可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)工作規(guī)范

1、可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)工作規(guī)范1. 范圍本規(guī)范規(guī)定了可靠性設(shè)計(jì)大綱、工作計(jì)劃編制的相關(guān)要求。 本規(guī)范規(guī)定了可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、原則與方法的相關(guān)要求。2. 規(guī)范性引用文件GJB450A-2004 裝備可靠性工作通用要求GJB841-1990 故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng) GJB899A-2009 可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)GB/T7826-20012 系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)失效模式和影響分析（FMEA ）程序3. 術(shù)語和定義 3.1 可靠性可靠性（Reliability ）指產(chǎn)品（包括零件和元器件、整機(jī)設(shè)備、系統(tǒng)）在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃灾笜?biāo)主要反映產(chǎn)品或設(shè)備的可靠性（Reliabil

2、ity ），可靠性是部件（Part ）、元件（Component ）、產(chǎn)品（Product ）或系統(tǒng)（System ）的完整性的最佳數(shù)量的度量。平均故障間隔時(shí)間又稱平均無故障時(shí)間（Mean Time Between Failure，MTBF ）指可修復(fù)產(chǎn)品兩次相鄰故障之間的平均時(shí)間，是衡量一個(gè)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)。 3.2 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)（Reliability Design），即根據(jù)可靠性理論與方法確定產(chǎn)品零部件以及整機(jī)的結(jié)構(gòu)方案和有關(guān)參數(shù)的過程。設(shè)計(jì)水平是保證產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)?？煽啃栽O(shè)計(jì)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，為消除產(chǎn)品的潛在缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，防止故障發(fā)生，以確保滿足規(guī)定的固有可靠性要求所采取

3、的技術(shù)活動(dòng)?？煽啃栽O(shè)計(jì)是可靠性工程的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品固有可靠性要求的最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是在可靠性分析的基礎(chǔ)上通過制定和貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來實(shí)現(xiàn)的。 4. 可靠性設(shè)計(jì)大綱為了保證產(chǎn)品滿足規(guī)定的可靠性要求而制定的一套文件，包括可靠性設(shè)計(jì)組織機(jī)構(gòu)及其職責(zé)，要求按進(jìn)度實(shí)施的工作項(xiàng)目、工作程序和需要的資源等。 4.1 可靠性設(shè)計(jì)大綱的構(gòu)成目的和任務(wù) 目標(biāo)可靠性指標(biāo)及定義 工作組織及其職責(zé)可靠性工作項(xiàng)目及其實(shí)施表（見附表1）4.2 可靠性設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)可靠性設(shè)計(jì)的目的是在綜合考慮產(chǎn)品的性能、可靠性、費(fèi)用和設(shè)計(jì)等因素的基礎(chǔ)上，通過采用相應(yīng)的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，使產(chǎn)品的壽命周期內(nèi)符合所規(guī)定的可靠性要求。系統(tǒng)

4、可靠性設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：通過設(shè)計(jì)，基本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的固有可靠性。說“基本實(shí)現(xiàn)”是因?yàn)樵谝院蟮纳a(chǎn)制造過程中還會(huì)影響產(chǎn)品固有可靠性。該固有可靠性是系統(tǒng)所能達(dá)到的可靠性上限。所有的其他因素（如維修性）只能保證系統(tǒng)的實(shí)際可靠性盡可能地接近固有可靠性?？煽啃栽O(shè)計(jì)的任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的目的，預(yù)測和預(yù)防產(chǎn)品所有可能發(fā)生的故障。也就是挖掘和確保產(chǎn)品潛在的隱患和薄弱環(huán)節(jié)，通過設(shè)計(jì)預(yù)防和設(shè)計(jì)改進(jìn)，有效地消除隱患和薄弱環(huán)節(jié)，從而使產(chǎn)品符合規(guī)定的可靠性要求。也可以說可靠性設(shè)計(jì)一般有兩種情況：一種是按照給定的目標(biāo)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常用于新產(chǎn)品的研制和開發(fā)；另一種是對(duì)現(xiàn)有定型產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)用可靠性的設(shè)計(jì)方法加以改

5、進(jìn)、提高，達(dá)到可靠性增長的目的。 4.3 可靠性設(shè)計(jì)大綱要求體現(xiàn)在各項(xiàng)可靠性設(shè)計(jì)分析工作應(yīng)盡可能安排在產(chǎn)品研制的早期，可靠性設(shè)計(jì)、分析、管理工作越早投入效果越好。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中能解決的問題不要等到可靠性試驗(yàn)時(shí)再去暴露，可靠性試驗(yàn)是對(duì)優(yōu)質(zhì)的可靠性設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)、完善和補(bǔ)充，而不是對(duì)劣質(zhì)設(shè)計(jì)的補(bǔ)課?？煽啃栽O(shè)計(jì)必須融合滲透到性能設(shè)計(jì)中去，這樣會(huì)收到事半功倍的效果。否則，等到性能設(shè)計(jì)確定之后再做可靠性設(shè)計(jì)會(huì)形成“兩張皮”，難以提高產(chǎn)品的可靠性，費(fèi)時(shí)費(fèi)力效果不好。各級(jí)行政指揮、設(shè)計(jì)師系統(tǒng)、質(zhì)量師系統(tǒng)、專職可靠性人員、兼職可靠性人員各負(fù)其責(zé)。根本的原則是誰設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，誰對(duì)該產(chǎn)品可靠性負(fù)責(zé)，誰來完成相應(yīng)的可靠

