SJ∕Z 21569-2020 军用无线通信系统可靠性设计指南.pdf
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建立军用无线通信系统的可靠性模型的总体要求如下: a) 根据GJB813一1990规定的程序和方法进行可靠性建模工作,可靠性模型应包括可靠性框图和 相应的数学模型,可靠性框图应以产品功能框图、原理图、工程图为依据且相互协调; b 可靠性建模应在研制阶段的早期进行,以便于设计评审,并为产品可靠性分配及拟定改进措施 的优先顺序提供依据; C) 可靠性模型应该随着可靠性和其他相关试验获得的信息,以及产品结构、使用要求和使用约束 条件等方面的更改而修改; 应根据需要分别建立系统和各级产品的基本可靠性模型和任务可靠性模型。
6. 2. 3. 1概述
模型的一般程序如图3所元
光伏发电标准规范范本SJ/Z 215692020
6.2.3.2.4确定物理界限与功能接口
6.2.3.2.5确定故障判据
故障判据是判断系统是否构成故障的界限值,一般应根据军用无线通信系统规定性能参数及容许界 限、系统的物理界限和功能接口来确定,并与用户给定的故障判据一致。确定故障判据的一般方法如下: a 建立系统的基本可靠性模型时,其故障判据为:任何导致维修及故障需求的非人为事件,都是 故障事件; b) 对于多任务、多功能的系统建立任务可靠性模型时,应先明确所分析的任务是什么; 对于任务的完成而言,涉及到系统的哪些功能,其中哪些功能是必要的,哪些功能是不必要的, 以此形成系统的故障判据。 故障判据是建立可靠性模型的重要基础,应要预先予以确定和明确。 6.2.3.2.6确定寿命面及任务剖面 从寿命剖面及任务剖面中可以获得在完成任务过程中产品可能经历的所有事件的发生时序,持续时间、 工作模式和环境条件,当产品具有多任务且任务分为多阶段时,应采用多种多阶段任务剖面进行描述: a)寿命剖面应全面描述从产品接收至退出的所有事件和环境,某典型军用无线通信系统的寿命部 面如图4所示。
从寿命剖面及任务剖面中可以获得在完成任务过程中产品可能经历的所有事件的发生时序,持续时间 工作模式和环境条件,当产品具有多任务且任务分为多阶段时,应采用多种多阶段任务剖面进行描述: a)寿命剖面应全面描述从产品接收至退出的所有事件和环境,某典型军用无线通信系统的寿命部 面如图4所示。
图4某典型军用无线通信系统寿命部面示意图
任务剖面说明与产品特定的使用过程有关的事件和条件。任务剖面应明确任务过程、任务时间、 任务功能。对于不同的任务剖面应有不同的任务可靠性模型。 根据某典型军用无线通信系统任务分解,建立其任务剖面如图5所示。 设备布置 系统参数 任务 电源系统 设置、网 发射系统 接收系统 电源系统 天线等设 任务 开始 天线架设 和 开启 络控制管 发射信号 接收信号 关机 备搬收 结束 理
b)任务面说明与产品特定的使用过程有关的事件和条件。任务剖面应明确任务过程、任务 任务功能。对于不同的任务剖面应有不同的任务可靠性模型。 根据某典型军用无线通信系统任务分解,建立其任务剖面如图5所示。
图5某典型军用无线通信系统的任务部面示意图
6.2.3.3建立可靠性框图和可靠性数学模型
3.3建立可靠性框图和可靠性数学模型
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6.2.3.3.3任务可靠性模型
