六性工程技术概要.ppt

大唐移动六性技术培训六性工程技术概要 陈晓彤2015年1月 内容安排 2 3 安全性工程技术 测试性工程技术 4 维修性工程技术 1 可靠性工程技术 5 保障性工程技术 6 环境适应性工程技术 可靠性工作流程 产品设计 设计FMEA 设计验证计划 DVP R 可靠性建模可靠性预计 过程FMEA 控制计划 验证要求 用户要求 技术规范 可靠性增长 可靠性分配 可靠性设计准则 可靠性关键工作项目 定量分析 定性分析 可靠性建模可靠性分配可靠性预计可靠性评估 故障模式影响分析可靠性设计准则 可靠性工作流程 产品设计 设计FMEA 设计验证计划 DVP R 可靠性建模可靠性预计 过程FMEA 控制计划 验证要求 用户要求 技术规范 可靠性增长 可靠性分配 可靠性设计准则 可靠性设计准则 可靠性工作流程 产品设计 设计FMEA 设计验证计划 DVP R 可靠性建模可靠性预计 过程FMEA 控制计划 验证要求 用户要求 技术规范 可靠性增长 可靠性分配 可靠性设计准则 可靠性分配和验证 将产品的可靠性指标 由上到下 由整体到局部逐级分配到规定的产品层次 分系统 设备 软件等 以此作为可靠性设计和提出外协 外购产品可靠性定量要求的依据 可靠性分配方法等分配法评分分配法比例组合法考虑重要度和复杂度的分配方法余度系统的比例组合法可靠性分配可靠度的再分配法可靠性验证方法使用验证试验验证计算验证其他验证 工程实例 可靠性工作流程 产品设计 设计FMEA 设计验证计划 DVP R 可靠性建模可靠性预计 过程FMEA 控制计划 验证要求 用户要求 技术规范 可靠性增长 可靠性分配 可靠性设计准则 可靠性建模和预计 可靠性模型表示系统与单元之间的可靠性逻辑关系 通过可靠性模型是对产品或者系统的可靠性进行定量的估计 推测其可能达到的可靠性水平 可靠性模型 SubsystemARA t SubsystemCRC t SubsystemBRB t SystemRs t SYSTEM 系统的可靠度RS t i是下属分系统的可靠度RA t RB t RC t 的函数 可靠性框图模型 A B C 串联模型 SystemsuccessifAandBandCaresuccessful 并联模型 C B A SystemsuccessifAorBorCissuccessful 串并联模型 C B A SystemsuccessifAand BorC issuccessful C B A Systemsuccessif AandB orCissuccessful Switchedredundancyandmoutofnconfigurationsarealsopossible RBD是分层次构建的 通用可靠性预计方法 通用的可靠性预计方法适用于所有类型的产品 包括以下两种方法相似产品预计法 根据相似产品的评估结果 进行适当修正作为当前产品的预计结果 前提是有相似产品并有足够的数据 是首选的方法 数据手册预计法 根据查询NPRD EPRD数据手册进行预计 经验系数预计法 根据类比产品的MTBF 对比其复杂性 成熟性以及环境特征进行类比预计 是万不得已的预计方法 前提是有类比产品的MTBF 可靠性工作流程 产品设计 设计FMEA 设计验证计划 DVP R 可靠性建模可靠性预计 过程FMEA 控制计划 验证要求 用户要求 技术规范 可靠性增长 可靠性分配 可靠性设计准则 故障模式影响及危害性分析 FMECA 故障模式影响及危害度分析 FailureModeEffectsandCriticalityAnalysis 简记为FMECA 是分析系统中每一产品所有可能产生的潜在故障模式及其对系统造成的所有可能影响 并按每一个故障模式的严重程度 发生频度予以分类的一种归纳分析方法 是一个系统化的过程 利用表格方法 同时也是用于解决问题的工具 来识别潜在的故障及其影响 设计FMEA 故障原因 故障原因分析产品本身 接口 