6、性設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)工作。4.4 制定可靠性設(shè)計(jì)大綱的原則大多數(shù)可靠性工作項(xiàng)目都有標(biāo)準(zhǔn)可依，大綱應(yīng)以有關(guān)國軍標(biāo)、國標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可靠性大綱各工作項(xiàng)目的貫徹實(shí)施應(yīng)按閉環(huán)管理的原則實(shí)現(xiàn)，通過內(nèi)部審核或評(píng)審、階段評(píng)審、可靠性工作系統(tǒng)的推動(dòng)、質(zhì)量師系統(tǒng)的監(jiān)控、的運(yùn)行等手段和措施實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理。 5. 可靠性設(shè)計(jì)工作計(jì)劃工作計(jì)劃是可靠性設(shè)計(jì)大綱的具體化和實(shí)施保證。 5.1 可靠性設(shè)計(jì)工作計(jì)劃的作用可靠性工作計(jì)劃的作用包括：是設(shè)計(jì)計(jì)劃部門下達(dá)產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)任務(wù)的依據(jù)；是實(shí)現(xiàn)可靠性大綱規(guī)定的可靠性定量、定性要求的保證； 是研究室和設(shè)計(jì)人員安排設(shè)計(jì)活動(dòng)的依據(jù)；是專職可靠性人員進(jìn)行可靠性總體設(shè)計(jì)與協(xié)調(diào)的依據(jù)

7、； 是質(zhì)量師系統(tǒng)對(duì)可靠性大綱執(zhí)行情況監(jiān)督控制的依據(jù)； 是可靠性工作系統(tǒng)推動(dòng)型號(hào)可靠性工作的依據(jù)。 5.2 可靠性設(shè)計(jì)工作計(jì)劃的要求制定可靠性工作計(jì)劃有以下三方面的要求：可靠性工作計(jì)劃應(yīng)與產(chǎn)品研制進(jìn)度、工作內(nèi)容相協(xié)調(diào) 可靠性工作項(xiàng)目的實(shí)施應(yīng)循序漸進(jìn)、逐步深人、反復(fù)迭代首先由專職可靠性人員依據(jù)型號(hào)可靠性大綱、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和本型號(hào)具體情況寫出該工作項(xiàng)目的實(shí)施指南，再進(jìn)行專項(xiàng)可靠性培訓(xùn)并考核，由設(shè)計(jì)人員結(jié)合產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)寫出初步設(shè)計(jì)分析報(bào)告，隨產(chǎn)品研制的不斷深人和信息積累再修改完善可靠性設(shè)計(jì)分析報(bào)告，到定型階段寫出最終設(shè)計(jì)分析報(bào)告?？煽啃怨ぷ饔?jì)劃對(duì)各工作項(xiàng)目的實(shí)施應(yīng)有檢查有跟蹤，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理。 5.3 可靠

8、性設(shè)計(jì)工作計(jì)劃的主要內(nèi)容可靠性設(shè)計(jì)工作計(jì)劃可以按各研制階段方案設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段、施工設(shè)計(jì)階段、設(shè)計(jì)定型階段內(nèi)每年四個(gè)季度安排，主要內(nèi)容有：各工作項(xiàng)目依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)或型號(hào)規(guī)范、工作內(nèi)容、輸出形式、工作程序、要求、責(zé)任單位和責(zé)任人。以方案設(shè)計(jì)階段為例的工作計(jì)劃見附表2。6. 可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是把已有的，相似的產(chǎn)品的工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)起來，使其條理化、系統(tǒng)化、科學(xué)化，成為設(shè)計(jì)人員進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)所遵循的原則和應(yīng)滿足的要求。可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一般都是針對(duì)某個(gè)型號(hào)或產(chǎn)品的，建立設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是工程項(xiàng)目可靠性工作的重要而有效的工作項(xiàng)目。編制可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的主要依據(jù)，一般有:（1）型號(hào)立項(xiàng)論證報(bào)告、研制總要求及

