六性.ppt.ppt

“六性”要求的理解与实施,“六性”的基本概念,何谓“六性”？,可靠性维修性保障性测试性安全性环境适应性,“六性”过程管理的重心,环境适应性,可靠性,维修性,保障性,安全性,测试性,“六性”过程管理,设计开发过程,重心,六性的定义,可靠性：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。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。保障性：装备的设计特性和计划的保障资源满足平时战备和战时使用要求的能力。GJB1405A_（2.3.5 保障性）保障性强调两个方面装备自身的设计特性外部保障条件,测试性：能及时、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。GJB2547装备测试性大纲（3.1）测试性已发展为一项专门的工程技术，一般地说维修性时也可包含测试性测试性是产品的设计特性测试性应与产品生产制造过程中的测试设备管理及产品过程测试区别,六性的定义（续）,安全性：装备的安全性是装备所具有的不导致人员伤亡、系统毁坏、重大财产损失或不危及人员健康和环境的能力 GJB1405-2.34环境适应性：装备（产品）在其寿命期预计可能遇到的各种环境的作用下能实现其所有预定功能和性能和（或）不被破坏的能力，是装备（产品）的重要质量特性之一。GJB4239装备环境工程通用要求,六性的定义（续）,定义：是指组织按“六性”相关标准，通过设计与分析、试验与评价、优化与改进、监督与控制等活动，落实顾客规定的“六性”要求。组织要针对产品应具有的可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性等质量特性，结合产品实际情况，按照“六性”标准，确定具体工作内容，完成“六性”工作要求。“六性工作过程”可以是一个独立的过程，也可结合其他产品实现过程一起策划和实施。同类产品的“六性”问题可以单独策划，也可一起策划，进行整合。,“六性”工作过程,元器件“六性”的基本判定,元器件六性的选择与判定时，应充分考虑其使用要求和产品自身的特点可靠性、环境适应性属于强相关特性保障性是必须考虑的特性安全性应根据产品的类别和应用来具体判断维修性、测试性元器件一般适应性不强，但也要根据产品类别不同来加以界定,“六性”要求的选择针对元器件,一、可靠性应做要求，常规元器件和组件肯定有要求，流程性材料可用定性指标考核，不能删减二、维修性方面针对组件、小整机一般适用此要求（如某些电真空管、部分模块、蓄电池组、天线、仪器设备等）；三、保障性方面，不可删除，要延伸到用户使用层面考虑，承诺当顾客有此要求时如何提供保障,“六性”要求的选择针对元器件（续）,四、测试性方面，与维修性类似，设备、仪表等之类整机适用，部分集成电路和电子模块产品也适用；五、安全性方面，必须予以考虑（如涉及高压、可燃、可爆、电磁辐射等），应与产品的安全应用相结合六、环境适用性应结合产品特点及可能的使用环境实施管理。,设计开发过程应该如何考虑六性要求,A.2.4设计要求适用时，承制方应制定电路设计的方法。该设计方法应包括以下方面：a)设计指南或手册。承制方的设计指南应规定与设计相关的鉴定合格的工艺和材料，包括应用环境与受影响材料或（和）工艺之间的相互作用。这些指南构成生产的所有产品的设计基础。应记录与本规范不一致的任何设计要求。b)在温度和电气性能极限最坏情况下的设计模型、程序；c)适用时应规定对规则的检查程序，包括下列方面：设计规则检查（DRC）电气规则检查（ERC）；可靠性规则检查：电迁移和电流密度、IR 压降、锁定、单粒子翻转（SEU）、热电子、ESD、烧毁或背栅，适用时；辐射加固保证（RHA）规则检查（适用于辐射环境）；,GJB2438A混合集成电路通用规范,d)热设计验证程序；e)可靠性设计验证程序；f)最坏情况下电路设计；g)封装设计性能验证程序；h)从设计、材料、工艺的研制到制定为设计指南的反馈环。应记录更改、更改实施日期、通过工艺和试验的首次更改的可追溯性，以及更改的理由。