1、4。可靠性設(shè)計提高系統(tǒng)的可靠性，要從系統(tǒng)的設(shè)計著手。要使系統(tǒng)的元器件工作在正常狀態(tài)下，沒有過載超負荷等現(xiàn)象的發(fā)生，并且要有一定的裕度。也可以采用冗余貯備，使系統(tǒng)即使有個別元器件或設(shè)備出現(xiàn)故障仍能正常工作，譬如大型客機擁有四個發(fā)動機，中型客機擁有兩個發(fā)動機。也就是說有一個設(shè)備出現(xiàn)故障，有另一個設(shè)備頂替它工作。因此，設(shè)計人員必須明確可靠性設(shè)計的目的并掌握可靠性設(shè)計的方法。4。1 可靠性設(shè)計的概念和意義可靠性設(shè)計是為了在設(shè)計過程中挖掘和確定隱患(和薄弱環(huán)節(jié))，并采取設(shè)計預(yù)防和設(shè)計改進措施有效地消除隱患(和薄弱環(huán)節(jié))，即是研究在設(shè)計階段如何預(yù)測和預(yù)防各種可能發(fā)生的故障和隱患。可靠性設(shè)計是可靠性工程的核

2、心，主宰著產(chǎn)品的固有(內(nèi)在)可靠性。產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用、維修各階段中所出現(xiàn)的許多可靠性問題取決于設(shè)計階段的可靠性工作。因此，在設(shè)計時就必須考慮到全壽命過程中與可靠性有關(guān)的諸因素。例如，各階段中可能遇到的各種環(huán)境應(yīng)力(包括工作環(huán)境、自然環(huán)境以及運輸、貯存等環(huán)境的應(yīng)力)對產(chǎn)品可靠性的影響；防護、維修影響；操作時失誤等各種影響。“可靠性設(shè)計”的理解中是十分廣義的，JSI標準定義為“賦予產(chǎn)品可靠性為目的的設(shè)計技術(shù)”。它既包括了應(yīng)用可靠性理論設(shè)計的方法，也包括了傳統(tǒng)的和從實踐總結(jié)出的有利于提高可靠性設(shè)計經(jīng)驗和技術(shù)。基本上，可靠性為產(chǎn)品的重要質(zhì)量特性之一，也是產(chǎn)品的設(shè)計參數(shù)之一。在產(chǎn)品壽命周期的整個研發(fā)設(shè)計

3、過程中，由設(shè)計人員努力所建立植入產(chǎn)品中。基于現(xiàn)代產(chǎn)品對可靠性的重視與要求，特別是現(xiàn)代精密的產(chǎn)品，缺乏完善的可靠性設(shè)計與分析技術(shù)和作業(yè)能量，是無法在競爭激烈的市場上占有一席之地的。為達到此一目標，首先要確定產(chǎn)品的可靠性需求，然后運用各種適切的設(shè)計方法與程序，導入各種分析手法，在產(chǎn)品的設(shè)計過程中將可靠性需求轉(zhuǎn)換成各層次的設(shè)計特性參數(shù)，如此才能事先預(yù)防在使用時可能發(fā)生的失效現(xiàn)象，達到確保產(chǎn)品可靠性水平的目的，此即所謂可靠性是設(shè)計入產(chǎn)品的。定量計算和定性分析(例如FMEA、FTA)等主要是評價產(chǎn)品現(xiàn)有的可靠性水平或找出薄弱環(huán)節(jié)，而要提高產(chǎn)品的固有可靠性，只有通過各種具體的可靠性設(shè)計方法。隨著武器裝備的

4、發(fā)展，裝備的自動化、智能化、電子化水平的不斷提高，系統(tǒng)工作環(huán)境更趨復雜和惡劣，因而帶來一系列新的問題。例如，由于存在“潛在通路”而引起系統(tǒng)功能異常或抑制正常功能，因此要進行潛在通路的分析；由于系統(tǒng)、設(shè)備工作后產(chǎn)生的熱量積累，使它們周圍環(huán)境溫度急驟上升而導致元器件故障率的增大，從而降低了它們的可靠性，這就需要進行熱設(shè)計；武器裝備上裝了許多完成不同功能的計算機，如果它們的軟件發(fā)生故障，計算機就無法完成其規(guī)定的功能，這就需要進行軟件可靠性的研究等等；此外，除了研究產(chǎn)品工作狀態(tài)的可靠性問題外，對于非工作狀態(tài)對產(chǎn)品可靠性的影響亦應(yīng)進行研究。現(xiàn)代產(chǎn)品的研發(fā)制造，主要是為了滿足顧客的需要。一般而言，顧客的需

5、要通常是模糊的而且大多只是定性的描述，常見者如功能合理、操作方便、保證安全、容易維修等。 設(shè)計人員的任務(wù)就是如何將顧客的需要轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品生產(chǎn)制造時所需要的零件、材料與過程規(guī)格。設(shè)計人員在進行研發(fā)設(shè)計時，除了基本的功能之外，必須以顧客能夠理解的產(chǎn)品效能(performance)來表示，以便和顧客溝通。所謂產(chǎn)品效能乃是產(chǎn)品在設(shè)計時必須由設(shè)計人員所賦予的物品特性(characteristics)，也就是目前國際質(zhì)量系統(tǒng)ISO 9000 中對于產(chǎn)品質(zhì)量的定義。 產(chǎn)品效能為產(chǎn)品所具有的能力，因產(chǎn)品不同而異，一般可從功能效能、實體效能、運動效能、能源效能、使用效能、時間效能、安全效能、環(huán)保效能以及經(jīng)濟效能等

6、方面加以考慮，一般產(chǎn)品效能架構(gòu)如圖1 所示。功能效能為設(shè)計人員對于顧客需要的基本考慮項目，包括主要功能、輔助功能及美學功能。實體或結(jié)構(gòu)效能是功能載體對外界負載條件的承受能力，包括重量、精度、強度、剛度、耐磨性、耐蝕性、熱穩(wěn)定性、振動穩(wěn)定性等。能源效能是工作條件的表現(xiàn)，包括負載種類、大小與性質(zhì)，消耗功率大小、效率高低。運動效能是產(chǎn)品載體搬運及運動的需求，如速度大小、起動性、加速性、制動性、運動平穩(wěn)性等。時間效能為產(chǎn)品能力在壽命周期中隨時間變化的表現(xiàn)，包括可用度、可靠性、測試度、維護度、支持度與耐久度等。安全效能是指產(chǎn)品對于人員與財物方面造成侵權(quán)行為的影響，包括系統(tǒng)安全、工業(yè)安全、公共安全等。環(huán)保

7、效能為產(chǎn)品對社會環(huán)境方面的影響程度，如會產(chǎn)生多少污染物、噪音量，以及減廢與回收等。     這些使用者要求及產(chǎn)品效能需求，對于一個具體的契約型系統(tǒng)與設(shè)備而言，在其設(shè)計計劃書或契約書中會有詳細的規(guī)定。若是市場型產(chǎn)品，則有賴市場開發(fā)部門與研發(fā)部門人員的共同努力。這些要求與需求，自然是設(shè)計人員在設(shè)計過程中必須考慮的重點問題。除此之外，在設(shè)計時還必須考慮產(chǎn)品的制造方法(可產(chǎn)度)與經(jīng)濟性(壽命周期成本)、并本著持續(xù)改善的精神以適應(yīng)現(xiàn)代市場競爭力及逐漸縮減的產(chǎn)品市場壽命周期的趨勢。 整體而言，一般的設(shè)計人員對于功能、結(jié)構(gòu)、運動等效能大都有具體的概念，并且可以在設(shè)計過程中導入適

