可靠性设计技术工作规范

1可靠性设计技术工作规范1.范围本规范规定了可靠性设计大纲、工作计划编制的相关要求。本规范规定了可靠性设计准则、原则与方法的相关要求。2.规范性引用文件GJB450A-2004装备可靠性工作通用要求GJB841-1990故障报告、分析和纠正措施系统GJB899A-2009可靠性鉴定和验收试验GB/T7826-20012系统可靠性分析技术――失效模式和影响分析（FMEA）程序3.术语和定义3.1可靠性可靠性（Reliability）指产品（包括零件和元器件、整机设备、系统）在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性指标主要反映产品或设备的可靠性（Reliability），可靠性是部件（Part）、元件（Component）、产品（Product）或系统（System）的完整性的最佳数量的度量。平均故障间隔时间又称平均无故障时间（MeanTimeBetweenFailure，MTBF）指可修复产品两次相邻故障之间的平均时间，是衡量一个产品的可靠性指标。3.2可靠性设计可靠性设计（ReliabilityDesign），即根据可靠性理论与方法确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程。设计水平是保证产品可靠性的基础。可靠性设计，在产品设计过程中，为消除产品的潜在缺陷和薄弱环节，防止故障发生，以确保满足规定的固有可靠性要求所采取的技术活动。可靠性设计是可靠性工程的重要组成部分，是实现产品固有可靠性要求的最关键的环节，是在可靠性分析的基础上通过制定和贯彻可靠性设计准则来实现的。4.可靠性设计大纲为了保证产品满足规定的可靠性要求而制定的一套文件，包括可靠性设计组织机构及其职责，要求按进度实施的工作项目、工作程序和需要的资源等。4.1可靠性设计大纲的构成目的和任务目标可靠性指标及定义工作组织及其职责可靠性工作项目及其实施表（见附表1）24.2可靠性设计的目的和任务可靠性设计的目的是在综合考虑产品的性能、可靠性、费用和设计等因素的基础上，通过采用相应的可靠性设计技术，使产品的寿命周期内符合所规定的可靠性要求。系统可靠性设计的主要任务是：通过设计，基本实现系统的固有可靠性。说“基本实现”是因为在以后的生产制造过程中还会影响产品固有可靠性。该固有可靠性是系统所能达到的可靠性上限。所有的其他因素（如维修性）只能保证系统的实际可靠性尽可能地接近固有可靠性。可靠性设计的任务就是实现产品可靠性设计的目的，预测和预防产品所有可能发生的故障。也就是挖掘和确保产品潜在的隐患和薄弱环节，通过设计预防和设计改进，有效地消除隐患和薄弱环节，从而使产品符合规定的可靠性要求。也可以说可靠性设计一般有两种情况：一种是按照给定的目标要求进行设计，通常用于新产品的研制和开发；另一种是对现有定型产品的薄弱环节，应用可靠性的设计方法加以改进、提高，达到可靠性增长的目的。4.3可靠性设计大纲要求4.3.1预防为主，早期投入体现在各项可靠性设计分析工作应尽可能安排在产品研制的早期，可靠性设计、分析、管理工作越早投入效果越好。在产品设计过程中能解决的问题不要等到可靠性试验时再去暴露，可靠性试验是对优质的可靠性设计的检验、完善和补充，而不是对劣质设计的补课。4.3.2可靠性设计与性能设计同步进行可靠性设计必须融合渗透到性能设计中去，这样会收到事半功倍的效果。否则，等到性能设计确定之后再做可靠性设计会形成“两张皮”，难以提高产品的可靠性，费时费力效果不好。4.3.3各类人员职责明确各级行政指挥、设计师系统、质量师系统、专职可靠性人员、兼职可靠性人员各负其责。根本的原则是谁设计的产品，谁对该产品可靠性负责，谁来完成相应的可靠性设计、分析、试验工作。4.4制定可靠性设计大纲的原则4.4.1针对性根据产品的具体特点，大纲应适用性强，针对性明确。不能“放之四海而皆准”。如果型号采用新技术多，系统复杂、研制风险大，可靠性指标高，则应尽可能全面贯彻各可靠性工作项目。