,GJB2438A混合集成电路通用规范,可靠性设计原则,可靠性设计在研制过程中尽可能充分挖掘研制单位已有的工程经验，把设计人员多年积累的设计经验与教训加以总结提高，形成可靠性设计标准和指令性文件。指导工程设计人员如何把产品的可靠性设计到产品中去。用可靠性设计准则逐条审查设计的符合性，完成设计准则符合性报告，供设计评审时使用。主要的定性设计要求示例制定和贯彻可靠性设计准则简化设计余度设计降额设计制定和实施元器件大纲,可靠性设计原则-制定元器件大纲,制定元器件大纲为了达到和保持设备的固有可靠性，减少元器件、零部件品种、降低保障费用和系统寿命周期费用，必须控制标准元器件和非标准元器件的选择和使用。元器件一般指的是电子、电气系统的基础产品；半导体、集成电路、电阻、电容、变压器、继电器、电缆、光导纤维等。而零部件一般指的是机械系统的基础产品：螺栓、螺帽、轴承、销子、弹簧、软管、齿轮、密封件等。装备（一台电子设备、一颗卫星、一架飞机、一艘潜艇等）就是由各种基础产品即由各种元器件、零部件构成的。元器件是设备、系统的基础。由于其数量、品种众多，所以它们的性能、可靠性、费用等参数对整个系统性能、可靠性、寿命周期费用等影响极大。如果承制方在研制早期就开始对元器件、零部件的应用、选择、控制予以重视，并贯彻于系统寿命周期，就能大大提高系统的优化程度。,可靠性设计原则-制定元器件大纲,为了保证设备、系统的可靠性、减少元器件品种，降低后勤保障费用和设备全寿命周期费用，必须制订元器件大纲。一个有效的元器件大纲所需的投资，对于可修复系统，可以从降低全寿命周期费用得到补偿；对于不可修复系统，可以从提高设备、系统效能得到补偿。在某些情况下，使用高质量元器件所增加的费用，可以通过降低生产线及现场的返修率得到补偿。使用标准件，可以降低产品成本及后勤保障费用。,制定元器件大纲的目标是控制标准元器件和非标准元器件的选用，以实现产品中所选用的元器件能保证其可靠性的要求。一个全面的元器件大纲应包括；1）元器件控制大纲；2）元器件的标准化；3）元器件应用指南，包括降额准则或安全系数；4）元器件认定；5）元器件检验与试验；6）参加信息交换网的要求及数据的收集与反馈,可靠性设计原则-制定元器件大纲,制定元器件大纲应考虑装备任务的关键性、元器件的重要性、生产的数量、装备的维修方案、元器件的供应、所占新元器件的百分比、元器件的标准化状况等。元器件大纲中的各项工作与其他分析有关。与安全性、质量控制、维修性和耐久性等分析有关。上述任何一种分析都可能提出对不同元器件、零部件的要求。在某些情况下，为了满足系统的要求，需要质量更高的新设计的元器件。而在另一种情况下，为了减少系统寿命周期费用和保证供应，则需要采用标准件。因而元器件大纲的制定和执行必须充分体现权衡分析的精神。,可靠性设计原则-制定元器件大纲,降额设计就是使元器件或设备工作时承受的工作应力适当低于元器件或设备规定的额值，从而达到降低故障率、提高使用可靠性的目的。电子产品和机械产品都应做适当的降额设计，因电子产品的可靠性对其电应力和温度应力敏感，故而降额设计技术对电子产品则显得尤为重要，成为可靠性设计中必不可少的组成部分。对于各类电子元器件，都有其最佳的降额范围，在此范围内工作应力的变化对其失效率有较明显的影响，在设计上也较容易实现，并且不会在设备体积、重量和成本方面付出过大的代价。过度的降额并无益处，会使元器件的特性发生变化或导致元器件数量不必要的增加或无法找到适合的元器件，反而对设备的正常工作和可靠性不利。,可靠性设计原则-降额设计,简化设计就是在保证产品性能要求的前提下，尽可能使产品设计简单化。简化设计可以提高产品的固有可靠性和基本可靠性。例：作为替代 F4、AT的美国 F/A18A 战斗机在设计中，对雷达、发动机和液压系统采用了简化设计，取得了高可靠性的成效。F/A18A 的发动机 F404 只有 14300 个元件，而 F4 的发动机了 J79 有 22000 个元件，也就是说 F404 所有元件数为了J79 的三分之二，但推力两者几乎相等，而 F04 的可靠性却比 J79 提高了 4 倍。,可靠性设计原则-简化设计,为了实现简化设计，可采取以下措施：尽可能减少产品组成部分的数量及其相互间的联接。