8、切技術(shù)與方法。至于能源、環(huán)保與安全效能，則是近年來國際及國家法規(guī)約束的焦點，甚至有消費者保護機構(gòu)及環(huán)保團體等，有專人進行效能的強制評審，自然不宜掉以輕心。至于時間效能，特別是其中扮演著最重要角色的可靠性效能，一般設(shè)計人員大多僅為定性的初步階段，對于可靠性的認知也是極為模糊的。因此，現(xiàn)代的設(shè)計人員除了必須考慮能源、安全及環(huán)保效能外，還必須將時間效能，特別是可靠性效能的考慮列為設(shè)計過程的重點項目，亦即了解及實施可靠性設(shè)計技術(shù)。 可靠性效能是物品能夠達成任務(wù)的能力指針之一，其量測指標為可靠性。可靠性的定義為物品于既定的時間內(nèi)，在特定的使用與環(huán)境條件下，執(zhí)行特定的功能，能夠圓滿成功的達成任務(wù)的機率。簡

9、單的說，可靠性設(shè)計乃應(yīng)用可靠性理論、技術(shù)與設(shè)計參數(shù)的統(tǒng)計資料，在滿足規(guī)定的物品可靠性指標下前題，對零件、組件、模塊、單機、機器設(shè)備、分系統(tǒng)及系統(tǒng)進行設(shè)計的工作。廣義而言，就是在設(shè)計時，整體考慮使用者要求、產(chǎn)品效能需求及壽命周期成本，并且對設(shè)計結(jié)果進行驗證、確認與保證。  可靠性設(shè)計的目的是在于提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平，包括功能指針與可靠性指針。在設(shè)計過程中，通過可靠性理論與技術(shù)的采用，使所設(shè)計的物品在一定的拘束條件下，獲得最適的可靠性結(jié)果，或者在規(guī)定的可靠性指標前題下，使某些設(shè)計拘束條件值達到最小。總而言之，就是使設(shè)計的物品在規(guī)定的條件下、規(guī)定的使用時間內(nèi)、完成規(guī)定的功能任務(wù)時，失效機率最

10、小、維修容易、有效度高、成本效益高、經(jīng)濟壽命長。4。2 可靠性設(shè)計的內(nèi)容4。2。1 內(nèi)容可靠性設(shè)計的主要任務(wù)就是通過可靠性預(yù)測、分析、試驗和改進等可靠性活動，把可靠性要求設(shè)計到產(chǎn)品文件與圖紙中去行成產(chǎn)品的內(nèi)在可靠性。可靠性設(shè)計是整個產(chǎn)品設(shè)計工作中的一個重要組成部分，它與廣項功能設(shè)計相輔相成，通過功能設(shè)計可初步確定產(chǎn)品的功能與結(jié)構(gòu)，運用可靠性設(shè)計，對產(chǎn)品的可靠性進行分析、評價和改進，使產(chǎn)品功能設(shè)計更趨于完善。關(guān)于可靠性設(shè)計有這樣一些觀點： （1） 可靠性設(shè)計是產(chǎn)品功能設(shè)計的一部分，因為可靠性不能離開功能獨立存在，在進行基本功能設(shè)計時應(yīng)該考慮可靠性。 （2） 可靠性設(shè)計的目的是以最少的費用達到所要

11、求的可靠性目的。 （3） 可靠性設(shè)計采用的方法，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品特點，使用要求和技術(shù)、數(shù)據(jù)條件等決定，其常用方法主要有可靠性模型的建立、可靠性要求的制定及可靠性分配、可靠性預(yù)測、故障模式影響和危害性分析（FMECA）、故障樹分析及事件樹分析等方法。具體地說，可靠性設(shè)計的基本工作內(nèi)容一般依產(chǎn)品設(shè)計內(nèi)容分為產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計和產(chǎn)品零部件設(shè)計兩大部分。設(shè)計內(nèi)容 可靠性設(shè)計的具體項目 產(chǎn)品（系統(tǒng)）設(shè)計根據(jù)功能、成本和時間限制決定產(chǎn)品系統(tǒng)可靠性要求 確定產(chǎn)品系統(tǒng)的工作環(huán)境條件 制定產(chǎn)品系統(tǒng)可靠性規(guī)范 確定對產(chǎn)品包裝、運輸、使用、保管等方面可靠性要求 編制生產(chǎn)制造過程中可靠性控制計劃 確定產(chǎn)品系統(tǒng)的維修難易程度及安全

12、性等方面基本要求 零部件設(shè)計規(guī)定零部件可靠性要求 規(guī)定零部件技術(shù)性能指標 確定可靠性試驗方法與要求 列出具有高可靠性及低可靠性的零部件清單 確定零部件失效率要求值 確定所選部件的壽命和非周久性部件的檢查及其互換標準 確定重要零部件的獲得、使用和試驗方法 設(shè)計零部件的安全系數(shù) 采用標準設(shè)計方式 進行安全設(shè)計 確定沖擊、振動、緩沖框架、減震裝置的壽命預(yù)測可靠性和更改設(shè)計 分析典型部件的失效覆式，明確其所引起的影響 審查零部件的可靠性 進行零部件的壽命試驗和破壞性試驗，并把各種試驗結(jié)果 和指標相比較，進行必要的設(shè)計更改 對軟件的可靠性進行設(shè)計、試驗和審查系統(tǒng)與設(shè)備可靠性有百分之八十取決于固有可靠性，

13、而固有可靠性是在設(shè)計時就必須賦予產(chǎn)品的。在一個系統(tǒng)中，各部位所要求的可靠性不一定是同樣重要的，如果在這些部位中使用的組件功能相同，那就需要將最可靠的組件用在最重要的部位上；如果各部位所用的組件不同，或者工作原理不同，則需要找出一種設(shè)計布局的方案，使得在規(guī)定的研制預(yù)算費用、進度及其它條件限制之下，系統(tǒng)有最大的可靠性，或者使系統(tǒng)在可靠性滿足規(guī)定要求的前提下，所付出的研制代價最小，這就是可靠性設(shè)計與分析技術(shù)所要探討的問題。4。2。2可靠性設(shè)計工作項目分類在今日隨處可遇到復雜系統(tǒng)中，任一組件的失效都會造成極為嚴重的后果。因此，可靠性與設(shè)計工程人員的主要目標，就是先考慮成本、可靠性、重量、體積等各種因素