任务可靠性模型包括一个或多个可靠性框图和相应的数学模型。建立任务可靠性模型首先应明确军 用无线通信系统的任务剖面,对于不同的任务剖面应有不同的任务可靠性模型,系统的任务可靠性模型 包括: 任务可靠性框图应根据系统设备的任务情况而定,可能是串联模型,也可能是并联、表决或其 他可靠性模型的组合; b) 按照任务可靠性框图中各单元的关系,找出该图中单元之间的可靠性数学表达式,建立可靠性 数学模型。 只有在系统既没有穴余又没有代替工作模式的情况下,基本可靠性模型才能用来估计系统的任务可 靠性。 示例:典型军用无线通信系统任务面如图5所示,为实现信号处理、网络控制、保密处理和收发信号传输任务, 电源采用热备份,只有在两个电源都失效时才会导致任务失败,所以采用并联模型,3个信道中只要有2个信道工作正 常则不会影响任务完成,所以采用表决模型,该系统的任务可靠性框图如图7所示。
典型军用无线通信系统某任务可靠性框图示意图
根据图7可靠性框图,该系统的任务可靠性数学模型为串联模型、并联模型和表决模型的组 个单元均服从指数分布。当表决器可靠度为1时,其任务可靠性数学模型见公式(4)~公式(6 任务可靠度:
靠性分配一般遵循以下原则:
靠性分配一般遵循以下原则
品的复杂度、重要度、技术成熟程度、任务
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图8可靠性分配主要步骤
可靠性分配包括基本可靠性分配和任务可靠性分配,基本可靠性分配以基本可靠性指标为分配目 标,常用的分配方法有工程加权分配法、评分分配法、比例组合分配法;对于新研的军用无线通信系统, 在方案阶段一般采用工程加权分配法;工程研制阶段若需要重新分配,常用的方法是工程加权分配法和 评分分配法,改进型军用无线通信系统可采用比例组合分配法,任务可靠性分配是以任务可靠性指标为 分配目标。常用的分配方法有AGREE分配法
6.3.4.2工程加权分配法
工程加权分配法是根据各 维修难易程度以及所使用的元器件质量水平和所处环境条件要求来选择加权因子,从而得到该分系统的 可靠性指标。 其分配公式见公式(7)。
ZIIK MTBF, MTBF, IIk,
MTBF一系统总的平均故障间隔时间; Kj一第i个分系统的第j种加权因子,设有m个分系统和n种加权因子;一般选某型较为简单的 分系统作为标准,加权因子皆取1,其他组分系统与之比较确定各自的加权因子。 工程加权分配法中,通常考虑的因子有重要性因子、复杂度因子、环境因子、维修因子、元器件质 量因子、成熟因子(标准化因子)等,根据分系统的具体情况,还可以引进其他一些因子,在决定每个 因子的取值时,都要充分考虑每个因素对系统可靠性的影响。各因素分配原则如下: a 重要性因子。串联系统某分系统的失效都会引发系统失效,因而重要性是一样的;其他情形, 重要的分系统分配较高的可靠性指标,反之低些。 b 复杂性因子。复杂的、元器件数量多的分系统,实现可靠性指标困难,应分配较底的可靠性指 标,反之应高些。 ) 环境因子。车厢内外温度不同,有空调无空调不同;振动源(例如油机、发动机)附近的设备 与远离的设备受不同的振动应力,应分配不同的可靠性指标,环境恶劣的应分配较低的可靠性 指标。 d 维修因子。出现故障易于维修,或者既便于查找又便于排除,分配给该分机或单元较低的可靠 性,而有些单元很难接近或很难维修,则应分配较高的可靠性指标。 e 元器件质量因子。在进行可靠性分配时,设计人员应了解各分机、单元所采用的元器件质量水 平,元器件失效率低的,所在分机则应分配较高的可靠性指标。 成熟因子(标准化因子)。有的分机或单元可以采用成熟的,甚至标准的电路和结构,其可靠 性就比较高,而采用非标准件或新攻关研制的单元或分机,其可靠性相对水平就较低,成熟的 组成部分,则应分配较高的可靠性指标。 示例:工程加权分配法 某典型军用无线通信系统可靠性设计指标MTBF=100h,该系统由电源、发射机、接收机、控制分系统组成,用工程 加权分配法进行可靠性指标分配,并对分配结果进行圆整化处理,圆整化处理可采用四舍五入的方式保留结果的整数部 分。分析结果见下表。
表1工程加权分配法示例
6.3.4.3评分分配法
6.3.4 31 概述
