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承制方电子产品研制过程的可靠性管理 - 寻寻 - 博客大巴 2011-06-09 承制方电子产品研制过程的可靠性管理 版权声明：转载时请以超链接形式标明文章原始出处和作者信息及本声明 承制方电子产品研制过程的可靠性管理 本文来源：中国电子应用网 电子应用网上有许多可靠性专栏，里面的可靠性文章很不错！ 一、概述 在GJB 9001A-2001中质量定义为一组固有特性满足要求的程度1。 固有特性是指随着产品的形成过程而产生的产品的永久特性。 当前质量管理已不单纯是生产过程的事，质量管理已向前扩展到研制过程，向后延伸到使用过程，形成全寿命的质量管理。我们已经认识到可靠性是产品的固有特性，可靠性是设计出来的，是管理出来的,是生产出来的。因此开展军工电子产品研制过程的可靠性管理应成为电子产品研制过程质量管理的一个中心内容。 在电子产品研制过程中的可靠性工作项目主要有：确定可靠性要求、制定可靠性计划、对转承制方和供应方的监督和控制、建立故障报告、分析和纠正措施系统、建立可靠性模型、可靠性分配、可靠性预计、故障模式影响及危害度分析、制定可靠性设计准则、确定可靠性关键产品、环境应力筛选和可靠性鉴定试验等2。 可靠性工作项目是相互关联、彼此依赖的统一整体，任何一项出了问题，就会导致全局的失败，因此可靠性管理是一个系统工程，贯穿于研制的全过程中。可靠性管理的目的就是为了使产品达到规定的可靠性指标要求。 可靠性管理有其特殊性。一是全寿命周期。从产品调研立项开始，直至使用中止报废，整个寿命周期内的可靠性工作都互相联系，互为影响；二是多层次性。可靠性管理工作面广，战线长，不可能由一个部门一包到底，必须形成纵、横交错的多层次的管理网络，而且各层次工作互相协调、互相制约；三是专业涉及面广。可靠性管理人员不但要懂管理，懂可靠性知识，还应对研制产品的功能原理、结构、工艺检验标准、关键技术等专业知识有基本的了解。 每项工程都设立了可靠性工作组织，可靠性工作组织在总设计师的领导下，设立专职或兼职的可靠性设计师，开展全过程的可靠性管理。 本文将对在电子产品研制过程中如何实现闭环式可靠性管理进行讨论，涉及到可靠性参数选择和指标确定、可靠性预计、对转承制方和供应方的监督和控制、确定定时截尾可靠性鉴定试验方案T,C和开展软件可靠性定量评估等方面的问题。 二、从确定可靠性要求开始 可靠性、维修性指标作为装备重要战术技术指标应与其它战术技术指标同时论证，并列入合同和研制任务书中3。 可靠性参数选择和指标确定是可靠性工程的关键一步，可靠性参数选择和指标确定需要正好合适，既不高也不低，既要满足用户战备和执行任务的要求，又要避免增加承制方的不必要的资金和时间的投入。我们需要平衡用户对产品的可靠性、开发时间和开发费用的需求，从而保证用户获得最好的费效比，使研制过程更加有效。 可靠性参数选择和指标确定是最具难度的一项活动。因为可靠性的问题是概率问题，它是定量测量和分析的活动，需要有大量的试验数据和现场数据为基础，我们现在最缺少的恰恰是数据基础。正是这个原因，目前很少有订购方能很明确、很合理地提出要研制的电子产品的可靠性指标。 可靠性参数选择和指标确定要经历论证阶段和方案阶段才能最后明确。 论证阶段要进行使用需求分析、建立寿命剖面、建立任务剖面、建立故障判别准则、选择可靠性、维修性使用参数、确定初步的可靠性、维修性使用指标和合同参数。 方案阶段要确定可靠性、维修性使用指标、确定可靠性、维修性合同指标4。可靠性合同参数包括规定值和最低可接受值。在GJB 1909.1-94中指出，规定值是合同和研制任务书中规定的期望装备达到的合同指标，它是承制方进行可靠性和维修性设计的依据。