14、，而后選擇最適的設(shè)計。為達成此一目標，必須有一套在設(shè)計階段就能估計物品可靠性的方法。在系統(tǒng)與設(shè)備研發(fā)設(shè)計之初，就應(yīng)該考慮產(chǎn)品的可靠性需求，唯有在產(chǎn)品設(shè)計時就將可靠性需求轉(zhuǎn)換成設(shè)計參數(shù)，進行可靠性設(shè)計分析，并且運用各種優(yōu)良的工藝制造技術(shù)，才能事先預(yù)防在使用時可能發(fā)生的失效現(xiàn)象，達到確保產(chǎn)品可靠性水平的目的，此即所謂可靠性是設(shè)計入(design-in)與制造入(build-in)產(chǎn)品的。基本上，可靠性為產(chǎn)品的設(shè)計參數(shù)之一，是在整個設(shè)計過程中由設(shè)計人員努力所建立的。設(shè)計定型后，不管有多完善的生產(chǎn)計劃、質(zhì)量計劃、或維修計劃，產(chǎn)品操作使用時的操作可靠性(operational reliability)永

15、遠不會超過其設(shè)計值。因此，在研發(fā)設(shè)計時，由設(shè)計人員與制造人員所賦予產(chǎn)品的可靠性又稱為固有可靠性(inherent reliability)。 無論是公司整體的可靠性作業(yè)項目、或是與項目計劃產(chǎn)品可靠性有關(guān)的各項活動，統(tǒng)稱為可靠性工作。關(guān)于可靠性工作的定義與架構(gòu)，以美軍標準MIL-STD-785 的歷史最早同時內(nèi)容也最為完整，特別是1980 年發(fā)行的B 版，做了相當大的變革，擺脫往常對于計劃工作內(nèi)容條列陳述的方式，將相關(guān)的工作項目按照類似屬性加以分類，稱之為要項(element)，然后再說明每一要項的細部內(nèi)容，稱為工作子項(task)。依據(jù)美軍標準785B 之規(guī)定，一個研發(fā)與生展項目計劃的可靠性工

16、作可分為計劃監(jiān)測與管制(100 系列工作要項)、設(shè)計與評估(200 系列工作要項)、發(fā)展與生產(chǎn)試驗(300 系列工作要項) 等三大類。其中和設(shè)計與分析有關(guān)的工作又分為可靠性模型化(201)、可靠性分配 (202)、可靠性預(yù)計(203)、失效模式效應(yīng)與關(guān)鍵性分析(204)、潛行線路分析(205)、電子零件與電路容差分析(206)、零件計劃(207)、可靠性關(guān)鍵物品(208)、功能測試儲存搬運包裝運輸與維護之效應(yīng)(209)九個工作子項。 自從ISO 9000 質(zhì)量系統(tǒng)要求逐漸國際化之后，可靠性的問題也漸漸受到重視，整合此方面的國際標準即為IEC 300 可恃度管理標準系列。IEC 300 系列將可

17、恃度(亦即廣義的可靠性)工作依照特性分為與產(chǎn)品或項目無關(guān)和與產(chǎn)品或項目有關(guān)兩大類。其中工程；分析、預(yù)估及設(shè)計審查等為和可靠性設(shè)計與分析有關(guān)的工作要項，其中工程要項包括可靠性工程、維護度工程、維護支持工程、測試度工程及人性因子工程等工作子項；分析、預(yù)估與設(shè)計審查則包括缺陷模式與效應(yīng)分析、缺陷樹分析、應(yīng)力與負載分析、人性因子分析、預(yù)估、擇適分析、風險分析、正式設(shè)計審查等工作子項。   從產(chǎn)品供應(yīng)者亦即生產(chǎn)者的觀點而言，可靠性工作項目依照其型態(tài)與特性分為管理、工程與計算三種模式。另外依其性質(zhì)大致可分歸納為規(guī)劃與管理、設(shè)計與分析、驗證與評估、及文件與信息等四大類。其中設(shè)計與分析工作

18、包括：可靠性需求與規(guī)格、可靠性模型訂定與應(yīng)用、可靠性配當、可靠性預(yù)估、可靠性設(shè)計分析、電子零件/電路容差分析、電熱及機械應(yīng)力分析、失效模式效應(yīng)與關(guān)鍵性分析、缺陷樹分析與潛行線路分析、零件與材料選用、功能測試與維修效應(yīng)分析、以及儲存搬運與運輸效應(yīng)分析等項目。4。3 可靠性設(shè)計準則4。3。1 可靠性設(shè)計準則的含義  在系統(tǒng)與設(shè)備的研發(fā)過程中，不論其設(shè)計工作是根據(jù)理論推演，或者是應(yīng)用過去累積的經(jīng)驗，為使設(shè)計產(chǎn)品具有高可靠性水平、符合顧客的需求，在設(shè)計之前和設(shè)計進行中有許多必須注意或必須考慮的規(guī)定或原則事項。其中有些規(guī)定的項目，是在設(shè)計過程中必須嚴格遵守者，一般稱之為可靠性設(shè)計準則(Reli

19、ability Design Criteria)；有些則要求較為松、在設(shè)計時僅做為參考應(yīng)用的事項，一般稱之為可靠性設(shè)計指引(Reliability Design Guidelines)。當然，并非每一件研發(fā)設(shè)計工作都必須使用或考慮到所有的準則與指南，在應(yīng)用時，應(yīng)該視研發(fā)對象的特性而加以裁適，如此所設(shè)計的產(chǎn)品，其可靠性需求必可輕易達成，在驗證時可以不必花太多的成本和時間，達到事半功倍的效果。4。3。2 可靠性設(shè)計準則的意義和作用可靠性設(shè)計準則是把已有的、相似的產(chǎn)品的工程經(jīng)驗總結(jié)起來，使其條理化、系統(tǒng)化、科學化，成為設(shè)計人員進行可靠性設(shè)計所遵循的原則和應(yīng)滿足的要求。可靠性設(shè)計準則一般都是針對某個型

20、號或產(chǎn)品的，建立設(shè)計準則是工程項目可靠性工作的重要而有效的工作項目。除型號的設(shè)計準則外，有一些某種類型的可靠性設(shè)計準則，例如：軍飛機可靠性設(shè)計準則、民用飛機可靠性設(shè)計準則、直升機可靠性設(shè)計準則、機載設(shè)備可靠性通用準則等等。但是，這些共性的可靠性設(shè)計準則不能代替工程項目的設(shè)計準則，應(yīng)將其剪裁、增補成為各型號或產(chǎn)品專用的可靠性設(shè)計準則。 可靠性設(shè)計準則是進行可靠性定性設(shè)計的重要依據(jù)。在可靠性設(shè)計工作中，當產(chǎn)品的可靠性要求難于規(guī)定定量要求時，就應(yīng)該規(guī)定定性的可靠性設(shè)計要求，為了滿足定性要求，必須采取一系列的可靠性設(shè)計措施，而制定和貫徹可靠性設(shè)計準則是一項重要內(nèi)容。例如：由于元器件是系統(tǒng)的基本組成單元