9、研制合同（包括工作說明）中規(guī)定的可靠性設(shè)計(jì)要求；（2）國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和手冊中所提出的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等相關(guān)內(nèi)容； （3）同類型產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及可供參考采用的通用可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。（4）通過調(diào)研，了解使用人員在使用中對(duì)產(chǎn)品的可靠性方面需求，整理轉(zhuǎn)化為可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；（5）研制單位所積累的可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和失敗所取得的教訓(xùn)。 6.2 可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的主要內(nèi)容（1） 簡化設(shè)計(jì) （2） 冗余設(shè)計(jì) （3） 熱設(shè)計(jì)（4） 環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)防潮濕設(shè)計(jì) 防鹽霧腐蝕設(shè)計(jì) 防霉菌設(shè)計(jì)（5） 抗沖擊、振動(dòng)和噪聲設(shè)計(jì) （6） 穩(wěn)定性設(shè)計(jì) （7） 安裝設(shè)計(jì) （8） 液壓件設(shè)計(jì)（9） 原材料、零部件和元器件選用 （1

10、0） 包裝、貯存、裝卸與運(yùn)輸設(shè)計(jì)包裝設(shè)計(jì) 貯存方式設(shè)計(jì) 裝卸方式設(shè)計(jì) 運(yùn)輸方式設(shè)計(jì)（1） 抗疲勞設(shè)計(jì) （2） 抗磨損設(shè)計(jì) （3） 抗腐蝕設(shè)計(jì) （4） 防斷裂設(shè)計(jì) （5） 防松動(dòng)設(shè)計(jì)（1） 總體可靠性設(shè)計(jì) （2） 典型產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì) 6.3 可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是型號(hào)技術(shù)規(guī)范的重要組成部分，必須予以認(rèn)真貫徹。6 7. 可靠性設(shè)計(jì)原則在可靠性設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循以下原則：（1） 盡可能減少零件件數(shù)，尤其是故障率高的零件數(shù)；（2） 采用標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品；7（3）檢查、調(diào)試和互換容易實(shí)現(xiàn)； （4）零件互換性好； （5）可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)有明確的可靠性指標(biāo)和可靠性評(píng)估方案； （6） 可靠性設(shè)計(jì)必須貫穿于

11、功能設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，在滿足基本功能的同時(shí)，要全面考慮影響可靠性的各種因素；（7） 應(yīng)針對(duì)故障模式（即系統(tǒng)、部件、元器件故障或失效的表現(xiàn)形式）進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大限度地消除或控制產(chǎn)品在壽命周期內(nèi)可能出現(xiàn)的故障（失效）模式；（8） 在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在繼承以往成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，積極采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)原理和可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)。但在采用新技術(shù)、新型元器件、新工藝、新材料之前，必須經(jīng)過試驗(yàn)，并嚴(yán)格論證其對(duì)可靠性的影響；（9） 在進(jìn)行產(chǎn)品可靠性的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)產(chǎn)品的性能、可靠性、費(fèi)用、時(shí)間等各方面因素進(jìn)行權(quán)衡，以便做出最佳設(shè)計(jì)方案。8. 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

12、常用的可靠性設(shè)計(jì)方法有可靠性預(yù)測、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。8.1 可靠性預(yù)測可靠性預(yù)測（Reliability Prediction ）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?？煽啃灶A(yù)測是指在設(shè)計(jì)階段（當(dāng)產(chǎn)品還只是圖紙時(shí)）定量地估計(jì)未來產(chǎn)品的可靠性的一種方法。在可靠性設(shè)計(jì)中應(yīng)用可靠性預(yù)測的主要目的是：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；根據(jù)預(yù)測結(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)；為可靠性試驗(yàn)方案設(shè)

13、計(jì)提供依據(jù)；為產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)分配提供依據(jù)和順序；對(duì)產(chǎn)品使用、維護(hù)提供信息等。此外，可靠性預(yù)測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)測的關(guān)鍵?？煽啃灶A(yù)測一般在設(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。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。

14、 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?？煽啃灶A(yù)測一般按下述十個(gè)步驟進(jìn)行：確定質(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)8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。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。建立產(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。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

15、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。一般有三種模型：可靠度函數(shù)、失效率函數(shù)和平均壽命。確定單元功能。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，必須一一確定。確定環(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)。確定系統(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。假定失效分布。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。計(jì)算失效率。根據(jù)選定的質(zhì)量等級(jí)、環(huán)境

16、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。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)的可靠性指標(biāo)。在上述可靠性預(yù)測過程中，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。8.2 可靠性試驗(yàn) 可靠性試驗(yàn)（Reliability Test）是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性調(diào)查、分析和評(píng)價(jià)的一種手段。試驗(yàn)結(jié)果為故障分析、研究采取的糾正措施、判斷產(chǎn)品是否達(dá)到指標(biāo)要求提供依據(jù)。可靠性試驗(yàn)一般是在產(chǎn)品的研究開發(fā)階段和大規(guī)模生產(chǎn)階段進(jìn)行的。在研究開發(fā)階段，可靠性試驗(yàn)主要用于評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)質(zhì)量、材料和工藝質(zhì)量。在大規(guī)模生產(chǎn)階