最低可接受值是合同和研制任务书中规定的、装备必须达到的合同指标，它是进行考核或验证的依据。 方案阶段也要确定可靠性、维修性验证方法。因为仅仅提出定量的可靠性指标，如果没有相应的验证方法，那么这种要求也将流于形式。在20世纪4050年代，概率论和数理统计的发展，奠定了可靠性数学的基础，为可靠性参数的评估及验收试验做好了理论准备。目前可靠性验证方法已在工程实践中广泛应用。GJB 899-90明确规定了可靠性鉴定和验收试验的要求，并提供了可靠性验证试验的统计试验方案、参数估计和确定综合环境试验条件的方法。 有了定量的可靠性指标，可靠性工程的一项重要任务就是要研制的电子产品的可靠性指标达到合同和研制任务书的要求，要保证研制的电子产品可靠性鉴定试验一次通过。 三、重视可靠性预计 可靠性工程重点应放在设计阶段，因为设计规定了产品的固有可靠性。如果不是从头抓起，不是从一开始就进行产品可靠性设计的话，很可能无法通过最后的可靠性鉴定试验，这样会付出沉重的代价。因此可靠性设计师首先对设计工作制定了可靠性设计准则，以及元器件选型、降额和筛选要求，对可靠性设计提出了具体的要求和实施细则，这些应该说是可靠性的定性要求。与此同时可靠性设计师建立了产品的可靠性模型，然后将整个产品的可靠性的定量要求分配到组成该产品的分机或模块上，作为分机或模块的一项重要指标要求电路设计师在设计中加以落实。 随着产品设计工作的开展，因为多方面的原因，有时可靠性设计并没有真正落实。 针对这种情况，作为可靠性设计师需要考虑怎样进行闭环式的可靠性管理，将可靠性管理走向程序化、规范化和法制化的轨道5。 我们通过调查认识到在电子装备使用现场发生的故障中，元器件失效约占50，其中属于元器件选择或使用不当的占3050。为此采用元器件应力分析可靠性预计法，要求经过可靠性预计后，产品MTBF的预计值(p)数值上应等于或大于MTBF的检验上限(0)的要求6。 因此在设计阶段，电路设计师不仅要了解元器件的性能指标，而且要综合考虑其质量等级、元器件使用中所受的电应力和温度应力。为此，需要对电子元器件选择与应用、简化设计、降额设计、热设计等可靠性设计工作加强管理。 元器件应力分析法进行可靠性预计的作用和目的，不仅仅是为了预计相应元器件的失效率，它的主要作用和目的在于正确地选择符合电路设计性能和可靠性需求的元器件，正确合理地进行包括降额设计、热设计在内的参数设计，使可靠性设计真正在选择元器件，以及在电路设计中得到落实7。 经过对某工程的元器件应力表考核，我们发现了普遍存在的以下一些问题： 有些电路设计师不能正确确定元器件种类和相应的元器件工作失效率模型，无法正确认识影响该元器件失效率的主要因素，达不到元器件合理选择和使用的目的，例如将微波部件归入半导体集成电路。 电路设计师选用元器件时必须要了解该元器件的性能、结构、工艺等一系列的参数。 有些电路设计师不能正确给出元器件质量等级，这里的元器件质量等级是指按GJB/Z 299B-98进行电子设备可靠性预计时的质量等级。质量系数(Q)是指不同质量等级的元器件对失效率影响的修正系数。有些电路设计师对降额设计认识不足。需要指出的是，电压降额对提高半导体分立器件、电容器、电位器和可变电阻器的可靠性是有效的，但对微电路却不适用。功率降额适用于电阻器、电位器和半导体分立器件。控制结温对半导体集成电路和半导体分立器件是更加有效的方法，因为结温是电应力和热应力对可靠性的综合反映。可靠性师和设计师应在实践中认真地收集原始数据，如在分机调试时，电路设计师应使用点温度计监视半导体器件的温升情况，对半导体器件的结温做到心中有数。在整机做高、低温实验时，应用热电偶检测整机温度场的变化情况。 我们还发现有些电路设计师在固体钽电容器的使用中，对串联电阻(固体钽电容器与电源之间的回路电阻除以电容器工作电压)影响固体钽电容器的工作失效率认识不足。