21、，因此，在設(shè)計中最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)是選擇、規(guī)定和控制用于該系統(tǒng)的元器件，這就需要制定元器件選擇和控制的規(guī)范、準則以及優(yōu)選元器件清單。 貫徹設(shè)計準則可以提高產(chǎn)品的固有可靠性。產(chǎn)品的固有可靠性是設(shè)計和制造賦予產(chǎn)品的內(nèi)在可靠性，是產(chǎn)品的固有屬性。而設(shè)計準則為設(shè)計人員在可靠性設(shè)計中必須遵循的原則。按此準則設(shè)計，就可以避免一些不該發(fā)生的故障，從而提高產(chǎn)品的可靠性。如：采用余度可提高任務(wù)可靠性。 可靠性設(shè)計準則是使可靠性設(shè)計和性能設(shè)計相結(jié)合的有效辦法。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員只要認真貫徹設(shè)計準則，就能把可靠性設(shè)計到產(chǎn)品中去，從而提高產(chǎn)品的可靠性。如：簡化設(shè)計準則是指在達到產(chǎn)品性能要求的前提下，把產(chǎn)品盡可能的設(shè)

22、計得簡單，這樣也可減少故障的發(fā)生，同時又有利于實現(xiàn)成本、質(zhì)量、尺寸等其他性能指標要求。 工程實用價值高，費效比低。可靠性設(shè)計準則主要是經(jīng)驗的積累，不需要花費金錢去做試驗或進行復雜的數(shù)學運算。但貫徹了設(shè)計準則，避免不少故障的發(fā)生，取得的效益是很大的，因此它的費用比較低。而且，貫徹設(shè)計準則，設(shè)計人員不需要深厚的數(shù)學基礎(chǔ)和對可靠性理論的深刻理解，簡單易懂，只要按設(shè)計準則逐條貫徹即可，因而它受到工程技術(shù)人員的歡迎。4。3。3 制定可靠性設(shè)計準則的依據(jù)及主要內(nèi)容4。3。3。1 依據(jù)編制可靠性設(shè)計準則的主要依據(jù)，一般有： 合同規(guī)定的可靠性定性、定量要求。 合同規(guī)定引用的有關(guān)規(guī)范、標準、手冊等提出的可靠性設(shè)

23、計要求或準則。 同類型產(chǎn)品的可靠性設(shè)計經(jīng)驗以及可供參考采用的通用可靠性設(shè)計準則。 產(chǎn)品的類型、重要程度及使用特點等。4。3。3。2 可靠性設(shè)計準則的主要內(nèi)容常見的可靠性設(shè)計準則與指南項目，一般性從可靠性關(guān)點考慮者包括：(1)。 制定元器件大綱 (2)。 簡單化(Simplicity) (3)。 模塊化與標準化(Modularity and Standardization) (4)。 容錯 (Fault Tolerance)、容損(Damage Tolerance)與復聯(lián)(Redundancy)設(shè)計 (5)。 測試性(Testability) (6)。 操作、儲存與運輸(Operation， S

24、torage and Transportation (7) )人員工程(Human Engineering)（8）降額設(shè)計（9）余度設(shè)計（10）熱設(shè)計（11）防腐蝕、老化設(shè)計。可靠性工程學的價值和魅力恰恰在于，它從理論的高度揭示了產(chǎn)品可靠性設(shè)計應(yīng)當遵循的共同規(guī)律。可靠性設(shè)計之一般性參考數(shù)據(jù)如下：(1)。 MIL-HDBK-338-1， (1984)， Electronic Reliability Design Handbook (2)。 MIL-STD-454M (1989)， Standard General Requirements for Electronic Equipment Req

25、uirement 35： Reliability。 (3)。 AMCP 706-124， Engineering Design Handbook： Reliable Military Electronics， Headquarters U。S。 Army Materiel Command， 5001 Eisenhower Ave， Alexandria， VA 22333， AD#A025665。 (4)。 AMCP 706-196， Engineering Design Handbook： Design for Reliability， AD#A027370。 (5)。 RADC-TR-84

26、57 (1984)， Reliability， Testability Design Considerations for Fault Tolerance Systems。(6)。 RADC-TR-88-304 (1988)， Reliability Design Criteria for High Power Tubes。(7)。 Ireson (1989)， Handbook of Reliability Engineering and Management 18。3。11 Reliability Design Guidelines。（1）制定元器件大綱為了達到和保持設(shè)備的固有可靠性，減少

27、元器件、零部件品種、降低保障費用和系統(tǒng)壽命周期費用，必須控制標準元器件和非標準元器件的選擇和使用。元器件一般指的是電子、電氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，如：半導體、集成電路、電阻、電容、變壓器、繼電器、電纜、光導纖維等。而零部件一般指的是機械系統(tǒng)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，如：螺栓、螺帽、軸承、銷子、彈簧、軟管、齒輪、密封件等。裝備(如一臺電子設(shè)備、一顆衛(wèi)星、一架飛機、一艘潛艇等)就是由各種基礎(chǔ)產(chǎn)品即由各種元器件、零部件構(gòu)成的。由于其數(shù)量、品種眾多，所以它們的性能、可靠性、費用等參數(shù)對整個系統(tǒng)性能、可靠性、壽命周期費用等影響極大。如果承制方在研制早期就開始對元器件、零部件的應(yīng)用、選擇、控制予以重視，并貫徹于系統(tǒng)壽命周期，

28、就能大大提高系統(tǒng)的優(yōu)化程度。一個有效的元器件大綱所需要的投資，可以從降低系統(tǒng)壽命周期費用，提高系統(tǒng)效能得到補償。比如使用標準件可以提高產(chǎn)品的固有可靠性和互換性，消除使用非標準件所需的設(shè)計、制造和試驗費用，從而降低產(chǎn)品的成本。元器件大綱的主要內(nèi)容包括：元器件控制大綱、元器件的標準化、元器件應(yīng)用指南、元器件的篩選等。制定元器件大綱應(yīng)考慮裝備任務(wù)的關(guān)鍵性、元器件的重要性、生產(chǎn)的數(shù)量、裝備的維修方案、元器件的供應(yīng)、所占新元器件的百分比、元器件的標準化狀況等。元器件大綱中的各項工作與其他分析有關(guān)。如與安全性、質(zhì)量控制、維修性和耐久性等分析有關(guān)。上述任何一種分析都可能提出對不同元器件、零部件的要求。在某些

29、情況下，為了滿足系統(tǒng)的要求，需要質(zhì)量更高的新設(shè)計的元器件。而在另一種情況下，為了減少系統(tǒng)壽命周期費用和保證供應(yīng)，則需要采用標準件。因而元器件大綱的制定和執(zhí)行必須充分體現(xiàn)權(quán)衡分析的精神。（2） 簡化設(shè)計   一般而言，系統(tǒng)或設(shè)備越復雜、所使用的零組件越多，其可靠性就越低。簡單化是一項設(shè)計實務(wù)，可促使系統(tǒng)或設(shè)備能夠較容易和以較廉價生產(chǎn)制造、操作使用、及維修保養(yǎng)。 簡化設(shè)計就是在保證產(chǎn)品性能要求的前提下，盡可能使產(chǎn)品設(shè)計簡單化。簡化設(shè)計可以提高產(chǎn)品的固有可靠性和基本可靠性。例如：作為替代F-4、A-T的美國F/A-18A戰(zhàn)斗機在設(shè)計中，對雷達、發(fā)動機和液壓系統(tǒng)采用了簡化

