可靠性 上
可靠性設(shè)計(jì)　　 　　可靠性管理是在一定的時(shí)間和費(fèi)用條件基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶要求，為了生產(chǎn)出具 有規(guī)定的可靠性要求的產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)、研制、制造、使用和維修即產(chǎn)品整個(gè)壽命期內(nèi)， 所進(jìn)行的一切組織、計(jì)劃、協(xié)調(diào)、控制等綜合管理工作。 　　其中首要的環(huán)節(jié)就是可靠性設(shè)計(jì)，它決定了產(chǎn)品的內(nèi)在可2靠性（即固有可靠性 ）。研制與生產(chǎn)過程則是實(shí)行可靠性控制，保證產(chǎn)品內(nèi)在可靠性的實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楫a(chǎn)品在使 用時(shí)，各種因素影響著產(chǎn)品的可靠性，故又把產(chǎn)品在使用過程中對(duì)可靠性的要求稱之為 使用可靠性。 　　據(jù)美國(guó)貝爾電話實(shí)驗(yàn)室和海洋電子實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品故障因設(shè)計(jì)方面問題引起 的占40％以上，是影響產(chǎn)品內(nèi)在可靠性的主要因素。見下圖所示。 　[pic]　 　　我國(guó)也曾對(duì)影響某電子設(shè)備故障的因素進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，起初獲得的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 如下圖所示。 [pic] 　　但是，通過進(jìn)一步分析，該電子設(shè)備在元器件、生產(chǎn)測(cè)試和使用、維護(hù)方面產(chǎn) 生故障的原因中，還有一些原因是由于設(shè)計(jì)技術(shù)不當(dāng)而引起的，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝性不強(qiáng) 導(dǎo)致了生產(chǎn)制造差錯(cuò)；電路設(shè)計(jì)不當(dāng)引起元器件超負(fù)荷使用；選用的元器件不能滿足整 機(jī)使用的環(huán)境條件；可靠性設(shè)計(jì)不當(dāng)，又會(huì)出現(xiàn)使用維修故障等。這樣，其故障因素分 類就改變?yōu)橄聢D所示。 [pic] 　　由此可見，決定產(chǎn)品可靠性的首要環(huán)節(jié)就是可靠性設(shè)計(jì)。 一、可靠性設(shè)計(jì)的工作程序 　　可靠性設(shè)計(jì)的一般工作程序如圖所示。 [pic] 二、可靠性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 　　可靠性設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是通過可靠性預(yù)測(cè)、分析、試驗(yàn)和改進(jìn)等可靠性活動(dòng) ，把可靠性要求設(shè)計(jì)到產(chǎn)品文件與圖紙中去行成產(chǎn)品的內(nèi)在可靠性。 　　可靠性設(shè)計(jì)是整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作中的一個(gè)重要組成部分，它與廣項(xiàng)功能設(shè)計(jì)相 輔相成，通過功能設(shè)計(jì)可初步確定產(chǎn)品的功能與結(jié)構(gòu)，運(yùn)用可靠性設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品的可靠 性進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和改進(jìn)，使產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)更趨于完善。 　　具體地說，可靠性設(shè)計(jì)的基本工作內(nèi)容一般依產(chǎn)品設(shè)計(jì)內(nèi)容分為產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì) 和產(chǎn)品零部件設(shè)計(jì)兩大部分。 　　設(shè)計(jì)內(nèi)容 可靠性設(shè)計(jì)的具體項(xiàng)目 　　產(chǎn)品（系統(tǒng)）設(shè)計(jì)　　根據(jù)功能、成本和時(shí)間限制決定產(chǎn)品系統(tǒng)可靠性要求 　　　　　　　　　　確定產(chǎn)品系統(tǒng)的工作環(huán)境條件 　　　　　　　　　　制定產(chǎn)品系統(tǒng)可靠性規(guī)范 　　　　　　　　　　確定對(duì)產(chǎn)品包裝、運(yùn)輸、使用、保管等方面可靠性要求 　　　　　　　　　 編制生產(chǎn)制造過程中可靠性控制計(jì)劃 　　　　　　　　　 確定產(chǎn)品系統(tǒng)的維修難易程度及安全性等方面基本要求 零部件設(shè)計(jì)　　　　　規(guī)定零部件可靠性要求 　　　　　　　　　　規(guī)定零部件技術(shù)性能指標(biāo) 　　　　　　　　　　確定可靠性試驗(yàn)方法與要求 　　　　　　　　　 列出具有高可靠性及低可靠性的零部件清單 　　　　　　　　　　確定零部件失效率要求值 　　　　　　　　　 確定所選部件的壽命和非周久性部件的檢查及其互換標(biāo)準(zhǔn) 　　　　　　　　　　確定重要零部件的獲得、使用和試驗(yàn)方法 　　　　　　　　　　設(shè)計(jì)零部件的安全系數(shù) 　　　　　　　　　　采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方式 　　　　　　　　　　進(jìn)行安全設(shè)計(jì) 　　　　　　　　　　確定沖擊、振動(dòng)、緩沖框架、減震裝置的壽命 　　　　　　　　　　預(yù)測(cè)可靠性和更改設(shè)計(jì) 　　　　　　　　　　分析典型部件的失效覆式，明確其所引起的影響 　　　　　　　　　　審查零部件的可靠性 　　　　　　　　　　進(jìn)行零部件的壽命試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)，并把各種試驗(yàn)結(jié)果 　　　　　　　　　　和指標(biāo)相比較，進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)更改 　　　　　　　　　 對(duì)軟件的可靠性進(jìn)行設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和審查 三、可靠性設(shè)計(jì)的基本方法 　　由于產(chǎn)品種類及其系統(tǒng)的復(fù)雜程度不同，可靠性的設(shè)計(jì)方法也應(yīng)有所不同，一 般常用的可靠性設(shè)計(jì)方法有可靠性預(yù)測(cè)、可靠性試驗(yàn)、可靠性分析、可靠性分配與可靠 性評(píng)審或鑒定。 