按照國軍標(biāo)要求，軍工產(chǎn)品可靠性設(shè)計分析工作項目很多，其實真正落實到產(chǎn)品設(shè)計過程中審核的重點各有不同。

 

一定要記住，可靠性設(shè)計分析工作目的是影響產(chǎn)品的設(shè)計，通過可靠性工作真正提升產(chǎn)品可靠性水平。

 

結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，可靠性設(shè)計分析要點總結(jié)如下，這也是項目評審和審核的重點。

 

可靠性建模要點

 

（1）可靠性建模是進行可靠性分配/預(yù)計的基礎(chǔ)，因此必須盡早開展，并隨著產(chǎn)品的研制進展不斷細化迭代。

 

（2）應(yīng)該先建立產(chǎn)品的可靠性框圖，然后據(jù)此建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

 

（3）在建立基本可靠性模型時，要包括產(chǎn)品的所有組成單元。當(dāng)單元工作在多個環(huán)境條件下，應(yīng)該采用可靠性最差的數(shù)據(jù)進行分析。

 

（4）不同的任務(wù)剖面應(yīng)該分別建立各自的任務(wù)可靠性模型，模型中應(yīng)該包括在該任務(wù)剖面中工作的所有單元。

 

（5）任務(wù)可靠性框圖應(yīng)該與系統(tǒng)的任務(wù)故障判據(jù)一致。

 

（6）當(dāng)提高單元的可靠性所花的費用高于使用冗余模型的費用時，則應(yīng)采用冗余模型。

 

（7）對于簡單并聯(lián)模型，n=2時，可靠度的提高最顯著；當(dāng)冗余單元超過一定數(shù)量時，可靠性提高的速度大為減慢，因此需要進行權(quán)衡。

 

（8）當(dāng)采用冗余時，在產(chǎn)品層次較低的地方采用冗余的效果比層次較高的地方好。例如，在元件級采用冗余比部件級好。但工程上有時不允許進行級別低的冗余，工程上常用的是部件級及設(shè)備的冗余。

 

（9）采用并聯(lián)模型可以提高產(chǎn)品的任務(wù)可靠性，但也會降低產(chǎn)品的基本可靠性，同時增加產(chǎn)品的重量、體積、復(fù)雜度、費用及設(shè)計時間。因此，必須進行綜合權(quán)衡。

 

可靠性分配要點

 

（1）可靠性分配應(yīng)在研制階段早期進行，這樣可以使設(shè)計人員盡早明確其設(shè)計產(chǎn)品的可靠性要求，并作為外協(xié)、外購產(chǎn)品可靠性定量要求的依據(jù)。

 

（2）為了盡量減少可靠性分配的重復(fù)次數(shù)，進行可靠性分配時，應(yīng)在可靠性指標(biāo)的基礎(chǔ)上留有一定的余量，一般按可靠性指標(biāo)的1.1～1.2倍進行分配。

 

（3）對于有并聯(lián)的分系統(tǒng)，應(yīng)先把可靠性方框圖逐步簡化，形成一個串聯(lián)系統(tǒng)，然后再進行分配。

 

（4）對于已有可靠性指標(biāo)的貨架產(chǎn)品或成熟產(chǎn)品，不再進行可靠性分配。

 

（5）可靠性分配時應(yīng)綜合考慮產(chǎn)品各組成單元的復(fù)雜度、重要度、技術(shù)成熟度、工作時長等因素。

 

（6）通過選擇一種可靠性分配方法對產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)進行分配后，需要對分配結(jié)果進行驗算，確定分配結(jié)果是否滿足指標(biāo)要求。驗算的方法是當(dāng)組成單元分配的故障率之和大于產(chǎn)品的故障率指標(biāo)（假定服從指數(shù)分布），即，則可靠性指標(biāo)分配不成功，需要重新分配。

 

電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計要點

 

（1）可靠性預(yù)計工作應(yīng)與功能性能設(shè)計同步進行，在產(chǎn)品研制的各個階段，可靠性預(yù)計應(yīng)反復(fù)迭代，以使預(yù)計結(jié)果與產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)始終保持一致。

 

（2）注意與故障定義和任務(wù)剖面的相關(guān)性。不同的任務(wù)剖面對應(yīng)不同的預(yù)計值，故障定義影響預(yù)計的模型與結(jié)果。

 

（3）在方案論證和初步設(shè)計階段，可靠性預(yù)計只能提供大致的估計值，這些值適用于最初分配的比較和確定分配的合理性。隨著設(shè)計工作的進展，產(chǎn)品定義進一步確定，可靠性模型的細化，可靠性預(yù)計結(jié)果將逐步趨于精確。

 

（4）由于可靠性信息數(shù)據(jù)積累不足，產(chǎn)品的可靠性預(yù)計結(jié)果可能并不精確，但這不會影響對產(chǎn)品各種設(shè)計方案或各組成單元的可靠性的對比結(jié)果，因此，可靠性預(yù)計結(jié)果的相對值有時比絕對值更有意義。通過可靠性預(yù)計結(jié)果的對比可以找到系統(tǒng)易出故障的薄弱環(huán)節(jié)，加以改進；可靠性預(yù)計結(jié)果是方案優(yōu)選、調(diào)整的重要依據(jù)。

