采用通用的组件、零部件、元器件， 并尽量减少其品种。 （f）必须使故障率高、容易损坏、关键性的单元具有 良好的互换性和通用性。 （g）采用不同工厂生产的相同产品成品件必须能安装 互换和功能互换。 （h）产品的修改，不应改变其安装和联接方式以及有 关部位的尺寸，使新旧产品可以互换安装。6.7.2.冗余设计 （a）当简化设计、降额设计及选用的高可靠 性的零部件、元器件仍然不能满足任务可靠 性要求时，则应采用冗余设计。 （b）在重量、体积、成本允许的条件下，选 用冗余设计比其它可靠性设计方法更能满足 任务可靠性要求。 （c）影响任务成功的关键部件如果具有单点 故障模式，则应考虑采用冗余设计技术。（d）硬件的冗余设计一般在较低层次(设备、部件)使 用，功能冗余设计一般在较高层次进行(分系统、系 统 )。 （e）冗余设计中应重视冗余转换的设计。在进行切换 冗余设计时，必须考虑切换系统的故障概率对系统 的影响，尽量选择高可靠的转换器件。 （f）冗余设计应考虑对共模／共因故障的影响。6.7.3.热设计(1)热设计的主要设计方法（a）传导散热设计。如：选用导热系数大的 材料，加大与导热零件的接触面积，尽量缩 短热传导的路径，在传导路径中不应有绝热 或隔热件等。 （b）对流散热设计。如：加大温差，即降低 周围对流介质的温度；加大流体与固体间的 接触面积；加大周围介质的流动速度，使它 带走更多的热量等。（c）辐射散热设计。如：在发热体表面涂上散 热的涂层以增加黑度系数；加大辐射体的表 面面积等。 （d）耐热设计。如：接近高温区的所有操纵组 件、电线、线束和其它附件均应采取防护措 施并用耐高温材料制成；导线间应有足够的 间隙，在特定高温源附近的导线要使用耐高 温绝缘材料。（2）详细热设计准则（不限于以下条款）（a）保证热流通道尽可能短，横截面要尽量 大。 （b）尽量利用金属机箱或底盘散热。 （c）力求使所有的接触面都能传热，必要时， 加一层导热硅胶提高传热性能。尽量加大热 传导面积和传导零件之间的接触面积，提高 接触表面的加工精度、加大接触压力或垫入 可展性导热材料。（d）器件的方向及安装方式应保证最大热对流。 （e）将热敏部件装在热源下面，或将其隔离， 或加上光滑的热屏蔽涂层。 （f）安装零件时，应充分考虑到周围零件辐射 出的热，以使每一器件的温度都不超过其最 大工作温度。（g）尽量确保热源具有较好的散热性能。 （h）玻璃环氧树脂线路板是不良散热器，不 能全靠自然冷却。若它不能充分散发所产生 的热量，则应考虑加设散热网络和金属印制 电路板。 （i）选用导热系数大的材料制造热传导零件。 例如：银、紫铜、铜、氧化铍陶瓷及铝等。（j）尽可能不将通风孔及排气孔开在机箱顶部 或面板上。 （k）尽量减低气流噪音与振动，包括风机与设 备箱间的共振。 （l）尽量选用以无刷交流电动机驱动的风扇、 风机和泵，或者适当屏蔽的直流电动机。6.7.4.环境防护设计 (1)防潮湿设计 （a）采取具有防水、防霉、防锈蚀的材料。 （b）提供排水疏流系统或除湿装Z，消除湿 气聚集物。 （c）采取干燥装Z吸收湿气。（d）应用保护涂层以防锈蚀。 （e）憎水处理，以降低产品的吸水性或改变其 亲水性能。 （f）浸渍，用高强度和绝缘性能好的涂料来填 充某些绝缘材料。(2)防盐雾腐蚀设计 防止盐雾导致的电化学腐蚀、电偶腐蚀、 应力腐蚀、晶间腐蚀等。(3)防霉菌设计 （a）采用防霉剂处理零部件或设备。 （b）设备、部件密封，并且放进干燥剂，保 持内部空气干燥。 （c）在密封前，材料用足够强度的紫外线辐 照，防止和抑杀霉菌。6.7.5.抗冲击、振动和噪声设计（1）抗冲击、振动和噪声设计的主要方法（a）消源设计。如：液体火箭发动机的振动是导弹 的一个主要的振源，通过消除发动机不稳定燃烧、 改变推力室头部喷嘴的排列和流量，减小其振源， 就能降低导弹振动的等级。 （b）隔离设计。如：采用主动隔离或者被动隔离方 法将设备与振源隔离开来。（c）减振设计。如：采用阻尼减振、动力减振、 摩擦减振、冲击减振等方法消耗或者吸收振 动能量。（d）抗振设计。如：改变安装部位；提高零部 件的安装刚性；安装紧固；采用约束阻尼处 理技术；采用部件密封；防止共振等。（2）具体设计准则（不限于以下条款）（a）当激振频率很低时，应增强结构的刚性，提高 设备、零部件及元器件的固有频率与激振频率的比 值，以使设备和元器件的固有频率远离共振区。 （b）电子元器件的引线应尽量短，以提高固有频率。（c）电子元器件应固定在底盘上或板上，以防止由 于疲劳或振动而引起的断裂。（d）焊接到同一端头的绞合导线必须加以固定， 使其在受振动时，不致发生弯曲。 （e）接插头处尽可能有支撑物。（f）在挠曲与振动环境条件下，尽量使用软导 线而不宜用硬导线。（g）避免悬臂式安装器件。如果采用，必须 经过仔细计算，使其强度能在使用的设备最 恶劣的环境条件下满足要求。（h）模块和印刷电路板的自然频率应高于它 们的支撑架的自然频率。（i）继电器安装应使触点的动作方向同衔铁 的吸合方向，尽量不要同振动方向一致。 （j）通过金属孔或靠近金属零件的导线必须 另外套上防护套管（k）对于小型电阻器、电容器尽可能卧装。在 元器件与底板间用硅橡胶封装。对大电阻器、 大电容器则需用附加紧固装Z。（l）对于印刷电路板，应加固和锁紧，以免在 振动时产生接触不良和脱开振坏。 （m）对有减振要求的设备应具有减振装Z，在 安装时与系统周围结构应留有足够的间隙。6.7.6.稳定性设计（a）电路设计时，要有一定功率裕量，通常应有20～30%的裕量，重要地方可用50～100%的裕量。要 求稳定性、可靠性越高的地方裕量应越大。 （b）要避免电路的工作点处于临界状态。（c）应对那些随温度变化其参数也随之变化的元器 件进行温度补偿，使电路保持稳定。（d）正确选用电参数稳定的元器件，避免电路产生 漂移失效。（e）应合理放宽对输入及输出信号临界值的要求。 （f）接插件、开关、继电器的触点要增加冗余接点， 并联工作。 （g）每个接线板应有10%的接线柱或接线点作为备用。（h）贮备设计应尽量采用功能冗余，当其中冗余部件 失效时并不影响主要功能。（i）信息传递不允许中断时，应采取工作贮 备。 （j）使用反馈技术来补偿(或抑制)参数变化 所带来的影响，保证电路性能稳定。例如， 由阻容网络和集成运算放大器组成的各种反 馈放大器，可以在因元器件由于老化等原因 而使性能产生某些变化的情况下，仍然符合 最低限度的性能要求。 （k）冗余系统和主系统的元件不能通过同一 个连接器。（l）主系统和冗余系统的电路不得通过同一条电源干 线供电。 （m）与冗余系统有关的电线和设备在机械上、电气上 应与主系统的电线和设备隔开，以使其他系统中发 生的故障不会影响冗余系统，反之亦然。对于冗余 系统线路应单独接地。 （n）在进行非电产品可靠性设计过程中，应该运用稳 健性设计方法，减少产品质量特性波动、提高产品 抗干扰能力。采用正交表安排试验方案，通过对各 种试验方案的统计分析，找出抗干扰能力强、调整 性好、性能稳定、可靠的设计方案。安装设计（a）各零部件、元器件、组件(特别是易损 件和常拆件)的安装要简便，安装件周围要有 足够的空间。 （b）系统、设备、组件的配Z应根据其故障 率高低、尺寸和重量以及安装特点等统筹安 排。尽量做到在安装时不拆卸、不移动其它 部分，在必须拆卸和移动其它部分时，要满 足操作简便的要求。 （c）功能相同且对称安装的部、组、零件， 应设计成可互换通用。修改设计时，应考虑 同产品先后产品的替换性。（d）安装人员的操作和工作应按逻辑和顺序安 排。 （e）安装对象和安装设备应使安装人员经过适 当培训即能适应安装工作。 （f）安装规程和方法应简单、明确、有效并尽 量图解化，使安装人员易于理解和记忆。 （g）应避免或消除在安装操作时发生人为差错 的可能，即使发生差错也能容易发觉。外形 相近而功能不同或安装时容易发生差错的零、 部件，应从结构上加以限制或有明显的识别 标记。（h）不允许倒装或不允许旋转某一部位安装 的零件，应采用非对称安装结构。 （i）左、右(或上、下)及周向对称配Z的零 部件，应尽可能设计成能互换的；若功能上 不互换，则应在结构、联接上采取措施，使 之不会装错。 （j）在安装时可能发生危险事件的部位，须 设危险警告标志。 （k）安装部位应提供自然或人工的适度照明 条件。 （l）应采取措施，减少系统、设备、机件的 振动，避免安装人员在超出有关规定标准的 振动条件下工作。（m）避免在两个刚性支承接头之间安装直导管。 （n）在两个允许有相对运动的接头之间不应采 用铝导管。 （o）液压管路要远离人员所处的位Z。 （p）液压管路必须远离排气管道、热总管、电 气线路、无线电线路、氧气管道、各种设备 和绝缘材料。在所有场合下，为防止导管泄 漏引起着火，液压管路都要位于上述各种装 Z之下。（q）不应将液压管路与其他易燃流体管路汇 集在一起，以免各种不同系统相互接错。 （r）所有系统的压力管路和易着火区内的回 油管路，应使用不锈钢管或钛合金管。 （s）铝合金回油和吸油管路不应布Z在易着 火区。 （t）管路安装应保证合适的支承间隔。（u）导管和导管之间，导管和结构、运动部件之间， 导管和其他系统之间应有合理的足够的间隙，以保 证在最不利的制造公差，最严酷的环境条件，最严 重变形条件下不产生相互接触和磨损。系统导管最 小间隔是根据扳手(或连接相配导管的其他工具)和 导管端头尺寸要求决定的。导管间的间隔应尽可能 地大一些。 （v）应尽可能缩短管路长度。管路应尽可能避免通过 易被损伤或环境不利于系统工作的通路。在易被损 伤通路区段的导管，应采取有效的防护措施。 （w）管路不允许进入运动机构的运动区域内，并有足 够的间隙。（x）管路尽量不敷设在有较大结构变形的范 围内，如在变形区内敷设管路，其间隙应予 以重视。 （y）在导管用卡箍固定在结构或其他刚性零 件上的地方，卡箍两边附近处导管与结构之 间至少要留有6mm的间隙，而在卡箍处则至少 要有3mm的间隙。在相邻零件有相对运动处， 在最不利的情况下至少应有6mm的间隙。（z）为了防止在工作中由于变形或运动而与零 件的凸出部分、螺母、螺栓、卡箍或结构的 锐棱相接触，与上述物体之间必须留有适当 的间隙，在最不利的情况下应有不少于6mm的 间隙。在卡箍间的设备与相邻结构之间一般 留有至少13mm的间隙。在导管通过护孔圈的 地方，应防止护孔圈偏斜，以免导管与结构 接触或划伤护孔圈。1）液压附件、导管及连接件与操纵系统的钢索和联 动装Z至少相距25mm；所有接头和连接点离开交叉 点至少50mm。液压管路与电气线路至少相距50mm， 且液压管路应装在电气线路的下方。要固定交叉的 液压管路，并至少保持6mm的距离。 