17、段，可靠性試驗(yàn)的目的則是質(zhì)量保證或定期考核管理。由于階段不同，其目的和內(nèi)容也不完全相同。試驗(yàn)?zāi)康耐ǔＳ腥缦聨追矫妫?. 在研制階段用以暴露試制產(chǎn)品各方面的缺陷，評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性達(dá)到預(yù)定指標(biāo)的情況；2. 生產(chǎn)階段為監(jiān)控生產(chǎn)過程提供信息；3. 對(duì)定型產(chǎn)品進(jìn)行可靠性鑒定或驗(yàn)收；4. 暴露和分析產(chǎn)品在不同環(huán)境和應(yīng)力條件下的失效規(guī)律及有關(guān)的失效模式和失效機(jī)理；5. 為改進(jìn)產(chǎn)品可靠性，制定和改進(jìn)可靠性試驗(yàn)方案，為用戶選用產(chǎn)品提供依據(jù)。對(duì)于不同的產(chǎn)品，為了達(dá)到不同的目的，可以選擇不同的可靠性試驗(yàn)方法?？煽啃栽囼?yàn)有多種分類方法。1. 如以環(huán)境條件來劃分，可分為包括各種應(yīng)力條件下的模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)；2. 以試驗(yàn)

18、項(xiàng)目劃分，可分為環(huán)境試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、加速試驗(yàn)和各種特殊試驗(yàn)；93. 若按試驗(yàn)?zāi)康膩韯澐?，則可分為篩選試驗(yàn)、鑒定試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)；4. 若按試驗(yàn)性質(zhì)來劃分，也可分為破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)兩大類。5. 但通常慣用的分類法，是把它歸納為五大類:A. 環(huán)境試驗(yàn)；B. 壽命試驗(yàn)；C. 篩選試驗(yàn)；D. 現(xiàn)場使用試驗(yàn)；E. 鑒定試驗(yàn)。模擬試驗(yàn)是通過一定方式的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，試驗(yàn)剖面要盡量符合使用的環(huán)境剖面，但不受場地的制約，可在產(chǎn)品研制、開發(fā)、生產(chǎn)、使用的各個(gè)階段進(jìn)行。具有環(huán)境應(yīng)力的典型性、數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性、記錄的完整性等特點(diǎn)。通過試驗(yàn)可以不斷地加深對(duì)產(chǎn)品可靠性的認(rèn)識(shí)，并可為改進(jìn)產(chǎn)品可靠性提供依據(jù)和驗(yàn)證?，F(xiàn)場試

19、驗(yàn)是產(chǎn)品在使用現(xiàn)場的試驗(yàn)，試驗(yàn)剖面真實(shí)但不受控，因而不具有典型性。因此，必須記錄分析現(xiàn)場的環(huán)境條件、測量、故障、維修等因素的影響，即便如此，要從現(xiàn)場試驗(yàn)中獲得及時(shí)的可靠性評(píng)價(jià)信息仍然困難，除非用若干臺(tái)設(shè)備置于現(xiàn)場使用直至用壞，忠實(shí)記錄故障信息后才有可能確切地評(píng)價(jià)其可靠性。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模龐大、在實(shí)驗(yàn)室難以進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，則樣機(jī)及小批產(chǎn)品的現(xiàn)場可靠性試驗(yàn)有重要意義。8.3 可靠性分析可靠性分析（Reliability Analysis）是指應(yīng)用邏輯、歸納、演繹的原理和方法對(duì)系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生的故障進(jìn)行分析研究。FMEA 、FTA 和FRACAS 是可靠性分析中的重要手段。失效模式和影響分析（Failure M

20、ode and Effect Analysis，F(xiàn)MEA ）是一種用來確定潛在失效模式及其原因的分析方法。是分析系統(tǒng)中每一產(chǎn)品所有可能產(chǎn)生的故障模式及其對(duì)系統(tǒng)造成的所有可能影響，并按每一個(gè)故障模式的嚴(yán)重程度，檢測難易程序以及發(fā)生頻度予以分類的一種歸納分析方法。具體來說，通過實(shí)行FMEA ，可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)或生產(chǎn)工藝真正實(shí)現(xiàn)之前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的弱點(diǎn)，可在原形樣機(jī)階段或在大批量生產(chǎn)之前確定產(chǎn)品缺陷。FMEA 最早是由美國國家宇航局（NASA ）形成的一套分析模式，F(xiàn)MEA 是一種實(shí)用的解決問題的方法，可適用于許多工程領(lǐng)域，目前世界許多汽車生產(chǎn)商和電子制造服務(wù)商（EMS ）都已經(jīng)采用這種模式進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程