30、設(shè)計，取得了高可靠性的成效，F(xiàn)/A-18A的發(fā)動機F-404只有14300個元件，而F-4的發(fā)動機J-79有22000個元件，也就是說F-404所有元件數(shù)為J-79的三分之二，但推力兩者幾乎相等，而F-404的可靠性卻比J-79提高了4倍。 ，簡單化的需求與原則包括：(1)。 系統(tǒng)設(shè)計不要太復雜。(2)。 減少零件及接口連接數(shù)量。(3)。 在現(xiàn)場使用層次，應(yīng)該盡量減少所需使用的手工具種類。(4)。 在使用現(xiàn)場應(yīng)該不需要有特殊支持設(shè)備或工具的需求。(5)。 減少支持工具與器材，同時測試與維修地點應(yīng)該很方便。(6)。 使用已經(jīng)使用證實，而且為高可靠性的線路。 簡單化設(shè)計常見的檢核項目如下：(1)。

31、 設(shè)備設(shè)計的復雜性是否減至最低程度？(2)。 可調(diào)式零件的使用是否減至最少？(3)。是否盡量避免使用需要磨擦或壓力接觸的機械組件？(4)。 調(diào)整的需求是否已經(jīng)減至最少？(5)。 是否盡量使用通用材料以代替特殊材料？(6)。 設(shè)計的再加工需求是否減至最低？(7)。 對不屬插入式之模塊或零件，安裝時是否使用四個以下的鎖緊裝置？為了實現(xiàn)簡化設(shè)計，可采取以下措施： # x+ |& w5 V4 V 盡可能減少產(chǎn)品組成部分的數(shù)量及其相互間的聯(lián)接。例如可利用先進的數(shù)控加工及精密鑄造工藝，把過去要求很多零部組件裝配成的復雜部件實行整體加工及整體鑄造，成為一個部件； 盡可能實現(xiàn)零，部，組件的標準化，系列

32、化與通用化，控制非標準零，部，組件的比率。盡可能減少標準件的規(guī)格，品種數(shù)。爭取用較少的零，部，組件實現(xiàn)多種功能； 盡可能采用經(jīng)過考驗的可靠性有保證的零，部，組件以至整機； 盡可能采用模塊化設(shè)計。（3） 模塊化與標準化設(shè)計模塊化與標準化乃是設(shè)計選料件時，盡可能采用標準零件、扣件，及已經(jīng)經(jīng)過使用證實為高可靠性的套裝組件或軟件包，使產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)制造、與維修保養(yǎng)更方便、更經(jīng)濟。使用標準化和模塊化設(shè)計可以增加生產(chǎn)力；同時，由于所需技術(shù)普及、具可交換性、換修快速、可以增加維修質(zhì)量、縮短維修時間，因而改進系統(tǒng)或設(shè)備的維護度。 模塊化和標準化的原則為：(1)。 使用標準扣件和零件(2)。 使用一致的尺寸和

33、形狀(3)。 使用導銷和鍵、槽連結(jié)設(shè)計(4)。 容易檢查與測試(5)。 迅速拆卸與組合(6)。 減少功能數(shù)目模塊化與標準化設(shè)計常見的檢核項目如下：(1)。 除考慮效率因素外，設(shè)計中使用標準組件及料件是否達到最大界限？(2)。 類似的應(yīng)用中是否使用相同的物品或料件？(3)。 設(shè)計中是否盡量減少不同料件形態(tài)的使用數(shù)目？(4)。 設(shè)備名稱、標簽及銘牌是否盡量的標準化？(5)。 相同或類似功能的設(shè)備控制面板是否采用相同或類似的位置和布置？(6)。 線路設(shè)計的安全欲度是否足夠、充分？(7)。 是否盡可能使用已經(jīng)驗證、高可靠性的標準組件？(8)。 是否已經(jīng)建立與調(diào)整線路或零件有關(guān)的穩(wěn)定性需求？(9)。 回

34、授線路是否能保持固定的線路增益？(10)。 主要線路是否應(yīng)用可調(diào)節(jié)式電源？(11)。 是否可利用標準工具和現(xiàn)有設(shè)備實施制造、裝配及測試等作業(yè)？(12)。 是否可使用標準制造、裝配、檢驗、試驗及操作程序？(13)。 除非會損及產(chǎn)品可靠性，是否盡量使用插入式模塊與組件？(14)。 類似機能的模塊與零件在電氣、功能及物理方面是否具有可交換性或互換性？（4）容錯容損與復聯(lián)設(shè)計對于有些設(shè)計而言，失效的發(fā)生是無法避免的，因此在設(shè)計時應(yīng)采取各種預(yù)防的措施，以減少該類失效的發(fā)生，或使發(fā)生造成的影響降至最低的程度。一般失效按其產(chǎn)生的效應(yīng)可分為危害性失效(fail-danger)和安全性失效(fail-safe)

35、。對安全或可靠性要求特別高系統(tǒng)，可采用復聯(lián)(redundancy)、容損(damage-tolerant)或容錯(fault-tolerant)設(shè)計，以滿足任務(wù)需求。另外，在預(yù)防性維護(preventive maintenance)的規(guī)劃下，采用復聯(lián)設(shè)計可消除或減小失效停用時間(down time)。 采用容錯與復聯(lián)設(shè)計雖可提高系統(tǒng)可靠性，但相對的亦增加系統(tǒng)的復雜性、重量、空間及電源消耗。此外，復聯(lián)件的增加，失效機率亦將增加。所以在采用容錯與復聯(lián)設(shè)計之前，應(yīng)先衡量是否可采用其它的可靠性設(shè)計技術(shù)，以替代復聯(lián)設(shè)計方法。 復聯(lián)設(shè)計原則可應(yīng)用于系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備、組件或零件的任一組合層次。常用的復聯(lián)設(shè)

36、計技術(shù)可分為主動復聯(lián)與被動復聯(lián)兩大類。容錯與復聯(lián)設(shè)計常見的檢核項目如下：(1)。 是否廣泛采用功能錯誤指示線路及儀具？(2)。 設(shè)備故障或失效可能造成的危害或損傷是否為最小？(3)。 設(shè)備故障或失效發(fā)生時是否有自愈的能力？(4)。 設(shè)計是否已考慮失效后不影響安全之需求？(5)。 各種室外金屬零件與設(shè)備是否有安裝適當?shù)慕拥卦O(shè)計？(6)。 是否針對高壓電危害安裝保護措施？(7)。 電路設(shè)計是否考慮內(nèi)部鎖定裝置？(8)。 在火工及類似產(chǎn)品的操作地點是否確立安全規(guī)則及加裝安全防護措施？（5）測試性設(shè)計   一個經(jīng)濟、有效的產(chǎn)品，在研發(fā)設(shè)計階段，就應(yīng)該考慮設(shè)備在使用時能夠提供適當?shù)臏y