环境等原因产品本身原因借助FTA来自于 P图中的干扰因子产品本身原因时间因素环境因素接口因素 FMEA工作一体化 3F 的综合实施 FMEA信息与产品设计开发信息的交互 FMEA工作流程 可靠性工作流程 产品设计 设计FMEA 设计验证计划 DVP R 可靠性建模可靠性预计 过程FMEA 控制计划 验证要求 用户要求 技术规范 可靠性评估 增长 可靠性分配 可靠性设计准则 设计验证计划和报告 是一种制订贯穿于产品开发过程的试验活动计划和文件化的方法 设计验证是一种严格的并以文件形式开展的活动 由具备规定资格和资历的人客观地去执行 产品设计师负责提出所设计产品的验证需求和验证项目 负责订一个为保证部件或系统符合所有工程要求所需的试验的全面完整的计划 以便安排出合理的试验程序 设计验证计划 确定验证方法 设计验证计划 设计验证计划 可靠性工作流程 产品设计 设计FMEA 设计验证计划 DVP R 可靠性建模可靠性预计 过程FMEA 控制计划 验证要求 用户要求 技术规范 可靠性增长 可靠性分配 可靠性设计准则 工程试验 可靠性工作流程 产品设计 设计FMEA 设计验证计划 DVP R 可靠性建模可靠性预计 过程FMEA 控制计划 验证要求 用户要求 技术规范 可靠性评估 增长 可靠性分配 可靠性设计准则 故障信息闭环管理 FRACAS FRACAS是 FailureReportAnalysisandCorrectiveActionSystem 的缩写 是 故障报告 分析及纠正措施系统 FRACAS通常也称为 故障信息闭环管理系统 FRACAS有多种称法 如 归零管理 PRACAS 8D 等 FRACAS简单说明 利用 信息反馈 闭环控制 的原理 通过一套规范化的程序 使发生的产品故障能得到及时的报告和纠正 从而实现产品可靠性的增长 达到对产品可靠性和维修性的预期要求 防止故障再现 通过FRACAS建立企业问题 故障信息数据库 为可靠性设计和分析以及关于维修策略 保障策略和备件策略的制定提供数据支持 FRACAS作用 FRACAS一般业务流程 技术服务部门 质量部 故障管理委员会 研发部门 问题记录 根原因分析 制定纠正措施 工艺部门 采购部门 初步原因分析 责任认领 仲裁 分析 纠正 效果确认 进入整改流程 建立问题报告并立项 问题解决 归档 关闭 纠正措施实施 纠正措施实施 纠正措施实施 纠正措施实施 实施效果确认 制定永久纠正措施 设计准则 测试方法 故障模式库 器件优选 维修保障策略 质量体系文件 确认问题已解决 问题闭环 归档 责任认领 分析 纠正 责任认领 分析 纠正 是 否 责任明确 非重大 非频发 重大 频发故障或责任不清 可靠性工作流程 产品设计 设计FMEA 设计验证计划 DVP R 可靠性建模可靠性预计 过程FMEA 控制计划 验证要求 用户要求 技术规范 可靠性评估 增长 可靠性分配 可靠性设计准则 可靠性数据跟踪和评估 一旦开始产品试验 就要建立可靠性信息系统产品在试验过程中发生故障 就需要 用FRACAS流程进行分析和解决故障信息收集和管理进行可靠性数据评估 点估计 下限估计 置信度 一般取0 6 0 9 X2 卡方分布 Excel Chiinv 内容安排 2 3 安全性工程技术 测试性工程技术 4 维修性工程技术 1 可靠性工程技术 5 保障性工程技术 6 环境适应性工程技术 内容安排 2 3 安全性工程技术 测试性工程技术 4 维修性工程技术 1 可靠性工程技术 5 保障性工程技术 6 环境适应性工程技术 安全与安全性 安全性不发生事故的能力 GJB900 90 系统安全性通用大纲 产品所具有的不导致人员伤亡 系统毁坏 重大财产损失或不危及人员健康和环境的能力 GJB451A 可靠性维修性保障性术语 不导致人员伤亡 危害健康及环境 不给设备或财产造成破坏或损伤的能力 GJB1405 92 质量管理术语 Freedomfromthoseconditionsthatcancausedeath