如果产品继承性较好，新技术用得较少，或系统相对不太复杂，研制风险小，可靠性指标较低，则可适当进行剪裁，只作必要的最低要求的可靠性工作项目。4.4.2可操作性大纲应准确详细地描述一个框架，据此各类人员可以知道自己在什么阶段应做什么，用什么方法，做到什么程度，输出形式是什么。4.4.3突出重点大纲中可靠性工作项目较多，应区分轻重缓急，有的是要求型号各分系统、各组件在研制的各阶段都要实施的，属于重点必做项目，如可靠性建模、预测与分配、故障模式影响分析等。有些是只对某类产品要做的，如“软件可靠性设计”、“潜在电路分析”，可按选做项目处理。研制早期以建立有关规定（如设计准则，元器件大纲，故障报告、分析和纠正措施系统等）和设计分析为重点，中后期以可靠性试验和改进设计为重点。4.4.4规范化大多数可靠性工作项目都有标准可依，大纲应以有关国军标、国标、行业标准、企业标准3为依据，制定型号的要求，根据型号特点有针对性地剪裁。4.4.5可检查可验证大纲规定的可靠性工作项目可分为可靠性定性要求和定量要求两类。对于定性要求，应是可检查的，例如对“贯彻可靠性设计准则”应要求写出“符合性报告”对于定量要求应是可验证的，如可靠性预计、评估、可靠性试验验证。4.4.6闭环管理可靠性大纲各工作项目的贯彻实施应按闭环管理的原则实现，通过内部审核或评审、阶段评审、可靠性工作系统的推动、质量师系统的监控、的运行等手段和措施实现闭环管理。5.可靠性设计工作计划工作计划是可靠性设计大纲的具体化和实施保证。5.1可靠性设计工作计划的作用可靠性工作计划的作用包括：是设计计划部门下达产品可靠性设计任务的依据；是实现可靠性大纲规定的可靠性定量、定性要求的保证；是研究室和设计人员安排设计活动的依据；是专职可靠性人员进行可靠性总体设计与协调的依据；是质量师系统对可靠性大纲执行情况监督控制的依据；是可靠性工作系统推动型号可靠性工作的依据。5.2可靠性设计工作计划的要求制定可靠性工作计划有以下三方面的要求：可靠性工作计划应与产品研制进度、工作内容相协调可靠性工作项目的实施应循序渐进、逐步深人、反复迭代首先由专职可靠性人员依据型号可靠性大纲、有关标准和本型号具体情况写出该工作项目的实施指南，再进行专项可靠性培训并考核，由设计人员结合产品性能设计写出初步设计分析报告，随产品研制的不断深人和信息积累再修改完善可靠性设计分析报告，到定型阶段写出最终设计分析报告。可靠性工作计划对各工作项目的实施应有检查有跟踪，实现闭环管理。5.3可靠性设计工作计划的主要内容可靠性设计工作计划可以按各研制阶段方案设计阶段、技术设计阶段、施工设计阶段、设计定型阶段内每年四个季度安排，主要内容有：各工作项目依据的标准或型号规范、工作内容、输出形式、工作程序、要求、责任单位和责任人。以方案设计阶段为例的工作计划见附表2。6.可靠性设计准则可靠性设计准则是把已有的，相似的产品的工程经验总结起来，使其条理化、系统化、科学化，成为设计人员进行可靠性设计所遵循的原则和应满足的要求。可靠性设计准则一般都是针对某个型号或产品的，建立设计准则是工程项目可靠性工作的重要而有效的工作项目。46.1可靠性设计准则的依据编制可靠性设计准则的主要依据，一般有:（1）型号《立项论证报告》、《研制总要求》及研制合同（包括工作说明）中规定的可靠性设计要求；（2）国内外有关规范、标准和手册中所提出的可靠性设计准则等相关内容；（3）同类型产品的可靠性设计经验以及可供参考采用的通用可靠性设计准则。（4）通过调研，了解使用人员在使用中对产品的可靠性方面需求，整理转化为可靠性设计准则；（5）研制单位所积累的可靠性设计经验和失败所取得的教训。