37、試與檢驗?zāi)芰考捌淇赡苄耘c可行性。大部份的研發(fā)設(shè)計，在設(shè)計初期往往忽略在生產(chǎn)制造及顧客使用時測試能量的必要性，等到了發(fā)展后期才想到增加此一能量，結(jié)果只有造成困擾及增加成本。 設(shè)計人員必須了解產(chǎn)品詳細的可測試性、維修保養(yǎng)需求、及支持設(shè)備性能等，才能在采用自動測試、自我測試、或手動測試之間作設(shè)計擇優(yōu)的決定。測試性設(shè)計常見的檢核項目如下：(1)。 設(shè)計是否視需要使用自測設(shè)備？(2)。 自測項目的內(nèi)容與深度是否與維護度水平相匹配？(3)。 自測功能是否自動化？(4)。 是否具備故障直接指示裝置(如指示燈、音響訊號等)？ (5)。 是否視需要使用持續(xù)性的功能監(jiān)測設(shè)備？(6)。 是否提供測試點以協(xié)助檢查及隔

38、離故障或失效部位？(7)。 測試點位置是否很容易接近并且與維護需求相匹配？(8)。 測試點次序是否按功能需求及測試方便性安排？(9)。 對于可更換零件是否提供直接功能測試點？(10)。 測試點是否加上適當?shù)臉撕灐⒕幧衔ㄒ坏木幪柤凹幼?yīng)顯示的信號與輸出量測值？(11)。 測試點是否有足夠的照明，以利看清號碼、卷標及信號值？(12)。 模塊之間是否有足夠的位置與空間，以利裝配、測試與維修作業(yè)之進行而不會影響或移動其它組件？(13)。 重要件或有操作壽限件是否加裝或配備定時器？（6）操作、儲存與運輸設(shè)計系統(tǒng)與設(shè)備一但制造完成后，其性能隨時間會有所改變，特別是在漫長的后勤補給搬運及儲存期間，設(shè)備會惡化

39、或功能退化。為減低性能退化情形，保持設(shè)備固有的設(shè)計入可靠性，在設(shè)計之初必須確定設(shè)備在儲存、搬運、運輸、惰態(tài)(domancy) 、儲存定期測試期間所可能造成的疵病、預(yù)測其變化率、分析這些疵病可能引起的效應(yīng)，設(shè)計及選用適當?shù)谋４妗b及運送打包措施與材料，并擬訂定期測試程序、維修及監(jiān)測計劃，以掌握及管制設(shè)備的可靠性與操作備便性。 操作、儲存及運輸設(shè)計常見的檢核項目如下：(1)。 設(shè)計時是否已經(jīng)考慮儲存與運輸?shù)沫h(huán)境需求？(2)。 零件壽命是否都已經(jīng)確定？(3)。 壽限件是否訂定有維修更換作業(yè)規(guī)定與程序？(4)。 設(shè)備的搬送與運輸環(huán)境條件是否已經(jīng)規(guī)定清楚？(5)。 設(shè)備是否容易拆裝，以便運送到另一地點

40、？(6)。 設(shè)備拆裝后重新組合操作是否影響其性能及可靠性？(7)。 設(shè)備搬運設(shè)備及打包需求是否規(guī)定清楚？(8)。 設(shè)備搬運設(shè)備的選用是否基于成本效益而加以考慮？(9)。 設(shè)備包裝是否按機能不同而加以設(shè)計？(10)。 設(shè)備的儲存環(huán)境條件是否已經(jīng)規(guī)定清楚？(11)。 設(shè)備經(jīng)長期儲存后是否會造成或發(fā)生過度降級或退化現(xiàn)象？(12)。 設(shè)備在儲存期間是否擬訂定期測試及維修需求？(13)。 設(shè)備在儲存期間的定期測試及維修需求是否已經(jīng)消除或減低至最少？(14)。 設(shè)備在儲存期間的定期測試及維修資源是否規(guī)定清楚？(15)。 所有測試電纜、接線是否加上標識？(16)。 零件與模塊的維修更換是否很便捷？(17)。

41、 維修門是否開在適當?shù)奈恢谩⑹褂没钜查T，以利維修作業(yè)之進行？(18)。 維修開口大小是否適當、并作最佳布置，以滿足維修需求？(19)。 維修門或開口是否加以標志，以說明可以接近的對象、機件或工具？(20)。 利用絞煉開合的維修門在打開時是否能夠支撐固定？(21)。 維修門或開口是否使用最少的鎖緊機件？(22)。 鎖定機件是否采用急釋機構(gòu)設(shè)計？(23)。 維修門之開關(guān)是否可以不必使用其它工具？(24)。 維修門開關(guān)工具數(shù)量需求是否保持最少，并盡可能使用標準工具？（7）人員工程設(shè)計   人員工程的范疇包括考慮人員心理因素的人性因子與考慮人員身體結(jié)構(gòu)、物理特性的人體工程兩部份。在

42、發(fā)展與采購系統(tǒng)、設(shè)備及設(shè)施時應(yīng)用人性因子與人體工程之目的為經(jīng)濟的運用人力資源，將人員與系統(tǒng)設(shè)計有效的整合在一起，發(fā)展或精進人員、設(shè)備與軟件之間的接口關(guān)系，使系統(tǒng)在人員操作、維護或管制系統(tǒng)的效能達到需要的有效性需求。人性因子與人體工程設(shè)計常見的檢核項目如下：(1)。 設(shè)備或模塊是否有考慮防止安裝錯誤的特別設(shè)計？(2)。 插入式模塊或零件是否不用工具就可安裝或取出？(3)。 組合件是否有導槽或?qū)фI，以協(xié)助安裝作業(yè)？(4)。 所有的模塊及零件是否均加上標識？(5)。 模塊與零件的標識是否在上方或容易看得見的位置？(6)。 操作控制面板是否考慮操作員的特性而作最佳安排？如操作員站著操作，面板離地高度應(yīng)

43、在40 至70 吋之間，較重要或精密者則在48 至64 吋之間，坐著操作的離地高度為30 吋。(7)。 類似的接頭與插座是否有防止插錯的措施？(8)。 對稱型接頭與插座是否有固定位置或接腳的防愚措施？(9)。 連接器在聯(lián)接及拆松時，工作人員是否能緊緊握牢？(10)。 連接器、接頭、插座是否有適當?shù)臉俗R？(11)。 在測試及維修人員會接觸到的握把或部位，如果接近高壓區(qū)域是否有適當?shù)慕^緣防護措施？(12)。 突出的設(shè)備是否予以消除或加裝適當?shù)谋Ｗo措施？（8） 降額設(shè)計 降額設(shè)計就是使元器件或設(shè)備工作時承受的工作應(yīng)力適當?shù)陀谠骷蛟O(shè)備規(guī)定的額值，以達到延緩其參數(shù)退化，可以有效地降低元器件的失效率，

44、提高電子設(shè)備可靠性。電子產(chǎn)品和機械產(chǎn)品都應(yīng)做適當?shù)慕殿~設(shè)計，因電子產(chǎn)品的可靠性對其電應(yīng)力和溫度應(yīng)力敏感，故而降額設(shè)計技術(shù)對電子產(chǎn)品則顯得尤為重要，成為可靠性設(shè)計中必不可少的組成部分。在降額設(shè)計中，“降”得越多，要選用的元器件在性能就應(yīng)該越好，成本也就越高，所以在降額設(shè)計過程中，要綜合考慮。對于各類電子元器件，都有其最佳的降額范圍，在此范圍內(nèi)工作應(yīng)力的變化對其失效率有較明顯的影響，在設(shè)計上也較容易實現(xiàn)，并且不會在設(shè)備體積，重量和成本方面付出過大的代價。過度的降額并無益處，會使元器件的特性發(fā)生變化或?qū)е略骷?shù)量不必要的增加或無法找到適合的元器件，反而對設(shè)備的正常工作和可靠性不利。 7 m% V；

