SJ∕Z 21570-2020 军用无线通信系统维修性设计指南.pdf
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始阶段进行维修性分配,并在设计过程中对分 配进行反复修正,使系统各功能层次的维修性定量要求协调一致
维修性分配一般遵循以下原则
a 依据GJB/Z57一1994进行维修性分配; b) 军用无线通信系统一般分配到LRU,在满足系统维修性定量要求的前提下钙镁磷肥标准,承制方或转承制方 可灵活分配LRU以下层次的维修性指标; C 在设计过程中对分配进行反复修正,使系统各功能层次的维修性定量要求协调一致; d 应以可更换单元的相对复杂性为基础,故障率较高的可更换单元一般分配较短的维修时间; e)若有相似系统,则应以相似系统的工程经验和维修性数据为基础
维修性分配是一个重复迭代的过程,如图3所示,一般步骤如下: a)明确系统的维修性分配参数M。。 b)绘制系统的功能层次框图,确定系统LRU明细。 确定适用的分配方法将系统的设计指标初步分配到各LRU。 1 按公式(1)计算分配后的系统平均修复时间M。,分析和检查分配后的M。是否与M相一致 (即M。≤M,如果结果不能满足要求,则可采取如下方法调整各LRU的M分配值: 1)通过改进可靠性设计降低LRU的故障率入
2)通过改进可达性或采用模块化设计等减少修复性维修时间, 确认分配结果。
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6.3.5.2利用相似产品维修性数据分配法
该方法利用相似系统的维修性数据进行分配, 作为新研制或改进系统的维修性分配依据。一般步骤 下: a) 确定维修性设计指标M。 b 收集相似系统的维修时间数据并进行数据处理,得到相似系统的平均修复时间M。及其第计 可更换单元的平均修复时间M; c)按公式(2)计算第个可更换单元的的分配值M
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6.3.5.3按故障率分配法
Men MaM. M
该方法适用于已分配了可靠性指标或已有可靠性预计值的系统。一般分配步骤如下: a)确定维修性设计指标M。; b)确定第个可更换单元的故障率入; c)按公式(3)计算系统的平均故障率元:
元一一系统的平均故障率。 d)按公式(4)计算第i个可更换单元的的分配值M
6.3.5.4按故障率和设计特性的综合加权分配法
组成设备复杂性、可测试性、可达性等 具体设计方法已确定时,可采用按故障率和设计特性的综合加权分配法。该方法将复杂性、可测试性、 可达性、可更换性、可调整性、维修环境等因素转化为加权因子(可参考GJB/Z57一1994的附录B并结 合系统的设计特性确定加权因子及其取值范围),按照故障率与设计特性的加权因子进行分配。一般步 聚如下: a)分析系统的设计特性,确定第个可更换单元的加权因子Kj; b)按公式(5)计算第个可更换单元的加权因子之和K:
K—第i个可更换单元的加权因子之和; 系统第个可更换单元的加权因子数量 Ki—第i个可更换单元的第项加权因子。 c)确定第个可更换单元的故障率,按公
K一一第个可更换单元的加权因子之和; 系统第个可更换单元的加权因子数量; 一第个可更换单元的第/项加权因子。 c)确定第i个可更换单元的故障率入,按公式(6)计算平均故障率元:
d)按公式(7)计算加权因子平均值K:
K一一加权因子平均值。 e)按公式(8)计算第个可更换单元的修复时间加权系数B
B, = K/ a.K
一第个可更换单元的修复时间加权系数。 f)按公式(9)计算第i个可更换单元的平均修复时间M
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用该方法进行分配时,需清楚系统的设计特性。该方法中的加权因子是从各因素对维修性指标的 向来考虑的。对维修时间影响越不利的因素,其K,就越大,
6.4.5维修性预计方法
6.4.5维修性预计方法
