可靠性预计

3.1可靠性预计的目的可靠性预计的目的是定量估计系统设计的可靠性，以便确定所提出的设计是否能达到可靠性要求。不同类型的可靠性预计有不同的目的。可靠性预计是可靠性分配的逆过程，是在完成设计工作选取了元器件之后，把每个元器件的失效率动作参数进行计算的过程。当计算结果不能满足总体分配的指标（MTBF定量值）时必须调整所选元器件的失效率甚至更改电路结构，直到满足要求为止。3.2任务可靠性预计和基本可靠性预计任务可靠性预计是为了估计产品在执行任务过程(任务剖面)中完成其规定功能的概率。基本可靠性预计是为了估计产品所有部件在整个寿命过程(寿命剖面)中由于产品的不可靠所导致的对维修和后勤保证的要求。当同时进行两种可靠性预计时，它们可以为需要特别强调的问题提供依据，并为用户权衡不同设计方案的费用效益提供依据。3.3按产品研制阶段的可靠性预计①可行性预计用于产品方案论证阶段，这一阶段的可靠性预计只限于描述产品的总体情况，其主要目的在于确定所提方案的可靠性要求的现实性，即可靠性要求与元器件当前水平进行比较，从而得出可行性的估计，用来指导预算费用，制定可靠性工作计划。这一阶段的信息是分析现有相似产品得到的。②初步预计用于产品工程研制阶段的早期。其目的在于检查初步设计是否达到了任务要求的可靠性指标，作为变更或改进设计的依据和可靠性分配的依据。这个阶段的信息是设计文件提供的产品单元组成，但并不包括应力信息。③详细预计用于产品工程研制阶段的中期和后期。其主要目的在于评估设计是否达到规定的可靠性指标，以便确定存在的问题和纠正措施，为可靠性增长和验证提供了判据，并为权衡决策创造了条件。这一阶段的信息已具有产品各组成单元的工作环境和应力分析的设计。3.4可靠性预计的要求①在产品进行可靠性预计前，必须建立产品的可靠性模型，根据产品的模型和任务剖面或寿命剖面进行可靠性预计，当上述剖面不明确时，应按最恶劣工作情况和环境条件进行可靠性预计。②当产品设计更改或失效数据变更时，必须及时修正可靠性模型，重新进行产品的可靠性预计。③产品的可靠性预计应按GJB/Z299A《电子设备可靠性预计手册》规定进行或者按用户认可的其它数据来源进行。④预计方法可以根据用途和研制阶段进行选择。⑤应当强调建模和预计工作的及时性，应在计划决策之前提供有用信息。⑥基本可靠性预计是依据寿命剖面的要求，使用串联模型来估计产品所有部件对维修和后勤保证的要求。预计应考虑产品所有单元(包括备件)在执行任务和准备执行任务过程中发生的所有要求维修或更换的失效，并对这些零部件的故障提出维修和后勤保障。⑦任务可靠性预计是依据任务剖面的要求采用串--并联模型估计产品成功地完成规定任务的概率。任务可靠性预计应考虑产品各单元在执行任务过程中发生的足以影响任务成功的各种故障。⑧随着产品从电路设计进入硬件生产阶段，这时有许多实际试验信息可以利用，这时可靠性计算从预计进展到硬件设备的评估阶段。预计值与估计值的真实性都取决于模型的假设和信息的质量。及时证实和正确分析没有达到规定的可靠性指标的原因，可为改进措施提供依据。改进措施确定得越及时，对实现改进措施受计划的限制就越小，对提高产品的可靠性所产生的效果就越大。⑨为了在早期阶段确定可靠性要求的可行性和在研制生产阶段确定可靠性要求的可接受性，订购方应当规定承制方必须进行可靠性预计与评估。这些工作与可靠性指标论证、分配、产品方案分析等活动有密切联系，有时需交错和反复进行。⑩任务可靠性预计应该考虑产品规范中规定的每一种工作模式，并对它们加以区分。预计工作应该表明产品是否满足了订购方规定的所有可靠性要求。3.5可靠性预计的方法步骤3.5.1相似设备法此法用于产品方案论证阶段。①原理它是利用现有相似设备的特定经验而得到的一种预计方法。