injury occupationalillness damagetoorlossofequipmentorproperty ordamagetotheenvironment MIL STD 882D StandardPracticeforSystemSafety 风险严重性 第38页 危险严重性 风险可能性 第39页 危险可能性 风险矩阵 研制各阶段安全性分析工作 研制各阶段安全性分析工作 注 表中 表示最佳时间 表示可以选用 空白表示不做要求 初步危险分析 PreliminaryHazardAnalysis PHAPHA用于初步概略地检查系统或分系统中存在的危险 通过PHA 初步识别系统或分系统中潜在的危险源和危险状态 分析发生危险的原因和危险后果及影响 预计这些危险对人员伤害或对设备损坏的严重性和可能性 进行定性的风险评价 并初步提出建议的控制措施或应急预案来消除或减少危险 以便在发生事故之前消除或尽量减少事故发生的可能性或降低事故有害影响的程度 分系统危险分析 分系统危险分析 SSHA 是在获得有关分系统的较为详细的设计信息后 实施的安全性分析 其主要内容是根据分系统的任务要求和设计特性 研究分系统在正常工作和发生故障时可能发生的危险事件 并依据设计中的安全性措施 对分系统的安全性进行评价 系统危险分析 系统危险分析 SHA 是在获得有关系统的较为详细的设计信息后 实施的安全性分析 其主要内容是根据系统的任务要求和设计特性 研究系统在正常工作和发生故障时可能发生的危险事件 并依据设计中的安全性措施 对系统的安全性进行评价 系统危险分析重点考虑当若干独立产品在系统中组合时 其各自的危险因素通过接口和工作界面在系统中引起的相互影响 以及由于接口和工作界面而引入的新的危险因素 内容安排 2 3 安全性工程技术 测试性工程技术 4 维修性工程技术 1 可靠性工程技术 5 保障性工程技术 6 环境适应性工程技术 测试性定义 一个系统 设备或产品可靠性再高也不能保证永远正常工作 使用者和维修者要掌握其健康情况 要确知有无故障或何处发生了故障 这就要对其进行监控和测试 我们希望系统和设备本身能为此提供方便 这种系统和设备本身锁具有的便于监控其健康状况 易于进行故障诊断测试的特性 就是系统和设备的测试性 国内外相关标准对测试性有不同的定义 在这里我们引用GJB2547 1995的定义 也是目前最为广泛认可的测试性定义 测试性是指产品能及时准确地确定其状态 可工作 不可工作或性能下降 并隔离其内部故障的一种设计特性 测试性技术框架 测试性设计目标 性能监测指在不中断产品工作的情况下 对选定性能参数进行连续或周期性的观测 以确定产品是否在规定的极限范围内工作的过程 通过性能监测 可以实时监测产品中关键的性能或功能特性参数 并随时报告给操作者 以便分析判断性能是否下降 故障检测指发现故障存在的过程 通过故障检测 可以确定产品是否存在故障 故障隔离指把故障定位到实施修理所要更换的产品组成单元的过程 通过故障隔离 可以确定出产品内的具体故障可更换单元 虚警抑制指对故障检测和故障隔离中的虚假指示进行抑制和消除的过程 通过虚警抑制 可以降低虚警率 给出准确的故障指示 故障预测 指收集分析产品的运行状态数据并预测故障核实发生的过程 通过故障预测 可以得到产品内部件的故障前工作时间或剩余寿命 以便及时采取有效处理措施 如提前更换故障部件等 测试性设计技术 固有测试性指仅取决于产品设计 不依赖于测试激励和响应数据的测试性 它主要包括功能和结构的合理划分 测试可控性和可观测性 测试设备兼容性等 及产品设计上要保证其有方便测试的特性 机内测试 BIT 指系统或设备内部提供的检测和隔离故障的自动测试能力 BIT同系统或设备是一体的 外部自动测试通常是借助自动测试设备 ATE 或者自动测试系统 ATS 完成的 ATE用于自动完成对被测对象故障诊断 功能参数分析以及评价性能下降的测试设备 