跨接電纜可靠性設(shè)計(jì)研究報(bào)告

張民民 劉海峰

摘 要：通過可靠性分析，找出產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，在開發(fā)階段盡早預(yù)測或發(fā)現(xiàn)使用過程可能發(fā)生的各種潛在故障，從而采取有效的預(yù)防措施，以提高產(chǎn)品固有可靠性和使用階段產(chǎn)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(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段中，實(shí)現(xiàn)滿足客戶需求的產(chǎn)品功能特性。通過可維護(hù)性分析，實(shí)現(xiàn)快速排除故障，縮短維護(hù)時(shí)間。通過安全性分析，及時(shí)將安全隱患用適當(dāng)?shù)姆椒ㄏＷC產(chǎn)品的安全使用。

跨接電纜作為電連接器產(chǎn)品的延伸，生產(chǎn)裝配涉及的工藝過程增加，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)初期開始，通過對RAMS進(jìn)行總體策劃、指標(biāo)預(yù)計(jì)分解及制定預(yù)防控制措施，可有效減少跨接電纜在客戶處產(chǎn)生質(zhì)量問題，也可有效減少公司內(nèi)部質(zhì)量問題，降低質(zhì)量成本。

本文通過建立可靠性模型，進(jìn)行可靠性指標(biāo)預(yù)計(jì)，測定產(chǎn)品可否達(dá)到客戶的預(yù)期要求;通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立項(xiàng)目安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行危險(xiǎn)評價(jià);通過FMEA分析，找出項(xiàng)目薄弱點(diǎn)，制定、跟蹤控制措施。

關(guān)鍵詞：跨接電纜;RAMS;可靠性、安全性;FMEA;可維護(hù)性;LCC

前 言

跨接電纜項(xiàng)目作為公司年度重點(diǎn)項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)、開發(fā)過程運(yùn)用可靠性方法及工具進(jìn)行設(shè)計(jì)研究、管理。通過可靠性分析，找出產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，在開發(fā)階段盡早預(yù)測或發(fā)現(xiàn)使用過程可能發(fā)生的各種潛在故障，從而采取有效的預(yù)防措施，以提高產(chǎn)品固有可靠性和使用階段產(chǎn)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(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段中，實(shí)現(xiàn)滿足客戶需求的產(chǎn)品功能特性。通過可維護(hù)性分析，實(shí)現(xiàn)快速排除故障，縮短維護(hù)時(shí)間。通過安全性分析，及時(shí)將安全隱患用適當(dāng)?shù)姆椒ㄏＷC產(chǎn)品的安全使用。

一、RAMS適用范圍

本報(bào)告適用于跨接電纜生命周期全過程，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)各階段同步實(shí)施RAMS，并落實(shí)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、供方管理、制造和使用維護(hù)中去。

二、電連接器可靠性總體要求

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)階段、工藝階段、制造階段、對供方的要求、以及對系統(tǒng)可靠性管理的要求五個(gè)方面均要進(jìn)行。

三、總體實(shí)施系統(tǒng)可靠性

（一）產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)階段可靠性實(shí)施

（1）可靠性建模

可靠性模型是對系統(tǒng)及其組成單元之間的可靠性/故障邏輯關(guān)系的描述。可靠性模型包括可靠性框圖及其相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

根據(jù)此電纜的原理及各組成單元之間的故障邏輯關(guān)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(lián)模型，該類模型是最常用且最簡單的模型。系統(tǒng)的組成單元中的任一單元的故障都會導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的故障。

由于每個(gè)單元的工作時(shí)間與系統(tǒng)工作時(shí)間相同各單元的壽命分布均為指數(shù)分布，系統(tǒng)的壽命也服從指數(shù)分布，系統(tǒng)的故障率：系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間為。

（2）可靠性預(yù)計(jì)

可靠性預(yù)計(jì)可以采用多種方法進(jìn)行分析，根據(jù)此產(chǎn)品特點(diǎn)及階段（詳細(xì)設(shè)計(jì)階段），采用應(yīng)力分析法進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)。

