WG036RAMS管理指导书分解.doc

1 目的 2
2 相关文件 2
3 适用范围 2
4 概念、缩写及注解 2
5 可靠性 2
6 有效性 3
7 可维修性 3
7.1 可维修性的设计原则 3
7.2 产品维修分类 4
8 安全性 4
8.1 进行安全性分析的步骤 4
8.2 设计中安全分析方法 4
9 工作流程 5
10 RAMS数据收集 6
附录一 TC9400CPD的MTTF计算 7
附录二 某产品MTBF计算 8

1 目的
为确保产品在使用寿命周期内的可靠性、有效性、可维护性和安全性
（RAMS），更好地满足顾客要求，保证顾客满意，特制定本指导书确定在系统/
部件设计中细化和标准化地记录RAM基础数据的过程。

2 相关文件
《管理手册》
《WG014设计和开发控制指导书》
《WG019设计和开发确认指导书》
《可靠性、可用性、可维护性和安全性规范和检验》 EN 50126
《用于铁路控制和监视系统的通信技术、信号技术和数据处理系统》 EN 50128
《铁路应用：与安全相关的信号技术电子设备》 EN 50129

3 适用范围
适用于产品在策划、设计、实现、制造、安装、确认、验收和产品运行过程维护、监控、报废及产品修改等流程。

4 概念、缩写及注解
RAMS：可靠性、有效性、维护性和安全性。
Reliability可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的
能力。可靠性的概率度量亦称可靠度。
Availability有效性：是指产品在特定条件下能够其令人满意地发挥功能的
概率。
Maintainability可维修性：是指产品在规定的条件下和规定的时间内，按规
定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力。维修性的概率度量亦称维修度。
Safety 安全性：是指保证机产品能够可靠地完成其规定功能，同时保证操作
和维护人员的人身安全。
MTBF平均故障时间间隔：指可修复产品(部件)的连续发生故障的平均时间。
MTTR平均故障修复时间：指检修员修理和测试产品,使之恢复到正常服务中
的平均故障维修时间。

5 可靠性
除非客户指定计算方法，公司所提供产品MTBF值的计算方法是依据SN29500标准、分主器件和子模块相集合规定的。具体计算方法见附录一和二。

可靠性的设计原则：
l 部件的使用寿命：每个部件预计中的使用寿命应规定下来，该数据来自专家测定或工艺的和/或持久磨损的实际值。使用寿命必须至少符合该值；否则额外的研发测试是必须的。

l 平均无故障时间MTBF/平均故障间隔MTTF：上述数据必须予以区分和规定，不论详细数据是来自
- 通过计算而来或运用部件应力法获得预测值。
- 专家测定/ 与其它产品对比或来自现场的统计后数据。

l 失效率λ：就所考虑的部件生存机率而言，其指数分布是λ= 1/MTBF。因此失效率规定为用上述2种表达方法的任何一种均可。

l 与年运转时间相关的周期
就部件而言，在整个规定的年运转时间内不会一直处于工作状态（例如：通风，加热），但工作周期的百分数应有个估计值，假定在不工作期间，部件的失效率的时间轨迹将被终止。

l 耗损率
如果将部件/元件的耗损率包含在规定的MTBF值中（假设，无法区分有效的现场数据），那么耗损百分比就必须有个估计值。一方面, 该数据可用来改善失效率，另一方面在相关周期内的预防性维护措施必须要规定下来。

6 有效性
对于公司的产品而言，通常是用于机车牵引，在实际应用中无法进行长时间扣车后进行维护/修，故我们定义在产品使用现场不进行纠正性维修，只能进行整机替换。即在产品说明书或提供的技术文档中的MTTM即为整机更换时间，不包括旅途时间、物料采购时间等。有效性计算采用下列公式：

MTBF
A1 = ------------------------------ x 100%
MTTM + MTBF

7 可维修性
7.1 可维修性的设计原则：
l 尽量实施统一化设计。凡有可能均应采用通用零件，保证全部相同的可移
动模块、组件和零件都能互换。
l 尽量实施集成化设计。在设计中，尽量采用固体组件，使分立元器件减少
到最小程度。

7.2 产品维修分类：
l 预防性维修：为减少故障次数的维修。
在提交给客户的使用说明书中应详尽说明产品维护的方法、周期和故障检
测及解决方法。甚至对从事上述工作的人员素质提出要求。
l 纠正性维修：把产品修复到正常工作状态的维修。
对于公司的产品而言，通常是用于机车牵引，在实际应用中无法进行长时间扣车后进行维护/修，故我们定义在产品使用现场不进行纠正性维修，只能进行整机替换。
作为产品回厂返修和维修成本统计，可将MTTR分成3个时间段：
a) 故障诊断时间及所用到的诊断资源（软件、硬件等）。
b) 修理/替换已诊断出故障零部件的时间。
c) 验证整个产品功能已恢复所化的时间（又称为：功能调整时间）。

8 安全性
8.1 进行安全性分析的步骤:
l 审阅产品和原有产品在安全性方面得到的历史数据，包括用户的投诉、索赔
和诉讼以及从实验室得到有关数据。
l 研究产品被实际使用和使用不当的方式。
l 估计将会实际发生损害的风险：产品即将失效，由于本身存在危险，由于使
用不当。
l 用数值表示产品和用户所面临的危险状况（如时间、周期等）。
l 确定事故对产品或用户影响的严重程度。