6.2可靠性设计准则的主要内容6.2.1可靠性设计准则的内容很多，按技术分类主要包括:（1）简化设计（2）冗余设计（3）热设计（4）环境防护设计防潮湿设计防盐雾腐蚀设计防霉菌设计（5）抗冲击、振动和噪声设计（6）稳定性设计（7）安装设计（8）液压件设计（9）原材料、零部件和元器件选用（10）包装、贮存、装卸与运输设计包装设计贮存方式设计装卸方式设计运输方式设计6.2.2基于典型失效模式和失效机理的可靠性设计准则（1）抗疲劳设计（2）抗磨损设计（3）抗腐蚀设计（4）防断裂设计（5）防松动设计6.2.3按产品结构分类的通用可靠性设计准则（1）总体可靠性设计（2）典型产品可靠性设计56.3可靠性设计准则制定流程（1）明确可靠性设计准则的适用范围；（2）制定可靠性设计准则初稿；（3）形成可靠性设计准则评审稿；（4）形成可靠性设计准则正式稿。具体制定流程如下图：明确可靠性设计准则的适用范围收集国内外相关标准、规范和手册中与可靠性设计有关的条款和内容了解使用方可靠性需求的具体内容将上述内容适当裁剪并逐条分析、归纳、整理，按普遍适用的一般准则和只适用于特殊组成单元的准则进行分类，形成可靠性设计准则的初稿可靠性专业人员和有经验的工程设计人员逐条检查准则的适用性与可行性，并提出修改意见可靠性设计准则评审总设计师或者研制单位的最高技术负责人批准订购方的定性可靠性要求继承挖掘本单位的工程设计经验收集相似产品的可靠性设计准则修改完善，形成可靠性设计准则评审稿修改完善，形成可靠性设计准则正式稿开始准则制定结束可靠性设计准则编制流程6.3可靠性设计准则的贯彻可靠性设计准则是型号技术规范的重要组成部分，必须予以认真贯彻。6可靠性设计准则的贯彻实施流程如下图：汇总分析开始总师系统批准问题处理与纠正措施编写可靠性设计准则符合性报告结束型号总体设计单位将型号可靠性设计准则分发给型号有关研制单位各研制单位制定细化可靠性设计准则，下发到设计部门设计人员从可靠性设计准则中选择与具体设计相关条款逐条分析准则条款确定设计技术措施落实设计技术措施符合性报告评审可靠性设计准则的贯彻实施流程符合性检查见附表37.可靠性设计原则在可靠性设计过程中应遵循以下原则：（1）尽可能减少零件件数，尤其是故障率高的零件数；（2）采用标准化的产品；7（3）检查、调试和互换容易实现；（4）零件互换性好；（5）可靠性设计应有明确的可靠性指标和可靠性评估方案；（6）可靠性设计必须贯穿于功能设计的各个环节，在满足基本功能的同时，要全面考虑影响可靠性的各种因素；（7）应针对故障模式（即系统、部件、元器件故障或失效的表现形式）进行设计，最大限度地消除或控制产品在寿命周期内可能出现的故障（失效）模式；（8）在设计时，应在继承以往成功经验的基础上，积极采用先进的设计原理和可靠性设计技术。但在采用新技术、新型元器件、新工艺、新材料之前，必须经过试验，并严格论证其对可靠性的影响；（9）在进行产品可靠性的设计时，应对产品的性能、可靠性、费用、时间等各方面因素进行权衡，以便做出最佳设计方案。8.可靠性设计的基本方法由于产品种类及其系统的复杂程度不同，可靠性的设计方法也应有所不同，一般常用的可靠性设计方法有可靠性预测、可靠性试验、可靠性分析、可靠性分配与可靠性评审或鉴定。8.1可靠性预测可靠性预测（ReliabilityPrediction）是对产品系统可能达到的可靠性水平，利用其结构、功能、环境及相互关系的信息进行定量分析估计的一种方法。可靠性预测是指在设计阶段（当产品还只是图纸时）定量地估计未来产品的可靠性的一种方法。8.1.1可靠性预测目的在可靠性设计中应用可靠性预测的主要目的是：①为设计决策提供科学合理的依据。如对不同设计方案的选择，元器件、零部件质量等级的确定，新技术、新材料的采用及设计是否需要改进等；②根据预测结果，编制可靠性关键件清单，为生产过程质量控制提供依据；③为可靠性试验方案设计提供依据；④为产品系统的可靠性指标分配提供依据和顺序；⑤对产品使用、维护提供信息等。此外，可靠性预测还可作为不能直接进行可靠性验证的大型产品系统的可靠性估计。由于可靠性预测是根据已知的数据、过去的经验和知识对新产品系统的设计进行分析，因此，数据和信息来源的科学性、准确性和适用性以及分析方法的可行性就成为可靠性预测的关键。可靠性预测一般在设计初期就开始，而且越早进行效果越好，并随着产品设计、研制工作的