可靠性设计
第二部分电子信息系统产品可靠性设计
编讲杨志飞
第一章《装备研制与生产的可靠性通用大纲》介绍
1 前言
众所周知，产品的质量和可靠性水平是由设计决定的，是在生产制造过程中保证的，还要在使用过程中维护保持。我们开展整机可靠性工作是确保实现可靠性指标的关键之举。如何开展可靠性工作？答案很简单，就是要熟悉可靠性标准、按照标准的要求去落实每一项工作。因此，我们要介绍GJB 450《装备研制与生产的可靠性通用大纲》（以下简称大纲）。
2 大纲内容简介
大纲规定了18个可靠性工作项目，其代号和相互之间的关系，请参考本章图2-1和图2-2。按照工作性质可分为3类：监督与控制类工作5项；设计与评价类工作9项；试验类工作4项。
产品可靠性大纲的目标
装一对产品可靠性大纲的要求
备般对产品可靠性信息的要求
研要可靠性定性要求
制求可靠性定量要求
与 101 制定可靠性工作计划
生监督 102 对转承制方和供应方的监督与控制
产与 103 可靠性大纲评审
的控制 104 建立故障报告、分析及纠正措施系统
可 105 故障审查及组织
靠 201 建立可靠性模型
性详 202 可靠性分配
通设计 203 可靠性预计
用细 204 故障模式、影响及危害度分析
大与 205 潜在电路分析
纲要 206 电子元器件和电路的容差分析
评价 207 制定元器件大纲
求 208 确定可靠性关键件和重要件
209 确定功能测试、包装、贮存、装卸、运输
及维修对可靠性的影响
301 环境应力筛选
302 可靠性增长试验
试验 303 可靠性鉴定试验
304 可靠性验收试验
图2-1：大纲的内容及分类
3 可靠性设计与评价工作项目分类
大纲中归纳为可靠性设计与评价类的9个工作项目也叫可靠性工程工作，是本讲义讨论的重点。但这些工作与可靠性管理、可靠性试验的关系非常密切，工程技术人员也应了解，可参阅标准原文或有关导则、指南。可靠性工程的9项工作还可以按其性质进一步分解。此外，可靠性降额设计和可靠性热设计虽然在GJB 450中未列入其工作项目，本讲义却作为重要的可靠性设计项目加以介绍。
①设计计算类工作
201 建立可靠性模型；202 可靠性(定量指标)分配； 203 可靠性预计。
图2-2 可靠性工作项目关系图（说明：图中R 表示可靠性，M表示维修性）
②设计分析类工作
204 故障模式、影响及危害度分析；205 潜在电路（通路）分析；206 电子元器件和电路容差分析。
③制订设计准则类工作
207 制订元器件大纲；208 确定可靠性关键件和重要件；209 确定功能测试、包装、贮存、装卸、运输及维修对可靠性的影响。
④试验类工作
301 环境应力筛选；302 可靠性增长试验；303 可靠性鉴定试验；304 可靠性验收试验。
复习思考题
1. GJB 450是什么性质的标准?它规定了多少个工作项目?
2. 请列出GJB 450规定的可靠性设计与评价的工作项目及其要点。
第三章可靠性设计工作内容
1 建立可靠性模型(201)
1.1 目的
建立系统、分系统或设备的可靠性模型，用于定量分配、估算和评价产品的可靠性。
1.2 可靠性模型与产品原理框图的区别
可靠性模型包括：可靠性框图和可靠性数学模型。
可靠性框图表示产品各单元之间的功能关系，而硬件产品原理框图表示各单元之间的物理关系。例如，一个LC振荡回路的原理框图是并联的，如图3-1-1a所示；其可靠性框图则是串联的，如图3-1-1b所示。
R L R C
C
图3-1-1a：LC振荡电路框图图3-1-1b：LC振荡电路可靠性框图
又如，计算机系统的原理框图只表示其硬件，而系统的可靠性模型框图应包括软件，是硬件与软件的串联模型。如果考虑系统，包括硬件、软件、环境和操作者4个要素，它们都影响系统的可靠性，因此其可靠性模型应是4个要素可靠度的串联模型。
1.3 建立可靠性模型的前提条件
可靠性建模有以下三个假设条件：
a. 产品及其单元只具有正常与失效两种状态；
b. 产品及其单元的寿命特征服从指数分布；
c. 产品所包含各单元的失效是相互独立的。
1.4 几种典型的可靠性数学模型
1.4.1 串联模型
①模型框图如图3-1-2。
②数学模型
a. 产品失效率
图3-2：串联模型可靠性框图