二十世纪留给二十一世纪可靠性工程热点问题

1、.：.；一、对可靠性定义再认识可靠性通常被定义为：“产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的才干或定义为：“在规定的条件下和规定时间内所允许的缺点数。数学表达式为平均缺点间隔时间(MTBF)。这就以为随机缺点是不可防止的，也是可以接受的。这就导致由于设计缘由引起的缺点只需在允许数之内，往往不能追溯到最终根源。由于制造过程导致的缺点，只需仍低于答应的缺点数也就不被清查。为此，在国际上早在1995年对这传统的可靠性定义提出了质疑，在欧洲开场用无维修运用期(MFOP)取代原先的MTBF，缺点率浴盆曲线分布规律也就被突破。由此，摒弃随机失效无法防止的旧观念。因此，当前国际上兴起的在可靠工程中推

2、行失效物理方法的新潮流，设计出不存在随机失效的产品并非没有能够。同时，从缺点修缮转换到方案预防维修。这就需求产品研发设计人员必需清楚产品将会怎样发生缺点，普通何时发生缺点。要做到必需作好如下两项任务：1、改动可靠性设计思绪以自下而上的可靠性设计方法，取代采用MTBF进展自上而下分配方法。当产品系统构思和设计完成之后，单元的设计师们应在设计前充分了解单元，模块的环境条件，能够发生缺点的关键部及缺点方式、机理、在设计时重点加以处理，且自下而上能够存在的可靠性问题都得到彻底处理，不仅可以将系统可靠性建立在踏实的根底上，而且可以确保系统的可靠性目的留有充分的余地。同时防止因设计后期发现问题再进展更改设

3、计，不仅费时，且效果不好，重点可采取如下设计措施：采用形状监控，缺点诊断和缺点预测设计；引入容错和冗余设计可重构性设计动态设计缺点软化设计环境防护设计冗余设计在义务才干不受影响下，留出可接受的降级程度设计等。 2、改动可靠性工程任务方法为了到达产品无维修运用周期，必需把人力、精神集中于产品研发早期阶段，只需从工程开场第一天就强调可靠性，才干真正落实自下而上的可靠性设计方法。早期明了产品的中心单元和薄弱环节，开展失效物理方法任务，采取有效纠正与预防措施，才干做到“无维修运用期。为此，应做如下任务：失效物理分析、研讨与运用开展可靠性研制实验，及早暴露设计缺陷，采取有效纠正措施。开展高加速应力实验(

4、HAST)，暴露产品薄弱环节予以纠正严厉设计评审制度，消除设计隐患制定合理预防维修方案并予以实施。二、关于可靠性目的体系及其验证 当前电子产品普遍用平均缺点间隔时间MTBF来表征。MTBF是产品根本可靠性目的。在可靠性估计时，以串联模型为根底，但用户最关怀的是义务可靠性，即平均致命缺点间隔时间MTBCF，在军品合同中都签的是MTBF，在进展可靠性目的验证实验时，都是以MTBF为根据。这出现了对缺点的认识问题，普通都把可靠性验证实验中产品的存在形状简化为“二元形状处置，即以为产品要么能完成规定功能，视为胜利；要么不能完成规定功能，视为缺点，非此即彼。缺点统计也比较简单，要么为0，要么为1，对缺点

5、既不分类，也不加权，这在工程实施显然存在问题。大量现实证明，产品的不同缺点呵斥的影响也不同。有的后果严重，损失很大(如雷达产品发射机的磁控管或行波管等)，有的后果细微(如指示灯失效，显示器画面瞬时抖动等)，损失很小。假设把这些后果严重程度不同的缺点，等同对待，客观上是不合理的，与实践情况也是不相符的。在产品可靠性验证与评价中，在确认缺点，采用什么方法对缺点数据进展处置，直接关系到产品的生存和开展。假设这个问题处置不当，就有能够把本来具有开展潜力的强壮设计，冗余设计扼杀在研制早期。因此，早在70年代美国在地面产品广泛地采用缺点加权，但由于这种方法存在着客观的随意性和评价结果，不确定性，并且在实际

6、上还存在一些详细问题难以解释。所以，在1980年美军规范MILSTD785B公布后，缺点加权处置方法被取缔，虽然785B规范取缔了缺点加权问题，但对产品可靠性验证中出现的缺点“二元形状处置不合理和存在问题如何处理?所以，以美国陆军为首的一些部门和专家研讨所得的验证方案，就是把产品可靠性目的细化分解。分别验证，如把地面武器配备义务形状区分以下五种加以考核。能圆满完成义务(Missionworthy)在规定时间内排除缺点后能完成义务(Missionworthy)能完成义务，但性能降低(Missionworthy impaired)不能完成义务(Nonmissionworthy)不能完成义务，失去机