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评分分配法是通过对影响军用无线通信系统可靠性的 得各单位产品之间的可靠性相对比值 分配系数,再根据分配系数给每个单元产品的可靠性指标进行 分配的方法。评分分配法可用于故障率(2)或MTBF等基本可靠性指标进行分配
6.3.4.3.2评分因素
评分分配法通常考虑的因素有:复杂度,技术成熟水平、工作时间长短、故障后果以及环境条件等 根据系统的特点可以增加或减少评分因素。
6.3.4.3.3评分原则
各种因素评分值范围为1~10,分值越高说明可靠性越差,一般评分原则如下: a 复杂度一一根据被评产品的元部件数量以及它们组装的难易程度来评定的,最复杂的为10分, 最简单的为1分; b) 技术成熟水平一根据被评产品的技术水平和成熟程度来评定,水平最低的为10分,水平最高 的为1分; c)工作时间一一根据被评产品工作时间来评定,工作时间最长的为10分,最短的为1分; d 重要性一一根据故障发生后造成损失的严重程度进行评定,造成损失最大影响最严重的为10 分,造成损失最小的为1分; e 环境条件一根据被评产品所处的环境进行评定,单元工作过程中将经受极其恶劣而严酷的环 境条件的为10分,环境条件最好的为1分。 公公式
5.3.4.3.4评分分配法公
评分分配法的公式见公式(8)~公式(11)
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表2某通信系统可靠性评分法分配表
表3某新军用无线通信系统比例组合分配结果
Z.1.1.1AGREE 分配法
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用无线通信系统各分系统的重要程度、复杂程度以及工作时间进行可靠性指标的分配,是工程应用较广 泛的一种分配方法。 AGREE分配法由公式(13)计算分配给第i个分系统的MTBCF
式中: 分配给第i个分系统的MTBCF,单位为小时(h); N 系统包含的器件总数量,其中k为分系统数量; Wi 第i个分系统的重要度系数,w反映了分系统故障影响任务完成的程度。w=1,说明分系统 故障将直接导致系统任务失败,w<1,说明分系统故障,系统不一定不能完成任务,分系 统具有余度系统或其某些故障模式不会影响系统完成任务时w<1; fi 第个分系统工作时间,单位为小时(h); n 第个分系统包含的器件数量; R 系统的可靠度分配值。
式(15)计算分配给第个分系统的任务可靠度R
示例:AGREE分配法
某典型军用无线通信系统由电源、发射机、接收机、控制分系统等组成,要求工作30h的可靠度光 0.95,该系统的各单元有关参数见表4,用AGREE分配法分配各单元产品可靠度见下表。
表4各单元有关分配参数和指标
预计的目的是评估军用无线通信系统的基本可靠性和任务可靠性,评价所提出的设计方案是否满定 规定的可靠性定量要求。
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2.1系统的可靠性预计
性进行定量的预计,系统可靠性预计是以 各分系统的预计值为基础,根据系统可靠模型,对系统基本可靠性和任务可靠性进行预计。各分系统的 可靠性是通过各个单元、模块的可靠性来预计,是一个自下而上,从局部到整体,由小到大的一种综合 过程。对于使用以前的系统或成品(不做任何改进/修改),以及货架产品不再进行可靠性预计,直接用其 往的统计值或可靠性指标即可。 军用无线通信系统可靠性预计过程包括: a)按照GJB813—1990、GJB/Z299C—2006中提供的方法,或用户认可的其他方法开展系统各分
7.2.2.2可靠性预计与分配的关系
图9军用无线通信系统可靠性预计与分配关系示
设计和制造过程中所有可能的故障模式,以 及每一故障模式的原因及影响, 提出改进措施
7.3. 1.2 方法