2）在两个刚性连接中间的软管可根据需要加上必要 的支承，但不能用紧而硬的卡箍在外径上进行刚性 固定。如两个刚性连接中间的软管必须做轴向移动， 在中间只能采用如滑动尼龙块型卡箍那样型式的固 定装Z，这种装Z不会使软管管套磨坏。3）为减少接头数量，减轻重量，减少泄漏点，应使接 头间的导管尽可能长一些。 4）直接头、弯接头、三通接头等零件一端或另一端的 管路在150mm内应有支承。 5）旋转接头的设计应尽可能地考虑液压平衡，以减小 接合处的磨损和消除端部载荷。 6）旋转接头的安装需特别的仔细，除保证在安装的过 程中不损坏密封胶圈外，还需保证有良好的对中， 并在设计的活动范围内转动自如。接头不承受非转 动平面内的力，拐折可能会使密封处漏油而影响液 压系统的正常工作。为了避免振动的不利影响，应 尽可能对转动接头作刚性固定。7）结构装配应合理确定装配顺序，以免使设计时按 装配基准合理分配零件制造容差而确定的设计间隙 及其位Z改变，在新的位Z形成间隙。 8）应根据间隙大小，零件的刚度和材料性能，采取 恰当的工艺补偿措施排除或减小间隙，控制强装应 力，以防止应力腐蚀开裂。 9）为防止应力腐蚀开裂，应控制强装应力不大于 0.5倍的应力腐蚀许用应力。在结构设计时，可采取 较保守而简便控制办法：对于铝合金，不计其他残 余应力值，也不分材料牌号，其纵向和长横向的强 装应力均不得超过40MPa；或是依材料牌号，控制其 纵向和长横向的强装应力，不得超过相应的许用临 界应力的40％。但在短横向均不允许有强装应力。6.8原材料、零部件和元器件选用（a）设计选材要满足武器产品在作战战场的使 用要求，注重发挥轻质材料在结构设计中的 作用，注重材料对各种严酷环境下产品可靠 性的保证、注重材料改善人机环境的效能。 （b）材料选用不仅要考虑满足各零、部件的性 能要求即满足整机的各分功能要求，还应考 虑各零、部件对整机性能或者其它零（部） 件分功能的影响。（c）设计选材应遵循标准化、通用化和系列 化。 （d）设计选材应首先择优选用已纳入国标、 国军标的材料。 （e）对于设计中可能遇到的国外牌号材料, 应首先在国内牌号中进行筛选，尽量作好国 内牌号材料的替代。对于不能替代的国外牌 号材料，在设计选材时也应注意材料标准的 转化。（f）工程设计应对材料的牌号、品种、规格进 行综合分析，力求通用。 （g）应注意所选材料的制造加工性能，包括锻 造性能、切削性能、热处理工艺性能等。 （h）考虑材料应用技术的成熟程度。 （i）在选用新材料时，设计评审中要重视新材 料应用可行性评审，对重要新材料应用必须 经过验证。（j）结构材料在其预期的结构使用寿命期内对裂纹 应具有高的耐受能力，并且在使用环境下，应耐受 脆性裂纹扩展。 （k）选材时应考虑材料强度、塑性的合理配合。如， 承受交变载荷零件上带有尖锐缺口造成高应力集中， 有可能使原来整个结构承受的低应力高周疲劳，在 缺口局部成为高应变塑性疲劳载荷。可采用局部复 合强化方法，使缺口处的塑性应变减小以致消除， 提高局部有效承载能力。 （l）根据零部件、元器件优选清单，选择成熟的零 部件和元器件。（m）对零部件进行必要的筛选、磨合。 （n）对元器件进行二次筛选。 （o）选用的零部件应满足使用环境（防盐雾、 防酶菌等）要求。 （p）关键零部件应列出清单，严格控制公差精 度。（q）应采用陶瓷、金属、玻璃封装的器件， 不允许采用塑料封装的器件。 （r）对关键件、重要件，若选用国产元器件， 应选用符合国军标和《七专》管理办法生产 的元器件。 （s）元器件的质量等级必须满足军品要求。6.9. 包装、贮存、装卸与运输设计 6.9. 1包装设计 a) 包装方式应与产品预定的运输方式和贮存 方式相协调。 b) 产品的包装应便于启封、清理和重封。 c) 产品的包装应便于装卸、储运和管理，并 且在正常的装卸、储运条件下，保证其自 发货之日起，到预定储运期内，不因包装 不善而致使产品产生锈蚀、霉变、失效、 残损和失散等现象。d)? ? ? ? ?确定包装方式时，应考虑下列因素：运输部门对产品(或包装件)的尺寸、重量、 重心以及堆码等方面的限制； 产品的物理特性：宽度、高度、长度、重量 和重心等； 产品所承受的应力特性：冲击应力、振动、 挠度和表面负荷等； 产品的运输、保管和使用的环境条件：温度、 湿度、压力、盐雾和清洁度等； 危险影响：人员安全、泄漏、辐射、静电、 爆炸物和生物学因素等； 现有的包装储运条件。?e)① ② ③防护包装和装箱等级应符合相关的规定。 特殊情况下，应设计特殊防护程序，以保 证产品在全寿命过程中始终处于良好状态， 如； 飞行器在水运、空运或在特定场所贮存时 的防护程序； 坦克及其他大型车辆在储备地点贮存时的 防护程序； 舰船上的重要设备在船坞或在舰船上安装 期间&含战备贮存期间)的防护程序；从舰 船上卸至岸上作战备贮存的设备的防护程 序。6.9.2贮存方式设计（a）应按依据产品预期的使用和维修要求以及技术 状态特性确定贮存方式。贮存方式包括库房、露天 加覆盖物、露天不加覆盖物、特殊贮存等。 （b）贮存方式应与产品的包装防护等级相协调。 （c）确定采用特殊的贮存方式时，应充分考虑各种 因素，并进行仔细权衡。例如航空导弹在舰上贮存 时，应慎重考虑是否需要空调、隔离设施等情况。 （d）应进行贮存任务分析，确定各维修级别贮存设 施的组成和样式及所需空间。