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最新可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則-免費(fèi)閱讀

2025-07-24 14:04 上一頁面

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【正文】 ■ 在進(jìn)行潛在通路分析時(shí),不考慮環(huán)境因素的影響,但要考慮人為的差錯(cuò)。這些電流通路及其分支(通路之間可能存在橫向聯(lián)系),由負(fù)載和具有開關(guān)特性的器件(開關(guān)、繼電器、二極管和三極管等)組成。這類故障有兩大特點(diǎn):① 系統(tǒng)(頂層產(chǎn)品)的這種功能異常,是在該系統(tǒng)的所有組成部分均無故障的情況下發(fā)生的,就是說,頂層產(chǎn)品的故障,不是由其下屬產(chǎn)品的故障造成的;② 頂層產(chǎn)品的這種故障,不是每次運(yùn)行都必然發(fā)生,而是在幾個(gè)特定的條件均得到滿足時(shí)才能夠發(fā)生。很顯然,這樣的儲(chǔ)備系統(tǒng)需要一個(gè)“故障檢測器”和“余度切換開關(guān)”?!?余度技術(shù)并不意味著儲(chǔ)備單元越多越好,凡事都要有個(gè)“度”。但理論和實(shí)踐均表明,在較低的層級(jí)上采用余度技術(shù),則“效/費(fèi)”比是最佳的。所謂“特別重要的功能”是指,當(dāng)該功能喪失后會(huì)造成嚴(yán)重的后果:人身傷亡、重大的財(cái)產(chǎn)損失、惡劣的社會(huì)影響等?!?開展“抗輻射加固”設(shè)計(jì),就是要確保產(chǎn)品在規(guī)定的輻射環(huán)境下能夠正常地工作、完成規(guī)定的功能,通常的做法是:① 選擇抗輻射能力強(qiáng)的原材料、元器件(“抗輻射加固”元器件)?!?目前,最有效的防護(hù)措施首推物理屏蔽,器件的管殼、設(shè)備外殼、飛行器的蒙皮等,都可對(duì)輻射起到一定的屏蔽作用。高能質(zhì)子和電子都能造成微電子器件內(nèi)部的“電離效應(yīng)”,高能質(zhì)子還能造成原子的“位移效應(yīng)”,也稱為“單粒子效應(yīng)”。當(dāng)電子設(shè)備受到不帶電的中子轟擊后,會(huì)使原子核在晶格中的位置發(fā)生變化,稱為“位移效應(yīng)”,從而造成元器件的性能發(fā)生永久性的惡化。當(dāng)然,以往的編程經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)更是準(zhǔn)則收錄的重點(diǎn)內(nèi)容,應(yīng)認(rèn)真地進(jìn)行收集、整理。如果有條件的話,可進(jìn)一步完成軟件模塊的單元測試。只有這樣,上述的三個(gè)問題才能夠得到克服,特別是“透明度”的問題。 管理層面大量的事實(shí)表明,影響軟件可靠性的主要因素不完全是技術(shù)原因,而是管理原因。到目前為止,工程界普遍認(rèn)可的還是定性的分析方法,例如,F(xiàn)MEA、FTA、以及軟件的“可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”等。同樣,不能夠把配合件的防誤裝問題留給操作者,不能寄希望于操作者的“責(zé)任心”。FTA適用于系統(tǒng)壽命周期的任何階段,特別是早期設(shè)計(jì)階段,盡早地找出系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié),并在設(shè)計(jì)中采取有效的預(yù)防措施,使產(chǎn)品的固有可靠性得到提高。FMEA是一種定性的分析手段,不需要數(shù)學(xué)運(yùn)算,簡單易行,效果顯著,深受技術(shù)人員的歡迎。其實(shí),這就是建立可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的基本思想。電子產(chǎn)品的失效率基本上符合所謂的“浴盆曲線”,它把電子產(chǎn)品的壽命期劃分成三個(gè)階段:早期失效期、偶然失效期、耗損失效期。因此,不能把“浮地”機(jī)械地理解為完全絕緣,只要確保兩種地線之間沒有“電流交換”就可以了,而且二者之間是“等電位”的。例如增設(shè)箝位電路,當(dāng)靜電勢(shì)累積到或超過設(shè)定的箝位電壓時(shí),箝位電路導(dǎo)通將部分靜電荷泄放掉,以此來抑制靜電勢(shì)的幅度。9. 靜電防護(hù)準(zhǔn)則當(dāng)前的電子產(chǎn)品中有大量的CMOS器件,由于其輸入阻抗極高,對(duì)靜電十分敏感。將干擾噪聲引入地線,在地線中轉(zhuǎn)化成熱能被耗散掉;不讓它們進(jìn)入放大器的輸入端,經(jīng)放大后而形成干擾。電磁干擾的發(fā)生要同時(shí)具備三個(gè)要素:干擾發(fā)射器(干擾源)、干擾接受器(敏感器)、干擾傳播途徑(耦合通道)。● 螺釘連接必須具有放松措施,通常情況下是加裝彈簧墊片?!?