8.2 设计过程中安全性分析方法
可采用设计FMEA来进行分析。
9 工作流程
阶段
RAMS活动
负责
定义/概念阶段
(0)
l 识别顾客需求和进行必要风险分析。
l 根据客户的期望值和经验数据，评估和确定RAMS特性。
l 完成合同评审。
销售部、技术部

设计阶段
(1)
l 收集关键零部件可靠性数据并进行预算。
l 在设计规范中明确初步的RAMS数据和建立关键零部件RAMS数据表。
l 建立纠错性和预防性维护草案。
l 建立设计FMEA（WR113QR068表）
l 完成设计任务书评审。
技术部

实施阶段
(2)
l 细化与产品相关的RAMS数据。数据来源：预测、供应商数据、或统计数据。
l 更新/完善关键零部件RAMS数据表和公司的基础数据库。
l 产生首个RAMS评估和汇总数据表( QR217)。
l 规划详细的产品RAMS数据测试、验证方法。
l 完成设计评审。
技术部、品保部

测试和文档阶段（3)
l 对样品进行必要的RAMS数据验证，包括型式试验、EMC测试或装车运行试验等。并获得相关试验报告。
l 准备与产品生产、包装、存储、运输、防护等相关的文件。
l 建立过程FMEA（WR113QR068）。
l 准备用户操作和维护手册。
l 完成设计结果评审。
技术部、品保部

生产初期
（4）
l 选择合适的零部件供应商。
l 按照MTBF数据购买包括备品生产所需材料。
l 合理安排生产进度和选用合适的员工。
l 记录和评估生产过程中影响RAMS数据变化的因素(RC01表、WR113QR217)。
l 由财务流程统计和计算各项成本和LCC数据。
采购部、制造部、品保部、财务部
产品使用情况
(5)
l 对客户进行产品安装、使用、维护等项目的培训。
l 记录现场数据，评估统计意义上的可靠性数据。
l 收集客户反馈的RAMS及纠错性和预防性维护数据并进行评估。以便展开修正RAMS数据的工作。
售后服务部、品保部、销售部
表1
10 RAMS数据收集
售后服务部、品保部、销售部、制造部负责收集来自客户的RAMS反馈数据，而品保部应不断整理和统计上述数据并做好记录（QR217）。这些数据既为财务成本核算提供依据，同时也为研发人员对产品改进和今后的产品设计提供了知识上的积累（公司产品故障率汇总表）。

附录一：TC9400CPD的MTTF计算

在此我们根据Microchip公司提供的可靠性报告“Reliability Report－3rd Quarter 2006”，计算TC9400CPD的故障率(failure rate)．计算采用的条件是：工作温度=50℃,置信度(CL)=95%.芯片内部温升()为20℃.
单个芯片故障率公式为
(Eq.1)
其中，是故障率，单位是FIT. 是不同失效机制的数量．
ｋ是进行寿命试验的数量; 是在ｉ类失效试验中的失效样品数量．
是ｊ类寿命测试中的器件时间(Device Hours).
是失效试验的加速系数. ．
其中，AF计算公式为:
(Eq.2)

根据Microchip公司可靠性报告中数据，计算如下：

, 根据失效方式r=2和95%的置信度得到．得到 M== 6.3.

TDH=1527*1000+1377*1000=2.904E+6 小时；

450.71 FITs

当然，很多元器件的或MTBF值可通过供应商处获得。也有部分部件/模块只能给出经验值。

附录二：某产品MTBF计算

MTBF (mean time between failures)，即平均故障间隔时间，定义为失效或维护中所需要的平均时间。MTBF的倒数等于故障率。如果我们假设一个系统各个部分的失效率相互独立，则该系统的失效率等于系统各个部分失效率之和，用下面的公式进行计算：
， 其中，=i类型部件数量；=i类型部件的失效率；
某产品由电源板、A电路板，壳体和连接件组成，该产品MTBF值的计算过程如表１所示，该产品中的A电路板MTBF值的计算过程如表２所示。

器件
数量
故障率FIT
使用率
数据来源
TC9400
1
450.71
100%
制造商提供的相关数据﹡
LM317T
1
3.00
100%
制造商提供
CD4059
1
3.76
100%
制造商提供
CD14538
1
3.76
100%
制造商提供
CD4040
1
3.76
100%
制造商提供
LM725
1
3.00
100%
制造商提供
TL072
1
1.76
100%
制造商提供
电阻
40
0.46
100%
经验值
电容
15
1.125
100%
经验值
二极管
10
0.45
100%
经验值
其他
5
0.5
100%
经验值
A电路板故障率＝512.02 FITs
﹡参见“TC9400CPD的MTTF计算”

表2 某产品中A电路板MTBF值计算

组件名
数量
故障率FIT
使用率
数据来源
A电路板
1
512.02
100%
元器件制造商和经验值
电源板
1
1000
100%
经验值
外壳
1
200
100%
经验值
连接件
1
100
100%
经验值
系统故障率=512.02+1000+200+100=1812.02 FITs　　
系统MTBF=10/1812.02= 551870 小时
系统平均年故障率＝1.59%

表3 某产品MTBF值计算