国军标六性技术与管理培训(课堂PPT)

容错设计是指系统在其组成部分出现特定 故障或差错的情况下仍能执行规定功能的一 种设计特性。
与冗余设计相比，容错设计包含的内容更 为广泛，设计中通过采取容差识别、故障检 测、定位、隔离，以及系统重构等手段，提 高系统安全性和可靠性的目标。
容错设计应当在方案阶段实施，在技术设 计阶段完成。
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（一）可靠性设计与分析 2、降额设计 降额设计是指通过降低产品应力或增加产品 强度及安全系数的方法，使产品能够经受所 有预期的使用环境，提高产品的固有可靠性 和安全性。 降额设计的准则应当在方案阶段确定，并落 实在“RMS设计准则”中。
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（一）可靠性设计与分析 ➢电子元器件的降额设计
对大部分电子元器件，可靠性是电应力和 热应力的函数，降低应力条件对电路参数性 能影响不大，但可以提高使用寿命和可靠性。
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（一）可靠性设计与分析
4、故障模式及影响分析（FMEA）
严酷度：故障模式所产生后果的严重程度 ➢Ⅰ类：引起人员死亡或系统毁坏的故障； ➢Ⅱ类：引起人员严重伤害或重大经济损失或 导致任务失败的系统损坏的故障；
➢Ⅲ类：引起人员轻度伤害或一定的经济损失 或导致任务延误或降级的系统轻度损坏的故障；
➢Ⅳ类：不足以导致人员伤害、一定的经济损 失或系统损坏的故障，但它会导致非计划性维 护或修理。
电子元器件的电应力为：工作电压除以额 定电压。
电应力=工作电压/额定电压
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（一）可靠性设计与分析
➢机械和结构部件的降额设计 对机械和结构部件，降低应力或增加强度
都是增加了产品的安全系数，可以提高产品 的使用寿命和可靠性。根据应力/强度干涉方 法，有4种降额设计方法：
增加平均强度；降低平均应力；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ降低应力变化（使用限制）； 降低强度变化（加工控制）。
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（一）可靠性设计与分析 3、冗余和容错设计
（1）冗余设计 冗余设计是通过增加额外的软件、硬件单 元、功能或设备，保证系统发生特定故障 的情况下，仍能完成规定功能的一种设计 特性。冗余设计应当在方案阶段实施，在 技术设计阶段完成。
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（一）可靠性设计与分析
（2）容错设计(安全性设计技术)
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四、通用质量特性设计与分析
（三）测试性设计与分析 测试性设计工作 ➢被测参数及测试点的选择与配置 ➢传感器选择与布置 ➢指示数据、显示方式 ➢警告方式、告警装置 ➢诊断程序 ➢接口装置（及程序） ➢外部测试设备（ETE），包括专用、通用和自动 化测试设备（ATE） ➢有关测试的规定、程序、方法和技术的文件、手32
采用具有较高固有频率的弹簧冲击隔振器，抗击冲击； 提高强度、减少惯性等。 2、电磁防护： 避开电磁辐射源； 采用金属等结构屏蔽； 采取滤波器等手段。
➢内在安全设计：容错设计，结构设计；
➢隔离措施：物理隔离，如惰性气体隔离，漫水隔离，温 度隔离；
➢闭锁、锁定和连锁：防止误操作；
➢故障-安全设计：单个故障不引起安全事故；
➢安全系数：材料、结构；
➢告警装置：监测与报警；
➢安全标记：警告靠近、触摸、拆卸等；
➢减少和遏制伤害和损伤：防护措施。如安全帽、安全带、 气囊；
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（四）安全性设计与分析 ➢安全性分析方法 （1）危险分析技术； （2）故障模式、影响及危害性分析（FMECA）; （3）故障树分析（FTA）； （4）事件树分析（ETA）； （5）报警时间分析； （6）警示与报警分析。
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（四）安全性设计与分析
危险控制方法
➢能量控制；
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（一）可靠性设计与分析 8、软件可靠性
（2）软件研制过程的主要问题
➢软件需求论证不充分 ➢软件开发过程不规范 ➢软件文档不完整，软件透明度差 ➢软件测试不充分 ➢配置管理不严格
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（一）可靠性设计与分析 8、软件可靠性
（3）提高软件可靠性的工程方法
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四、通用质量特性设计与分析 （二）维修性设计与分析 1、维修性设计 ➢标准化和互换性设计 ➢可达性设计：检查、测试、修理 ➢测试性设计与分析 ➢防差错设计与标识 ➢人的因素
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（一）可靠性设计与分析 5、故障树分析（FTA）（安全性、维修性） 故障树分析是通过对可能造成产品故障的硬件、 软件、环境、人为因素等进行分析，画出故障 树，从而确定产品故障原因的各种可能组合发 生和（或）其发生概率的一种分析技术。故障 树分析也是产品安全性分析的重要方法。
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（五）环境适应性设计与分析
自然环境适应性设计：如 3、沙尘防护：沙尘导致部件磨损
增加空气、油、液的过滤器； 过滤器应当易于更换清洗。 4、静电防护：静电对MOS等集成电路造成破环
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（五）环境适应性设计与分析
诱发环境适应性设计：如 1、振动、冲击防护：
采用粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、空气阻尼器等阻尼装 置，减少震荡峰值；
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（一）可靠性设计与分析 8、软件可靠性
（1）软件可靠性的重要地位
美国2000年统计： •软件产品在交付时通产残留15%的缺陷； •软件失效率往往比硬件高一个数量级。
某型潜艇首舰的作战系统： •2001.6-2001.11 陆上联调试验，发生154个故障，其 中软件138个，占89.6%； •2002.5-2002.6 在建造厂做陆上联调试验，发生36 个故障，其中软件31个，占86%。
国军标六性技术与管理培训 （下）
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第4部分
通用质量特性设计与分析
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四、通用质量特性设计与分析
（一）可靠性设计与分析 1、关键产品的识别与控制 关键产品是指对系统可靠性、安全性、性能、
可用性和费用具有重大影响的产品。 关键产品的识别与控制应当在方案阶段实施， 在技术设计阶段完成。
关键产品识别技术主要有：相似产品系统 历史数据分析、安全性分析、可靠性分析、 故障模式及影响分析、故障树分析等技术。
➢逃逸和营救：逃逸设施、营救接口。
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（五）环境适应性设计与分析
自然环境适应性设计：如 1、温度防护：冷、热是化学和物理变化的媒介
对稳定热源，必须使散热效率与发热效率相等。 材料的热胀和冷缩引起的零件之间的公差配合。 2、潮湿防护：湿气是所有化学损坏因素中重要一员 采取排水和空气循环消除湿气； 采取干燥气除湿； 采用气密部件、密封器件； 采用耐腐蚀、防霉、防潮材料等。