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军用无线通信系统故障模式、影响分析在方案设计阶段便开展。通过系统分析确定军用无线通信系 为设备、软件在设计和制造过程中所有可能的故障模式以及每一故障的原因及影响,以便找出潜在的 弱环节并提出改进措施,故障模式、影响及危害性分析工作具体参照GJB/Z1391一2006进行。故障 代、影响及危害性分析的主要过程如下: a)绘制框图(包括功能框图和任务可靠性框图):绘制框图之前首先要进行系统功能分析;在描 述系统任务后,对系统在不同任务剖面下的主要功能,工作方式(如连续工作,间歇工作或不 工作等)和工作时间等进行分析,并应充分考虑系统内部各设备接口部分的分析; 6) 定义约定层次:在对系统实施设计FMEA时,应明确分析对象,即明确约定层次的定义;通过 军用无线通信系统的需求确定系统的主要功能和次要功能、用途、系统的约束条件和失效判据 等;根据系统的功能、结构特征等层次结构确定系统的分析级别,以及分析对象; 制订编码体系:为了对系统的每个故障模式进行统计、分析、跟踪和反馈,应根据系统的功能 及结构分解或所划分的约定层次制订编码体系,编码体系应符合系统的功能及结构层次的上、 下级关系,能体现约定层次的上、下级关系,与系统的功能框图和可靠性框图一致,符合或采 用有关标准或文件的要求,对系统各分系统应具有唯一、简明和适用等特性,与系统的规模相 一致,并具有一定的可追溯性; d)描述系统的任务:在FMEA工作中应对系统完成任务的要求及其环境条件进行描述,一般用任 务剖面来表示; 定义故障判据:故障判据是判别系统故障的界限,一般是由承制方和用户共同根据系统的功能 性能指标、使用环境等允许极限进行确定的,定义故障判据的依据如下: 1)在规定的条件下和规定的时间内,不能完成规定的功能: 在规定的条件下和规定的时间内,某些性能指标不能保持在规定的范围内: 在规定的条件下和规定的时间内,引起对人员、环境、能源和物资等方面的影响超出了允 许范围; 4)技术协议或其他文件规定的故障判据。 定义严酷度类别:在进行故障影响分析之前,应对故障模式的严酷度类别(或等级)进行定义; 它是根据故障模式最终可能出现的人员伤亡、任务失败;产品损坏(或经济损失)和环境损害 等方面的影响程度进行确定的; g· 建立FMEA分析表:分析军用无线通信系统的失效模式及可能原因,同时分析失效的影响及其 严重性;FMEA表应包括编号、军用无线通信系统分系统名称、功能的故障模式、故障原因、 系统工作方式、故障影响、严酷性程度、补偿措施等;FMECA分析表样板如图10所示,图10 中的“初始约定层次”填写“初始约定层次"的产品名称,“约定层次”填写正在被分析的产品紧邻 的上一层次产品,当“约定层次”的级数较多(一般大于3级)时,应从下至上按“约定层次”的级别 不断分析,直至“约定层次”为“初始约定层次”相邻的下级时,才构成一套完整的FMEA表;“任 务”填写“初始约定层次”所需完成的任务,若“初始约定层次”具有不同的任务,则应分开填写 FMEA表,根据分析结果,要对无法消除的严酷度为I、Ⅱ类的单点故障模式进行必要说明,并 填写“严酷度I、Ⅱ类单点故障模式清单”表格示例见图11:
图10FMECA分析表示例
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图11严酷度、ⅡI类单点故障模式清单示例
图12故障树分析主要步骤
军用无线通信系统故障树分析主要过程如下: a 准备过程:熟悉军用无线通信系统、确定分析目的和确定故障判据;根据军用无线通信系统任 务要求明确故障树分析的目的,同一个系统,如果分析目的不同,则建立的故障树也各有不同; 根据军用无线通信系统功能和性能要求确定故障判据,只有故障判据确切,才能辨明什么是故 障,从而才能正确确定导致故障的全部直接的必要而充分的原因; b) 确定项事件:顶事件的确定是建立故障树的基础,确定的顶项事件不同,则建立的故障树也不同, 一般情况如下:
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1)在设计过程中进行FTA,一般可从显著影响军用无线通信系统技术性能、经济性、可靠性 和安全性的故障中选择确定顶事件; 2) 在FTA之前若已经进行了FME(C)A,则可以从I、IⅡI类的系统故障模式中选择其中一个故障 模式确定为顶事件; 3 发生重大故障或事故后,可以将此类事件作为顶事件,通过FTA为故障归零提供依据。 故障树建立:根据军用无线通信系统的特点,收集系统可靠性相关的说明书、原理图、结构图 等,从中提取系统的全部可能故障,分析各种模式下,影响系统可靠运行的故障事件,找出军 用无线通信系统故障的顶事件,利用故障树专用的事件和逻辑门符号,将军用无线通信系统的 故障事件构建成故障树; d)故障树的规范化、简化和模块分解:对建立的故障树进行规范化、简化和模块分解,具体参照 GJB/Z768A—1998执行; 故障树定性分析:利用故障树找出军用无线通信系统故障的底事件集合,并进一步采用上行法 或下行法找出系统顶故障事件的最小割集,利用最小割集的定性比较分析,找出军用无线通信 系统关键性故障发生的原因; 故障树定量分析:通过故障树的底事件计算(或估算)顶事件的发生概率,以此为基础,进 步计算底事件的重要度,通过底事件对顶事件发生的重要性排队,确定底事件对军用无线通信 系统的可靠性的重要程度,以改进军用无线通信系统的可靠性设计,顶事件的发生概率可以通 过最小割集计算,故障树较复杂或故障概率不服从指数分布,可采用蒙特卡罗仿真方法估算; 确定改进措施,编写报告:根据故障树定性分析和定量分析结果,确定出哪些底事件或者最小 割集是军用无线通信系统最为薄弱的环节,即定为可靠性关键产品,并针对这些事件提出相应 的改进措施,最后给出故障树分析报告
7.3.3确定可靠性关键产品
7. 3.3. 1且的
确定和控制其故障对安全性、战备完好性、任务成功性和保障要求有重大影响的产品,以及复杂 高、新技术含量高或费用昂贵的产品。
单,确定可靠性关键产品的所有故障根源,并实施有效的控制措施。可靠性关键产品清单表格示例如图 13。例如,军用无线通信系统中无线信道的时钟源和主控设备建议列入为可靠性关键产品,对于带有伺 服的天线,旋转关节,交连等部件,建议列入可靠性关键产品。
7.4制定可靠性设计准则
图13可靠性关键产品清单示例
将军用无线通信系统可靠性定性要求转换为产品的可靠性设计准则,用于指导军用无线通信系统可 靠性设计。 7.4.2可靠性设计准则制定程序
7.4.2可靠性设计准则制定程序
可靠性设计准则制定过程如下
可靠性设计准制定过程如下:
1 明确可靠性设计准则的适用范围:明确产品可靠性设计准则贯彻实施的对象,以及产品层次范 围;据此可以确定出军用无线通信系统可靠性设计准则的适用条款以及裁剪原则; 6 设计初期初步制定军用无线通信系统可靠性设计准则:通过对用户提出的系统可靠性设计要 求、相似系统的可靠性设计准则、研制单位的可靠性设计经验等分析和对收集到的备用准则条 款进行归纳整理,编写军用无线通信系统可靠性设计准则的初稿; 军用无线通信系统可靠性设计准则评审稿:由可靠性专业人员和有经验的工程设计人员对系统 可靠性设计准则初稿进行逐条审查,评审其适用性与可行性;根据提出的修改意见完善系统可 靠性设计准则评审稿; d 确定军用无线通信系统可靠性设计准则正式稿:邀请专家对评审稿进行评审,根据评审意见进 行修改完善,形成系统可靠性设计准则正式稿,经总设计师或研制单位有关技术负责人批准。
7.4.3可靠性设计准则主要内容