1．可靠性預(yù)測(cè) 　　可靠性預(yù)測(cè)是對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)可能達(dá)到的可靠性水平，利用其結(jié)構(gòu)、功能、環(huán)境及 相互關(guān)系的信息進(jìn)行定量分析估計(jì)的一種方法。 （１）目的 　　在可靠性設(shè)計(jì)中應(yīng)用可靠性預(yù)測(cè)的主要目的是： 　　①為設(shè)計(jì)決策提供科學(xué)合理的依據(jù)。如對(duì)不同設(shè)計(jì)方案的選擇，元器件、零部件 質(zhì)量等級(jí)的確定，新技術(shù)、新材料的采用及設(shè)計(jì)是否需要改進(jìn)等； 　?、诟鶕?jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，編制可靠性關(guān)鍵件清單，為生產(chǎn)過程質(zhì)量控制提供依據(jù)； 　　③為可靠性試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)； 　　④為產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)分配提供依據(jù)和順序； 　　⑤對(duì)產(chǎn)品使用、維護(hù)提供信息等。 　　此外，可靠性預(yù)測(cè)還可作為不能直接進(jìn)行可靠性驗(yàn)證的大型產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性 估計(jì)。 　　由于可靠性預(yù)測(cè)是根據(jù)已知的數(shù)據(jù)、過去的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)對(duì)新產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn) 行分析，因此，數(shù)據(jù)和信息來源的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和適用性以及分析方法的可行性就成 為可靠性預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。 　　可靠性預(yù)測(cè)一般在設(shè)計(jì)初期就開始，而且越早進(jìn)行效果越好，并隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì) 、研制工作的展開逐步深入，不斷完善。 　　在產(chǎn)品方案論證階段，可靠性預(yù)測(cè)只限于了解產(chǎn)品系統(tǒng)大體情況，并根據(jù)相似 產(chǎn)品系統(tǒng)的已知信息進(jìn)行一般性預(yù)測(cè)。 　　在初步設(shè)計(jì)階段，有了產(chǎn)品初步草圖和零部件一覽表，則可進(jìn)行初步的可靠性 預(yù)測(cè)。 　　而到技術(shù)設(shè)計(jì)階段，則根據(jù)已確定的元器件、零部件進(jìn)行具體、詳細(xì)的可靠性 預(yù)測(cè)。 　?。?）步驟 　　可靠性預(yù)測(cè)一般按下述十個(gè)步驟進(jìn)行： 　?、俅_定質(zhì)量目標(biāo)。對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研制目的、用途、功能、性能參數(shù)等進(jìn)行 明確的規(guī)定。當(dāng)然，這些規(guī)定將隨著設(shè)計(jì)、研制工作的進(jìn)展而不斷精確與完善。 　　②擬定使用模型。對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)交付使用到最后報(bào)廢的整個(gè)使用過程，其經(jīng)歷的環(huán) 境及有關(guān)事件，如運(yùn)輸、貯存、試驗(yàn)檢查、運(yùn)行操作和維修等擬定工作模型。 　?、劢a(chǎn)品結(jié)構(gòu)。以圖解形式，形象地表明產(chǎn)品系統(tǒng)中各單元組成情況，如用可 靠性方框圖、事故（或故障）樹、狀態(tài)圖或它們的結(jié)合來表述產(chǎn)品可靠性結(jié)構(gòu)模型。 　　④推導(dǎo)數(shù)學(xué)模型。根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)模型和單元的可靠性特征量，經(jīng)過一系列假設(shè) 、簡(jiǎn)化、近似運(yùn)算，推導(dǎo)出系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。這個(gè)數(shù)學(xué)模型可以是一組數(shù)字表達(dá)式，也可 以是一組狀態(tài)矩陣。 　?、荽_定單元功能。單元是組成系統(tǒng)的一個(gè)功能級(jí)別，可以是組件、部件或元器件 ，它們具有一定的可靠性量值，在可靠性框圖中是一個(gè)獨(dú)立方塊，必須—一確定。 　?、薮_定環(huán)境系數(shù)。通過產(chǎn)品系統(tǒng)在使用期中所經(jīng)歷的工作環(huán)境條件應(yīng)力分析，確 定環(huán)境系數(shù)。 　?、叽_定系統(tǒng)應(yīng)力。根據(jù)產(chǎn)品工作方式和工作應(yīng)力分析，確定除額系數(shù)、應(yīng)用系數(shù) 和工作／天工作的時(shí)間比。 　?、嗉俣ㄊХ植?。根據(jù)系統(tǒng)中各個(gè)單元的壽命特征，使用相應(yīng)的失效分布。未知 失效分布時(shí)，可先假定并在取得數(shù)據(jù)后核實(shí)、修正。 　　⑨計(jì)算失效率。根據(jù)選定的質(zhì)量等級(jí)、環(huán)境應(yīng)力、工作應(yīng)力和失效分布，計(jì)算單 元的工作失效率和貯存失效率。 　　⑩計(jì)算產(chǎn)品可靠性。把各單元失效率數(shù)據(jù)作為輸入，利用產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性數(shù)字 模型，計(jì)算出產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性數(shù)值。 　　在上述可靠性預(yù)測(cè)過程中，常應(yīng)用元器件應(yīng)力分析法、相似產(chǎn)品法、有源元件 計(jì)數(shù)法、元件計(jì)數(shù)法和數(shù)學(xué)模型法等具體方法。
可靠性 上