跨接電纜可靠性設計研究報告

張民民 劉海峰

摘 要：通過可靠性分析，找出產品的薄弱環節，在開發階段盡早預測或發現使用過程可能發生的各種潛在故障，從而采取有效的預防措施，以提高產品固有可靠性和使用階段產品合格水平的保持能力。通過可用性分析，將客戶要求固化到產品的設計階段中，實現滿足客戶需求的產品功能特性。通過可維護性分析，實現快速排除故障，縮短維護時間。通過安全性分析，及時將安全隱患用適當的方法消除，保證產品的安全使用。

跨接電纜作為電連接器產品的延伸，生產裝配涉及的工藝過程增加，在產品設計開發初期開始，通過對RAMS進行總體策劃、指標預計分解及制定預防控制措施，可有效減少跨接電纜在客戶處產生質量問題，也可有效減少公司內部質量問題，降低質量成本。

本文通過建立可靠性模型，進行可靠性指標預計，測定產品可否達到客戶的預期要求;通過相關標準建立項目安全評價標準，并進行危險評價;通過FMEA分析，找出項目薄弱點，制定、跟蹤控制措施。

關鍵詞：跨接電纜;RAMS;可靠性、安全性;FMEA;可維護性;LCC

前 言

跨接電纜項目作為公司年度重點項目，其設計、開發過程運用可靠性方法及工具進行設計研究、管理。通過可靠性分析，找出產品的薄弱環節，在開發階段盡早預測或發現使用過程可能發生的各種潛在故障，從而采取有效的預防措施，以提高產品固有可靠性和使用階段產品合格水平的保持能力。通過可用性分析，將客戶要求固化到產品的設計階段中，實現滿足客戶需求的產品功能特性。通過可維護性分析，實現快速排除故障，縮短維護時間。通過安全性分析，及時將安全隱患用適當的方法消除，保證產品的安全使用。

一、RAMS適用范圍

本報告適用于跨接電纜生命周期全過程，在產品設計、開發各階段同步實施RAMS，并落實到產品的設計、工藝、供方管理、制造和使用維護中去。

二、電連接器可靠性總體要求

從產品設計開發階段、工藝階段、制造階段、對供方的要求、以及對系統可靠性管理的要求五個方面均要進行。

三、總體實施系統可靠性

（一）產品設計開發階段可靠性實施

（1）可靠性建模

可靠性模型是對系統及其組成單元之間的可靠性/故障邏輯關系的描述。可靠性模型包括可靠性框圖及其相應的數學模型。

根據此電纜的原理及各組成單元之間的故障邏輯關系，建立了可靠性框圖，如下圖所示：

由以上可靠性框圖可以看出，跨接電纜為串聯模型，該類模型是最常用且最簡單的模型。系統的組成單元中的任一單元的故障都會導致整個系統的故障。

由于每個單元的工作時間與系統工作時間相同各單元的壽命分布均為指數分布，系統的壽命也服從指數分布，系統的故障率：系統的平均故障間隔時間為。

（2）可靠性預計

可靠性預計可以采用多種方法進行分析，根據此產品特點及階段（詳細設計階段），采用應力分析法進行可靠性預計。

（3）應力分析法

應力分析法用于電子產品詳細設計階段的單元故障預計。在預計單元內電子元器件工作故障率時，應用元器件的質量等級、應力水平、環境條件等因素對基本故障率進行修正。本分析按照GJB/Z299C-2000《電子設備可靠性預計手冊》中相應參數進行預計。

（8）結論

跨接電纜平均故障間隔時間的設計指標為：3×105h，預計值為80.25×105h和8.09×105h，遠大于設計值。

（二）安全性分析

（1）安全性評價標準 （符合EN 50126）③

危險嚴重度等級的規定提供了一個人員失誤、環境條件、設計不足、程序缺乏或導致的最惡劣設想事故的定量方法。

（2）電連接器危險評價

（三）可靠性、可用性及維修性分析

在方案設計階段，建立可靠性框圖及數學模型。在技術設計階段，建立產品結構樹，進行DFMEA分析，提出措施，并須納入產品設計圖紙中，隨著設計的深入，進行可靠性、維修性的詳細預計，并與可靠性、維修性分配目標進行比較，迭代更新，最終應滿足整個電連接器RAMS要求，形成可靠性、可用性及維修性分析報告。

（1）可維護性

由于該系列產品結構相對簡單，故障模式單一，此維護性設計以定性方式進行，該產品通過以下特點達到相應可維護性要求，如下：

a良好的可達性——產品結構保證，取送工具可以方便取送接觸體;

b高標準化和互換性程度——產品加工過程控制尺寸公差;

c具有完善的防差錯措施及識別標識——產品鍵位保證;

d保證維護安全——產品在插頭插座分離狀態斷電情況下，無維護危險;

e良好的測試性——產品通電后，可以通過專用工具方便測量電氣參數;

f符合維護的人機工程要求——產品結構保證，插座安裝螺栓有足夠的安裝空間（扳手）;電連接器外形及重量在工人單手承載范圍內;插座保護蓋的開關裝置施加力合理;

（2）產品全壽命周期費用（LCC）分析

在方案設計階段和技術設計階段，產品設計人員對新產品進行LCC分析和計算，對產品的性能、可靠性、維修性、經濟性等諸多因素進行綜合權衡，使產品的費用——效能達到最佳，并為優化產品的維修方案提供依據。

（3）與供方技術接口

新產品對外購件有特殊要求和RAMS、LCC要求的，與供方簽訂技術規格書或技術協議列入采購合同文本。

（四）工藝階段實施可靠性

在工藝審查階段提出PFMEA文件清單。在工藝方案設計過程中實施PFMEA分析并形成文件，確定潛在的與過程故障模式有關的產品;確定引起故障的潛在的制造或裝配過程原因，并確定哪一類過程故障是應該重點避免的以及相關的關鍵過程;找到和發現一系列的過程故障模式，為今后的分析工作打下良好的基礎，建立一個優選的系統。。并將PFMEA措施納入工藝文件中。

四、制造階段實施可靠性

產品檢驗、試驗策劃，編制整個檢驗方案，對進貨驗、過程、最終檢驗進行策劃，將危害登記冊的內容作為檢驗重點納入總體檢驗要求中。編制檢驗試驗計劃及安全證明文件編制計劃，將有RAMS要求的，納入檢驗卡片和質量特性記錄表及試驗（調試）記錄表中。

操作者、檢驗人員根據檢驗文件，實施產品檢驗，并填寫產品特性記錄表和危害登記冊，驗證檢驗文件滿足設計、工藝的RAMS要求。

參考文獻

[1] 歐盟標準EN50126：1999 ?第3章關于RAMS的定義

[2] 國家軍用標準GJB/Z299C-2000 ? 第5.11條關于連接器可靠性預計模型及方法。

[3] 國家軍用標準 GJB/Z 1391-2006《故障模式、影響與危害度分析》第7.3條款FMEA實施表格及填寫要求

[4] 陳學勇 董文亮 ? 電連接器可靠性設計探討 ?2006.3 表2內容。