（e）应参照有关规定，并结合实际贮存环境条 件，协调确定出贮存设施的贮存等级环境。 （f）贮存设施应具备相应的防潮、防霉、防盐 雾、防冻、防火、防静电、防辐射、防爆、 防震等防护措施。 （g）对长期贮存一次使用的产品应进行贮存设 计（选择合适的材料和零部件、采用防腐的 措施等）、控制贮存环境、改善封存条件等 减少贮存环境的故障，以确保产品处于良好 的待用状态。6.9.3.装卸方式设计（a）要依据被装卸物品的重量、尺寸、易损 性和安全要求和现场条件，进行适宜的机械 装卸或人工装卸方式设计。 （b）被装卸物品上应有挂钩、起吊、限位， 防止跌落、碰撞、压损等标记或有关文件、 规范的规定，确保装卸安全可靠性，避免因 装卸不当而造成的损失。6.9.4.运输方式设计A）在保证任务要求的情况下，应进行符合运输要求 的运输方式设计。产品的运输方式包括公路运输、 铁路运输、航空运输和水路运输等。 B）对下列产品应进行运输装载加固设计： （a）难运输产品； （b）敞运产品(不论是否使用了包装容器)； （c）非箱装产品； C）应考虑运输过程中适当的防护措施、安全措施及 应急措施，如产品的防震、防火、弹药产品以及其 它易燃、易爆、腐蚀性及放射性等产品运输过程中 的安全措施和应急措施。6.10.电磁兼容设计（a）在电气、电子设备及系统的设计中应满 足系统电磁兼容性设计要求，电磁发射和敏 感度要求按GJB 151A，电磁发射和敏感度测 量按GJB 152A。 （b）应避免信号与电源电路共用地线，并应 对信号提供有效屏蔽，避免电磁干扰的影响， 或将其影响减到可以接受的程度。 （c）高电压、强辐射部位，应有明显的标志 或说明，采取有效防护或屏蔽措施。（d）禁止把电源线和信号线的端头接在连接器 的相邻的插孔上。电路的输入输出不能相邻。 （e）应采取有效的保护措施，防止电路中瞬变 现象及静电放电而造成部件或设备的损坏。 （f）布线尽量采用母线板或薄膜电缆，保证良 好的重复性和一致性。 （g）尽量缩短导热通道的长度，以便减少电路 的温度梯度，提高电路的电磁兼容性。6,11 按产品结构分类的通用可靠性设计准则 6,11.1.总体可靠性设计（a）应将产品的可靠性要求转化为可考核验 证的可靠性设计要求，作为可靠性设计依据。 （ b） 总体应根据寿命剖面、任务剖面确 定载荷谱、工作模式和环境条件，确定应力条 件。（c）应对性能、可靠性、维修性、安全性、经 济性等指标进行综合权衡。 （d）对已投入使用的相似产品，应对其常见故 障模式、薄弱环节及对可靠性有显著影响的 因素等进行分析，确定提高当前研制产品可 靠性的有效措施。（e）应对可能危及安全的主要故障模式进行分 析，提出消除不安全因素的措施。（f）严重影响任务可靠性的主要装Z应有完 全独立的应急设施。 （g）对影响产品安全的关键系统应进行冗余 设计。 （h）对于一旦发生故障易引起严重后果的零 部件、不易接近检查的部件应进行高可靠性 设计。 （i）应进行系列化设计。在原成熟产品上逐 步扩展构成系列，优先选用经过充分验证、 技术成熟的设计方案，提高产品设计的继承 性，不能采用未经验证的新技术、新工艺、 新材料。（j）严格控制新技术采用比例，新技术系数一 般情况不应高于20%。 （k）应制定元器件优选清单，严格控制元器件 的选择。 （l）在满足技术性能要求的前提下，应使简化 设计，减少零部件、元器件的规格、数量， 并满足标准化、通用化要求。 （m）产品设计时应考虑生产工艺对产品可靠性 的影响。 （n）零件应有合理的设计基准，并尽量与工艺 基准一致。（o）充分考虑人机工程学要求。产品的噪声、 振动、照明、温度等条件，都应在人体的承 受能力范围内。各种操纵装Z的操纵力、操 纵行程、机件的重量等都应在人力所能及的 范围之内。 （p）当系统、分系统的重要工况参数超过正 常范围时，应设有报警信号或显示装Z。（q）应考虑环境对产品可靠性的影响，进行 环境防护设计，尤其是防盐雾、防腐蚀、防 潮湿、防霉菌设计等。（r）设计应使产品能满足在预期的极限环境中或产品 诱发的极限环境中工作。 （s）总体设计应使人员不会接近高温、有毒性的物质 和化学制剂、放射性物质以及处于其他有危害的环 境。否则，应设防护与报警装Z。 （t）尽量避免采用在工作时或在不利条件下可燃或产 生可燃物的材料；必须采用时，应与热源、火源隔 离。（u）对可能发生火险的器件，应该用防火材 料封装。容易起火的部位，应安装有效的报 警器和灭火设备。 （v）通过高温区的所有管、线及其设施要具 有耐高温措施或防护装Z。 （w）应进行接口可靠性设计，保证接口局部 故障不会引起故障的扩散。 （x）应考虑安装对产品可靠性的影响，避免 由于安装设计不当而引起的定位困难、安装 差错、相互之间干涉等。 （y）设计中应考虑功能测试、包装、贮存、 装卸、运输、维修对可靠性的影响。6,11.2.电子产品可靠性设计（a）尽量实施通用化、系列化、模块化设计； 采用成熟的标准零部件、元器件、材料等。 （b）采用新技术、新工艺、新材料、新元器 件时，必须经验证合格，提供论证、验证报 告和通过评审或鉴定。（c）应对电子、电气系统和设备进行电/热应 力分析，并进行降额设计。电子元器件应遵 照国军标GJB/Z 35元器件降额准则的要求进 行降额使用。 （d）应根据产品元器件大纲和产品元器件优选 目录的要求进行元器件的选择和控制。 （e）应选用军用等级并符合相应的国军标要求 的元器件，如： 半导体分立器件应符合GJB33的要求。 微电路应符合GJB597 的要求。（f）应当按最恶劣的气象条件和作战条件设 计产品及其有关硬件，使之具有在严酷条件 下正常工作的能力。 （g）为保证运输和储存期间的可靠性，产品 在出厂时应按有关标准进行包装，做到防潮、 防雨、防振、防霉菌等。 （h）产品内各单元之间的接口应密切协调， 确保接口的可靠性。 （i）系统某一部件或设备的故障或损坏不应 导致其它部件或设备的故障。（j）硬件、软件都应尽量标准化。（k）应进行简化设计，在简化设计过程中应考 虑：所有的部件和电路对完成预定功能是否 都是必要的；不会给其它部件施加更高的应 力或者超常的性能要求；如果用一种规格的 元器件来完成多个功能时，应对所有的功能 进行验证，并且在验证合格后才能采用。（l）应保证一个模块的故障只影响本模块的输出， 以使备份功能不受其影响，同时可降低线路的复杂性， 提高可靠性。 （m）当采用简化设计、降额设计、选用高可靠性的 零部件、元器件及设备等措施仍然不能满足任务可靠 性和安全性要求时，应在体积、重量、费用与可靠性 等之间进行权衡，采用必要的冗余设计。 （n）元器件、接插件、印制板应有相应的编号，这 些编号应便于识别。某些易装错的连接件和控制板应 有机械的防错措施，如采用不同产品或不同形状的接 插形式。具有安装方向要求的结构件也应有防差错措 施。 （o）电线的接头和端头尽可能的少，电缆的插头(座) 及地面检测插座的数量也应尽量少。（p）应尽可能地使用固定式而不是可变式（或需要调 整的）的元器件(例：电阻器、电容器、电感线圈 等 )。 （q）所有电气接头均应予以保护，以防产生电弧火花。 （r）对电气调节装Z(导电刷与滑环)，电动机件(微 电机等)、指示器和传感器应尽量加以密封并充以惰 性气体，以提高其工作可靠性与寿命。 （s）电路设计要考虑输入电源的极性保护措施，保证 一旦电源极性接错时，即使电路不能正常工作，也 不会损坏电路。（t）根据需要电缆应该合理组合成束、或分 路、或互相隔开，以便载有大电流的电缆发 生故障时，对重要电路的损害能减至最低限 度。 （u）应防止因与各种多余物接触造成短路。 （v）电路设计应考虑到各部件的击穿电压、 功耗极限、电流密度极限、电压增益的限制、 电流增益的限制等有关因素以确保电路工作 的稳定性和减少电路故障。（w）电子、电气设备应规定装配方法及程序，以防止 在装配过程中损坏元器件。 （x）对重要结构件应进行损伤容限及耐久性设计。 （y）对轴承、电机、及其它各种结构等应选用足够的 安全系数，以确保安全。 （z）线束的安装和支撑应当牢固，以防在使用期间绝 缘材料被磨损，在强烈振动和结构有相对运动的区 域中，要采用特殊的安装预防措施，包括排得很密 的支撑卡箍来防止电线磨损，连接在运动件上的电 线，要防止电线与运动件的相对运动。6,11.3. 机械产品可靠性设计（a）在满足功能和性能要求的前提下，机械 设计应尽可能考虑采用简单结构形式，减少 不必要的环节，部组件之间的装配关系和传 力路线应尽可能简化。 （b）关键设计变量应进行灵敏度分析，考虑 外部条件的变化对设计的影响。 （c）构件设计时尽量减少应力集中，减少或 避免附加弯矩，控制应力水平。（d）机械结构应进行应力―强度优化设计，找 出应力与强度的最佳匹配。 （e）承受动载的重要结构，应进行动力响应分 析，模态分析，动强度校核，以及可靠性分 析。 （f）应进行结构裕度设计，可通过提高平均强 度、降低平均应力、减小应力变化和减小强 度变化来实现。 （g）为防止某个构件失效引起的连锁失效，在 设计时应采用：止裂措施；多路传力设计； 多重元件设计等。（h）大型复杂结构设计时，应进行结构刚度 和可靠性设计，提高抗弯和抗扭刚度。结构 必须能够承受限制的峰值载荷而不产生有害 变形。 （i）应考虑公差配合和表面粗糙度对可靠性 的影响。 （j）正确选择结构的表面处理方法，如正确 选择金属镀层及化学处理方法，优选防腐漆、 防霉剂等。 （k）严格控制结构的相对位Z，考虑在静力、 热力和动力下产生变形对可靠性的影响。（l）相邻结构若有较大温差，设计时必须注意 因热变形引起过应力而发生松脱、涨裂等故 障。 （m）应进行环境防护设计，特别是暴露于恶劣 环境的关键机械结构。 （n）为了提高抗振动、抗冲击的能力，应尽可 能使产品小型化，使产品结构紧凑和惯性力 小。 （o）紧固件建议采用系留式结构。（p）机械防松结构可广泛采用防松性能好的 紧固件，如错齿垫圈、尼龙圈螺母、钢丝螺 套等。 （q）应保证受力较大的锻件关键部位流线方 向与最大拉应力方向一致。如，航空零件中 承受高应力部位上的金属流线，必须与主应 力方向平行，不能有穿流和明显的涡流。 （r）焊接件应具有可焊性，焊缝的布Z应有 利于减小焊接应力及变形，便于采用自动、 半自动焊。应合理确定焊接接头的形式、位 Z和尺寸。（s）抗电磁干扰的结构设计所选用的材料和结 构形式应对电磁发射和敏感性产生固有衰减， 使得设备既能满足抗电磁干扰要求又不会降 低其它机械要求。 （t）机构设计要有适宜的防磨损措施或采用安 全裕量准则。 （u）对易磨损的部位，要选择耐磨损的材料， 并要采用防磨损的结构设计。 （v）机构设计要有适宜的防卡滞措施。卡滞失 效指机构在需要运动或起动时，被卡住或动 作滞慢至不能接受的程度。