RAMS概述

RAMS概述1可靠性、可用性、维修性及安全性（RAMS）工程包括:可靠性（Reliability）；可用性(Availability)；维修性(Maintainability)含测试性(Testability)保障性(Supportability)；安全性(Safety)；我们称之为“RAMS”。2什么是RAMS？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。可用性：产品在任一随机时刻需要和开始执行任务时，处于可工作或可使用状态的程度。可用性的概率度量亦称可用度。维修性：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。3基本概念测试性：产品能及时并准确地确定其状态（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。安全性：系统不发生事故的能力；保障性：系统的设计特性和计划的保障资源能满足产品使用要求的能力。4基本概念（续）RAMS贯穿产品生命周期的全过程；RAMS工作包括设计、分析、试验和管理四个方面，缺一不可；RAMS工作需要全体工程技术人员来贯彻实施；RAMS工作应当与产品研发各阶段同步进行；RAMS工作要落实到产品的设计、工艺、制造和使用维护中去。5基本概念（续）RAMS是提高产品竞争力的必由之路；RAMS不是表面文章，每项RAMS工作必须落实到设计、工艺、制造、使用、管理的改进中去，才能见效；必须建立RAMS工作系统并延伸到供应商。RAMS工作系统应当是企业的管理决策系统的组成部分，而不能游离在外；领导是关键。各级领导干部的培训。各级新任领导履新前的培训。三分技术、七分管理；总体单位的RAMS工作，要花60-70%的精力抓供应商的管理。6基本概念（续）可靠性工程直接起源于第二次世界大战，可靠性的历史约有五十多年的时间。可靠性的起源，最初是由一支电子管引起的。美国二战、远东战略飞机近一半以上难以飞行，发现电子管近半数以下出现了故障，引起了美国政府的高度重视。。。应该存在一种超过现有制造技术或检验能力的其它“什么”在起作用？只有在设计及工艺设计时就预先考虑到它。7可靠性工程的起源1957年6月美国发表了《军用电子设备可靠性报告》。60年代—可靠性工程全面发展70年代—可靠性工程进行成熟期，得到深入发展80年代—可靠性工程更受重视和成熟2003年，国内城轨地铁开始推行RAMS8可靠性工程的发展1）可靠性、维修性（含测试性）设计；2）安全性、可靠性、维修性（含测试性）分析；3）全寿命周期费用（LCC）分析；4）制造装配可靠性；5）可靠性试验和维修性演示；6）可靠性、维修性增长；7)可靠性、维修性评估；8）RAMS管理；9）产品全寿命周期各职能部门RAMS工作综述9RAMS的主要工作可靠性维修性分配、预计；制定和贯彻实施安全性可靠性维修性设计准则；电子元器件的选用降额设计潜在通路分析耐环境设计；简化设计；冗余设计；热设计；FMECA容差设计EMC设计10可靠性、维修性（含测试性）设计应力和强度的随机特性干涉理论及可靠度计算静强度概率设计方法疲劳与断裂可靠性分析设计方法磨损和腐蚀的概率计算机构功能可靠性11机械产品可靠性设计分析方法余度设计与容错技术软件可靠性健壮设计12其它可靠性设计分析方法可靠性模型的建立可靠性的分配可靠性的预计可靠性设计准则13可靠性的建模、分配、预计1）可靠性模型可靠性框图及其数学模型2）可靠性框图对于复杂产品的一个或一个以上的功能模式,用方框表示的各组成部分的故障或它们的组合如何导致产品故障的逻辑图。14两个基本的概念可靠性框图是依据系统的原理和功能关系而建立的。