 

5）可靠性預(yù)計值必須大于產(chǎn)品研制總要求或合同中確定的成熟期規(guī)定值或目標(biāo)值，否則，必須及時采取設(shè)計改進措施，直到預(yù)計結(jié)果達到要求為止。

 

非電產(chǎn)品可靠性預(yù)計要點

 

（1）使用應(yīng)力強度干涉法時，為了使可靠度計算更為準(zhǔn)確，需要清楚地了解零部件的應(yīng)力和強度分布形式及分布參數(shù)。

 

（2）可靠性預(yù)計結(jié)果應(yīng)大于規(guī)定的要求，否則必須采取改進措施。

 

（3）非電產(chǎn)品可靠性的預(yù)計模型和數(shù)據(jù)來源的準(zhǔn)確性需要特別注意。

 

（4）使用極限狀態(tài)函數(shù)法時，注意區(qū)分隨機變量的分布形式，對正態(tài)分布和非正態(tài)分布的隨機變量要分別處置。

 

（5）對于復(fù)雜非電產(chǎn)品的可靠性預(yù)計建議采用計算機輔助設(shè)計軟件進行。

 

FMECA要點

 

（1） 重視FMECA計劃工作。實施中應(yīng)貫徹邊設(shè)計、邊分析、邊改進和“誰設(shè)計、誰分析”的原則。可在可靠性工程師的協(xié)助下,由產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計人員完成,最好由各相關(guān)部門的代表組成一個分析小組,以便發(fā)揮各方面專家的特長,全面發(fā)現(xiàn)潛在缺陷。

 

（2）加強規(guī)范化工作。產(chǎn)品總體單位應(yīng)明確與各轉(zhuǎn)承制單位之間的職責(zé)與接口分工,統(tǒng)一規(guī)范、技術(shù)指導(dǎo),并跟蹤其效果,以保證FMECA分析結(jié)果的正確性、可比性。

 

（3）及時性。在不同階段應(yīng)及時開展FMECA,同時必須與設(shè)計工作保持同步。FMECA的結(jié)果應(yīng)作為進一步設(shè)計的參考,在設(shè)計中加以改進。FMECA的有效與否很大程度上取決于分析及糾正是否及時,應(yīng)在產(chǎn)品研發(fā)的各評審點及其之前提供有用的信息,否則它就是不及時的和沒有作用的。

 

（4）層次性。各約定層次間存在一定的關(guān)系,即低層次產(chǎn)品的故障模式是相鄰上一層次的故障原因。FMECA是一個由下而上的分析迭代過程。

 

（5）有效性。改進措施的有效與否是FMECA改善產(chǎn)品可靠性水平的關(guān)鍵。為使這些措施是合理有效的,應(yīng)注意以下四點:

 

1) 改進措施首先從設(shè)計、工藝等方面考慮。僅用換件、維修等是不能提高產(chǎn)品固有可靠性的。

 

2) 在確定是否采取進一步的改進措施時,應(yīng)進行可靠性與經(jīng)濟性的權(quán)衡。

 

3) 書寫建議改進措施的原則是使上級領(lǐng)導(dǎo)及負責(zé)人易于理解,并決定是否采取這些措施。

 

4) 應(yīng)把FMECA的結(jié)果補充到圖紙、技術(shù)資料及標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量文件中,以體現(xiàn)糾正措施的有效性。

 

（6）完整性。徹底弄清產(chǎn)品各功能級別的全部可能的故障模式是至關(guān)緊要的,因為整個FMECA的工作就是以這些故障模式為基礎(chǔ)進行的。這里強調(diào)的是全部故障模式,絕不可不經(jīng)分析就想當(dāng)然認為某種或某些故障模式不重要,放棄分析,這樣做有時會導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

 

（7）對于RPN高的故障模式,應(yīng)從降低故障發(fā)生概率等級、故障影響嚴(yán)酷度等級和改進故障檢測手段方面提出改進措施;在RPN分析中,不同的故障模式可能出現(xiàn)RPN相同的情況,對此分析人員應(yīng)對嚴(yán)酷度等級高的故障模式給予更大的關(guān)注。

 

（8）在一般零件的故障模式嚴(yán)酷度評級中,若出現(xiàn)法規(guī)中不允許發(fā)生的故障模式,原則上應(yīng)評定其嚴(yán)酷度為最高等級。

 

（9）開展FMEA時的S,O,D值只有相對的意義,只能比較在具體的FMEA時不同失效模式的相對等級和關(guān)注等級。

 

嵌入式軟件FMECA要點

 

（1）SFMECA的應(yīng)用重點在軟件開發(fā)過程的早期，如需求分析與概要設(shè)計階段，找出可能存在的與功能和性能有關(guān)的缺陷，以盡早完善需求分析與概要設(shè)計。

 

