8、制定可靠性设计准则（工作项目308）1）产品的固有可靠性首先是设计出来的，提高产品可靠性要从设计做起。制定并贯彻实施可靠性设计准则是提高固有可靠性，进而提高产品设计质量的最有效的方法之一。2）承制方应根据产品的可靠性要求、特点和类似产品的经验，制定专用的可靠性设计准则。在产品设计过程中，设计人员应贯彻实施可靠性设计准则，并在执行过程中修改完善这些设计准则。为使可靠性设计准则能切实贯彻，应要求承制方提供设计准则符合性报告。在进行设计评审时，应将这些准则作为检查清单进行审查。3）简化设计是可靠性设计应遵循的基本原则，尽可能以最少的元器件、零部件来满足产品的功能要求。简化设计的范畴还包括；优先选用标准件，提高互换性和通用化程度；采用模块化设计；最大限度地压缩和控制原材料、元器件、零、组、部件的种类、牌号和数量等。4）优先选用经过考验、验证，技术成熟的设计方案（包括硬件和软件）和零、部、组件，充分考虑产品设计的继承性。5）应遵循降额设计准则。对于电子、电气和机电元器件根据GJB/Z 35对不同类别的元器件按不同的应用情况进行降额。机械和结构部件降额设计的概念是指设计的机械和结构部件所能承受的负载（称强度）要大于其实际工作时所承受的负载（称应力）。对于机械和结构部件，应重视应力一强度分析，并根据具体情况，采用提高强度均值、降低应力均值、降低应力和强度方差等基本方法，找出应力与强度的最佳匹配，提高设计的可靠性。6）应进行电路的容差设计。设计电路，尤其是关键的电路，应设法使由于器件退化而性能变化时，仍能在允许的公差范围之内，满足所需的最低性能要求。可以采用反馈技术，以补偿由于各种原因引起的元器件参数的变化，实现电路性能的稳定。7）防瞬态过应力设计也是确保电路稳定、可靠的一种重要方法。必须重视相应的保护设计，例如：在受保护的电线和吸收高频的地线之间加装电容器；为防止电压超过额定值（钳位值），采用二极管或稳压管保护；采用串联电阻以限制电流值等。8）在产品设计中应避免因任何单点故障导致任务中断和人员损伤，如果不能通过设计来消除这种影响任务或安全的单点故障模式，就必须设法使设计对故障的原因不敏感（即健壮设计）或采用容错设计技术。冗余设计是最常用的容错技术，但采用冗余设计必须综合权衡，并使由冗余所获得的可靠性不要被由于构成冗余布局所需的转换器件、误差检测器和其他外部器件所增加的故障率所抵消。9）产品出现故障常与所处的环境有关，正确的环境防护设计包括：温度防护设计；防潮湿、防盐雾和防霉的三防设计；冲击和振动的防护设计以及防风沙、防污染、防电磁干扰以及静电防护等。此外，要特别注意综合环境防护设计问题，例如采用整体密封结构，不仅能起到三防作用，也能起到对电磁环境的防护作用。10）为了使设计的产品性能和可靠性不被不合适的热特性所破坏，必须对热敏感的产品实施热分析。通过分析来核实并确保不会有元器件会暴露在超过线路应力分析和最坏情况分析所确定的温度环境中。电子产品的可靠性热设计可参照GJB/Z 27进行。11）除了设备本身发生故障以外，人的错误动作也会造成系统故障。人的因素设计就是应用人类工程学于可靠性设计，从而减少人为因素造成设备或系统的故障。12）除硬件产品外，对于软件产品也应根据软件设计的特点制定相应的可靠性设计准则。具体的设计准则可参照GJB/102。9、元器件、零部件和原材料的选择与控制（工作项目309）1）通过元器件、零部件和原材料的选择与控制，尽可能地减少元器件、零部件、原材料的品种，保持和提高产品的固有可靠性，降低保障费用和寿命周期费用。2）元器件和零部件是构成组件的基础产品，各种组件还要组合形成最终产品，这里所谓最终产品可能是一台电子设备，一颧卫星或一艘核潜艇。