15两个基本的概念16可靠性模型的分类17几种典型的可靠性模型18几种典型的可靠性模型19t0.21.00.80.60.4n=5n=4n=3n=2n=1RS(t)20几种典型的可靠性模型211232/3(G)表决器等效于1213232/3(G)表决器(a)(b)2/3(G)系统可靠性框图22几种典型的可靠性模型23设备B设备D~~E单向开关发电机C发电机A(a)功能框图1E243(b)可靠性框图桥联系统示例241232/3(G)678541,2,3,某系统任务可靠性框图1’82’67简化后的某系统任务可靠性框图1)产品定义􀂾确定任务与任务剖面􀂾系统功能分析􀂾确定故障判据􀂾确定任务时间及其基准（占空因子d=单元工作时间/系统工作时间）2)建立可靠性框图3)建立相应的数学模型25建立可靠性模型的步骤(1)正确区分产品的原理图和可靠性框图26注意事项27发动机1通用液压系统备用手动系统液压飞控系统液压泵1应急燃油系统燃油系统发动机2液压泵2武器控制系统雷达超高频通信应急电力系统环境控制系统电力分配网左发动机右发电机甚高频通信固定增稳大气数据系统备用罗盘惯性导航塔康系统武器自检起落架机体28发动机1液压飞控系统液压泵2液压泵1发动机2应急燃油系统燃油系统通用液压系统备用手动系统电力分配网环境控制系统超高频通信备用罗盘甚高频通信机体雷达右发电机左发电机起落架武器塔康系统惯性导航大气数据系统固定增稳武器控制系统应急电力系统(3)可靠性模型应随产品技术状态的变化而修改。(4)建模前应明确产品定义、故障判据。29注意事项•可靠性分配的目的将系统的可靠性定量要求分配到规定的产品层次。•可靠性分配的原则•可靠性分配方法•可靠性分配报告•注意事项30可靠性分配复杂的产品分配较低可靠性指标;技术上不成熟的产品分配较低可靠性指标;工作环境恶劣的产品分配较低可靠性指标;重要的产品分配较高可靠性指标;工作时间长的产品分配较低可靠性指标;不易维修、更换的产品分配较高可靠性指标31可靠性分配的原则１）比例分配法32可靠性分配方法2)评分分配法33可靠性分配方法343)重要度复杂度分配法35可靠性分配方法36工程综合法1、分层次的可靠性分配2、货架产品的处理3、运行比的确定4、机械部件的处理5、预留分配余量6、采用综合法对基本可靠性进行试分配37可靠性分配方法1)可靠性指标分配应在方案阶段和初步设计阶段进行，随着设计工作的深入和设计信息的细化，在合同签订前，可反复多次进行，以提高分配结果的合理性。2)一般不给嵌入式软件单独分配可靠性指标，而是与硬件系统一起合并考虑。3)应按成熟期的规定值进行分配，分配值作为开展产品可靠性设计的依据；4)应把最低可接受值分配到需要单独考核验证的产品，作为其研制结束时的考核要求。38注意事项5)应留有适当的分配余量，以尽可能减少对可靠性分配指标的全局性更改，保证设计工作的顺利进行。6)电缆等接口部件及某些故障率很低的非电子产品，可以不直接参加可靠性指标分配，可归并在“其他”项中一并考虑。“其他”项应占10-20%的比例，具体数值依实际情况确定。7)进行基本可靠性和任务可靠性指标分配时，应保证基本可靠性指标分配值与任务可靠性指标分配值的协调，使系统基本可靠性和任务可靠性指标同时得到满足；8)应根据产品特点，选定适当分配方法进行分配。39注意事项•可靠性预计的目的•可靠性预计和分配的关系•可靠性预计的程序•可靠性预计的方法•可靠性预计报告•注意事项40可靠性预计(1)对不同的设计方案进行比较;(2)发现设计中的薄弱环节;(3)为可靠性试验方案设计提供信息;(4)为可靠性分配、维护使用提供信息。41可靠性预计的目的42可靠性预计和分配的关系1)明确系统定义：包括说明系统功能、系统任务和系统各组成单元的接口；2)明确系统的故障判据；3)明确系统的工作条件；4)绘制系统的可靠性框图，可靠性框图绘制到最低一级功能层次；5)建立系统可靠性数学模型；6)预计各单元设备的可靠性；7)根据系统可靠性模型预计其基本可靠性或任务可靠性；8)将可靠性预计值与规定值进行比较，发现薄弱环节，为改进设计提供依据。