通常是在计算机控制下完成分析评价并给出判断结果 是人员的介入减到最少 ATE同系统或设备是分离的 人工测试指以维修人员为主进行的故障诊断测试 是对BIT和ATE无法实现检测和隔离的一种补充 但不能单靠视觉和感觉 需要借助一定的仪器设备和工具 对于复杂对象 还需要事先有测试流程或诊断手册 综合诊断指通过综合所有相关要素 如测试性 自动或人工测试 培训 维修辅助措施和技术资料等 获得最大的诊断效能的一种结构化过程 是实现经济有效地检测和无模糊隔离武器系统及设备中所有已知的或可能发生的故障以满足武器系统任务要求的手段 健康管理泛指与系统状态检测 故障诊断 预测 故障处理 综合评价 维修保障决策等相关的过程或者功能 是将内部 外部测试综合考虑的一种设计形式 测试性工程任务 测试性工程任务 续 测试性工程任务 续 测试性对系统特性的影响 测试性参数 测试性参数 故障检测率 故障检测率 FDR 定义为在规定的时间内 用规定的方法正确检测到的故障数与被测单元发生的故障总数之比 用百分数表示 式中 NT为故障总数 或在工作时间T内发生的实际故障数 ND为正确检测到的故障数 上式用于验证和外场数据统计 对于某些系统和设备 故障率 为常数 上式可改写为 式中 D为被检测出的故障模式的总故障率 为所有故障模式的总故障数 i为地i个故障模式的故障率 Di为第i个被监测出故障模式的故障率 上式用于测试性分析和预计 测试性参数 故障隔离率 故障检测率 FIR 定义为在规定的时间内 用规定的方法正确隔离到不大于规定的可更换单元数的故障数与同一时间内检测到的故障数之比 用百分数表示 式中 NL为规定条件下用规定方法正确隔离到小于等于L个可更换单元的故障数 ND为规定条件下用规定方法正确检测到的故障数 用于某些系统和设备的分析和预计的数学模型 式中 D为被检测出的故障模式的总故障率 L为可隔离到小于等于L个可更换单元的额故障模式的故障率之和 Li为可隔离到小于等于L个可更换单元的故障中 第i个故障模式的故障率 L为隔离组内的可更换单元数 也称故障隔离的模糊度 测试性参数 故障虚警率和平均虚警间隔时间 虚警率 FAR 定义为在规定的工作时间内 发生的虚警数与同一时间内的故障指示总数之比 用百分数表示 式中 NFA为虚警次数 NF为真是故障指示次数 N为指示 报警 总次数 对于某些系统和设备的FAR分析及预计的数学模型 式中 FA为虚警发生的频率 包括会导致虚警的BITE的故障率和未防止的虚警时间的频率等之和 D为被检测到的故障模式的故障率之和 平均虚警间隔时间 MFHBFA 定义为在规定工作时间内产品运行总时间与虚警总次数之比 T为产品运行总时间 测试诊断方案 对系统 设备或UUT进行故障诊断 通常是采用嵌入诊断和外部诊断来提供完全的故障检测和隔离能力 所以任何诊断方案的组成都少不了这两种诊断方法 只是以哪种诊断为主 哪种诊断为辅的问题 以及用什么设备和监测方法来实现的问题 实现BIT 自动测试 人工测试或远程诊断 无论对哪一级产品进行测试都需要一定硬件 软件和设备 另外还需要支持统一的信息模型 这些就是组成诊断方案的要素 如下所示 测试性预计 内容安排 2 3 安全性工程技术 测试性工程技术 4 维修性工程技术 1 可靠性工程技术 5 保障性工程技术 6 环境适应性工程技术 维修类型 维修性工作的主要内容 维修性要求建立维修性模型维修性分配维修性预计故障模式及影响分析 维修性信息损坏模式及影响分析 DMEA 维修性设计准则维修性分析 维修性定量要求 维修性要求是设计的出发点 是验证的依据直接度量产品维修性的水平 维修性目标具体化通过维修性建模 分配 预计等工作 把维修性定量要求结合到产品设计中通过试验验证考核设计是否达到指标要求 平均修复时间 MTTR Mct在规定的条件下和规定的时间内 产品在任一规定的维修级别上 修复性维修总时间与在该级别上被修复产品的故障总数之比 65 维修性参数 MTTR MTTR