7、动才干(Nonmissionworthy) 把可靠性目的分解，外表看来是合理的，但又如何将这些目的进展分配和估计及如何进展可靠性设计，问题并非有些文章说的那么简单，所以美军于1986年10月17日发布的MILSTD7810正式文本中，初次提出在可靠性验证中按后果严重程度把发生缺点区分为：致命缺点，严重缺点和轻度缺点三类，这就意味着根据缺点严重程度可以进展加权处置，美军MI坦克就是这样做的。我们国家有规范可查的就有近20种门类产品对缺点进展加权处置，在军品方方面面率先提出，在民品原邮电部的YD2821982，率先提出缺点加权问题，虽然有些门类产品明文中没有提出缺点加权问题，但在实践实验中也在进展

8、缺点加权方案，只不过各自缺点加权权数不同而已。目前对缺点加权有争议，该如何对待此问题这是二十世纪留给二十一世纪应尽快处理的问题。三、改动传统只注重硬件可靠性设计思绪 加强软件可靠性设计 随着社会日益信息化，社会的日常运转越来越依赖于软件的电子系统，当前电子系统(或设备)软件功能较硬件功能占系统功能比例越来越高，通讯产品可占50%以上。但目前人们只注重硬件可靠性，而对软件可靠性很“淡然，虽然软件缺点频繁发生，危害很大，但在开展可靠性工程任务时，对软件可靠性提及甚少，缘由有二：一是开展软件可靠性任务较晚。在国际上虽然在二十世纪六十年代后期就已开场，但软件可靠性工程概念在八十年代末提出，时至今日软件

9、的有关技术还不够成熟，还有许多问题有待研讨，在我国八十年代才有极小数专家从事分散、零星的研讨，进入九十年代软件可靠性工程一词才出现，目前正处于软件可靠性实际研讨向工程运用过渡时期，二十一世纪要处理的是如何像硬件可靠性技术一样，软件可靠性工程技术在产品研发中被广泛运用。二是软件可靠性技术较为复杂，研讨和运用难度较大，其中有如下几个方面：A可靠性模型非指数分布，普通属于正态分布或威布尔分布，可靠性数字模型建立难度很大；B可靠性目确实定多样化；C标的实现、测试、评价和验证、方式不确定性；D电子设备的软件可靠性很难与硬件可靠性剥离。有些软件缺点是由硬件设计缺隐和缺点所引发的。开展软件可靠性工程主要有以

10、下任务：A建立可靠性模型；B确定系统软件可靠性目的；C进展软件可靠性目的分配；D进展可靠性目的估计；E软件可靠性设计；防错设计容错设计标错设计纠错设计缺点恢复设计等F软件可靠性分析：软件失效方式影响分析(SFMEA)软件缺点树分析(SFTA)Pertri网分析法G软件可靠性验证。软件可靠性普通都是经过软件可靠性测试，评价已到达软件可靠性程度，来加以验证。国内外有些专家以为由于软件缺点过程的随机性和软件验收测试期间不对软件进展修正，因此可以以为软件可靠性服从指数分布，在这情况下，就可参考GJB899来确定软件可靠性验收准那么。四、改动传统的电子产品构造设计观念 实施集成化构造设计 传统的电子产品

11、构造设计，按规范进展构造设计，能将模块或插件严密的装进框架内，能缓冲减振即可，但伴随科学技术开展，这是远远不够的。为了提高产品可靠性，构造设计应改动这种传统的构造设计观念和做法，而应实施集成化构造设计，所谓集成化构造设计如上公式所示：电子产品构造设计机械件可靠性设计热设计EMC设计维修性设计三防设计上述诸设计要素中，不是简单的相加，由于它们既有一致一面，也有矛盾一面，需求进展权衡优化设计。上述诸设计要素中，机械件可靠性设计难度最大，国内外还都在进展探求，机械件可靠性设计的根本途径概括为：A无缺点设计与耐久性设计相结合B系统可靠性设计与零部件可靠性设计相结合C传统设计与可靠性设计相结合D定性设计

12、与定量设计相结合E机械件可靠性设计与本钱设计相结合F机械件可靠性设计与电路可靠性设计相结合研讨机械件可靠性，必需把握其特殊性，严密结合工程实践，有针对性地研讨机械可靠性的分析方法与设计方法。五、开辟质量与可靠性管理新思绪推行IPPD管理 我于1995年末，在美国调查时曾访问了世界著名的质量管理专家朱兰博士，当谈及质量管理新趋势时，他纵观世界经济开展史断言：“二十世纪是一个消费的世纪二十一世纪将是一个质量的世纪集团公司将在质量的波涛中经受考验，人们将在质量大堤下生活世界和美国在质量管理上都在变革，质量管理不再是单个烟囱。这些话言简意深，值得我们沉思，最近我翻看了一下美国国防部研制实验、系统工程与

13、评价局系统工程副局长Mark schaeffer在空间与国防工业质量讨论会上的讲话他总结美国质量管理的三个阶段：(1)早期阶段，推行质量检验；(2)80年代，质量重点转移，推行TQM(Totac Quality Management)；(3)90年代；重点抓产品研发设计，推行IPPD。讲话中还谈到：“今天的质量是面向预防和过程驱动，从而使质量的全部职责由质量专业人员转移到机构中的每一个人。质量不再是“单个烟囱式的学科。而质量必需是工程，制造软件编程和产品维护的一个综合要素。质量必需是商务活动的组成部份。推行IPPD的实施强调并行任务和协作精神，从产品设计开场，设计、制造、实验、运用和保证等各方

