【文章內(nèi)容簡介】 1i is λλi? sBFT ?1?? 為了把產(chǎn)品的可靠性定量要求按照給定的準則分配給各組成部分而進行的工作。 – 自上而下，由小到大，從整體到局部，逐步分解。 ? 產(chǎn)品復(fù)雜程度、技術(shù)成熟程度、產(chǎn)品使用環(huán)境、任務(wù)時間長短、產(chǎn)品重要程度成為可靠性分配的參考標準。 可靠性分配 ? 無約束可靠性分配法是系統(tǒng)以滿足規(guī)定的可靠性指標為目的，除了可靠性指標外，沒有約束條件。無約束可靠性分配法應(yīng)用較廣，包括等分配法、評分分配法、比例組合法和重要度分配法等。 ? 有約束條件下分配的可靠性指標的必要條件是用一些數(shù)據(jù)或公式將約束條件與可靠性聯(lián)系起來。有約束條件的系統(tǒng)任務(wù)可靠性分配法，如拉格朗日乘數(shù)法、動態(tài)規(guī)劃法和直接尋找查法等。這些方法由于比較復(fù)雜，在實際應(yīng)用中使用較少。 可靠性分配方法 ? 評分分配法：通過對影響可靠性的幾種因素評分，并對評分值進行綜合分析以獲得各單元產(chǎn)品之間的可靠性相對比值，再根據(jù)相對比值給每個分系統(tǒng)或設(shè)備分配可靠性指標的分配方法。 ? 影響可靠性的因素包括產(chǎn)品復(fù)雜程度、技術(shù)水平、工作時間、條件環(huán)境等，需要確定各種因素評分值的范圍，分值越高說明可靠性越差。 可靠性分配方法 單元名稱 復(fù)雜程 度 技術(shù)水 平 工作時 間 環(huán)境條 件 各單元評分數(shù) 各單元評分系 數(shù) 分配給各單元失效率 （ 106/h） MTBF（ h） 電源 發(fā)射機 接收機 信號處理機 換能器 水密結(jié)構(gòu) 總計 11r1213r14 ?? ?41 11 j jr? ?? /11 ?C *1* sC?? *1/1?21222324 ?422 j jr ?/22 *2* s?*2/31r3233r34 ? ?41 33 j j/33 ? *3* s? *3/1?41424344 ??41 44 j jr? ? /44C *4* sC?*4/51r5253r54 ? ?41 55 j j ?/55 ? *5* s? *5/1?61626364 ?41 66 j jr /66C *6* sC?*6/ ?? ?61i i?? ??1 1i iC ??ni is 1*/ s?? 為了估計產(chǎn)品在給定工作條件下的可靠性而進行的工作。 – 自下而上，從局部到整體。 ? 電子產(chǎn)品依據(jù) GJB/Z 299C2023《 電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊 》中提供的方法和數(shù)據(jù)進行可靠性預(yù)計。 ? 機械產(chǎn)品預(yù)計可參考：美國、英國、加拿大和澳大利亞等國出版的 《 機械設(shè)備可靠性預(yù)計手冊 》 和 《 非電子零部件可靠性數(shù)據(jù) 》 。 可靠性預(yù)計 ? 電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計方法較多，常用方法有：相似產(chǎn)品法、評分計數(shù)法、元器件計數(shù)法、應(yīng)力分析法、故障預(yù)計法等。 ? 機械產(chǎn)品可靠性預(yù)計方法包括修正系數(shù)法、相似產(chǎn)品法等。 ? 應(yīng)根據(jù)電子設(shè)備的實際情況選用國內(nèi)或國外元器件數(shù)據(jù)進行預(yù)計。 