21、的管理和監(jiān)控。FMEA 是從零部故障模式入手分析，評(píng)定它對(duì)整機(jī)或系統(tǒng)發(fā)生故障的影響程度，以此確定關(guān)鍵的零件和故障模式。故障模式、影響及危害性分析（Failure Mode Effects and Criticality Analysis，F(xiàn)MECA ），包括故障模式及影響分析（FMEA ）和危害性分析（CA ）。故障模式是指元器件或產(chǎn)品故障的一種表現(xiàn)形式。一般是能被觀察到的一種故障現(xiàn)象。如材料的彎曲、斷裂、零件的變形、電器的接觸不良、短路、設(shè)備的安裝不當(dāng)、腐蝕等。故障影響是指該故障模式會(huì)造成對(duì)安全性、產(chǎn)品功能的影響。故障影響一般可分為：對(duì)局部、高一層次及最終影響三個(gè)等級(jí)。如分析飛機(jī)液壓系統(tǒng)中的

22、一個(gè)液壓泵，它發(fā)生了輕微漏油的故障模式，對(duì)局部即對(duì)泵本身的影響可能是降低效率，對(duì)高一層次即對(duì)液壓系統(tǒng)的影響可能是壓力有所降低，最終影響即對(duì)飛機(jī)可能沒有影響。將故障模式出現(xiàn)的概率及影響的嚴(yán)酷度結(jié)合起來稱為危害性。FMECA 的實(shí)施步驟通常為：（1）掌握產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能的有關(guān)資料。（2）掌握產(chǎn)品啟動(dòng)、運(yùn)行、操作、維修資料。10（3）掌握產(chǎn)品所處環(huán)境條件的資料。這些資料在設(shè)計(jì)的初始階段，往往不能同時(shí)都掌握。開始時(shí)，只能作某些假設(shè)，用來確定一些很明顯的故障模式。即使是初步FMECA ，也能指出許多單點(diǎn)失效部位，且其中有些可通過結(jié)構(gòu)的重新安排而消除。隨著設(shè)計(jì)工作的進(jìn)展，可利用的信息不斷增多，F(xiàn)MECA 工

23、作應(yīng)重復(fù)進(jìn)行，根據(jù)需要和可能應(yīng)把分析擴(kuò)展到更為具體的層次。（4）定義產(chǎn)品及其功能和最低工作要求。一個(gè)系統(tǒng)的完整定義包括它的主要和次要功能、用途、預(yù)期的性能、環(huán)境要求、系統(tǒng)約束條件和構(gòu)成故障的條件等。由于任何給定的產(chǎn)品都有一個(gè)或多個(gè)工作模式，并且可能處于不同的工作階段，因此，系統(tǒng)的定義還包括產(chǎn)品工作的每個(gè)模式及其持續(xù)工作期內(nèi)的功能說明。每個(gè)產(chǎn)品均應(yīng)有它的功能方框圖，表示產(chǎn)品工作及產(chǎn)品各功能單元之間的相互關(guān)系。（5）按照產(chǎn)品功能方框圖畫出其可靠性方框圖。（6）根據(jù)所需要的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有資料的多少來確定分析級(jí)別，即規(guī)定分析到的層次。（7）找出故障模式，分析其原因及影響。（8）找出故障的檢測方法。（9）找

24、出設(shè)計(jì)時(shí)可能的預(yù)防措施，以防止特別不希望發(fā)生的事件。（10）確定各種故障模式對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生危害的嚴(yán)酷程度。（11）確定各種故障模式的發(fā)生概率等級(jí)。（12）填寫FMEA 表，并繪制危害性矩陣，如果需要進(jìn)行定量FMECA ，則需填寫CA 表。如果僅進(jìn)行FMEA ，則第（11）步驟和繪制危害性矩陣不必進(jìn)行。故障模式發(fā)生的概率等級(jí)一般可分為：A 級(jí)（經(jīng)常發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生的概率是很高的，即一種故障模式發(fā)生的概率大于總故障概率的0.2.B 級(jí)（很可能發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率為中等，即一種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.10.2.C 級(jí)（偶然發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障是偶然的，即一

25、種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.010.1.D 級(jí)（很少發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率是很小的，即一種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.0010.01.E 級(jí)（極不可能發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率接近于零，即一種故障模式發(fā)生的概率小于總故障概率的0.001.故障的危害性等級(jí)：I 類(災(zāi)難性故障 ，它是一種會(huì)造成人員死亡或系統(tǒng)(如飛機(jī) 毀壞的故障。類(致命性故障 ，這是一種導(dǎo)致人員嚴(yán)重受傷，器材或系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞，從而使任務(wù)失敗的故障。類(嚴(yán)重故障 ，這類故障將使人員輕度受傷、器材及系統(tǒng)輕度損壞，從而導(dǎo)致任務(wù)推遲執(zhí)行、或任務(wù)降級(jí)、或系統(tǒng)不能起作用(如飛機(jī)誤飛 。(輕度故障 ，這