军用无线通信系统应根据系统的使用要求和收集到的维修性信息的详细程度,依据GJB/Z57一1994 选择适当的维修性预计方法,一般采用单元对比预计法、功能层次预计法和时间累计预计法。相关方法 的适用阶段、前提条件和需要数据如表2所示。
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表2维修性预计方法比较
某型军用无线通信系统采用功能层次预计法进行维修性预计的示例参见附录A。
6.4.5.2单元对比预计法
该方法适用于方案阶段的早期预计。在设计初期缺少可靠性、维修性信息时,若已知系统中某一可 更换单元的修复时间或维修频率,其他可更换单元可以此为基准,通过与基准可更换单元比较维修复杂 度,预计相关指标。预计步骤如下: a)确定系统包含的可更换单元: b)按公式(10)计算第个可更换单元的相对故障率系数k
式中: K——第个可更换单元的相对故障率系数; 入0———基准可更换单元的故障率。
一第个可更换单元的相对故障率系数;
he 第个可更换单元的相对维修时间系数; 取值1~4,分别对应检测隔离故障、拆卸、装配、检验四项活动; 第个可更换单元的第项维修活动时间与基准可更换单元相应时间的比值; 10/ 基准可更换单元的第/项维修活动时间占总维修时间的比值; 第个可更换单元的第/项维修活动时间; 基准可更换单元的第/项维修活动时间。 d)按公式(13)计算系统平均修复时间的预计值:
式中: 基准可更换单元的平均修复时间
和公式(12)计算第个可更换单元的相对维修时间
MeroE"hak, hk
6.4.5.3功能层次预计法
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在详细设计阶段,掌握系统功能层次并确定了可更换单元明细、诊断方案、修复方法、安装方法及 检验等维修性设计细节时,可采用功能层次预计法。 按公式(14)预计系统平均修复时间M,:
Mam———第个可更换单元完成一次修复性维修所需时间。
6.4.5.4时间累计预计法
使用保障约束、设计方案、维修方案、故障模式及影响等,确定需要的维修性设计特征,制定并完善组 修性设计准则,确保将维修性要求落实到具体设计中。主要分析工作应在进行了初步的维修性分配后开 始。 军用无线通信系统的维修性分析一般包括定量分析、定性分析和FMEA分析。其中,定量分析主要 是对维修性定量要求的分析,包含在维修性建模、分配和预计过程中;定性分析主要是对维修性定性要 求的分析,分析结果是制定维修性设计准则、评估系统设计是否符合维修性要求的依据。
6.5.2故障模式及影响分析
SJ/Z21570—2020在FMEA基础上,收集和分析系统可能发生的故障及其影响,提供与故障诊断隔离、故障修复有关的维修性设计所需信息。FMEA主要在方案阶段和工程研制阶段进行。一般包括以下原则:a)按GJB/Z1391一2006提供的程序和方法在维修性分析中应用FMEA;b)应与可靠性、安全性、保障性分析及技术手册编制时所进行的FMEA协调进行,避免重复;c)在军用无线通信系统维修性分析中应用FMEA一般分析到LRU。6.5.2.2分析实施过程在维修性分析中应用FMEA应参照GJB/Z1391一2006中附录E并基于工程经验填写“FMEA维修性信息分析表”。一般分为两个层次:a):明确维修对象:确定分析对象是LRU层次的故障模式:b)制定维修措施:对于分析出的问题,采取必要的措施改进维修特性。示例:FMEA维修性信息分析表初始约定层次任务审核第页共页约定层次分析人员批准填表日期故障影响基本是否属于故障故障严酷度故障检代码LRU功能模式原因局部高一层最终维修最少设备测方法备注类别影响次影响影响措施清单(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)表×中,表头、第(1)栏、第(3)~第(10)栏的内容与GJB/Z1391一2006的表11中对应栏的内容相同。第(2)栏的内容定位于LRU。第(11)栏针对“故障检测方法",填写排除此故障模式所需的“基本维修措施"或维修工作,如果经过FMEA分析并采取了充分的消除此故障模式的设计更改措施,则此栏不填。