如果在研制阶段的早期就开始对元器件的选择、应用和控制给以重视，并贯穿于产品寿命周期，就能大大提高产品的优化程度。3）在制定控制文件时，应该考虑以下因素：任务的关键性、元器件和零部件的重要性（就成功地完成任务和减少维修次数来说）、维修方案、生产数量、元器件、零部件和原材料的质量、新的元器件所占百分比以及供应和标准状况等。4）订购方应在合同中明确元器件、零部件、原材料质量等级的优先顺序以及禁止使用的种类，承制方应该根据订购方的要求尽早提出控制文件。一个全面的控制文件应包括以下内容：a）控制要求；b）标准化要求；c）优选目录；d）禁止和限制使用的种类和范围；e）应用指南，包括降额准则或安全系数；f）试验和筛选的要求与方法；g）参加信息交换网的要求等。5）应编制和修订元器件、零部件和原材料优选目录，对于超出优选目录的，应规定批准控制程序。必须首先考虑采用标准件，当标准件不能满足要求时，才可考虑采用非标准件。当采用新研元器件和原材料时，必须经过试验验证，并严格履行审批手续。6）承制方应制定相应的应用指南作为设计人员必须遵循的设计指南，包括元器件的降额准则和零部件的安全系数、关键材料的选取准则等。例如随着应力的增加，元器件的故障率会显著增高（即可靠性下降），所以必须严格遵守这些准则，只有在估计了元器件的实际应力条件、设计方案以及这种偏离对产品可靠性影响是可以接受的条件下，才允许这种偏离。7）必须重视元器件的淘汰问题。在设计时就要考虑元器件的淘汰、供货和替代问题，以避免影响使用、保障及导致费用的增加。8）可靠性、安全性、质量控制、维修性及耐久性等有关分析将从不同的角度对元器件、零部件、原材料提出不同的要求，应权衡这些要求，制定恰当的选择和控制准则。10、确定可靠性关键产品（工作项目310）1）可靠性关键产品是指该产品一旦故障会严重影响安全性、可用性、任务成功及寿命周期费用的产品。对寿命周期费用来说，价格昂贵的产品都属于可靠性关键产品。2）可靠性关键产品是进行可靠性设计分析、可靠性增长试验、可靠性鉴定试验的主要对象，必须认真做好可靠性关键产品的确定和控制工作。3）应根据如下判别准则来确定可靠性关键产品：a）其故障会严重影响安全、不能完成规定任务、及维修费用高的产品，价格昂贵的产品本身就是可靠性关键产品；b）故障后得不到用于评价系统安全、可用性、任务成功性或维修所需的必要数据的产品；c）具有严格性能要求的新技术含量较高的产品；d）其故障引起装备故障的产品；e）应力超出规定的降额准则的产品；f）具有已知使用寿命、贮存寿命或经受诸如振动、热、冲击和加速度环境的产品或受某种使用限制需要在规定条件下对其加以控制的产品；g）要求采取专门装卸、运输、贮存或测试等预防措施的产品；h）难以采购或由于技术新难以制造的产品；i）历来使用中可靠性差的产品；1）使用时间不长，没有足够证据证明是否可靠的产品；k）对其过去的历史、性质、功能或处理情况缺乏整体可追溯性的产品；l）大量使用的产品。4）应把识别出的可靠性关键产品列出清单，对其实施重点控制。要专门提出可靠性关键产品的控制方法和试验要求，如过应力试验、工艺过程控制、特殊检测程序等，确保一切有关人员（如设计、采购、制造、检验和试验人员）都能了解这些产品的重要性和关键性。5）应确定每一个可靠性关键产品故障的根源，确定并实施适当的控制措施，这些措施包括：a）应对所有可靠性关键的功能、产品和程序的设计、制造和试验文件作出标记以便识别，保证文件的可追溯性；b）与可靠性关键产品有关的职能机构（如器材审理小组、故障审查组织、技术状态管理部门、试验评审小组等）应有可靠性职能代表参加；c）应跟踪所有可靠性关键产品的鉴定情况；d）要监视可靠性关键产品的试验、装配、维修及使用问题。