26、類故障的嚴(yán)重程度不足以造成人員受傷，器材或系統(tǒng)損壞，但需要非計(jì)劃維修或修理。故障危害性矩陣如下圖所示： 故障樹分析（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA ）技術(shù)是美國貝爾電報(bào)公司的電話實(shí)驗(yàn)室于1962年開發(fā)的，它采用邏輯的方法，形象地進(jìn)行危險(xiǎn)的分析工作，特點(diǎn)是直觀、明了，思路清晰，邏輯性強(qiáng)，可以做定性分析，也可以做定量分析。體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問題的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測性，它是安全系統(tǒng)工程的主要分析方法之一。一般來講，安全系統(tǒng)工程的發(fā)展也是以故障樹分析為主要標(biāo)志的。FTA 則是從整機(jī)或系統(tǒng)故障開始，逐步分析到基本零件的失效原因。這兩種方法在國外被看作是設(shè)計(jì)圖紙一樣重要，作為設(shè)

27、計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)資料，它收集總結(jié)了該種產(chǎn)品所有可能預(yù)料到的故障模式和原因。設(shè)計(jì)者可以較直觀地看到設(shè)計(jì)中存在的問題。 故障樹分析的基本程序：（1） 熟悉系統(tǒng)：要詳細(xì)了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù)，繪出工藝流程圖或布置圖。（2） 調(diào)查事故：收集事故案例，進(jìn)行事故統(tǒng)計(jì)，設(shè)想給定系統(tǒng)可能發(fā)生的事故。（3） 確定頂上事件：要分析的對(duì)象即為頂上事件。對(duì)所調(diào)查的事故進(jìn)行全面分析，從中找出后果嚴(yán)重且較易發(fā)生的事故作為頂上事件。（4） 確定目標(biāo)值：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和事故案例，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后，求解事故發(fā)生的概率(頻率 ，以此作為要控制的事故目標(biāo)值。（5） 調(diào)查原因事件：調(diào)查與事故有關(guān)的所有原因事件和各種因素。（6） 畫出故障樹：從

28、頂上事件起，逐級(jí)找出直接原因的事件，直至所要分析的深度，按其邏輯關(guān)系，畫出故障樹。（7） 分析：按故障樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，確定各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度。（8） 事故發(fā)生概率：確定所有事故發(fā)生概率，標(biāo)在故障樹上，并進(jìn)而求出頂上事件(事故的發(fā)生概率。（9） 比較：比較分可維修系統(tǒng)和不可維修系統(tǒng)進(jìn)行討論，前者要進(jìn)行對(duì)比，后者求出頂上事件發(fā)生概率即可。（10） 分析：原則上是上述10個(gè)步驟，在分析時(shí)可視具體問題靈活掌握，如果故障樹規(guī)模很大，可借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行。目前我國故障樹分析一般都考慮到第7步進(jìn)行定性分析為止，也能取得較好效果。故障報(bào)告、分析及糾正措施系統(tǒng)（Failure Report Analysis a

29、nd Corrective Action System，F(xiàn)RACAS ）通常稱為“故障信息閉環(huán)管理系統(tǒng)”。利用“信息反饋，閉環(huán)控制”的原理，通過一套規(guī)范化的程序，使發(fā)生的產(chǎn)品故障能得到及時(shí)的報(bào)告和糾正，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的增長，達(dá)到對(duì)產(chǎn)品可靠性和維修性的預(yù)期要求，防止故障再現(xiàn)。FRACAS 建立企業(yè)問題/故障信息數(shù)據(jù)庫，為可靠性設(shè)計(jì)和分析以及關(guān)于維修策略、保障策略和備件策略的制定提供數(shù)據(jù)支持。FRACAS 的工作程序和要求：故障信息傳遞和故障件處理的流程圖見圖。 圖：故障信息傳遞和故障件處理流程（1） 故障報(bào)告故障報(bào)告的范圍軍工產(chǎn)品在研制過程中發(fā)生的所有故障和重大質(zhì)量問題等(以下簡稱為故障 都

30、應(yīng)及時(shí)記錄，并填寫故障報(bào)告表。故障報(bào)告的內(nèi)容故障報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)能完整、真實(shí)地反映故障發(fā)生時(shí)的一切情況，一般包括：a 產(chǎn)品發(fā)生故障的時(shí)間、地點(diǎn)及何種試驗(yàn)；b 發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)品所處的工作狀態(tài)及環(huán)境條件等；c 故障產(chǎn)品的詳細(xì)描述；d 故障現(xiàn)象和特征的詳細(xì)描述；e 故障的觀測者及觀測故障時(shí)的環(huán)境條件。故障報(bào)告的要求故障報(bào)告一般應(yīng)滿足如下要求：a 各產(chǎn)品研制單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，制定統(tǒng)一的故障報(bào)告的表格，以便對(duì)故障報(bào)告進(jìn)行傳遞、統(tǒng)計(jì)處理和儲(chǔ)存(推薦使用G IB84190所列各表 ；b 產(chǎn)品的故障報(bào)告應(yīng)按不同的層次(如總體、系統(tǒng)、設(shè)備、部組件等 和故障的嚴(yán)重等級(jí)規(guī)定故障報(bào)告應(yīng)報(bào)告到哪一級(jí)；c 故障報(bào)告應(yīng)規(guī)定報(bào)告