MeanTimeToRestore 表示针对发生故障的产品 平均恢复产品功能所需的时间 恢复产品功能的活动包括下所示的各个环节 维修性定性要求 1 良好的可达性 维修部位看得见 容易够得着 2 提高标准化和互换性程度 3 具有完善的防差错措施及识别标记 设计上采取措施 确保不出差错 出差错后有预警 保护等措施 4 保证维修安全 不会遭受电击 机械损伤以及有害气体 辐射等伤害 5 贵重件的可修复性 可调整 可局部更换 6 减少维修内容和降低维修技能要求 自动检测 自动报警 改善润滑 密封装置 维修性预计 若系统由n个可修项目组成 已知每个可修项目的平均故障率和平均修复时间 则系统的平均修复时间为 式中 i 第i个项目的故障率 第i个项目出故障的平均修复时间 系统维修性预计 维修性预计结果 内容安排 2 3 安全性工程技术 测试性工程技术 4 维修性工程技术 1 可靠性工程技术 5 保障性工程技术 6 环境适应性工程技术 1 保障性与综合保障 保障性 装备的设计特性和计划的保障资源能满足平时战备和战时使用要求的能力 GJB3872 2 保障系统与保障方案 保障系统 在寿命周期内用于使用和维修装备的所有保障资源及其管理的有机组合 是为达到既定目标 平时战备完好和战时任务持续 使所需的保障资源相互关联和相互协调而形成的一个系统 保障方案 保障系统完整的总体描述 它满足装备的保障要求并与设计方案及使用方案相协调 一般包括使用保障方案和维修保障方案 GJB3872 保障计划 比保障方案更为详细的保障系统的说明 一般包括使用保障计划和维修保障计划 保障方案事实上是保障系统的信息描述或文件载体 而保障系统则是保障方案的物质表现形式 2 综合保障工程的内容 装备 正常使用不故障 故障 预防 排除 易检测 易维修 易开展使用保障 如加油口设计合理等 使用保障资源配置合理 如充氮 氧车 加油车等 测试性设计 测试设备 故障诊断设备等 维修性设计 维修资源 PMA等 便携式维修辅助 使用保障 3 综合保障的组成要素 设计接口 综保十大组成要素 4 保障系统设计 装备硬件 数据资料 装备软件 人员 备件 保障设备 技术资料 训练 设计方案 保障方案 使用方案 任务要求 保障系统 设计要求 使用要求 战术技术要求 保障要求 主装备 装备系统 装备 保障系统 综合协调和权衡 5 保障性分析 5 保障性分析技术的组成 典型保障性分析技术的内容 5 保障性分析技术间的关系 保障性分析技术间的关系 5 1 FMEA 填写FMEA表格 某型军用飞机升降舵操纵分系统FMEA表初始约定层次产品 某型军用飞机任务 飞行审核 XXX第X页 共X页约定层次产品 升降舵操纵分系统分析人员 XXX批准 XXX填表日期 XXXX 5 1 FMEA 填写修复性维修工作项目确定表格 修复性维修工作项目确定表初始约定层次产品 某型军用飞机任务 飞行审核 XXX第X页 共X页约定层次产品 LRU分析人员 XXX批准 XXX填表日期 XXXX 5 1 FMEA 填写修复性维修工作项目汇总表 修复性维修工作项目汇总表初始约定层次产品 某型军用飞机任务 飞行审核 XXX第X页 共X页约定层次产品 LRU分析人员 XXX批准 XXX填表日期 XXXX 5 2 O MTA O MTA是在装备的设计与研制过程中 将装备保障的使用与维修工作区分为各种工作类型和分解为作业步骤而进行详细分析 在分解得出装备保障作业要求的同时确定保障作业中的保障资源需求 O MTA的一般步骤如下 5 2 O MTA分析方法 使用与维修工作分析框图绘制 使用保障工作项目分解示意 修复性维修保障工作项目分解示意 预防性维修保障工作项目分解示意 5 2 O MTA分析方法 使用与维修工作分析框图绘制 一个带有分解的工作分析框图示意 5 2 O MTA结果 5 3 RCMA 以可靠性为中心的维修分析 简称RCMA 是按照以最少的维修资源消耗保持装备固有可靠性和安全性的原则 