當(dāng)發(fā)生共振時(shí),振幅會(huì)加大,要留出足夠的位移間隙,以防止共振體之間的相互碰撞。然后,再對(duì)需要重點(diǎn)保護(hù)的器件(產(chǎn)品中的薄弱環(huán)節(jié))單獨(dú)加裝減振器,稱為二級(jí)減振。就是說,大部分的力學(xué)應(yīng)力都可歸化為振動(dòng)過程。則可采取隔熱措施,切斷內(nèi)、外環(huán)境的熱交換,保持內(nèi)部熱環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定;● 以上措施均有硬件投入,成本較高。對(duì)于穩(wěn)定性要求特別高的產(chǎn)品來說,除了以上的措施外,還應(yīng)增加專門的“時(shí)效工藝”,以最大限度地釋放“殘存應(yīng)力”。這種參數(shù)漂移是單方向的、有規(guī)律的,而且其變化速度是極其緩慢的。所謂“容差設(shè)計(jì)”,就是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段采取相應(yīng)的技術(shù)措施,確保產(chǎn)品在其壽命期內(nèi),各項(xiàng)參數(shù)的漂移始終不超出規(guī)定的范圍。又如“光電耦合器”,其產(chǎn)品手冊(cè)給出的“發(fā)光二極管”的工作電流僅僅是一個(gè)參考值,真正的工作電流要在實(shí)際的產(chǎn)品上通過調(diào)試確定。因此,在進(jìn)行降額設(shè)計(jì)時(shí),還要考慮到電路中可能出現(xiàn)的“動(dòng)態(tài)電應(yīng)力”,即在直流電壓(電流)的基礎(chǔ)上,再加上動(dòng)態(tài)峰值電壓(電流),作為“總的電應(yīng)力”。4. 降額設(shè)計(jì)準(zhǔn)則所謂“降額”是指,在整機(jī)產(chǎn)品工作時(shí),使其內(nèi)部的元器件承受的工作應(yīng)力要適當(dāng)?shù)氐陀谠骷軌虺惺艿膽?yīng)力(元器件的內(nèi)在承受能力),從而達(dá)到提高整機(jī)產(chǎn)品的使用可靠性之目的。貫徹“三化”原則,不但能夠提高產(chǎn)品的可靠性、維修性和保障性,而且可以縮短產(chǎn)品的研制周期、降低產(chǎn)品的固有成本。然后,再根據(jù)參數(shù)系列編制產(chǎn)品的“系列型譜”。 組合化(模塊化)組合化的實(shí)施對(duì)象,一般是較為復(fù)雜的產(chǎn)品,但不一定是最終的整機(jī)產(chǎn)品,可以是為整機(jī)配套的分系統(tǒng)或者設(shè)備級(jí)的硬件產(chǎn)品,也可以是軟件產(chǎn)品。孤立地談?wù)摵喕O(shè)計(jì)顯得太籠統(tǒng),不具操作性。分類的原則是:要便于查閱和應(yīng)用;④ 制訂并貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的目的是:從提升“設(shè)計(jì)質(zhì)量”開始,最終達(dá)到提高“產(chǎn)品可靠性”之目的。⑤ 該“舉例”不但可以用來規(guī)范準(zhǔn)則的編撰過程,也可以作為收集素材時(shí)的參考提綱。當(dāng)然,分類的方法不是唯一的,也可以也可以按產(chǎn)品的構(gòu)成、功能等進(jìn)行分類。進(jìn)而,有針對(duì)性地采取各種專門的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù),來消除這些薄弱環(huán)節(jié)、或者隱患,力求將預(yù)計(jì)的可靠性指標(biāo)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),即將“預(yù)計(jì)可靠性”轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的“固有可靠性”。產(chǎn)品的性能、可靠性、成本等,都是設(shè)計(jì)師賦予產(chǎn)品的固有屬性。例如,設(shè)計(jì)方案的變更、故障歸零措施的落實(shí)、新材料和新技術(shù)的采用,等等??煽啃允窃O(shè)計(jì)出來的,“低成本”同樣也是設(shè)計(jì)出來的。評(píng)審組的成員應(yīng)包括,有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員和工藝人員、可靠性專業(yè)人員、質(zhì)量管理和型號(hào)管理人員等。第三步,收集素材:在充分了解產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,開始收集準(zhǔn)則的相關(guān)素材。三. 建立可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的步驟第一步,準(zhǔn)則命名:可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是針對(duì)某個(gè)具體的產(chǎn)品而言的(專用準(zhǔn)則),不同的產(chǎn)品具有不同的特性,其可靠性要求也不完全相同。