31、的時(shí)限，如重大故障應(yīng)在多少小時(shí)內(nèi)報(bào)到最高管理級(jí)，一般故障應(yīng)在多少小時(shí)內(nèi)報(bào)告到規(guī)定的管理級(jí)等d 供方在產(chǎn)品研制過程中出現(xiàn)的一般故障由各單位自行處理，但應(yīng)經(jīng)常與總體單位保持聯(lián)系，通報(bào)故障的處理情況。 故障的核實(shí)有關(guān)職能部門接到故障報(bào)告后，應(yīng)根據(jù)故障等級(jí)和故障報(bào)告的詳細(xì)程度，對(duì)故障情況進(jìn)行調(diào)查，對(duì)故障報(bào)告的準(zhǔn)確性進(jìn)行核實(shí)。一般應(yīng)做以下工作：a 重新證實(shí)初次觀測故障的真實(shí)性，進(jìn)一步錄取故障信息；b 查找故障的部位，一直到最低一級(jí)可更換的故障件；c 用相同合格件更換、代替故障件后，重新進(jìn)行測試和試驗(yàn)，以確定故障是否被糾正； d 對(duì)更換下來的故障件進(jìn)行測試，以核實(shí)該可疑故障件是否確有故障，初步確定故障的范

32、圍；e 對(duì)于不可重復(fù)試驗(yàn)的故障件，可以通過對(duì)故障影響和后果(如泄露、斷裂、損壞等 的詳細(xì)觀察來證實(shí)。（2） 故障分析故障分析是由故障現(xiàn)象、后果去查明故障的原因和故障機(jī)理的過程，追查故障原因，應(yīng)一直查出根本原因，并能構(gòu)造出反映故障因果邏輯關(guān)系的故障鏈，確定造成故障的責(zé)任方。對(duì)于特別重大故障應(yīng)成立故障分析工作組，負(fù)責(zé)故障的調(diào)查、分析工作，給出分析結(jié)論，完成故障分析報(bào)告，提出改進(jìn)措施的建議。故障分析工作組組長一般由與該故障無直接責(zé)任關(guān)系的專家擔(dān)任；故障分析工作組成員應(yīng)由各方面、各專業(yè)的代表組成。 故障分析的步驟對(duì)故障進(jìn)行分析的一般步驟為：a 分析有關(guān)產(chǎn)品及其故障的資料（如產(chǎn)品的設(shè)計(jì)資料、試驗(yàn)程序、F

33、MEA 報(bào)告、故障報(bào)告等）；b 分析故障產(chǎn)品的全部工作歷史和故障歷史；c 分析可能導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生故障的外部因素（如試驗(yàn)測試設(shè)備、測試方法、操作環(huán)境及人為因素等）；d 對(duì)故障件進(jìn)行檢查或測試；e 提出故障原因和故障機(jī)理的假設(shè)，并用試驗(yàn)或理論分析的方法進(jìn)行驗(yàn)證；f. 根據(jù)試驗(yàn)或理論分析的結(jié)果，給出故障分析結(jié)論，完成故障分析報(bào)告；g 提出糾正措施建議；h 整理各種資料、工作記錄、試驗(yàn)數(shù)據(jù)，編成檔案及時(shí)歸檔。 故障分析的方法對(duì)報(bào)告的故障進(jìn)行徹底的分析，以確定故障的根本原因。故障分析的方法一般分為以下3種：a 工程分析根據(jù)工程原理和工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)故障產(chǎn)生的原因和機(jī)理進(jìn)行分析，可以通過理論分析計(jì)算、故障模擬試

34、驗(yàn)或?qū)收霞M(jìn)行分解等方法。應(yīng)充分利用FMECA 分析結(jié)果提供的信息，運(yùn)用故障樹分析方法來幫助查明故障模式和原因之間的邏輯關(guān)系。b 失效機(jī)理分析利用觀察、測試、理化分析、解剖、X 光檢查、電子掃描顯微鏡觀測等方法，去研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、工藝過程可能產(chǎn)生的缺陷，分析導(dǎo)致這種缺陷的機(jī)理和過程。該方法主要適用于元器件、零部件和材料等硬件。c 統(tǒng)計(jì)分析通過對(duì)故障產(chǎn)品累計(jì)工作時(shí)間、次數(shù)和出故障次數(shù)，對(duì)該故障模式在類似產(chǎn)品出現(xiàn)的次數(shù)加以系統(tǒng)的整理，以估計(jì)該故障模式的性質(zhì)和出現(xiàn)的概率。 對(duì)故障分析的要求無論采用上述哪一種故障分析方法，其分析的結(jié)果都應(yīng)能判明以下問題：a 該故障是相關(guān)故障，還是非相關(guān)故障? 以便估計(jì)