m)通过标准化、模块化及系统健壮性设计,提高系统可靠性; n 对系统开展环境适应性分析,通过分析,采取相应的环境防护措施,保证在多种环境因素综合 作用的情况下,系统能安全可靠地工作; 0 软件的可靠性安全性工作贯穿于软件全寿命周期,应符合软件工程的要求; 软件应有避错容错设计,软件应对非法数据、非法操作、误操作等异常有差错处置设计; 9)应定义软件可能出现的故障和失效情况,有避免中断或失效的设计。
7.4.4可靠性设计准则符合性分析与检查
通过可靠性设计准则符合性分析与检查,有助于发现产品设计中存在的可靠性隐患,能够为提高产 品可靠性水平提供支持。其要求是:
a)在研制过程中应对可靠性设计准则贯彻情况进行分析,确定军用无线通信系统可靠性设计是否 符合设计准则的要求,并确定存在的问题,尽早采取改进措施; 6 将设计贯彻情况的分析/评价结果,编写、提交可靠性设计的符合性分析与检查报告,并经型 号总师系统的批准,以作为可靠性评审资料之一,对其中个别条款没有采取技术措施,应充分 说明其理由,并得到有关技术负责人的批准; 应由可靠性设计符合性分析与检查小组负责完成可靠性设计的符合性分析与检查工作。 某型无线通信系统可靠性设计准则符合性检查表示例参见附录A,
军用无线通信系统根据具体的研制总要求和作战任务,系统可靠性设计一般应考虑以下方面: a 系统简化设计:根据系统的可靠性设计要求及寿命周期费用因素,权衡指标要求与研制进度, 保证系统的总体可靠性符合设计要求;对系统功能进行分析权衡,合并相同或相似功能,消除 不必要的功能;在满足系统性能要求的前提下,尽量简化设计方案,尽量减少组成部分的品种 规模和数量,把系统的复杂程度减到最低; b)系统穴余设计:系统中采用最简单的穴余设计方案,达到最佳可靠性设计目的,硬件余设计 一般在较低层次(设备、部件)使用,功能穴余设计一般在较高层次进行(分系统、系统) 可用电路余设计的,就不用单机穴余设计;可用单机亢余设计的,就不采用系统穴余设计: 一般从以下方面考虑: 1)系统无线信道的穴余设计,针对无线通信的特点,可部署多个信道,多种无线信道和最低 限度的通信手段,实现整系统的余备份;多中心互为主备,或者跨级通信的实现,防止 个别系统中心损坏或断开还能保证整个系统的运行; 对于任务可靠性要求高的系统,在考虑系统组成单元可靠性水平的基础上,根据需要采用 穴余设计,通过分析、权衡确定最有效的穴余设计方案;在满足任务可靠性要求的前提下, 所采用的亢余数应最小,应针对使系统不可靠的主要环节进行穴余; 3 穴余设计中重视余转换的设计,在进行切换余设计时,应考虑切换系统的故障概率对 系统的影响,尽量选择高可靠性的转换器件: 4) 影响系统任务成功的可靠性关键产品,如果具有单点故障模式,采用元余设计。 C 采用成熟技术和工艺:系统中尽量选用经多个项目验证的成熟产品或高可靠性的货架产品,保 证系统的稳定性以及研制周期的要求;新系统的研发充分利用成熟的设计,选择通用的设备, 控制新设计的使用比例; d) 环境防护设计:根据系统部署位置的环境因素,对系统、分系统进行防潮湿、防盐雾、防霉菌 的“三防"设计,避免恶劣使用环境下的腐蚀和损坏;系统中专用设备在进行环境适应性设计时, 应参照相关标准和系统具体要求执行; e 系统结构设计:设计之前应提出需解决的关键设计技术和新材料、新工艺项目,正确选用结构 材料;系统中的机架、机箱和各组成部分之间的配合应紧密,避免产生摩擦腐蚀和不可接受的 装配应力。
7.5.2设备硬件可靠性设计
使用未经充分试验验证过的多功能器件;优先选用标准件,提高互换性和通用化程度;尽量减 少发射、接收、网管控制等设备组成部分的数量及其相互间的联接,减少机箱内部的连接线 内部电和电气连接,提高设备可靠性:同时也 避免由于简化而使电路中的元器件承受过高