45、降額參數(shù)：電子元器件的降額參數(shù)主要包括：1） 數(shù)字、線性集成電路：結(jié)溫、負載、頻率；2） 半導體分立器件：結(jié)溫、電壓、功率、電流；3） 二 極 管：電流、電壓、功率；4） 電感線圈：電流、溫度；5） 電容器：電壓、溫度；6） 電阻器：溫度、功率；7） 繼電器：觸點電流；8） 電位器：電流、功率；9） 開關(guān)：電流。降額準則一般分為三級：一級降額是最大降額，適用于設(shè)備發(fā)生故障將危及安全時用。二級降額是中等降額，適用于發(fā)生故障將造成經(jīng)濟損失。三級降額是較小降額，故障造成損失較小時使用。 降額參 （9）4 n! m" H8 K6 y- k6 Y4 P6 R4()()(9余度設(shè)計 - v) n

46、' - u, J. M) m余度技術(shù)是系統(tǒng)或設(shè)備獲得高可靠性，高安全性和高生存能力的設(shè)計方法之一。特別是當元器件或零部件質(zhì)量與可靠性水平比較低，采用一般設(shè)計已經(jīng)無法滿足設(shè)備的可靠性要求時，余度技術(shù)就具有重要的應(yīng)用價值。 $ d9 z4 5 i) "余度"就是指系統(tǒng)或設(shè)備具有一套以上完成給定功能的單元，只有當規(guī)定的幾套單元都發(fā)生故障時，系統(tǒng)或設(shè)備才會喪失功能，這就使系統(tǒng)或設(shè)備的任務(wù)可靠性得到提高。各種余度系統(tǒng)可靠性模型已在第二章介紹。但是余度使系統(tǒng)或設(shè)備的復雜性，重量和體積增加，使系統(tǒng)或設(shè)備的基本可靠性降低。系統(tǒng)或設(shè)備是否采用余度技術(shù)，需從可靠性，安全性指標要求的高低

47、；元器件和成品的可靠性水平；非余度和余度方案的技術(shù)可行性；研制周期和費用，使用，維護和保障條件，質(zhì)量，體積和功耗的限制等方面進行權(quán)衡分析后確定。 2 R, D3 e% O: O為提高系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性而采用余度技術(shù)時，需與其他傳統(tǒng)工程設(shè)計相結(jié)合。因為不是各種余度技術(shù)在各類系統(tǒng)和設(shè)備上都可以實現(xiàn)，因此應(yīng)根據(jù)需要與可能來確定。可以較全面的采用，也可以局部地采用，不過一般在系統(tǒng)的較低層次單元中采用余度技術(shù)，針對系統(tǒng)中的可靠性關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用余度技術(shù)時對提高系統(tǒng)可靠性，減少系統(tǒng)的復雜性更有效。同時需注意，采用某些余度技術(shù)時會增加若干故障檢測和余度通道切換裝置，它們的不可靠度應(yīng)保證低于受控部分的50%，否則

48、采用余度布局所獲得的可靠性增長將會被它們的故障所抵消。此外，余度技術(shù)也不能用來解決設(shè)備超負荷之類的問題。 4 a$ o! V0 q' s; B! m余度設(shè)計的任務(wù)包括： ， s： H4 L" ?7 G% Z  x5 I& W8 S# j4 N9 c% | 確定余度等級(根據(jù)任務(wù)可靠性和安全性要求，確定余度系統(tǒng)抗故障工作的能力)； : p& m7 u. h, j( x' Q1 l' E 選定余度類型(根據(jù)產(chǎn)品類型及約束條件和采用余度的目的來確定)； " O% n% W& f! F" C 確定余度配置

49、方案； ( T。 p2 V； R： K) R； E3 Q。 V 確定余度管理方案。 3 C3 r( P. S, r* w! |& （10） 熱設(shè)計# D, 8 9 w# - w8 x5 m: t制造電子器件時所使用的材料有一定的溫度極限，當超過這個極限時，物理性能就會發(fā)生變化，器件就不能發(fā)揮它預(yù)期的作用。器件還可能在額定溫度上由于持續(xù)工作的時間過長而發(fā)生故障，故障率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明電子器件的故障與其工作溫度有密切關(guān)系。溫度對電子設(shè)備的可靠性有著重要的影響。由經(jīng)驗也得知，在高溫或負溫條件下器件或電路容易發(fā)生故障。對溫度最為敏感的器件，是大量使用的半導體器件和微電路。半導體器件故障率隨溫度的

50、增加而指數(shù)地上升，其電性能參數(shù)，如耐壓值，漏電流，放大倍數(shù)， 允許功率等均是溫度的函數(shù)。一般地說，其他器件的性能參數(shù)也都受溫度的影響。熱設(shè)計就是要考慮溫度對產(chǎn)品的影響問題。熱設(shè)計的重點是通過器件的選擇，電路設(shè)計(包括容差與漂移設(shè)計和降額設(shè)計等)及結(jié)構(gòu)設(shè)計來減少溫度變化對產(chǎn)品性能的影響，使產(chǎn)品能在較寬的溫度范圍內(nèi)可靠地工作。其中結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是加快散熱。 加快散熱的措施有：1）7 K' # L% u6 V" B; w% l5 % w1）11111加快傳導。在固體材料中，熱流是由分子之間相互作用產(chǎn)生的，這就是傳導。加快傳導散熱的措施有：選用導熱系數(shù)大的材料制造傳導零件；加大與導熱零

51、件的接觸面積；盡量縮短熱傳導的路徑，在傳導路徑中不應(yīng)有絕熱或隔熱元件。2）加快對流。對流是固體表面與流體表面的熱流動，有自然對流和強迫對流之分。在電子設(shè)備中流體通常指的是空氣。對流散熱的措施有：加大溫差，即降低周圍對流介質(zhì)的溫度；加大流體與固體間的接觸面積，如把散熱器做成肋片，直尾形，叉指形等加大周圍介質(zhì)的流動速度，使它帶走更多的熱量。3）加快輻射。熱由物體沿直線向外射出去是輻射。加快輻射散熱的措施有：- g: z7 ! y" O在發(fā)熱體表面涂上散熱的涂層；加大輻射體與周圍環(huán)境的溫差，亦即周圍溫度愈低愈好；加大輻射體的表面面積。3 熱設(shè)計的主要內(nèi)容 電子設(shè)備冷卻方法的選擇要考慮的因素

52、是：電子元器件(設(shè)備)的熱耗散密度(即熱耗散量與設(shè)備組裝外殼體積之比)，元器件工作狀態(tài)，設(shè)備的復雜積蓄，設(shè)備用途，使用環(huán)境條件(如海拔高度，氣溫等)以及經(jīng)濟性等。通常主要考慮電子設(shè)備的熱耗散密度。 3 ； / g% 7 I6 | 元器件的熱設(shè)計。主要是減小元器件的發(fā)熱量，合理地散發(fā)元器件的熱量，避免熱量蓄積和過熱，降低元器件的溫升。 % ?6 s1 O$ j+ D: ?0 j0 d 印制板的熱設(shè)計。主要任務(wù)是有效地把印制板上的熱引導到外部(散熱器的大氣中)。 0 _5 Q! q  I' 7 p  c. C* H 機箱的熱設(shè)計。主要任務(wù)是在保證設(shè)備