可靠性預(yù)計方法 ? 產(chǎn)品的失效率為各個單元的失效率之和，各單元的失效率為組成單元的各個節(jié)點的失效率之和，各節(jié)點的失效率為組成節(jié)點的各個元件、部件的失效率之和。 序號 單元名稱 單元失效率（ 106/h） 數(shù)量 總失效率（ 106/h） 1 電源 2 發(fā)射機 3 接收機 4 信號處理機 5 換能器 6 水密結(jié)構(gòu) 合計 1? 1n 111 ?? ns ?2 2 222 ?ns3? 3n 333?s ?4? 4 444 ?ns??61i in ??? 61isi?5 5n 555?s ?6? 6 666 ?ns? 可靠性預(yù)計的結(jié)果相對于可靠性分配時應(yīng)考慮留出 25%的余量，為在設(shè)計過程中增加新的功能單元留下余地。 ? 由于可靠性預(yù)計要求留 25%的余量，所以各單元的可靠性預(yù)計結(jié)果如果大于其可靠性分配值的 ，則證明各單元的可靠性預(yù)計結(jié)果滿足要求。 ? 若系統(tǒng)的可靠性預(yù)計結(jié)果大于可靠性定量要求的 ，則證明可靠性預(yù)計結(jié)果滿足要求。 可靠性預(yù)計結(jié)果分析 ? 依據(jù) GJB/Z 13912023《 故障模式、影響及危害性分析指南 》 ? 分析產(chǎn)品中每一個可能的故障模式并確定其對產(chǎn)品的影響，同時考慮故障發(fā)生概率與故障危害程度的一種分析技術(shù)。 ? 分析應(yīng)用于“六性”設(shè)計的各個方面。 ? 工作內(nèi)容： – 定義約定層次 – 故障模式分析 – 故障原因分析 – 故障影響及嚴酷度分析 – 故障檢測方法分析 – 危害性分析 – 生成 FMECA表 – 設(shè)計改進與補償措施分析 故障模式、影響及危害性分析（ FMECA） ? 約定層次：根據(jù) FMECA的需要，按產(chǎn)品功能關(guān)系或組成特點進行 FMECA的產(chǎn)品所在的功能層次或結(jié)構(gòu)層次。一般是從復(fù)雜到簡單依次進行劃分，相繼的約定層次表明了直至較簡單的組成部分的有順序的排列。 ? 初始約定層次：要進行 FMECA總的、完整的產(chǎn)品所在的約定層次中的最高層次。它是 FMECA最終影響的對象。 ? 最低約定層次：約定層次中最底層的產(chǎn)品所在的層次。它決定了 FMECA工作深入、細致的程度。 定義約定層次 ? 按約定層次的定義，把初始約定層次定義為產(chǎn)品本身，中間的約定層次定義為現(xiàn)場維修的功能置換件，最低約定層次定義為返廠維修的功能置換件，同時也是可以完成基本功能的零部件。 產(chǎn) 品電 源 接 收 機發(fā) 射 機 換 能 器信 號 處 理 機 水 密 結(jié) 構(gòu)初 始 約定 層 次最 低 約定 層 次約 定層 次? 故障模式分析：找出產(chǎn)品所有可能出現(xiàn)的故障模式。 ? 故障原因分析：找出每個故障模式產(chǎn)生的原因，進而采取針對性的有效改進措施，防止或減少故障模式發(fā)生的可能性。 ? 故障影響及嚴酷度分析：找出產(chǎn)品的每個可能的故障模式所產(chǎn)生的影響，并對其嚴重程度進行分析。 – 故障模式的影響分為三級：局部影響、高一層次影響和最終影響。 嚴酷度類別 嚴重程度定義 Ⅰ 類 (災(zāi)難的 ) 引起人員死亡或產(chǎn)品毀壞 、 重大環(huán)境損害 Ⅱ 類 (致命的 ) 引起人員的嚴重傷害或重大經(jīng)濟損失或?qū)е氯蝿?wù)失敗 、 產(chǎn)品嚴重損壞及嚴重環(huán)境損害 Ⅲ 類 (中等的 ) 引起人員的中等程度傷害或中等程度的經(jīng)濟損失或?qū)е氯蝿?wù)延誤或降級 、 產(chǎn)品中等程度的損壞及中等程度環(huán)境損害 Ⅳ 類 (輕度的 ) 不足以導(dǎo)致人員傷害或輕度的經(jīng)濟損失或產(chǎn)品輕度的損壞及環(huán)境損害 ， 但它會導(dǎo)致非計劃性維護或修理 ? 