第(12)栏填写分析对象“是否属于最少设备清单”,可视为一种衡量产品重要程度的手段,此信息可以用于维修性设计方案(如设备的结构、安装要求)的权衡分析。6.6制定维修性设计准则应在方案阶段将维修性定性要求初步转化为维修性设计准则,随着研制工作的进展,不断改进和完善,在详细设计阶段进行了维修性分析后最终经过评审确定,用以指导设计人员进行维修性设计,并作为维修性设计符合性检查的依据。制定维修性设计准则的依据一般包括:a)系统的维修性定性、定量要求和维修方案;系统的功能、结构类型、进度和费用约束等;C)系统维修性分配、预计、分析的结果;d)适用的标准和设计手册,如GJB/Z91—1997、GJB/Z72—1995、GJB/Z20007—1991等;e)相似通信系统的维修性设计准则和已有的维修与设计实践经验。军用无线通信系统的维修性设计准则一般包括简化设计、可达性设计、标准化、互换性和模块化设计、防差错及标识设计、维修安全性设计、测试诊断设计、维修人素工程设计、软件维护性设计等方面的内容。6.7维修性设计实现6.7.1简化设计12
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可达性设计包括布局设计和结构设计等,一般设计内容如下: a 系统布局应根据设备的故障率高低、维修难易、重量和体积以及安装特点统筹安排,检查或维 修任一设备时,应做到少拆卸、少移动其他设备或部分: 接收、发射、组网、控制、电源等分系统可采用专舱、专柜或其他适合的形式布局,若条件允 许可设计专门的维修舱,预留足够的维修空间,保证维修时不仅能容纳维修人员的手和臂,还 有适当的间隙以供观察,以便对设备进行拆装作业; 接收、发射、组网、控制、电源等分系统尽量将故障率高、维修空间需求大、更换操作时间长 的设备安装在容易接近的部位; 设备的装卸出入通道尽量采用直线,经常拆卸的设备应采用能快速拆卸的紧固结构,并装有导 向装置,对于安装过程的机械调整,应提供导引销或定位销,或其他相应机构; 检查点、测试点等应布局在容易接近和操作的位置,所有保险装备和应急开关均应布置在快速 可达的位置; 电缆插头座之间保持一定的距离,确保插拔方便;
6.7.3标准化、互换性和模块化设讯
标准化、互换性、模块化的一般设计内容如下: a) 系统研制时最大限度采用国家军用标准和满足军用要求的国家标准、行业标准的标准件实现系 统功能,优先选用军品采购目录设备,减少新研专用设备的种类和数量,提高系统设备的通用 化程度; b 系统内功能相同设备在形状、尺寸、安装上采用相同设计,实现实体互换,如接收、发射、组 网、控制、电源等分系统的电源设备、交换设备、网管设备等均可根据使用情况实现实体互换; 除另有规定外,接收、发射、组网、控制、电源等分系统的机柜、机箱和组成设备的主要尺寸 应符合GJB367A一2001的3.31和3.34的规定; d) 系统最大限度采用标准零部件、紧固件、连接件和电缆等,接收、发射、组网、控制、电源等 分系统设备之间最大限度采用通用件、标准元器件、零部件、工具等,尽量压缩品种和规格, 各设备的零部件、紧固件、连接件应能够互换
标准化、互换性、模块化的一般设计内容如下: a 系统研制时最大限度采用国家军用标准和满足军用要求的国家标准、行业标准的标准件实现系 统功能,优先选用军品采购目录设备,减少新研专用设备的种类和数量,提高系统设备的通用 化程度; b)系统内功能相同设备在形状、尺寸、安装上采用相同设计,实现实体互换,如接收、发射、组 网、控制、电源等分系统的电源设备、交换设备、网管设备等均可根据使用情况实现实体互换: C 除另有规定外,接收、发射、组网、控制、电源等分系统的机柜、机箱和组成设备的主要尺寸 应符合GJB367A一2001的3.31和3.34的规定; d) 系统最大限度采用标准零部件、紧固件、连接件和电缆等,接收、发射、组网、控制、电源等 分系统设备之间最大限度采用通用件、标准元器件、零部件、工具等,尽量压缩品种和规格, 各设备的零部件、紧固件、连接件应能够互换:
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e 系统改进时,应使改进设备与原设备的模块、单元、天线、连接电缆等具有互换性; 相同波段不同型号设备的天线应能互换,互换后电性能不下降; g) 天线连接器应优选通用射频连接器; h 系统设备应按照功能设计成若干具有互换性的模块,模块应设计故障自检和隔离能力,便于 独测试,模块的更换、连接、分解等活动应能够使用通用工具,减少基层级维修的专用工具 便携式通信设备应坚持“小型、轻量、组合化"的设计原则。
6.7.4防差错及标识设讯
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2)设备在装卸、运输过程中应能锁定;安装在机架的设备应采取防止维修时从机架掉落的措 施,如插箱的限位和紧固装置、滑动导轨限止器等,也可在抽拉时避免损伤到后部连接电 缆; 3 旋转天线应设置断电开关,维修时可切断电源使其不能转动,天线或天线转台的传动机构 或升降机构应设置锁定装置。 c)其他: 1)系统中可能发生危险的部位,应提供醒目的安全告警标志、警告灯、声响警告等; 2) 维修人员的差错或疏忽可能造成损伤的设备应有告警装置和保护措施,如加不上电,拆装 有方向要求或顺序要求的设备应有提示措施; 3) 系统的使用、维护和修理所需的技术文件中以图标和文字进行特别提醒,确保维修人员正 确操作设备,保障人身安全
6. 7.6 测试诊断设计
测试诊断设计应纳入系统测试性设计中,主要包括BIT设计、故障报警和定位等内容,一般设计内 容如下: a) 根据系统性能指标建立故障判定标准,判定标准包括电参数值和容限; 应对测试点进行优化设计,测试点的布局应便于检测,尽可能集中或分区集中,在确保满足故 障检测率要求的前提下,优化测试点数量; 应根据接收、发射、组网、控制、电源、天馈等分系统的实际设备形态和特点设计BIT,确保 能够将故障至少隔离到LRU; 尽可能提供运行状态显示、BITE和故障诊断手段,关键件的BITE应具有故障报警功能,已便 ? 迅速查明故障及部位; e 尽量使用软件方法检测信号处理、数据处理、组网、控制等硬件故障,故障诊断输出信息应直 视、简单易幢 式提示使用人员和维修人员
6.7.7维修人素工程设计
)分析和确定系统维修工作负荷,使维修人员在工作负荷、工作时间、准确性、心理等方面不 出其能力范围。
6.7.8软件维护性设讯
软件维护性设计一般设计内容如下: 重点围绕软件维护任务进行设计,包括为纠正错误、改善性能的软件升级和重新安装、数据备 份和恢复、杀毒等维护,提供必要的升级和维护接口; 6 采用软件模块化设计,将软件划分为相互独立的模块, 一个模块应只完成一个主要功能,模块 间的相互作用应最少,降低发生故障时的相互影响; C 关键软件模块应有故障预防、检测、容错、恢复措施:
维修工具要求如下: a)尽量采用标准的维修工具,减少专用工具的数量; b)系统布局应考虑维修工具存放箱,便于工具的取放; c)根据系统的维修特点给出维修工具清单。 某型无线通信系统的维修工具示例参见附录B
维修性技术资料要求如下
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a 军用无线通信系统及其组成设备一般应按GJB367A一2001中3.50的规定提供维修所需的技术 资料,包括技术说明书、使用说明书、设备履历书、维修手册等; D 维修手册应包含系统/设备的性能指标、工作原理、结构特征、维修工作程序、故障现象、故 障分析和排除方法、测试方法等内容; 通信车及大型成套设备应根据需要配置文件袋或文件箱; d 维修性技术资料使用的文字、符号、图形(包括电气制图、机械制图、电工系统图)应符合国 家标准规定。
军用无线通信系统的维修性设计验证一般采用符合性检查和维修性试验的方式,通过符合性检查以 及对自然故障或人为设置故障的修复试验,考查系统从发生故障到排除故障恢复正常工作所需的平均修 复时间(维修时间包括故障检测和隔离、拆卸、更换备件、修复后的检查与调整等时间),检验系统满 足维修性定性和定量要求的程度。 军用无线通信系统定型阶段的设计验证通常按照GJB1145A一2010规定的试验规程与系统功能试 验、通信性能试验、互连互通互操作试验、可靠性试验、安全性试验、电磁兼容试验等协调进行。