（w）机构设计要防运动终止产生过大冲击。 为防止因终止运动过大的冲击载荷引起结构 变形或破坏发生，对于终止阶段的速度变化 应有一定的要求，在需要时配合一定的缓冲 装Z。 （x）连接解锁机构的高强度钢连接件的工艺 选择须防止脆性断裂。 （y）真空低温情况下，运动副要有防冷焊设 计措施；高低温交变情况下，运动副间隙及 材料间膨胀系数应匹配。 （z）尽量继承成熟技术或成熟产品，并采取 合理的冗余设计措施。6.12. 实施要点（a）研制单位应该根据产品特点，制定相应的 产品可靠性设计准则。 （b）可靠性设计准则应该充分吸收国内外相 似产品设计的成熟经验和失败教训。 （c）应保证可靠性设计准则的贯彻实施与产品 的性能设计同步。 （d）设计人员必须在产品设计过程中逐条对 可靠性设计准则予以贯彻落实，并分阶段（初 步设计阶段、详细设计阶段）写出设计准则符 合性报告。（e）当产品设计更改时，应该重新进行可靠性 设计准则的符合性检查。 （f）当外购成品存在严重违反可靠性设计准则 的情况时，应分析对系统的影响，并采取必 要手段在系统设计中予以补偿。 （g）可靠性设计准则应该逐步完善，即根据产 品研制情况增加有效的条款和去除无效的条 款。 （h）可靠性设计准则的内容应该具有可操作性， 便于设计人员贯彻。七、电路容差分析7.1 目的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和寄生参数对电 路性能容差的影响，并根据分析结果提 出相应的改进措施。7.2 依据?GJB450A-2004《产品可靠性工作通用要求》 GJB/Z89-97《电路容差分析指南》?7.3适用对象与适用时机电路容差分析主要适用于系统内的关键电路。 电路容差分析工作应在产品详细设计阶段已经具备 了电路的详细设计资料后完成。7.4.电路性能参数发生变化的原因电路性能参数发生变化的主要表现有性能 不稳定、参数发生漂移、退化等，造成这种 现象的原因有：?组成电路的元器件参数存在着公差?环境条件的变化产生参数漂移?退化效应7.5 电路容差分析程序电路容差分析的流程图，其主要步骤如下。开始 确定待 分析电路 明确电路 有关基线 电路 分析 容差 分析 满足 要求 是 分析 结束修改 设计否电路容差分析流程（1）确定待分析电路? 严重影响产品安全的电路； ? 严重影响任务完成的电路； ? 昂贵的电路；? 采购或制作困难的电路；? 需要特殊保护的电路。（2）明确电路设计的有关基线：? 被分析电路的功能和使用寿命；? 电路性能参数及偏差要求；? 电路使用的环境应力条件(或环境剖面)； ? 元器件参数的标称值、偏差值和分布； ? 电源和信号源的额定值和偏差值； ? 电路接口参数。（3）电路分析对电路进行分析，得出在各种工作条件及工 作方式下电路的性能参数、输入量和元器件参数 之间的关系。 （4）容差分析 容差分析包括： （a）适当选择一种具体分析方法； （b）求出电路输出性能参数的偏差范围，找出对 电路性能影响敏感度较大的参数并进行控制，使 电路满足要求。（5）分析结果判别 偏差范围与电路性能指标要求相比较，比较结 果分两种情况： （a）符合要求，则分析结束； （b）若不符合要求，则需要修改设计，直到所求得 的电路性能参数的偏差范围完全满足电路性能指标 要求为止。7.6 最坏情况分析法最坏情况分析法是分析在电路组成部分参数最坏组合情况下的电路性能参数偏差的一种非概率统计方法。它利用已知元器件参数的变化极限来预计系统性能参数变化是否超过了允许范围。最坏情况 分析法可以预测某个系统是否发生漂移故障，并提 供改进的方向，但不能确定发生这种故障的概率。 该法简便、直观，但分析的结果偏于保守。（1）计算模型Y 应用最坏情况分析法的基础是建立数学模型，就是把电路性能参数 表示为设计参数 X1 , X 2 ,?, X n 的函数，即：Y ? f ( X 1 , X 2 ,?, X n )（*）为了便于分析，最坏情况分析法采用灵敏度来度量 设计参数偏差对电路性能参数的影响。设计参数的灵敏度 计算公式如下：Si ??Y 式中： ――性能特征值对设计参数的偏导数； ?X i0?Y ?X i下标“0”――标称值。灵敏度还可以表达为：? ln Y S i? ? ? ln X i ?Y / Y0 ? ?X i / X i 00式中: X i 0 ――电路性能参数的标称值； ?X i ――设计参数 X i的标称值； ? Y ――设计参数的偏差； Y ――电路性能参数的偏差。 在确定了灵敏度的基础上，计算性能参数最大 偏差的方法包括线性展开法和直接代入法两种。01）线性展开法电路性能参数的偏差可以采用下式进行估算： ?Y ? ? S ?Xn i ?1 i in ?X i ?Y ? ? S i? Y0 X i0 i ?1?X i ? X i最大 ? X i 0偏差的确定方法如下：在求电路性能参数偏差的正 极限值时，若Si ? 0(S i' ? 0)，则?X i ? X i最大 ? X i 0；若Si ? 0 (Si' ? 0)，则?X i ? X i最小 ? X i 0Si ? 0 (Si' ? 0)。，?X i ? X i最小 ? X i 0在求偏差的负极限值时，若 ?X ? X ；? X 则 S ? 0 (S ? 0)i ' iii最大i0若，则。