例可利用先进的数控加工及精密铸造工艺，把过去要求很多零部组件装配成的复杂部件实行整体加工及整体铸造，成为一个部件；尽可能实现零、部、组件的标准化、系列化与通用化，控制非标准零、部、组件的比率。尽可能减少标准件的规格、品种数。争取用较少的零、部、组件实现多种功能；尽可能采用经过考验的可靠性有保证的零、部、组件以至整机；尽可能采用模块化设计。,可靠性设计原则-简化设计（续）,余度技术是系统或设备获得高可靠性、高安全性和高生存能力的设计方法之一。特别是当元器件或零部件质量与可靠性水平比较低、采用一般设计已经无法满足设备的可靠性要求时，余度技术就具有重要的应用价值。“余度”就是指系统或设备具有一套以上完成给定功能的单元，只有当规定的几套单元都发生故障时，系统或设备才会丧失功能，这就使系统或设备的任务可靠性得到提高。但是余度使系统或设备的复杂性、重量和体积增加，使系统或设备的基本可靠性降低。系统或设备是否采用余度技术，需从可靠性、安全性指标要求的高低；元器件和成品的可靠性水平；非余度和余度方案的技术可行性；研制周期和费用，使用、维护和保障条件，质量、体积和功耗的限制等方面进行权衡分析后确定。,可靠性设计原则-余度设计,为提高系统或设备的可靠性而采用余度技术时，需与其他传统工程设计相结合。因为不是各种余度技术在各类系统和设备上都可以实现，因此应根据需要与可能来确定。可以较全面的采用，也可以局部地采用，不过一般在系统的较低层次单元中采用余度技术，针对系统中的可靠性关键环节采用余度技术时对提高系统可靠性、减少系统的复杂性更有效。同时需注意，采用某些余度技术时会增加若干故障检测和余度通道切换装置，它们的不可靠度应保证低于受控部分的 50%。否则采用余度布局所获得的可靠性增长将会被它们的故障所抵消。此外，余度技术也不能用来解决设备超负荷之类的问题。,可靠性设计原则-余度设计,热设计制造电子器件时所使用的材料有一定的温度极限，当超过这个极限时，物理性能就会发生变化，器件就不能发挥它预期的作用。器件还可能在额定温度上由于持续工作的时间过长而发生故障，故障率的统计数据表明电子器件的故障与其工作温度有密切关系。由经验也得知，在高温或负温条件下器件或电路容易发生故障。对温度最为敏感的器件，是大量使用的半导体器件和微电路。半导体器件故障率随温度的增加而指数地上升，其电性能参数，耐压值、漏电流、放大倍数、允许功率等均是温度的函数。一般地说，其他器件的性能参数也都受温度的影响。,可靠性设计原则-热设计,热设计就是要考虑温度对产品的影响问题。热设计的重点是通过器件的选择、电路设计（包括容差与漂移设计和降额设计等）及结构设计来减少温度变化对产品性能的影响，使产品能在较宽的温度范围内可靠地工作。其中结构设计主要是加快散热。加快散热的措施：加快传导。在固体材料中，热流是由分子之间相互作用产生的，这就是传导。加快传导散热的措施有：选用导热系数大的材料制造传导零件；加大与导热零件的接触面积；尽量缩短热传导的路径，在传导路径中不应有绝热或隔热元件。,可靠性设计原则-热设计,加快对流。对流是固体表面与流体表面的热流动，有自然对流和强迫对流之分。在电子设备中流体通常指的是空气。对流散热的措施有：加大温差，即降低周围对流介质的温度；加大流体与固体间的接触面积，把散热器做成肋片、直尾形、叉指形等。加大周围介质的流动速度，使它带走更多的热量。加快辐射。热由物体沿直线向外射出去是辐射。加快辐射散热的措施有：在发热体表面涂上散热的涂层；加大辐射体与周围环境的温差，亦即周围温度愈低愈好；加大辐射体的表面面积。,可靠性设计原则-热设计,热设计的主要内容电子设备冷却方法的选择要考虑的因素是：电子元器件（设备）的热耗散密度（即热耗散量与设备组装外壳体积之比）、元器件工作状态、设备的复杂积蓄、设备用途、使用环境条件（海拔高度、气温等）以及经济性等。通常主要考虑电子设备的热耗散密度。,可靠性设计原则-热设计,元器件的热设计。主要是减小元器件的发热量，合理地散发元器件的热量，避免热量蓄积和过热，降低元器件的温升。印制板的热设计。主要任务是有效地把印制板上的热引导到外部（散热器的大气中）。机箱的热设计。