固体钽电容器的回路等效串联电阻一般应为3/V，这可以使这种电容器具有内部瞬时击穿的自愈能力。当电容器出现瞬时短路时，只要电流限制在330mA以下，电容器仍能恢复，而固体钽电容器与电源间回路阻抗偏小(约5)，这时应加串联电阻，可大大降低固体钽电容器的工作失效率。 GJB/Z 299B-98电子设备可靠性预计手册和MIL-HDBK-217F美国军用手册电子设备可靠性预计可靠性预计方法的前提是，系统的失效率主要是由组成系统的各种元器件决定的。但美国可靠性分析中心(RAC)近年的统计数据却表明，78%以上的失效不是由元器件原因引起的，而是设计缺陷、制造缺陷、不良的系统管理技术(如要求不明确)、耗损、软件缺陷、诱发失效以及没有发现缺陷的失效。这些在我们采用的方法中都没有明确涉及到。RAC针对上述失效原因提出一种新的方法来评估电子系统的失效率，并编制了相应的软件PRISM。该方法引入了新的元器件可靠性预计模型(RACRate)、一种非元器件变量引起的系统可靠性评估过程和一个软件可靠性模型。 这些方法克服了传统的可靠性预计方法的不足，因为PRISM软件的系统失效模型考虑了系统设计、生产、管理过程、软件因素对系统可靠性的影响，提高了可靠性预计的置信度。该预计模型采用了加法模型。克服了传统的可靠性预计采用乘法模型时在各因素取值极端情况下，失效率可能超常的大或小的缺点。PRISM软件的系统失效模型为今后的可靠性预计方法提出了改进的思路。 四、加强对转承制方和供应方的监督和控制 在研制过程中经常需要研制一些协议产品，有时签订的协议产品供货合同往往非常简单，只是列出了协议产品一些主要技术性能指标，也很少提到协议产品在整机或系统使用中的环境适应性和可靠性要求。今后在签订协议产品供货合同应参考对应元器件规范和试验方法的军用标准。 我们也发现在研制过程中转承制方的外协件出现的质量问题较多。在环境应力筛选试验中出现的问题中，有75%属外协件质量问题。针对这种情况，在完成系统联试之后，我们多次与转承制方联系，建议加强外协件可靠性设计，包括执行元器件选型、降额和筛选要求和落实可靠性设计准则，以满足技术协议上规定的可靠性指标的要求。为了对可靠性设计实施量化的考核，要求进行可靠性预计，并随着设计的逐步深入反复开展，逐步提高可靠性预计的精度，以反映产品真实的可靠性水平。 我们加强了对转承制单位可靠性管理，要求转承制单位进行可靠性设计和预计，提交可靠性设计报告，包括元器件应力表。只有通过可靠性设计评审，方能转入下阶段研制。 五、确定定时截尾可靠性鉴定试验方案T,C 为了验证电子产品的设计是否达到了规定的可靠性要求，需要进行可靠性鉴定试验。我们进行可靠性鉴定试验常常采用定时试验方案。 为了科学合理地选定统计试验方案，我们提出选定定时截尾可靠性鉴定试验方案T,C步骤如下： (1)由供货方和使用方共同协商确定使用方风险值，按GJB 899-90 可靠性鉴定和验收试验的规定可选择的值有10%、20%和30%； (2)在GJB 899-90 可靠性鉴定和验收试验中，使用方风险值相同的定时试验方案有多种，根据试验时间等条件，可初步选定若干种方案； (3)计算出这若干种初选试验方案的接收概率； (4)根据允许的接收概率，结合试验时间、试验设备和试验经费等条件，从定量的角度，最后选定定时截尾可靠性鉴定试验方案T,C。 六、开展软件可靠性定量评估 在当前研制的工程中，软件已经起到了核心的作用，有些系统本身就是软件系统。软件可靠性得到了广泛的重视，应当在软件项目中引入软件工程化技术和软件可靠性技术。 在软件可靠性指标确定之后，研制方和使用方迫切要求对软件可靠性定量评估提出可操作的办法。 