应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程 其目的是 通过确定适用而有效的预防性维修工作 以最少的资源消耗保持和恢复装备的安全性和可靠性的固有水平 并在必要时提供改进设计所需的信息 5 3 RCMA RCMA可以得出预防性维修对策如下 划分重要产品和非重要产品按故障后果和原因确定预防性维修工作和更改设计的必要性 对于重要产品 其决断准则是 根据故障规律及影响 选择预防性维修工作类型 工作类型包括 保养 操作人员监控 使用检查 功能检测 定时拆修 定时报废和综合工作 对会有安全性或任务性后果的故障 必须确定有效的预防性维修工作 对于只会有经济性后果的故障 只有在经济上合算时才做预防性维修工作 须按产品故障的原因以及各类预防性维修工作的适用性和有效性准则 来确定有无适用而又有效的预防性维修工作可做 如无有效的工作可做 则对有安全性故障后果的产品必须更改设计 对有任务性故障后果的产品 一般也要更改设计 5 3 RCMA分析方法 系统和设备RCMA的逻辑决断图 第一层 5 3 RCMA分析方法 安全性影响 保养时使用与有效的吗 用正常的操作人员监控来探测功能的退化是适用和有效的吗 用原位或离位检查来探测功能的退化时使用和有效的吗 定时拆修是适用和有效的吗 定时报废是适用和有效的吗 有无一种适用和有效的工作类型或综合工作 保养 操作人员监控 功能检测 定时拆修 定时报废 选择最有效的工作类型或综合工作 是 是 是 是 是 是 否 否 否 否 否 否 必须更改设计 A B C D E F 故障后果最为严重 必须加以预防 本分支必须回答所有问题 选择最为有效的工作 如果没有适用和有效的工作 则必须更改设计 5 3 RCMA分析方法 任务性影响 保养是适用与有效的吗 用正常的操作人员监控来探测功能的退化是适用和有效的吗 用原位或离位检查来探测功能的退化时使用和有效的吗 定时拆修是适用和有效的吗 定时报废是适用和有效的吗 综合工作是适用和有效的吗 保养 操作人员监控 功能检测 定时拆修 定时报废 综合工作 是 是 是 是 是 否 否 否 否 否 否 不做预防性维修工作也许需要更改设计 A B C D E F 5 3 RCMA分析方法 经济性影响 保养时使用与有效的吗 用正常的操作人员监控来探测功能的退化是适用和有效的吗 用原位或离位检查来探测功能的退化时使用和有效的吗 定时拆修是适用和有效的吗 定时报废是适用和有效的吗 保养 操作人员监控 功能检测 定时拆修 定时报废 是 是 是 是 否 否 否 否 否 不做预防性维修工作也许适宜更改设计 本分支等同于前两分支 不同之处在于当无适宜的预防性维修工作可做时 考虑更改设计的着眼点在于对故障损失与更改设计费用的权衡 另外 它不许考虑采用综合工作来预防故障 5 3 RCMA分析方法 预防性维修间隔期的确定一般先由各种维修工作类型做起 经过综合研究并结合维修级别分析和实际使用进行 因此 首先应确定各类维修工作类型的间隔期 然后合并成产品或部件的维修工作间隔期 再与维修级别相协调 必要时还要影响装备设计 并在实际使用和试验中加以考核 逐渐调整和完善 维修间隔期的确定 一般根据类似产品以往的经验和承制方对新产品维修间隔期的建议 结合有经验的工程人员的判断确定 在能获得相当数据的情况下 可以通过分析和计算确定 5 3 RCMA实施过程 填写系统和设备逻辑决断分析记录表 5 3 实施过程 预防性维修间隔期确定通过分析确定预防性维修间隔期之后补充填写系统和设备逻辑决断表 预防性维修级别确定通过分析确定预防性维修级别之后补充填写系统和设备逻辑决断表 填写预防性维修工作汇总表 5 3 RCMA结果 液压刹车系统的逻辑决断过程见下表 5 3 RCMA结果 5 4 LORA LORA的目的是确定维修工作在哪一级维修机构执行最适宜和最经济 并影响装备设计 LORA不仅直接确定了装备各组成部分的修理或报废地点 而且还为确定修理装备