修性设计准则制定符合性检查表,包含维修可达性、标准化与互换性、检测诊断的方便性和快速性、维 修安全性、防差错措施与识别标记、人素工程要求等内容。 附录C提供了某型无线通信系统维修性设计符合性检查表示例
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某型无线通信系统维修性分配和预计示例
某型无线通信系统由中心站、基站、终端和天线组成, 其功能层次框图和LRU如图A.1所示。合同 规定,该系统基层级MTTR不大于0.5h。根据维修方案,该系统基层级采用换件维修的方式(即更换故 障LRU),维修活动包括检测隔离故障、拆卸、装配、检验等,维修流程如图A.2所示。
图A.1某型无线通信系统功能层次框图
图A.2某型无线通信系统基层级维修流程图
分配步骤如下: a)明确维修性分配参数和指标。 系统基层级MTTR不大于0.5h。 b)制系统的功能层次框图和维修流程框图,确定系统LRU明细。 功能层次框图如图A.1所示,维修流程框图如图A.2所示,LRU明细如表A.1所示,故障率数据通过 可靠性预计获得。
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整后的系统M。小于要求值,分配结果符合合同要求
d)采用故障率和设计特性的综合加权分配法将指标进一步分配到各LRU。 根据系统特点主要考虑LRU的可测试性、可达性、可更换性、可调整性等4种设计特性作为加权因 子,加权因子参考值如表A.3所示。各LRU加权因子取值如表A.4所示。终端和关线本身就是LRU,分配 值以上一步结果为准。
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表A.3设计特性加权因子参考值
表A.4LRU加权因子取值
生指标分配到各LRU,分配结果如表A.5所示。
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表A.5LRU分配值
预计步骤如下: a)确定维修性预计参数和指标。 系统基层级MTTR不大于0.5h。 b)分析预计对象。 系统功能层次框图、可更换单元如图A.1和表A.1所示。 c)收集预计所需信息。 LRU故障率通过可靠性预计获得,维修作业时间依据相似设备的维修经验估算。 d)分析系统基层级的维修职能流程。 该系统采取更换故障LRU的方式进行维修,维修流程如图A.2所示。 e)选择适当的维修性预计方法预计进行预计 由于系统的功能层次、可更换单元和设计特性等设计细节已知,假定已获取相似设备类型的故障修 复时间作为LRU的维修时间参考,因此采用功能层次预计法对系统平均修复时间进行预计
系统各LRU的故障修复时间及故障率如表A.5所示。
系统各LRU的故障修复时间及故障率如表A.5所示。
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表A.5系统平均修复时间预计表
按公式(14)计算预计后的M。=0.491875h过滤器标准,系统基地级平均修复时间预计结果满足合同要求。
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桌型无线通信系统维修备件、检测设备和维修工具示例
图B.1备件、检测设备和维修工具清单示例
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路桥工程表格附录C (资料性附录) 某型无线通信系统维修性设计符合性检查表示例
附录C (资料性附录) 某型无线通信系统维修性设计符合性检查表示例
图C.1符合性检查表示例
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