软件与硬件在可靠性特征上不同，软件可靠性的定量评估可通过软件可靠性增长试验来完成，软件可靠性增长试验将测试与排除故障结合在一起，进行测试-排除故障-新版本的迭代过程，根据测试所确定的故障信息，采集软件可靠性数据，使用软件可靠性评估工具，按照软件可靠性增长模型进行软件可靠性评估，得到当前的故障率和平均故障前时间，判断软件系统是否符合规定的可靠性要求，进而确定软件可靠性增长试验是否可以终止。 为了进行软件可靠性增长试验，国内有些单位正在建立软件可靠性测试平台，被测软件在测试平台上真实运行并对测试过程进行管理。为了建立这样的软件可靠性测试平台需要投入大量的财力、人力和时间，购买软件测试工具需要昂贵的资金，为掌握软件测试工具需要对工程技术人员进行一段时间的培训，经历了相当长的周期，软件可靠性测试平台才能发挥应有的作用。一般的单位不具备这些条件，一时无法建立软件可靠性测试平台；而工程的急需，必须对软件可靠性做出定量评估。在没有软件可靠性测试平台时，只有在软件实际使用剖面下进行软件可靠性增长试验。 因此我们提出软件可靠性增长试验安排在研制和使用阶段，其中研制阶段是指验收试验阶段，使用阶段是指交付用户使用后，进行的扩大试验和各种专项试验以及用户日常的使用,实际上就是在现场工作环境下进行软件可靠性增长试验，因为在实际使用时，收集的软件可靠性数据，能够正确反映软件的可靠性。 我们认为软件可靠性数据具有与硬件可靠性数据相同的特点，软件可靠性数据具有时间性，可以用CPU时间或日历时间来描述；软件可靠性数据具有时效性，各阶段产生的数据反映了该阶段软件可靠性水平，软件可靠性数据具有可追溯性，软件可靠性数据反映了软件可靠性水平随时间增长的趋势和过程。 根据软件可靠性数据上述特点，为了收集软件可靠性数据，我们专门建立软件可靠性数据记录表，由人工或自动填写软件可靠性数据记录表，软件可靠性数据是面向故障的数据，包括故障现象、部位、原因、措施结果、故障发生时间、工作阶段、工作地点、开机时间、关机时间、累计时间等等，在填写软件可靠性数据记录表的同时，填写与此配套的故障文件包括故障报告表、故障分析报告表和纠正措施实施报告表，建立故障报告、分析和纠正系统。 我们要求可靠性数据必须完整、准确和充分，在记录可靠性数据的同时应记录设备的名称、型号、代号、序号和所属系统等产品标志信息，以便对数据的进行分析，处理；同时数据的客观性必须确保，不能按主观意志对数据任意取舍，不能凭猜测或推断记录数据；同时确保数据的及时性。 在收集的现场可靠性数据基础上，选择与开发过程相符的软件可靠性增长模型对软件可靠性参数进行评估，当前已发表的软件可靠性增长模型超过了几十种，形成了所谓模型大战，但是没有一种模型是可以普遍使用的，我们要求选用的软件可靠性增长模型其假设的工程意义应符合工程实际,由此来完成软件可靠性指标评估。 建议在进行软件可靠性指标评估时，使用航天软件评测中心的软件可靠性及维修性评估工具SRMET 3.0，SRMET3.0的软件可靠性增长模型包括：修改的Schneidewind（何国伟）计时模型、Jelinski-Moranda计时模型、Moranda计时模型、Schick-Wolverton计时模型、Goel-Okumoto改错不彻底计时模型、Goel-Okumoto(NHPP)计数模型和Yamada-Ohba-Osaki计数模型。软件可靠性评估指标有：软件当前故障率r、软件平均故障前时间MTTF、软件下一故障可能时间和软件运行的可靠度R等。 这里提出的软件可靠性增长试验实施方法主要是从工程研制的角度，在现场工作环境下进行软件可靠性增长试验,适用于没有软件可靠性测试平台的情况。通过对具体软件的可靠性评估值与实际统计值的对比，才能了解软件可靠性增长模型与工程实践的误差程度。收集软件可靠性数据虽然花费了一定的财力和物力，但所得到的软件可靠性评估数值，除了对项目本身带来了客观的效益，对软件可靠性工作的开展具有指导意义，特别是为今后软件可靠性定量评估提供了宝贵的经验。