53、承受外部各種環(huán)境，機械應(yīng)力的前提下，充分保證對流換熱，傳導，輻射，最大限度地的把設(shè)備產(chǎn)生的熱散發(fā)出去。4.4 可靠性設(shè)計的基本方法 由于產(chǎn)品種類及其系統(tǒng)的復雜程度不同，可靠性的設(shè)計方法也應(yīng)有所不同，一般常用的可靠性設(shè)計方法有可靠性預(yù)測、可靠性試驗、可靠性分析、可靠性分配與可靠性評審或鑒定。 4.4.1. 可靠性預(yù)測 可靠性預(yù)測是對產(chǎn)品系統(tǒng)可能達到的可靠性水平，利用其結(jié)構(gòu)、功能、環(huán)境及相互關(guān)系的信息進行定量分析估計的一種方法。是對產(chǎn)品或者系統(tǒng)的可靠性進行定量的估計，推測其可能達到的可靠性水平，是其從定性考慮轉(zhuǎn)入定量分析的關(guān)鍵之處，是實施可靠性工程的基礎(chǔ)。是根據(jù)組成系統(tǒng)的元器件、零部件的可靠性來估

54、計的，是一個自下而上、由局部到整體、從小到大的一種系統(tǒng)綜合過程，它需要根據(jù)歷史產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)特點、系統(tǒng)的工作環(huán)境、元器件的工作應(yīng)力和質(zhì)量級別等因素來進行估計，主要用在產(chǎn)品的設(shè)計階段。.2 可靠性預(yù)測的意義可靠性預(yù)測的意義是：1）預(yù)先控制產(chǎn)品因硬件失效導致的單板返修率；2）預(yù)先估計產(chǎn)品投入市場使用時的系統(tǒng)年停機時間；3）進行應(yīng)力分析，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品可靠性；4）為維護費用、備件數(shù)等的計算提供依據(jù)。.3 可靠性預(yù)測的目的 在可靠性設(shè)計中應(yīng)用可靠性預(yù)測的主要目的是： 評價產(chǎn)品或系統(tǒng)是否能夠達到要求的可靠性指標；可作為不能直接進行可靠性驗證的大型產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性估計。為設(shè)計決

55、策提供科學合理的依據(jù)。如對不同設(shè)計方案的選擇，元器件、零部件質(zhì)量等級的確定，新技術(shù)、新材料的采用及設(shè)計是否需要改進等； 根據(jù)預(yù)測結(jié)果，編制可靠性關(guān)鍵件清單，為生產(chǎn)過程質(zhì)量控制提供依據(jù)； 為可靠性試驗方案設(shè)計提供依據(jù)； 為產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性指標分配提供依據(jù)和順序； 對產(chǎn)品使用、維護提供信息等。 由于可靠性預(yù)測是根據(jù)已知的數(shù)據(jù)、過去的經(jīng)驗和知識對新產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計進行分析，因此，數(shù)據(jù)和信息來源的科學性、準確性和適用性以及分析方法的可行性就成為可靠性預(yù)測的關(guān)鍵。 可靠性預(yù)測一般在設(shè)計初期就開始，而且越早進行效果越好，并隨著產(chǎn)品設(shè)計、研制工作的展開逐步深入，不斷完善。在產(chǎn)品方案論證階段，可靠性預(yù)測只限于了

56、解產(chǎn)品系統(tǒng)大體情況，并根據(jù)相似產(chǎn)品系統(tǒng)的已知信息進行一般性預(yù)測。 在初步設(shè)計階段，有了產(chǎn)品初步草圖和零部件一覽表，則可進行初步的可靠性預(yù)測。而到技術(shù)設(shè)計階段，則根據(jù)已確定的元器件、零部件進行具體、詳細的可靠性預(yù)測。 .4 可靠性預(yù)測的步驟 可靠性預(yù)測一般按下述十個步驟進行： 確定質(zhì)量目標。對產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計、研制目的、用途、功能、性能參數(shù)等進行明確的規(guī)定。當然，這些規(guī)定將隨著設(shè)計、研制工作的進展而不斷精確與完善。擬定使用模型。對產(chǎn)品系統(tǒng)交付使用到最后報廢的整個使用過程，其經(jīng)歷的環(huán)境及有關(guān)事件，如運輸、貯存、試驗檢查、運行操作和維修等擬定工作模型。 建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。以圖解形式，形象地表明產(chǎn)品系統(tǒng)中各

57、單元組成情況，如用可靠性方框圖、事故（或故障）樹、狀態(tài)圖或它們的結(jié)合來表述產(chǎn)品可靠性結(jié)構(gòu)模型。 推導數(shù)學模型。根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)模型和單元的可靠性特征量，經(jīng)過一系列假設(shè)、簡化、近似運算，推導出系統(tǒng)數(shù)學模型。這個數(shù)學模型可以是一組數(shù)字表達式，也可以是一組狀態(tài)矩陣。 確定單元功能。單元是組成系統(tǒng)的一個功能級別，可以是組件、部件或元器件，它們具有一定的可靠性量值，在可靠性框圖中是一個獨立方塊，必須一確定。 確定環(huán)境系數(shù)。通過產(chǎn)品系統(tǒng)在使用期中所經(jīng)歷的工作環(huán)境條件應(yīng)力分析，確定環(huán)境系數(shù)。 確定系統(tǒng)應(yīng)力。根據(jù)產(chǎn)品工作方式和工作應(yīng)力分析，確定除額系數(shù)、應(yīng)用系數(shù)和工作天工作的時間比。 假定失效分布。根據(jù)系統(tǒng)中各

58、個單元的壽命特征，使用相應(yīng)的失效分布。未知失效分布時，可先假定并在取得數(shù)據(jù)后核實、修正。 計算失效率。根據(jù)選定的質(zhì)量等級、環(huán)境應(yīng)力、工作應(yīng)力和失效分布，計算單元的工作失效率和貯存失效率。計算產(chǎn)品可靠性。把各單元失效率數(shù)據(jù)作為輸入，利用產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性數(shù)字模型，計算出產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性數(shù)值。 .5 可靠性預(yù)測的方法在上述可靠性預(yù)測過程中，常應(yīng)用元器件應(yīng)力分析法、相似產(chǎn)品法、有限應(yīng)力法、元件計數(shù)法和數(shù)學模型法等具體方法。其中，應(yīng)力分析法和相似產(chǎn)品法是單元可靠性預(yù)測方法，還包括機械產(chǎn)品的修正系數(shù)法、機械產(chǎn)品的應(yīng)力強度干涉模型法。主要思想如下：公式： ssi=Gi×Qi×Si×Ti；當單元內(nèi)為串聯(lián)模型時，單元的總失效率為G:器件固有失效率； Q:質(zhì)量等級因子；E:環(huán)境因子；T:溫度應(yīng)力因子