SJ/Z21569—2020的应力和超常性能,不能为简化电路而省略为提高电路稳定性、可靠性、可测试性所采取的余等措施;b)允余设计:供电电源设计时留有余量,规定输出负荷不超过额定值的比例;对主要电源馈线、重要的信号传输线、影响发射成败的电路应采用双点、双线或环形线路设计;允余设计和体积、重量、功耗等因素统一考虑;当体积、重量非至关重要,而可靠性和耗电至关重要时,应采取非工作贮备(冷贮备);在非贮备设计中,应尽量采用自动切换装置;应对转换器(继电器或开关)的可靠性进行充分的论证及验证试验,对备份切换过程中瞬态变化对发射、接收等关键设备状态恢复的影响进行充分分析,并采取相应的对策;采用成熟技术和工艺:天线、发射、接收、网管控制等单元采用稳定、可靠、成熟的技术和工艺,充分考虑产品设计的继承性,以保证设备的整机可靠性;新的研发设备充分利用成熟的设计,选择通用的部件、电路与组用比例、并对采用新技术、新工艺、新材料、新元器件的情况开展合格验方确定设备的发热部位或元器件的传热路径及各个传热设计的热阻参数,并确定最市式和家正设备在规定的全部装置、部件、三温足对冷却系统利要求主要包括冷却系统所用电温度以及制等要求);2)用新的导致仪器设备热流密度增热困难的要采取各种热设保证间作,如:选用好耐高温元器件、部件和选择导热的部件要件应远离热离:发的部件、尽可能的置于处;尽利用金属机道路尽可横截面尽可能4)备完成规定功能的前提尽量降低设备的大阳辐射给装备作时带来的热问题,并在设计时采取相应的热防护措范:5),通风口的布置原则是使进、出口尽量远离,进风位开在机箱的下端接近底板处,出风口则应开在机箱侧上端接近顶板处;通风口的形状、大小可根据设备应用场所、电磁乘容性及靠性要求进行选择、布置;密封式机箱的强道风冷系统,一般在内部应设有空气循环系表面有换热器。e)降额设计:降额时要综合权衡降额引起的可靠性重重及费用的增长和可能的低应力,主要包括以下要求,按不同的应用平确额等级,降额不仅要考虑稳态,还要考虑到电路中可能出现的瞬态过载及动态电应力,不应采用降额补偿的方法解决低质量元器件的使用问题。一般从以下方面考虑:按不同的应用平台及设备的关键性选择合适的降额等级,一般机载设备、舰载设备、车载设备最高I级降额,最低IⅢ级降额,地面固定设备最高Ⅱ级降额,最低Ⅲ级降额;2)采用I级降额的情形:设备的故障将会危及安全、导致任务失败和造成严重经济损失;对设备有高可靠性要求,且采用新技术、新工艺的设计;由于费用和技术原因,设备失效后无法或不宜维修;采用Ⅱ级降额的情形:设备的故障可能引起装备与保障设施的损坏;有高可靠性要求且采用了某些专门的设计;需支付较高的维修费用;对元器件使用可靠性改善的相对效益最大;采用IⅢ级降额的情形:设备的故障不会造成人员和设施的伤亡和破坏,设备采用成熟的技术设计;故障设备可迅速、经济地加以修复;对设备的尺寸、重量无大的限制。22
设备及其组成部分进行防潮湿、防盐雾、防霉菌的“三防”处理,避免恶劣使用环境下的腐蚀和 损坏;冲击和振动的防护设计涉及防风沙、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问题,例如: 1)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; 2 对于采用室外天线的系统,应采取避雷、防雷设计,如加装避雷针、避雷器,同时,对于 露天架空的供电电源线、信号传输线也要采取避雷防雷设计,以防雷电从电缆串入机器; 3 对于露天安装的射频组件还应采取防水措施,以防下雨时雨水进入机器; 4) 结构件形状应便于表面防护,应尽量避免凹槽和缝隙,尽可能消除能存留腐蚀介质的间隙 若无法避免,应采取相应密封措施; 5 如果设备不是长期通电或不经常使用,而空气又比较潮湿,则还应采取防潮措施,例如, 在机壳内适当地方放置并定期更换干燥剂,总之,要防止机器进水和受潮,以免电路组件 发霉、生锈而失效; 6 机动式平台设备应进行加固设计种冲击设计,电线、电缆应有固定装置定位,以免产生不 必要的位移。 