这种方法是将正在研制的设备与这个相似设备进行比较，找出差别加以修正，得出研制设备的可靠性要求。现有相似设备可靠性是过去曾用某种手段确定过，并通过了现场评定的。对正在按系列开发的设备这种方法可以不断应用。对预期的新设计不仅要与老设计相似，而且还要易于确定和评定它们之间的细微差别。②程序a.相似设备进行比较时应该考虑的要点：产品的结构和性能比较；设计的相似性；制造工艺的相似性；产品寿命剖面的相似性(后勤保证、工作和环境条件)；程序与计划的相似性；已达到并经验证的可靠性值。b.相似设备法的真实性决定于两个产品间的等效程度，而不仅仅决定于用来描述产品的一般术语。例如：虽然两个都是通用电源，但一个10瓦电源所达到的可靠性一般不能用做研制一个一千瓦电源的预计，因为新研制的电源的功率高出太多。如果有尺度因子能把可靠性与产品参数(如功率水平)联系起来则可以进行比较。3.5.2相似电路法此法用于产品的方案论证阶段。①原理它是利用相似电路的特定经验而得到的一种预计方法。这种方法用于被考虑的对象只有一个电路或者是相似设备法不能使用的情况。这种方法是将研制的电路与一个相似电路进行比较，找出差别加以修正，得出研制电路的可靠性要求。现有相似电路的可靠性过去曾用某种手段确定过，并通过了现场评定。对按系列开发的电路，这种方法可以不断地应用。对预期的新设计不仅要与老设计相似，而且还要易于确定和评定它们之间的细微差别。各个单个电路的可靠性要求可以综合为整个产品的可靠性指标，其表达式为：Ni：失效率为λi的电路数目，n:不同电路种类数。②程序a.进行相似电路比较的要点：电路的结构和性能的相似性；设计的相似性；制造工艺的相似性；电路寿命剖面的相似性(后勤保证、工作和环境条件)；程序与计划的相似性；已达到并经验证的可靠性值。b.利用公式将单个电路的可靠性综合为整个产品的可靠性预计值。为了确定一个现实的产品可靠性预计，在将单个电路可靠性综合到一起时，应该考虑电路互连的可靠性要求。c.相似电路法的真实性，取决于电路之间的等效程度，而不仅仅决定于来描述电路的一般术语。例如：虽然两者都是通用音频放大器，但一个是100毫瓦的放大器电路，一般不能用作研制10瓦放大器电路的可靠性预计。因为研制的放大器的功率高得多，会由于设计的差别和应力的关系致使可靠性低得多。如果有尺度因子能把可靠性与产品参数(如功率水平)实际地联系起来，才可以进行比较。d.各承制方和订购方共同认可的附有有关失效率数据的电路手册或文件，可以用于相似电路法进行可靠性预计。3.5.3简单枚举归纳推理快速预计法此法用于产品的方案论证阶段。①原理利用简单枚举归纳推理的办法总结元器件的平均基本失效率λ0的取值范围，再根据各种因素对设备可靠性的影响引入各种影响因子，并制定了诸因子的取值范围将元器件的平均失效率加以修正即成为设备的可靠性预计指标。若电子设备可靠性符合指数分布且为串联可靠性模型，则：λs＝λ0·N·K1·K2·K3·K4·K5(3-3-2)②程序a.确定设备所有元器件的平均基本失效率λ0：λ0＝10_5～10-6/小时b.确定影响设备可靠性指标诸因子的取值：电子设备复杂程度N，用所含元器件总数表示，一般需粗略估计；降额设计效果因子K1＝(10～1)×10-2；环境应力筛选效果因子K2＝0.5～0.1；环境影响因子K3，它的取值离散性较大，这是因为环境应力差别很大。一般推荐值为：试验室内：K3＝1，车载：K3＝20，普通室内：K3＝5，舰船载：K3＝15，陆用固定：K3＝8，机载：K3＝50；机械结构影响因子K4，根据复杂程度取K4＝1.5～13.5；制造工艺影响因子K5，根据工艺的成熟状况取K5＝1.5～3.5。c.确定设备的失效率：λS＝λO·N·K1·K2·K3·K4·K5设备的平均故障间隔时间：MTBFS＝1/λS