（2）應(yīng)明確和掌握SFMECA 基本步驟中主要內(nèi)容，如分析對象既可以是軟件的系統(tǒng)、分系統(tǒng)、部件，又可以是能單獨編譯的模塊；軟件故障除了與硬件故障一樣與功能有關(guān)的缺陷外，還有一種僅與軟件本身有關(guān)的缺陷，對這兩種缺陷在SFMECA 中均要加以糾正等。

 

（3）SFMECA 與其他故障分析方法(如軟件FTA等)綜合進行分析可取得更佳效果。

 

損壞模式及影響分析（DMEA）要點

 

（1）明確DMEA與生存力的關(guān)系。針對生存力四個基本要素：難以被敵方察覺(如隱形武器裝備)、難以被敵方命中(如利用電子干擾設(shè)備)、難以被敵方擊毀(如裝甲防護或被覆)、遭損壞后但能迅速修復(fù)或自救(如自行撤離)，通過DMEA結(jié)果，采取相應(yīng)的有效措施，提高武器裝備的生存力。

 

（2）明確威脅機理類似于FMEA中的故障機理，它是造成產(chǎn)品損壞模式的根本原因。在實施DMEA時，往往選擇一種或幾種典型的威脅機理進行針對性的分析。

 

（3）掌握DMEA與FMEA的關(guān)系。DMEA是在FMEA基礎(chǔ)上進行的。未進行FMEA，就不能進行DMEA。FMEA是針對產(chǎn)品在使用過程中(含作戰(zhàn))可能出現(xiàn)的偶然故障和耗損故障；而DMEA是針對產(chǎn)品在戰(zhàn)場環(huán)境下出現(xiàn)各種戰(zhàn)斗損壞。DMEA是針對產(chǎn)品的損壞模式及影響加以改進，一般不會顯著地提高其可靠性，但能改善產(chǎn)品的生存力和易損性。

 

（4）提高DMEA分析效率。廣泛收集整理、分析歸納各類裝備的戰(zhàn)損數(shù)據(jù)，建立戰(zhàn)損分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、戰(zhàn)損模式數(shù)據(jù)庫，提高DMEA的分析效率。

 

工藝FMECA要點

 

（1）遵循“誰工藝設(shè)計、誰分析”的原則。在工藝FMECA中應(yīng)充分考慮產(chǎn)品設(shè)計特性，根據(jù)需要，邀請產(chǎn)品設(shè)計人員參與分析工作，并促進不同部門之間充分交換意見，以最大限度地確保產(chǎn)品滿足“顧客”的需求。

 

（2）工藝FMEA是一個動態(tài)的、反復(fù)迭代分析的過程。應(yīng)對工藝故障模式的風(fēng)險優(yōu)先數(shù)(RPN)值的大小進行優(yōu)先排序，并對關(guān)鍵過程采取有效地改進措施，進而對改進后的RPN 進行跟蹤，直到RPN值滿足可接受水平為止。

 

（3）應(yīng)明確工藝FMECA 與設(shè)計的關(guān)系，工藝FMEA中的缺陷不能全靠更改產(chǎn)品設(shè)計缺陷來克服，主要是從工藝設(shè)計和工藝FMEA中采取有效措施加以解決。設(shè)計缺陷所產(chǎn)生的潛在故障模式也可能包含在工藝FMEA中，它們的后果及避免措施由DFMEA解決。

 

（4）可以與FTA技術(shù)結(jié)合使用，F(xiàn)TA分析結(jié)果可以作為工藝FMEA的輸入。

 

FTA要點

 

（1）為保證分析工作的及時性，應(yīng)在設(shè)計階段早期開始分析工作，并在各個研制階段都要迭代進行，以反映產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)和工藝的變化。

 

（2）貫徹“誰設(shè)計、誰分析”的原則，并邀請經(jīng)驗豐富的設(shè)計、使用和維修人員參與FTA工作。

 

（3）應(yīng)該首先開展FMEA/CA工作，從故障后果為Ⅰ、Ⅱ類的系統(tǒng)故障模式中選擇最不希望發(fā)生的故障模式作為頂事件，建立故障樹。

 

（4）必須考慮環(huán)境、人為因素對產(chǎn)品的影響，當(dāng)產(chǎn)品處于多個環(huán)境剖面下工作時，應(yīng)分別進行分析。

 

（5）若產(chǎn)品具有多個工作模式，各工作模式的頂事件應(yīng)該單獨分析。

 

（6）在進行故障樹分析時，假設(shè)底事件之間是相互獨立的，并且每個底事件及頂事件只考慮其發(fā)生或不發(fā)生兩種狀態(tài)。

 

（7）建樹時，門與門之間不能直接相連。

 

（8）復(fù)雜產(chǎn)品的故障樹應(yīng)該進行模塊分解和簡化，并盡可能采用有關(guān)軟件輔助進行故障樹分析。

 

（9）建立故障樹后都要進行定性分析，根據(jù)相關(guān)要求確定是否需進行定量分析。

 

（10）必須進行薄弱環(huán)節(jié)分析及重要度分析，并提出可能的改進措施及改進的先后順序。