6）可靠性关键产品的确定和控制应是一个动态过程，应通过定期评审来评定可靠性关键产品控制和试验的有效性，并对可靠性关键产品清单及其控制计划和方法进行增减。11、确定功能测试、包装、贮存、装卸、运输和维修对产品可靠性的影响（工作项目311）1）贮存和使用寿命是产品需要着重考虑的因素。为了保证这些产品能经受可预见到的使用和贮存影响，可以进行分析、试验或评估，以确定包装、运输、贮存、反复的功能测试等对它们的影响。从这些分析和试验得到的信息，有助于通过综合权衡来调整设计准则。2）对于功能测试、包装、贮存、装卸、运输和维修，如果考虑不周，都会对产品的可靠性产生不利影响。例如，包装方式和包装材料不符合规定要求，会大大降低产品的贮存可靠性；某些不合适的包装材料在长期存放状态下，本身就可能与被包装产品发生化学反应并引起分解；产品的包装与运输方式不匹配会显著增加产品的故障率；不适当的装卸，同样会降低产品的可靠性；产品经过长期贮存，由于内部特性的变化（如老化、腐蚀、生锈等）和外部因素（如温度、湿度、太阳辐射、生物侵袭及电磁场等）的作用，都可能导致产品可靠性的降低。3）对产品定期进行检查、功能测试和维护可以监控产品可靠性的变化，但过多地进行功能测试，对某些产品来说（尤其是长期贮存一次使用的产品）可能会影响其可靠性。4）对长期贮存一次使用的产品应进行贮存设计（选择合适的材料和零部件、采用防腐的措施等）、控制贮存环境、改善封存条件等减少贮存环境下的故障，以确保产品处于良好的待用状态。12、有限元分析（工作项目312）1）FEA是将产品结构划分成许多易于用应力和位移等特征描述的理想结构单元，如梁、杆、壳和实体等，单元之间通过一系列矩阵方程联结，一般要用计算机求解。分析的难点是根据结构对负载响应的特点建立合理的模型，然后编制或选用合适的有限元软件进行计算。热特性分析也类似。2） FEA是机械结构件进行产品设计的重要工作，也是可靠性分析的重要方法。通过有限元分析可识别薄弱的部位，FEA的结果可对备选设计方案迅速作出权衡，以便指导设计改进，提供可靠性。3）FEA是检查结构设计和热设计的一种计算机仿真方法，应在产品研制进展到结构和材料设计特性清晰明确时进行，一般在初始设计方案之后，产品详细设计完成之前进行。4）实施FEA工作需耗费一定的费用和时间，主要考虑对一些必需的和影响安全的关键部件进行分析，如：a）新材料和新技术的应用；b）严酷的环境负载条件；c）苛刻的热或机械载荷等。13、耐久性分析（工作项目313）1）耐久性通常用耗损故障前的时间来度量，而可靠性常用平均寿命和故障率来度量。耐久性分析传统上适用于机械产品，也可用于机电和电子产品。耐久性分析的重点是尽早识别和解决与过早出现耗损故障有关的设计问题。它通过分析产品的耗损特性还可以估算产品的寿命，确定产品在超过规定寿命后继续使用的可能性，为制订维修策略和产品改进计划提供有效的依据。2）估计产品寿命必须以所确定的产品耗损特性为依据。如果可能，最好的办法是进行寿命试验来评估，也可以通过使用中的耗损故障数据来评估。目前威布尔分析法是常用的一种寿命估算方法，它利用图解分析来确定产品故障概率（百分数）与工作时间、行驶里程和循环次数的关系。3）耐久性分析的基本步骤如下：a）确定工作与非工作寿命要求；b）确定寿命剖面，包括温度、湿度、振动和其他环境因素，从而可量化载荷和环境应力，确定运行比；c）识别材料特性，通常采用手册中的一般材料特性；若考虑采用特殊材料，则需进行专门试验；d）确定可能发生的故障部位；e）确定在所预期的时间（或周期）内是否发生故障；f）计算零部件或产品的寿命。