14、面的人员(包括可靠性及维修性人员)组成多学科的综合产品组(IPT)，协同任务，一切人员都要了解产品的总目的和技术要求，一致思索并共同处理各学科问题。这种管理方法确保R&M&S(包括测试性、保证性和平安性)，从设计一开场就与传统的性能一同设计到产品中去，防止出现“两张皮的问题。IPPD的实施强调用户参与，以确保用户的要求，从产品设计开场，用户代表便作为IPT的成员参与设计，使每一个IPT成员都充分了解用户的要求，特别是用户对R&M&S的要求，把用户要求转换成产品设计和过程的技术要求。并把这些要求设计到产品中。美商独资企业旭电(苏州)科技，他们胜利的推行IPPD管理，成立了客户专属团队CFT(相当

15、于IPT)。他们都有一个工程经理作为召集人，由质量、制造、工程、测试、业务、物料等不同部门的全职为CFT效力的人员组成。他们的共同目的是使客户称心，到达公司目的。IPPD管理是质量观从传统质量观向现代质量观转变的结晶。传统质量观单纯追求技术性能，着眼于缺陷纠正，在管理上以“产品符合消费图低和工艺规程要求，实施“检验手段来保证产质量量，俗称“事后把关。现代质量观追求产品“长期坚持良好性能和“最正确寿命周期费用，着眼于缺陷的预防。在管理上实施“三全管理，即：全过程、全员、全方位(性能、可靠性、维修性、经济性、平安性、保证性等)。由于世界各国尤其是经济兴隆国家早已完成这种质量观转变，因此纷纷推行IP

16、PD管理，如美国、英国、法国、日本等国，我国一些外资企业也开展了这项任务。要作好IPPD管理，必需作好如下任务：A在产品研发一开场就要树立将质量与可靠性设计到产品中去的思想，在分案设计时就应组织IPT小组。B处理如何把技术性、可靠性、维修性、测试性、保证性、经济性、平安性等一致权衡优化，并行设计到产品中去的技术问题。C开展网络化管理，加强可靠性与质量监控任务。D使IPT有效任务，必需加强团队协作精神，更重要的是“沟通，“沟通的中心问题是如何将数据转换成有用的信息，使IPT小组更好任务。六、开辟可靠性管理新方式 实施网络化管理 可靠性管理是可靠性工程组成部分，占有很重要位置，有人曾讲；“产品可靠

17、性是设计出来的、制造出来的和管理出来的。可靠性管理是伴随着可靠性工程开展而开展，纵观可靠性工程开展史不难看出可靠性管理的开展历程。美国是可靠性工程兴起最早和开展最快的国家之一，具有代表性。50年代是美国可靠性兴起和构成年代。为理处理军用电子设备和复杂导弹系统的可靠性问题，开展了可靠性技术研讨，成立了军用电子设备可靠性咨询组(AGREE)，开展了全面的可靠性开展方案，但可靠性管理还未提到议事日程。(编者注，我国在当时苏联的协助 下也在57年建成“可靠性与环境实验研讨所即如今的广州电子五所)。60年代是美国可靠性工程全面开展的阶段，也是美国武器系统研制全面贯彻可靠性大纲的年代。在这10年中对重点武

18、器配备系统开场了可靠性管理，构成了一套可靠性设计、实验和管理规范，如MILHDBK217、MILSTD781和MILSTD785等。在工业界和各企业中对重点工程和重点可靠性任务工程实施“单点管理。70年代是美国可靠性开展步入成熟阶段。主要特点是建立集中一致的可靠性管理机构，担任组织协调国防部范围内的可靠性政策、规范、手册和艰苦研讨课题等，成立全国数据网。工业部门和各企业也纷纷成立可靠性管理组织机构。从产品可靠性目的分配、估计、可靠性设计、可靠性分析、可靠性实验、数据交换等进展系统化管理，构成了系统性“线条式管理，将“单点管理系统串联起来。80年代以来美国可靠性工程向着更深、更广的方向开展。在管理上，加强集中一致管理，强调可靠性及维修性管理制度化，在技术上深化开展软件可靠性、机械可靠性，全面推行计算机辅助设计(CAD)技术在可靠性工程中运用，积极采用模块化、综合化、容错设计、光导纤维和超高速集成电路等新技术来全面提高现代武器系统的可靠性。1985年美国空军推行了“可靠性及维修性2000年行动方案(R&M2000)更进一步加强可靠性管理和制度化。为了保证可靠性、维修性、保证性及武器配备作战才干，使武器配备到达战备完好性、运用可用性及义务胜利性，在管理上大力推行“矩阵式管理，纵向到位，横向到边。90年代美国由于以经费为独立变量，废除大量的军用规范，