2）直接代入法直接代入法是将设计参数的极限值按最坏情况组合直接代入电路的函数表达式（*）中，求出性能参数的上限值和下限值。 在求电路性能参数的上限值时，若 取 数X i最大Si ? 0 (Si' ? 0)，则参数Xi，若Si ? 0 (Si' ? 0)，则参数' iXi取X i最小。在求电路性能参数的 X Xii最小下限值时，若XiSi ? 0 (S ? 0)，则参数Xi取X i最大，若Si ? 0 (Si' ? 0)，则参取X i最大。（2）实施步骤采用最坏情况分析法进行电路容差分析的实施步骤如下：（a）确定电路设计参数的标称值和偏差（或者参数变化范 围）； （b）推导出电路性能参数与设计参数之间的函数关系； （c）计算各个设计参数的灵敏度； （d）在容差分析精度要求不高时，采用线性展开法计算出 电路性能参数的偏差；在容差分析精度要求较高时，采用 直接代入法计算出电路性能参数的偏差。（3）计算示例 某串联调谐电路在组成上包括：1个 50?10%?H的电感器和1个30?5%pF的电容器。要求最大允许频移为0.2MHZ，试采用最坏情况分析法进行容差分析，确定出谐振频率的偏差量，并判断是否满足要求。（a）电路设计参数的标称值和偏差量如下所示：序号 参数名称 参数标识 标称值 50?H 30pF 偏差范围 ?10% ?5%1 2电感量值 电容量值L C（b）建立电路的函数关系。谐振频率与电感L和电容C 之间的函数关系如下所示：f ?1 2? LC1 ?? ?0 2 1 ?? ?0 2（c）计算各个设计参数的灵敏度，如下：? ln f ? ? SL ? ln L ? ln f ? ? SC ? ln C00（d）采用直接代入法计算电路性能参数偏差。将L=50?H和C=30pF代入计算公式，得到谐振频率标称值：f 0 ? 4.2161 MHz将L=45?H和C=28.5pF代入计算公式，得到谐振频率的上限值：f u ?代入计算公式，得到谐振频率的下限值： 4.41825 MHz 将L=55?H和C=31.5pF因此，谐振频率的偏差值为：l 由于计算出的偏差值大于允许要求，因此该设计方案不能满 足容差要求。f ? 3.80175 MHzfu ? fl ?f ? ? 0.308MHz 25.6 仿真方法目前很多EDA（电子设计自动化）软件都具 有仿真计算和容差分析功能。 为了进行计算机仿真，必须首先建立待分析电 路的仿真模型，即利用软件提供的工具，建立待分 析电路的原理图，并进行初步的电路功能仿真，验 证建立的原理图与待分析电路的一致性。然后可以 根据需要选择进行最坏情况分析、蒙特卡罗分析， 或者环境温度影响分析。各种方法的适用性下表给出各种容差分析方法的优缺点和适用范 围。应根据电路的特点、复杂程度、经费以及已有 的条件，按下表来选择容差分析方法。应用方式 方法手工计 算√软件仿 真分析结果 电路性能参 数均值、方 差优点缺点适用范围阶矩法 最坏情况 分析法 蒙特卡罗 分析法 环境温度 影响分析 法计算原理 简单 可以得到 灵敏度数 值 最接近实 际 情况 可以检验 电路的温 度适应性计算过程 复杂 分析结果 偏 于保守 计算过程 费时 计算过程 费时模拟电路√√电路性能参 数偏差 电路性能参 数的分布特 性 不同温度下 的电路性能 参数值模拟电路√模拟电路√模拟电路八、元器件降额设计8.1.目的通过设计有意识地降低元器件工作时实际 承受的应力，以降低元器件的失效率，提 高产品可靠性。8.2 .依据GJB/Z35?93《元器件降额准则》8.3.元器件降额设计的一般要求a）确定产品用的元器件应采用的降额等级、 降额参数和降额因子(系数)。b）降额量值允许做适量调整。但对关键元器 件应保证规定的降额量值。c）降额有一定的限度，通常标准(包括本手册)给出的 降额范围是最佳的，过度的降额会使效益下降，产 品的重量、体积和成本增加，有时还会使某些元器 件工作不正常。不应采用过度的降额来弥补选用低 于要求质量等级的元器件；同样，也不能由于采用 了高质量等级的元器件，而不进行降额设计。d）国产元器件降额设计可按国产元器件降额要求(摘 自GJB/Z35)进行，适用降额的元器件见表 1。国外 (美国)元器件降额设计可按国外(美国)元器件降额 要求(摘自美国国防部可靠性分析中心)进行，适用 降额的元器件见表2。表1 国产适用降额的元器件一览表元器件种 类 元器件类 型 模拟电路 (放大器) (比较器) (电压调 整器) 集 成 电 路 (模拟开 关) 数字电路 (双极型) 产品 JF FX、JJ JW 电位器 元器件种 类 电阻器 元器件类 型 热敏 非线绕 线绕 产品 MF、MZ WDJ、WJ WT、WXCMIS玻璃釉云母 电 容 器COCY(MOS型)混合电路 (厚膜) (薄膜) 大规模 集成电路HCHHW HE瓷介纸/塑料 薄膜 铝电解质 钽电解质CC、CTCZ、CL CD CA续表1 国产适用降额的元器件一览表晶体管 微波晶体 管 半 导 体 分 立 器 件 普通二极 管 微波二极 管 基准二极 管 可控硅 (晶闸管) 光电器件 3CA、3CK 电容器 微调 CWB、CCWCA 、 WD 电感元件 2CZ、2CK线圈LG变压器RCWH、WY 继电器 2CW、2DW衔铁式 舌簧式 固体式 钮子、拨 动式 旋转式JRC、JRWJGC3CT、KK BT、GH开 