g)结构设计:在结构设计时,合理选择冷却方法,冷却方法优选顺序为自然冷却→强制风冷→液 体冷却一→蒸发冷却;如采用液冷设计方案,液冷设计方案确定的流量、压力、液体清洁度等应 保证出口温度与进口温度之差小于5℃,对于舱内单元未进行液冷设计的单元,应进行分析, 并确定是否进行强迫风冷设计,如果采用强迫风冷设计,应合理设计风道,以保证风冷气流的 合理布置组成单元的位置,发 地方,并远离热源: h 距等措施减少天线之 我技术将天线馈线、电源线、数字传输线等进行 分类布设;电缆、 机相要进行密封 良好接地等相应的电磁兼容性设计 必要时可分别对数传模块和会产生电磁 生 件采取屏蔽措施,并用阻抗为5092的射频同轴 电缆将天线引到远离干扰源的地方,同时与射频组件相连的电源线、信号线也采用屏蔽电缆 并增加必要的滤波网络,以最大降度地抑制干扰,充分发挥接收设备的高灵敏度的优势;接收 设备电源在各级中应加强滤波以防止通过电源耦合产生干扰,
7.5.3软件可靠性设讯
军用无线通信系统软件可靠性设计措施可参照GJB/Z102A一2012,一般包括以下内容: a 以形成总体作战能力为着眼点,用系统工程的原理和方法进行软件可靠性设计,达到综合配套、 协调发展、整体优化的目的: b 选择可靠性框架,包括建模语言、模型理解、问题模型; C 采用避错设计,控制程序的复杂度。模块分解遵循高内聚、低耦合的原则。模块有最大的独立 性,程序有合理的层次结构,模块间的耦合度尽可能低,通常高层模块有较高的扇出,低层模 块有较高的扇入; d 采用查错设计,有被动式错误检测或主动式错误检测的查错处置设计,如非法数据、非法操作、 误操作等有提示或限制等;对检测出的所有故障和不安全状态进行处理,不应回避,对故障和 不安全状态的处理应遵循“宁降级,勿死机”的原则; 采用容错设计,慎用容易引入问题的结构和技术,如浮点数、指针、动态内存分配等,应考虑 软件在非法数据、非法操作、误操作等原因下导致的运行情况,采取设定明确的输入限制、数 据校验、关键操作再确认、保证指令顺序等措施,防止错误操作、错误信息输入软件;
采用软件纠错设计,软件有自我改正错误,自我状态监控功能;如对非法数据自动纠正,建 系统日志,自动记录所有系统故障、系统的主要运行状态及运行参数等; 采用可恢复性设计,因故障发生数据处理或传输中断导致软件失效后,有相应的失效恢复设计 如重启软件、备份与恢复、一键还原数据等; h) 采用余量设计,保证软件的存储空间、输入输出通道的吞吐量、时间(如采样周期、CPU处 周期、控制周期、自诊断周期、输入输出周期等)满足系统规定的余量要求。
7.5.4可靠性设计分析符合性检查
7. 6. 1. 1 且的
气部件以及整机进行建模,建立反映产品几何特征和材料属性的全三维数字模型; b) CFD建模及热分析:在CAD模型的基础上添加热阻、热耗以及环境边界条件等产品传热属性, 建立描述产品热设计特性的CFD模型,并采用计算流体力学的方法对产品的导热、对流、辐射 等传热特性进行分析: FEA建模及振动分析:在CAD模型的基础上添加约束、阻尼以及外部载荷等振动属性,建立描 述产品振动设计特性的FEA模型,并采用有限元分析的方法对产品模态和随机响应进行分析; d)故障预计建模及故障分析:建立电路板的详细模型DB11标准规范范本,包括元器件、引脚和焊点的几何信息、材 料信息等,并基于故障物理模型开展应力损伤分析,累积损伤分析,发现电路板互联耐久设计 的薄弱点
SJ/Z215692020
机的敬障信息进行参数估计和分 品的可菲
7.6.2可靠性强化试验
精装修标准规范范本7. 6. 2. 1且的
在产品的研制阶段,采用比军用无线通信系统技术规范极限更加严酷的试验应力,加速激发产品的 潜在缺陷,并进行不断地改进和验证
7. 6. 2. 2 方法
....- 通信标准
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