在設(shè)計(jì)更改過程中,往往會(huì)采用新技術(shù)、新工藝、新材料、新型元器件等,所有這些改進(jìn)措施都應(yīng)該補(bǔ)充到原先的準(zhǔn)則中去。⑶ 用來檢查設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞:產(chǎn)品的可靠性和性能都是產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。④ 可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則并不是一個(gè)“一成不變”的靜態(tài)文件,而是在產(chǎn)品的研制過程中不斷地得到補(bǔ)充、修訂的“動(dòng)態(tài)”文件。 目 錄序 2目 錄 3一. 什么是可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 5二. 為什么要推行可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 6三. 建立可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的步驟 8四. 準(zhǔn)則條款的分類原則 10五. “附錄”部分的說明 12六. 總結(jié) 13附錄 15準(zhǔn)則名稱(封面) 151. 產(chǎn)品概述 152. 簡化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與“三化”原則 15`簡化設(shè)計(jì) 15 通用化 16 組合化(模塊化) 16 系列化 17 小結(jié) 173. 電子元器件和機(jī)械零件的選用準(zhǔn)則 184. 降額設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 195. 容差設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 21 參數(shù)漂移與容差設(shè)計(jì) 21 短期穩(wěn)定性 21 長期穩(wěn)定性 226. 熱設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 227. 抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 248. 電磁兼容設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 26 電磁兼容概述 26 傳導(dǎo)干擾的抑制措施 27 輻射干擾的抑制措施 279. 靜電防護(hù)準(zhǔn)則 2810. 非電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 3011. 軟件可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 33 技術(shù)層面 33 管理層面 34 小結(jié) 3612. 抗輻射(照)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 37 核輻射環(huán)境 37 空間輻射環(huán)境 38 抗輻射(照)設(shè)計(jì) 3813. 余度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 4014. 潛在通路分析及預(yù)防 42 潛在通路的特點(diǎn) 42 潛在通路分析與“網(wǎng)絡(luò)樹”圖 44 可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則編撰指南一. 什么是可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(以下簡稱為“準(zhǔn)則”),其內(nèi)涵較為豐富,很難用一兩句話為其下一個(gè)準(zhǔn)確的定義。為此建議,將編制“可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”(以下簡稱為“準(zhǔn)則”)作為設(shè)計(jì)崗的評(píng)價(jià)與考核標(biāo)準(zhǔn),并以“四星崗”為對(duì)象進(jìn)行試點(diǎn)。設(shè)計(jì)崗的基本使命是,將用戶對(duì)產(chǎn)品的要求(輸入)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的性能和可靠性(輸出)。對(duì)設(shè)計(jì)崗而言, “可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”屬于基礎(chǔ)中的基礎(chǔ),如果每個(gè)崗位都能拿出高水平的“準(zhǔn)則”來,并能夠認(rèn)真地貫徹執(zhí)行之,那么我所的設(shè)計(jì)水平將會(huì)整體躍上一個(gè)新臺(tái)階。