35、產(chǎn)品在未來使用環(huán)境中是否會(huì)發(fā)生類似的故障；b 該故障是責(zé)任故障還是非責(zé)任故障? 以便在估計(jì)產(chǎn)品可靠性時(shí)考慮是否記入該故障，同時(shí)也利于分清故障產(chǎn)品是故障源還是受害者；c 確定引起故障的責(zé)任方面，如是設(shè)計(jì)、制造的原因，還是元器件、原材料、外購件的缺陷；是設(shè)備的問題還是人為操作的錯(cuò)誤，或是其他未查明的原因等；d 該故障是初次發(fā)現(xiàn)，還是類似產(chǎn)品中早已出現(xiàn)過的故障；e 該故障是需要糾正的系統(tǒng)性問題引起的，還是偶然性問題引起的，如果是偶然性故障，它出現(xiàn)的概率是多少? 是否需要糾正。 故障分析報(bào)告一般故障的分析報(bào)告可參照故障分析報(bào)告表，完成對(duì)故障的分析和擬采取糾正措施的建議。 重大故障應(yīng)由相關(guān)職能部門或故障

36、分析工作組完成故障分析報(bào)告。故障分析報(bào)告是對(duì)整個(gè)故障分析處理過程的總結(jié)，是確定和實(shí)施糾正措施的依據(jù)。重大故障的分析結(jié)論應(yīng)由有關(guān)方面組織評(píng)審，確認(rèn)后方可提出糾正措施的建議。故障分析報(bào)告一般包括以下內(nèi)容：a 、對(duì)產(chǎn)品工作的歷史和對(duì)故障件的故障現(xiàn)象、特征的描述；b 故障調(diào)查和分析過程；c 故障原因和機(jī)理的分析、論證；d 建議的糾正措施和需說明的問題建議等。如故障原因一時(shí)難以查清，應(yīng)在故障分析報(bào)告中，說明理由，經(jīng)故障審查委員會(huì)主任或主管技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后，可暫時(shí)結(jié)束故障分析工作；如已查明故障原因，但未采取糾正措施的故障，也應(yīng)編寫故障分析總結(jié)報(bào)告。報(bào)告中應(yīng)申述不采取或無法采取糾正措施的理由，經(jīng)審批后可暫時(shí)

37、結(jié)束故障分析工作。在產(chǎn)品定型前，對(duì)上述暫時(shí)結(jié)束的故障分析報(bào)告工作應(yīng)重新組織審查，才能最后結(jié)案。故障分析報(bào)告必須按規(guī)定的程序進(jìn)行會(huì)簽和審批。 故障件的管理對(duì)所有的故障件應(yīng)做明顯的標(biāo)識(shí)，以便于識(shí)別和控制，確保按要求進(jìn)行處置。為了便于對(duì)故障的調(diào)查和分析，在完成故障分析之后到糾正措施實(shí)施之前，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場加以保護(hù)，對(duì)故障件要妥善保管，不應(yīng)隨意處理。故障調(diào)查和分析完成后，對(duì)于典型的、重要的故障產(chǎn)品也應(yīng)妥善管理。（3） 故障糾正對(duì)于已查明原因的故障，責(zé)任單位的有關(guān)部門應(yīng)依據(jù)對(duì)故障分析的結(jié)論制定糾正措施，防止故障的再發(fā)生。故障的糾正按以下程序進(jìn)行： 糾正措施的確認(rèn)糾正措施必須通過試驗(yàn)來驗(yàn)證其有效性。同時(shí)應(yīng)分析糾正措施實(shí)施的可行性，是否會(huì)帶來新的故障模式或附加的不可靠性。所以在對(duì)提出的重大故障或質(zhì)量問題糾正措施正式批準(zhǔn)前，應(yīng)組織有關(guān)專家和部門的代表對(duì)糾正措施進(jìn)行評(píng)審，經(jīng)故障審查委員會(huì)批準(zhǔn)后實(shí)施，以確保糾正措施的有效性、可行性，并與其它相關(guān)部分接口相協(xié)調(diào)。 故障糾正措施的報(bào)告故障單位的有關(guān)部門在進(jìn)行故障分析和制定糾正措施后，應(yīng)及時(shí)按規(guī)定的要求準(zhǔn)確、規(guī)范的填寫糾正措施實(shí)施報(bào)告表；在特殊情況下，如查不出故障原因或不能采取糾正措施，應(yīng)在表中說明原因，做為遺留問題備查；對(duì)于早期使用中發(fā)生的偶然性非重大故障或質(zhì)量問