故障檢測方法分析：為產(chǎn)品的維修性與測試性設(shè)計、以及維修工作分析等提供依據(jù)。 ? 危害性分析：對產(chǎn)品每一個故障模式的嚴重程度及其發(fā)生的概率所產(chǎn)生的綜合影響進行分類，以全面評價產(chǎn)品中所有可能出現(xiàn)的故障模式的影響。 故障模式概率等級 個體 總體 A （ 頻繁 ） 頻繁發(fā)生 連續(xù)發(fā)生 B （ 很可能 ） 在壽命期內(nèi)會出現(xiàn)若干次 經(jīng)常發(fā)生 C （ 有時 ） 在壽命期內(nèi)可能有時發(fā)生 發(fā)生若干次 D （ 極少 ） 在壽命期內(nèi)不易發(fā)生 ， 但有可能 不易發(fā)生但有理由預(yù)期可能發(fā)生 E （ 不可能 ） 很不容易發(fā)生以至于可以認為不會發(fā)生 不易發(fā)生 ， 但有可能發(fā)生 序號 單元 名稱 功能 工作 模式 故障 模式 故障原因 局部影響 最終 影響 故障檢測 嚴酷度 故障模式概率等級 1 電源 為所有部件供電 供電 電壓不足 電源電壓不足 聲納工作不正常 聲納性能下降 性能測量 Ⅳ D 2 無電壓 輸出 電源失效 聲納不工作 聲納不 工作 性能測量 Ⅲ D 3 發(fā)射機 產(chǎn)生發(fā)射功率信號 發(fā)射信號 無輸出 元件失效 無發(fā)射信號 產(chǎn)生 發(fā)射機不工作 性能測量 Ⅲ D 4 工藝缺陷 無發(fā)射信號 產(chǎn)生 發(fā)射機不工作 性能測量 Ⅲ D 5 接收機 將換能器接收信號放大調(diào)理 接收信號 無接收信號 元件失效 通道數(shù)據(jù)錯 誤 接收機不工作 性能測量 Ⅲ D 6 工藝缺陷 通道數(shù)據(jù)錯 誤 接收機不工作 性能測量 Ⅲ D 7 信號處理機 信號處理 信號處理 數(shù)據(jù)錯誤或無數(shù)據(jù) 元件失效 數(shù)據(jù)錯誤或 無數(shù)據(jù) 聲納不 工作 性能測量 Ⅲ D 8 工藝缺陷 數(shù)據(jù)錯誤或 無數(shù)據(jù) 聲納不 工作 性能測量 Ⅲ D 9 換能器 電聲轉(zhuǎn) 換 電聲能量轉(zhuǎn)換 基元不工作 元件老化意外事故 基元不工作 基陣性能下降 外觀檢測性能測量 Ⅳ D 10 滲漏 工藝缺陷意 外事故 基陣性能下 降 換能器不工作 外觀檢測性 能測量 Ⅲ D 11 水密結(jié) 構(gòu) 密封 水密支 撐 滲漏 工藝缺陷意 外事故 電路損壞 電子艙不工作 外觀檢測 Ⅲ E ? 設(shè)計改進與補償措施分析：針對每個故障模式的影響在設(shè)計與使用方面采取了哪些措施，以消除或減輕故障影響，進而提高產(chǎn)品的可靠性。 ? “六性”設(shè)計從不同的角度，對 FMECA分析的結(jié)果采取設(shè)計改進與補償措施。 ? 針對故障模式進行可靠性設(shè)計： – 采購符合可靠性要求的電源。 – 采購符合設(shè)計要求等級的元器件，必要時進行二次篩選試驗。 – 進行環(huán)境應(yīng)力篩選試驗，檢驗電路焊接工藝。 – 換能器晶片采取涂高強度絕緣漆措施，提高絕緣強度；基元經(jīng)測試精選組陣，保證基陣陣元相幅特性一致性。 – 進行靜水壓力試驗。 – 采取運輸、貯存裝箱保護，在使用維護說明書中明確保護措施等方案，減少意外事故的發(fā)生。 ? （ 1）采用成熟的技術(shù)和工藝 – 充分繼承已經(jīng)經(jīng)過考驗、驗證的技術(shù)設(shè)計方案。 – 新增的幾項技術(shù)都有技術(shù)基礎(chǔ)，并且在設(shè)計上都留有余量，以保證可靠性。 ? （ 2）簡化設(shè)計 – 優(yōu)先選用標準件。 – 盡可能地減少元器件、零部件的種類、數(shù)量。 – 采用模塊化設(shè)計。 ? （ 3）降額設(shè)計：依據(jù) GJB/Z 3593《 元器件降額準則 》 – 元器件使用中承受的應(yīng)力低于其額定值，以達到延緩其參數(shù)退化，提高使用可靠性的目的。 – 明確進行降額設(shè)計的元器件類別、降額參數(shù)和降額等級。 制定可靠性設(shè)計準則 ? （ 4）容錯、冗余設(shè)計 – 通過設(shè)計，避免因單點故障導(dǎo)致的任務(wù)中斷和人員損傷，或使設(shè)計對故障的原因不敏感（即健壯設(shè)計）或采用容錯設(shè)計技術(shù)。 ? （ 5）電路容差設(shè)計 – 關(guān)鍵電路的設(shè)計，應(yīng)設(shè)法使由于器件退化而性能變化時，仍能在允許的公差范圍之內(nèi)，滿足所需的最低性能要求。 ? （ 6）防瞬態(tài)過應(yīng)力設(shè)計 – 通過設(shè)計，防止瞬態(tài)電壓、電流等超過額定值，以確保電路穩(wěn)定、可靠。 ? （ 7）熱設(shè)計：依據(jù) GJB/Z 2792《 電子設(shè)備可靠性熱設(shè)計手冊 》 – 對熱敏感的產(chǎn)品實施熱分析，通過分析來核實并確保不會有元器件會暴露在超過線路應(yīng)力分析和最壞情況分析所確定的溫度環(huán)境中。 制定可靠性設(shè)計準則 ? （ 8）環(huán)境防護設(shè)計 – 溫度防護設(shè)計。 – 三防設(shè)計。 – 沖擊和振動防護設(shè)計。 – 電磁兼容性設(shè)計。 – 耐壓設(shè)計。 ? （ 9）人的因素設(shè)計 – 防止調(diào)試測試中的人為錯誤。 – 防止使用中的人為錯誤。 – 防止維修、拆裝中的人為錯誤。 制定可靠性設(shè)計準則 ? （ 10）軟件可靠性設(shè)計： 依據(jù) GJB/Z 10297《 軟件可靠性和安全性設(shè)計準則 》 – 軟件需求分析 – 軟件危險分析：依據(jù) GJB 90090《 系統(tǒng)安全性通用大綱 》 – 安全關(guān)鍵功能的設(shè)計 – 冗余設(shè)計：軟件冗余設(shè)計；信息冗余設(shè)計。 – 接口設(shè)計：內(nèi)外部接口設(shè)計，人機交互設(shè)計。 – 軟件健壯性設(shè)計：配合硬件進行。 – 簡化設(shè)計：強調(diào)模塊獨立性，使用單入口和單出口的控制結(jié)構(gòu)。 – 余量設(shè)計：保留不少于 20%的余量。 – 數(shù)據(jù)要求 – 防錯程序設(shè)計 – 編程要求 – 多余物的處理 – 軟件更改要求 制定可靠性設(shè)計準則 ? 編制和修訂元器件、零部件和原材料優(yōu)選目錄。 ? 制定元器件降額準則和零部件的安全系數(shù)、關(guān)鍵材料的選取準則。 ? 在設(shè)計時要考慮元器件的淘汰、供貨和替代問題，以避免影響使用、保障及導(dǎo)致費用的增加。 ? 加強對采購和檢驗的控制。 ? 對不合格品按有關(guān)規(guī)定進行處理。 ? 需要控制的原材料，要求提供材質(zhì)單。 元器件、零部件和原材料選擇與控制