关KNE、MJK KX续表1 国产适用降额的元器件一览表固 定 电 阻 器 合成 薄膜 电阻网络 线绕 RH RJ RN、BW RX 晶体谐振 器 晶体振荡 器 晶体滤波 器 阴极射线 管 CR、JA ZPB、 ZWC 开关 按钮式 微动式( 敏感) AN、KAL KW、WWK普通型P、XK晶体电连接器 印制线路 板用 PDS同轴式SMA、 BMA电真空器 件行波管续表1 国产适用降额的元器件一览表同轴电缆导线与电 多股电缆 缆 导线 电机 自整角机 旋转电器 分解器 计时器 纤维光学 器件 ZD、SJD 声表面波 器件 光纤光源 光纤探测 器 光纤/光 缆 光纤连接 器 电真空器 件磁控管速调管 SBP、UE续表1 国产适用降额的元器件一览表灯泡 白炽灯 *表中仅列入1~2个产品。热补偿型GB NB TB正常惯性 难熔保险丝 快动作 (特种) 电流限制表2 美国适用降额的元器件一览表元器件种 类 元器件类 型 线性电路 (MOS型) (双极型) 数字电路 (MOS型) 集 成 电 路 (双极型) 存储器 (MOS型) (双极型) 微处理器 (MOS型) (双极型) 电 阻 器 产品或标 准 MIL-I38535 MIL-I38535 MIL-I38510 元器件种 类 元器件类 型 产品或标 准(光电管)(肖特基 /PIN) (整流) 合成 薄膜 可变 热敏 精密线绕1N1N 1N RCR RNR RLR RJR RTH RBRMIL-I38510单片微波 电路功率线绕RER RWR续表2 美国适用降额的元器件一览表晶体管 (硅双极型) (金属?氧化 物场效应管) (J型场效应 管) MIL-SN 电阻网络 (厚/薄膜) 薄膜 云母 玻璃釉 瓷介 RZ CHR CMR CYR CDR CCR CE CUR2N半 导 体 分 立 器 件微波晶体管 (硅双极型)2NMIL-SN 1N 1N 1N二极管 (信号/开关)(电压调整型) (基准型) (瞬态抑制型) (微波)电 容 器铝电介质非固体钽 固体钽 可变柱塞 可变瓷介 脉冲变压器 电感元件 线圈CLR CRLCSR CWR PC CV TF、TP MIL-C39010续表2 美国适用降额的元器件一览表元器件种类继电器元器件类型继电器产品或标准MIL-R-6106 MIL-R-39016 MIL-R-28750开关 电连接器 光导纤维开关 电连接器 电缆 电机 自整角机 计时器 白炽灯 氖灯MIL-S-24317 MIL-S-93731MIL-C-38999 MIL-C-83513旋转器件灯泡MIL-I-6363续表2 美国适用降额的元器件一览表电真空器件声表面波器件光电晶体管 雪崩光电二极管 半导体光电器件 2N 1N光电二极管注入式激光二极管1N1N电路断路器其他 保险丝 石英晶体MIL-C-39019MIL-F-5372 MIL-F-23419 MIL-C-3098电子滤波器MIL-F-157338.4. 推荐的降额等级 （1）降额等级的划分 降额等级表示产品中元器件降额的程度。 最佳降额范围内划分了三个降额等级,具 体划分情况见下表。三个降额等级的划分情况降额等级 情况 降额程度 元器件使用可靠性改 善 I级 最大 最大 1．设备故障导致 人员伤亡或产品与 保障设备的严重破 坏 II级 中等 适中 1．设备故障引起 产品与保障设备损 坏 III级 最小 较小1．设备故障不会 造成人员和设备的 伤亡和破坏适用情况2．对设备有高可 靠性要求2．对设备有较高 可靠性要求 3．采用某些专门 设计 4．故障设备的维 修费用较高2．采用成熟的标 准设计 3．故障设备可迅 速、经济地加以修 复3．采用新技术、 新工艺设计4．故障设备无法 或不宜维修 5．设备内部的结 构紧凑，散热条件 差 降额设计的实现 较难一般容易降额增加费用略高中等较低（2）推荐应用的降额等级A) 我国标准GJB/Z35-93对不同类型产 品推荐应用的降额等级见下表。不同类型产品应用的降额等级降 额 等 级 应 用 范 围 最 高 航天器与运载火箭 战略导弹 战术导弹系统 飞机与舰船系统 通信电子系统 武器与车辆系统 地面保障设备 I I I I I I II 最 低 I II III III III III IIIB) 美国罗姆空军发展中心(RADC)对不同 应用范围推荐的降额等级见下表。RADC推荐的降额等级 环 境 降 额 等 级地飞面行IIIII空间II导弹发射（3）产品降额等级的确定 为了使降额等级的确定更为合理，美国国防 部RAC提出降额等级确定的考虑因素及其计 分情况见表6及表7。表6 元器件降额等级确定的考虑因素及计分 因 素 情 况 ? 采用标准的元器件能完成的设计 可靠性 ? 有高可靠性要求需进行专门的设计 ? 采用新概念、新工艺的设计 分 数 1 2 3续表6 元器件降额等级确定的考虑因素 及计分 ? 能很容易、很快和经济地对系统进系统维修 行维修 ? 系统维修费用高，对维修有一定限 制，要求高的维修技术以及只允许 很短的维修时间 ? 对不可能进行维修的设备系统或者 难以承受的维修费用 ? 通常对安全不会有影响 ? 为了安全系统或设备可能要较高的 成本 ? 可能危及人员生命 ? 通常没有对设计者特殊的限制 ? 进行专门的设计并对满足设备尺寸 、重量要求有一定有困难 ? 要求设计紧凑 ? 修理费用