主要任务是在保证设备承受外部各种环境、机械应力的前提下，充分保证对流换热、传导、辐射，最大限度地的把设备产生的热散发出去。,可靠性设计原则-热设计,维修性设计原则,维修性设计准则简化设计可达性设计标准化、互换性、模件化设计,简化设计原则尽量减少零件、部件的品种和数量过分复杂的结构增加制造费用增加维修保障费用增加维修难度影响装备维修性,1、简化设计原则,2、可达性设计,可达性设计原则可达性是维修产品时，接近维修部位的难易程度。“看得见、够得着”。合理的结构设计是提高产品可达性的途径。,3、标准化、互换性、模件化设计,从简化维修的角度，尽量采用国际标准、国家标准或专业标准的硬件(元器件、零部件等)和软件(如技术要求和程序等)标准化、互换性、模件化设计原则减少元器件和零部件的种类、型号和式样。实现标准化有利于产品的设计与制造。有利于零部件的供应、储备和调剂，使产品的维修更为简便，特别是便于军用装备在战场快速抢修中采用换件和拆拼修理如：家用台式电脑：USB接口、电源接口、操作系统、主板、电源板等。,保障性设计要求-设计特性方面,设计特性方面（减少保障/简化保障/方便保障）成熟技术、简化设计 通用化、系列化、组合化 降额设计、热设计以尽量减少故障 可达性、防差错等方便维修措施设计能保证装备在使用时可方便快捷地获得能源和配套设施（便于充/填/加/挂）保证获得正常使用和维修所需的检测设备/工具/资料 充分考虑使用环境，包装/装卸/运输/贮存技术问题,保障性定性要求-保障资源方面,保障资源方面 研制工作早期，制定产品保障计划（7.3.1)设计输出包括使用和维修所需的保障资源(7.3.3)产品交付时按规定提供有效技术文件和保障资源(7.5.7)产品交付后按规定提供技术培训、咨询及服务（7.5.7)使用和维修人员的技术及配置应与任务要求相适应 尽可能扩大保障资源的互用范围 尽量减少备件/消耗品/辅助设备/工具的品种和数量，使用综合测试设备 尽量采用现有的保障设备设施,测试性设计,是指在系统、分系统、设备、组件和部件的设计过程中，通过综合考虑并实现测试的可控性与可观测性、初始化与可达性、BIT以及和外部测试设备兼容性等，达到测试性要求的设计过程。广义的测试性设计还应包括分析确定测试性要求和测试方案。系统测试性设计的内容也是系统诊断设计的主要内容，如果不是选用已有的外部测试设备，则诊断设计还应包括设计研制专用外部测试设备的工作。,归纳起来测试性设计的内容主要包括如下四个方面。（1）分析确定测试性要求和诊断方案系统级的测试性要求（包括定量与定性要求）是以订购方为主，根据系统使用要求、维修要求和使用保障分析来确定的，当然也需要承制方参与协商。在初步设计时，承制方应通过对系统组成特性分析，把系统测试性要求分配给其各组成单元。通常，系统和设备是综合利用BIT（Built-in Test）、脱机自动测试和人工测试来提供满足可用性及寿命周期费用要求的诊断测试能力的。所以，应进行BIT与ATE（Auto Test Equipment)的比较分析、自动测试与人工测试的比较分析以及性能和费用分析等，即通过权衡分析来确定最佳的系统诊断测试方案。,测试性设计,（2）固有测试性设计与分析这项工作主要是系统硬件测试特性设计与分析，要通过合理地划分系统来提高故障隔离能力。从结构上把系统划分为LRU(可更换的模块单元)，再分为若干个SRU(车间可更换单元)，SRU又可分为几个可更换的部件。在功能上尽可能使每个功能都单独用一个可更换单元来实现。硬件设计要考虑测试的可控性与可观测性。如设置内部电路的必要控制方法和信号输人电路，为观测内部节点信号提供通路或电路，以便于检测和隔离故障。此外，还要考虑测试初始化问题，设计的被测系统或设备应有明确的初始状态，以便于用统一方式重复进行测试。,测试性设计,（3）UUT与ATE兼容性设计所设计的被测单元（UUT）应与选用的或新设计的自动测试设备或一般外部测试设备（ATE/ETE）在电气上和机械上是兼容的。如根据故障诊断要求选择必要的测试参数、测试点和设置外接检测插头，使UUT能快速连接到ATE/ETE上；并且，应考虑测量精度要求、高电压和大电流的安全要求以及必要的诊断程序设计等，以便减少和简化专用接口装置设计，提高外部测试的故障诊断能力。