因此,它又是一份由設(shè)計(jì)師撰寫的設(shè)計(jì)文件。⑵ 避免低級(jí)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的發(fā)生:產(chǎn)品的固有可靠性是產(chǎn)品的一種固有的內(nèi)在屬性,是靠設(shè)計(jì)賦予的、是靠制造和管理來保證的,但起決定性作用的還是設(shè)計(jì)過程。不僅是對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量的進(jìn)一步的確認(rèn),而且也是對(duì)檢查組工作質(zhì)量的認(rèn)可,避免檢查工作走過場,流于形式。如果無人問津、任其流失,實(shí)在可惜??傊?,凡是具有獨(dú)立代號(hào)、能夠進(jìn)行單獨(dú)驗(yàn)收的產(chǎn)品,均應(yīng)建立各自的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。因此,所謂編撰,就是按照一定的規(guī)則對(duì)這些條款進(jìn)行分類,以便于查閱和使用。如果確能提高產(chǎn)品的可靠性,則保留;如果不能提高產(chǎn)品的可靠性,或者效果甚微,則不保留。第六步,正式發(fā)布:準(zhǔn)則初稿通過評(píng)審后,根據(jù)評(píng)審會(huì)上提出的意見對(duì)初稿進(jìn)行修改和補(bǔ)充,并形成正式稿。貫徹并落實(shí)準(zhǔn)則的條款,屬于可靠性定性設(shè)計(jì)的范疇。但是,這些設(shè)計(jì)工作不能夠提高產(chǎn)品的可靠性,即使是其中的可靠性預(yù)計(jì)也僅僅是給出了一個(gè)可能達(dá)到的、預(yù)估的可靠性水平,還不是產(chǎn)品的固有可靠性。五. “附錄”部分的說明在本文的附錄中給出了一個(gè)分類的用例,來具體地說明如何進(jìn)行分類。就是說,準(zhǔn)則中所列的條款對(duì)指定的產(chǎn)品而言,都是必須遵守的、都是專用的。因此,錯(cuò)訛之處在所難免,敬請(qǐng)批評(píng)指正。如果是同一個(gè)產(chǎn)品,就沒有必要重新編寫,相互借用就是了。所謂“通用化”,就是直接選擇具有互換特性(結(jié)構(gòu)和功能均具有互換性)的通用單元,將其應(yīng)用于所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中。這里所說的“整機(jī)產(chǎn)品”可以是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的大系統(tǒng);也可以是一個(gè)很小的電子元器件。 小結(jié)綜上所述,通用化是基礎(chǔ),為組合化和系列化提供標(biāo)準(zhǔn)的、通用的功能模塊;組合化是應(yīng)用,應(yīng)用由通用化提供的功能模塊組合成不同層級(jí)的產(chǎn)品,可以是最終要交付的整機(jī)產(chǎn)品,也可以是為整機(jī)配套的中間級(jí)產(chǎn)品;系列化是結(jié)果,按照產(chǎn)品的“系列型譜”制造(或者組合)出各種系列的產(chǎn)品以滿足用戶的不同需求。元器件的質(zhì)量等級(jí)要符合使用環(huán)境條件的要求;失效率要符合可靠性的要求;性能指標(biāo)要滿足功能的要求;● 盡可能不用或者少用非標(biāo)準(zhǔn)件和手冊(cè)外元器件;● 如果因?yàn)槟撤N特殊要求,需要在優(yōu)選手冊(cè)外選取元器件時(shí),要嚴(yán)格按照規(guī)定的審批程序進(jìn)行審批。由于溫度對(duì)任何產(chǎn)品的可靠性的影響具有普遍性,因此,對(duì)任何產(chǎn)品而言,溫度都是必不可少的降額參數(shù)。需要指出的是,對(duì)于某些元器件來說,過度的降額不但無益,反而有害,有可能引入“低應(yīng)力失效”?!?當(dāng)某型元器件的失效率較高、其可靠性不能滿足使用要求時(shí),不能用降額的方法解決低質(zhì)量元器件的使用問題,而必須更換質(zhì)量等級(jí)更高的元器件。隨環(huán)境而變的參數(shù)漂移,主要靠設(shè)計(jì)手段來解決。長期穩(wěn)定性是一個(gè)“統(tǒng)計(jì)值”,為了提高統(tǒng)計(jì)的精度,檢測次數(shù)不能太少、相鄰兩次檢測的時(shí)間間隔要相等、檢測環(huán)境要相同。這里所說的熱設(shè)計(jì),就是采取相應(yīng)的技術(shù)手段來消除或者弱化熱效應(yīng)對(duì)器件的性能和可靠性的影響。如果用“傅里葉變換”將其轉(zhuǎn)換到頻域去,均為功率譜密度函數(shù)。但也有例外,在某些場合,激振頻率非常低,而且負(fù)載又比較重,給減振器的設(shè)計(jì)造成極大的困難。而“防沖”是通過減振器的變
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