43可靠性预计的程序44工程中常用的可靠性预计方法45工程中常用的可靠性预计方法46工程中常用的可靠性预计方法故障率计算模型λp=λb·K·D式中：λp—工作故障率；λb—基本故障率；K—环境因子；D—降额因子K和D取值由工作经验确定。K可参考电子设备可靠性预计手册GJB/Z299C-2006中所列各种环境系数。4748工程中常用的可靠性预计方法至少应包括以下内容：1)要求的可靠性指标及其来源（要求值或分配值）2)系统组成及特点；3)预计方法的选择；4)不可直接预计的产品清单及其理由；5)预计中“其他”项的百分比及其确定原则；6)任务可靠性预计时采用的任务可靠性模型；7)预计结果及薄弱环节分析；8)拟采取的改进措施及其效果分析；9)明确回答实现要求的可靠性指标的可能性。49可靠性预计报告1）应及早进行可靠性预计和分配；2）应按基本可靠性和任务可靠性分别进行分配和预计；3）应按目标值或规定值（成熟期）并留有适当余量进行分配。分配中要包括“其它”项。4）对于采用的货架产品，在预计和分配时应在总指标中予以扣除；50注意事项5）进行可靠性预计时，应考虑部分产品在使用过程中的不工作状态(GJB/Z108)；6）预计工作应反映当前产品的技术状态；7）应说明预计中所用数据的来源；8）应明确产品定义及故障判据；9）预计工作应规范化；应对预计结果进行分析并提出改进措施，以提高产品的固有可靠性。51注意事项1.提高元器件的质量等级，关键元器件进口2.热设计3.简化电路设计4.改进工艺措施5.进行有效的防震设计6.进行降额设计52采取的改进措施1.什么是可靠性设计准则？可靠性设计准则是一种设计规范。它从系统可靠性角度出发，将已有的、相似产品的工程经验，经过总结、归纳、升华使其系统化、科学化、规范化。它是设计人员必须遵守的设计要求。53可靠性设计准则2.制定与实施可靠性设计准则的目的和原因1）目的将产品的可靠性要求和规定的约束条件，转换为产品设计应遵循的、具体而有效的可靠性技术设计细则。供广大设计人员遵照执行，从而将可靠性设计到产品中去。54可靠性设计准则2.制定与实施可靠性设计准则的目的和原因2）原因􀂾仅有定量分析设计、FMEA等是不够的;􀂾准则是系统设计经验的积累，甚至有血的代价;􀂾设计人员最易于接受;􀂾可靠性设计的重要依据;􀂾可靠性设计与功能、性能设计紧密结合;􀂾提高产品可靠性、降低费用。55可靠性设计准则2.可靠性设计准则的主要内容前言范围和目的总则总体要求•可靠性与性能、体积、重量等综合权衡•尽量采用标准化、统一化设计，采用成熟的技术和部件等通用设计准则•简化设计、降额设计、热设计•余度/容错设计、环境防护设计、人机工程设计等专用设计准则56可靠性设计准则2.可靠性设计准则的主要内容电子产品可靠性设计准则示例:（1）尽量实施通用化、系列化、模块化设计；采用成熟的标准零部件、元器件。（2）采用新技术、新工艺、新材料、新元器件时，必须经验证合格，提供验证报告和通过评审或鉴定。（3）应对电子、电气系统和设备进行电/热应力分析，并进行降额设计。（4）应根据型号元器件大纲的要求和元器件优选目录进行元器件的选择和控制。（5）应当按最恶劣的环境条件和作战条件设计电子产品，使之具有在严酷条件下正常工作的能力。（6）为保证运输和储存期间的可靠性，产品在出厂时应按有关标准进行包装，做到防潮、防雨、防振、防霉菌等。（7）电子产品内各单元之间的接口应密切协调，确保接口的可靠性。（8）电子产品内某一部分的故障或损坏不应导致其它部分的故障。（9）应进行简化设计，在简化设计过程中应考虑：􀂾所有的部件和电路对完成预定功能是否都是必要的；􀂾不会给其它部件施加更高的应力或者超常的性能要求