软件可靠性定量评估应尽快地从学术研究进入工程实践9。 七、结束语 实施可靠性工程要从管理入手，电子产品研制过程的可靠性管理正越来越为大家所关注。本文从确定可靠性参数和指标开始，对如何进行可靠性预计，如何加强对转承制方和供应方的监督和控制、确定定时截尾可靠性鉴定试验方案T,C和开展软件可靠性定量评估等方面进行了讨论，并介绍了我们在可靠性管理方面的一点尝试。今后我们要努力建立可行的和有效的闭环式可靠性管理，努力保证产品达到规定的可靠性指标要求。 参考文献 1GJB 9001A-2001，质量管理体系要求S. 2GJB 450A-2004，装备可靠性工作通用要求S. 3GJB 1909.1-94，装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求 总则S. 4GJB 1909.10-94，装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求 电子系统S. 5朱起悦.闭环式可靠性管理实现可靠性倍增J.电子产品可靠性与环境试验，2003，(1):1315. 6GJB 899-90，可靠性鉴定和验收试验S. 7丁定浩.可靠性预计中的热电应力分析是电路可靠性设计的关键环节J.电子产品可靠性与环境试验，2004，(2)：5557. 8朱起悦. MTBF预计值用于定时截尾试验方案的选择J.电子产品可靠性与环境试验，2002，(5)：3842. 9朱起悦.软件可靠性的定量评估J.电子产品可靠性与环境试验，2003，(4)：3032. 历史上的今天： 旗袍诱惑引用 旗袍诱惑 2011-06-09 功夫熊猫2视频转载像 功夫熊猫 那样去炒股 (视频) 2011-06-09 师傅搞tv我爱看热闹! 2011-06-09 李娜决赛对阵2011澳网“流水账”女单决赛李娜对阵克里斯特尔斯 2011-06-09 蜡笔小新游戏蜡笔小新,小游戏 2011-06-09 收藏到：Del.icio.us Tag：日历 2011年 8月 日一二三四五六 123456 78910111213 14151617181920 21222324252627 28293031 X2010年读书节活动方案一、 活动目的：书是人类的朋友，书是人类进步的阶梯！为了拓宽学生的知识面，通过开展“和书交朋友，遨游知识大海洋”系列读书活动，激发学生读书的兴趣，让每一个学生都想读书、爱读书、会读书，从小养成热爱书籍，博览群书的好习惯，并在读书实践活动中陶冶情操，获取真知，树立理想！ 二、活动目标： 1、通过活动，建立起以学校班级、个人为主的班级图书角和个人小书库。 2、通过活动，在校园内形成热爱读书的良好风气。 3、通过活动，使学生养成博览群书的好习惯。4、通过活动，促进学生知识更新、思维活跃、综合实践能力的提高。 三、活动实施的计划 1、 做好读书登记簿 （1） 每个学生结合实际，准备一本读书登记簿，具体格式可让学生根据自己喜好来设计、装饰，使其生动活泼、各具特色，其中要有读书的内容、容量、实现时间、好词佳句集锦、心得体会等栏目，高年级可适当作读书笔记。 （2） 每个班级结合学生的计划和班级实际情况，也制定出相应的班级读书目标和读书成长规划书，其中要有措施、有保障、有效果、有考评，简洁明了，易于操作。 （3）中队会组织一次“读书交流会”展示同学们的读书登记簿并做出相应评价。 2、 举办读书展览： 各班级定期举办“读书博览会”，以“名人名言”、格言、谚语、经典名句、“书海拾贝”、“我最喜欢的”、“好书推荐”等形式，向同学们介绍看过的新书、好书、及书中的部分内容交流自己在读书活动中的心得体会,在班级中形成良好的读书氛围。 3、 出读书小报：