,测试性设计,（4）BIT设计。BIT设计是测试性设计与分析的重要组成部分，主要设计工作内容有：BIT工作模式和类型的分析选择，监测对象的确定，信息记录/存储和故障指示及报警方式的设计；测量参数、测试点优选和测试程序/诊断策略的设计分析，此项工作可与外部测试同时考虑；确定测试容差（门限值）和故障判据，以及防止虚警措施的设计；必要的测试激励信号电路和测试控制的考虑；具体的BIT硬件和软件设计；BIT故障检测与隔离能力的分析预计，必要时采取改进措施。以上四项设计与分析工作是测试性设计与分析的主要内容，如果要考虑系统和设备的诊断测试设计，则还应包括测试程序接口组合（TPS）和ATE/ETE设计。,测试性设计,测试性与其他专业工程的接口,测试性是系统本身的一种设计特性，当然与系统功能和特性组成及结构设计密不可分。此外，测试性工作还与系统的维修性、可靠性、安全性和保障性工作联系密切，它们之间应相互交流信息，做好协调与权衡工作，以便避免偏离规定的设计要求和重复工作。,系统安全性设计要求,应在考察系统设计所用的有关标准、规范、条例、设计手册和其它设计指南资料后，确定系统安全性设计要求。一般的系统安全性设计要求如下：a.通过设计（包括器材选择和代用）消除已判定的危险或减少有关的风险。当必须使用有潜在危险的器材时，应选择在系统寿命周期内风险最小者；b.危险的物质、零部件和操作应与其它活动、区域、人员及不相容的器材隔离；,系统安全性设计要求,c.设备的位置安排应使工作人员在操作、保养、维护、修理或调整过程中，尽量避免危险，例如；危险的化学药品、高压电、电磁辐射、切削锋口或尖锐部分等；d.尽量减少恶劣坏境条件（例如：温度、压力、噪声、毒性、加速度、振动、冲击和有害射线等）所导致的危险；e.系统设计时应尽量减少在系统的使用和保障中人为差错所导致的风险；f.为把不能消除的危险所形成的风险减少到最低程度，应考虑采取补偿措施。这类措施包括：联锁、冗余、故障安全保护设计、系统防护、灭火和防护服、防护设备、防护规程等；g.用隔离或屏蔽的方法保护有冗余的分系统的电源、控制装置和关键零部件；,系统安全性设计要求,h.当各种补偿设计方法都不能消除危险时。在装配、使用、维护和修理说明书中应给出报警和注意事项，并在危险零部件、器材、设备和设施上标出醒目的标记，以使人员、设备得到保护。这些标记应符合 GB28944的有关规定i.尽量减轻事故中人员的伤害和设备的损坏；j.设计由软件控制或监测的功能，以尽可能减少危险事件或事故的发生；k.评审设计准则中对安全性不足或限制过多的要求，根据分析或试验数据，推荐新的设计准则；l.必须消除 I 级的和级的危险（见 4.6.1）或将其相关的风险减少到订购方可接受水平。若无有效的措施，则应向订购方推荐替换的设计方案,系统安全性设计要求,5.3.2 环境适应性设计（工作项目 302）本工作项目要求进行环境适应性设计，使所设计的装备（产品）能满足规定的环境适应性要求。5.3.2.1 工作项目要点5.3.2.1.1 在装备（产品）设计过程中应根据环境适应性要求，参考相应的环境适应性设计手册，采用适当的技术和方法以使装备（产品）达到规定的环境适应性水平，环境适应性设计主要应考虑：a)成熟的环境适应性设计技术；b)适当的设计余量（耐环境余量）；c)防止瞬态过应力作用的措施；d)选用耐环境能力强的零部件、元器件和材料（可参照 GJB3404 等进行）；e)采用改善环境或减缓环境影响的措施，如冷却措施、减振措施；f)环境防护设计，如保护涂（镀）层，进行密封设计等。,环境适应性设计,环境适应性设计,5.3.2.1.2 在装备（产品）设计过程中应按专用的环境适应性设计准则进行环境适应性设计。5.3.2.1.3 环境适应性设计应与环境适应性研制试验、使用环境试验、自然环境试验和其他工程研制试验紧密结合，充分利用这些试验的信息，对所发现的环境适应性薄弱环节采取设计措施加以纠正。5.3.2.2 应该确定的事项5.3.2.2.1 订购方应明确以下事项：a)装备的环境适应性要求。5.3.2.2.2 承制方应明确以下事项：a)环境适应性设计准则；b)产品的环境适应性要求。,结束！,