（3）應(yīng)力分析法

應(yīng)力分析法用于電子產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的單元故障預(yù)計(jì)。在預(yù)計(jì)單元內(nèi)電子元器件工作故障率時(shí)，應(yīng)用元器件的質(zhì)量等級、應(yīng)力水平、環(huán)境條件等因素對基本故障率進(jìn)行修正。本分析按照GJB/Z299C-2000《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊》中相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行預(yù)計(jì)。

（8）結(jié)論

跨接電纜平均故障間隔時(shí)間的設(shè)計(jì)指標(biāo)為：3×105h，預(yù)計(jì)值為80.25×105h和8.09×105h，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值。

（二）安全性分析

（1）安全性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) （符合EN 50126）③

危險(xiǎn)嚴(yán)重度等級的規(guī)定提供了一個(gè)人員失誤、環(huán)境條件、設(shè)計(jì)不足、程序缺乏或?qū)е碌淖類毫釉O(shè)想事故的定量方法。

（2）電連接器危險(xiǎn)評價(jià)

（三）可靠性、可用性及維修性分析

在方案設(shè)計(jì)階段，建立可靠性框圖及數(shù)學(xué)模型。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，進(jìn)行DFMEA分析，提出措施，并須納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙中，隨著設(shè)計(jì)的深入，進(jìn)行可靠性、維修性的詳細(xì)預(yù)計(jì)，并與可靠性、維修性分配目標(biāo)進(jìn)行比較，迭代更新，最終應(yīng)滿足整個(gè)電連接器RAMS要求，形成可靠性、可用性及維修性分析報(bào)告。

（1）可維護(hù)性

由于該系列產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對簡單，故障模式單一，此維護(hù)性設(shè)計(jì)以定性方式進(jìn)行，該產(chǎn)品通過以下特點(diǎn)達(dá)到相應(yīng)可維護(hù)性要求，如下：

a良好的可達(dá)性——產(chǎn)品結(jié)構(gòu)保證，取送工具可以方便取送接觸體;

b高標(biāo)準(zhǔn)化和互換性程度——產(chǎn)品加工過程控制尺寸公差;

c具有完善的防差錯(cuò)措施及識別標(biāo)識——產(chǎn)品鍵位保證;

d保證維護(hù)安全——產(chǎn)品在插頭插座分離狀態(tài)斷電情況下，無維護(hù)危險(xiǎn);

e良好的測試性——產(chǎn)品通電后，可以通過專用工具方便測量電氣參數(shù);

f符合維護(hù)的人機(jī)工程要求——產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(nèi);插座保護(hù)蓋的開關(guān)裝置施加力合理;

（2）產(chǎn)品全壽命周期費(fèi)用（LCC）分析

在方案設(shè)計(jì)階段和技術(shù)設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員對新產(chǎn)品進(jìn)行LCC分析和計(jì)算，對產(chǎn)品的性能、可靠性、維修性、經(jīng)濟(jì)性等諸多因素進(jìn)行綜合權(quán)衡，使產(chǎn)品的費(fèi)用——效能達(dá)到最佳，并為優(yōu)化產(chǎn)品的維修方案提供依據(jù)。

（3）與供方技術(shù)接口

新產(chǎn)品對外購件有特殊要求和RAMS、LCC要求的，與供方簽訂技術(shù)規(guī)格書或技術(shù)協(xié)議列入采購合同文本。

（四）工藝階段實(shí)施可靠性

在工藝審查階段提出PFMEA文件清單。在工藝方案設(shè)計(jì)過程中實(shí)施PFMEA分析并形成文件，確定潛在的與過程故障模式有關(guān)的產(chǎn)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(yīng)該重點(diǎn)避免的以及相關(guān)的關(guān)鍵過程;找到和發(fā)現(xiàn)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(chǔ)，建立一個(gè)優(yōu)選的系統(tǒng)。。并將PFMEA措施納入工藝文件中。

四、制造階段實(shí)施可靠性

產(chǎn)品檢驗(yàn)、試驗(yàn)策劃，編制整個(gè)檢驗(yàn)方案，對進(jìn)貨驗(yàn)、過程、最終檢驗(yàn)進(jìn)行策劃，將危害登記冊的內(nèi)容作為檢驗(yàn)重點(diǎn)納入總體檢驗(yàn)要求中。編制檢驗(yàn)試驗(yàn)計(jì)劃及安全證明文件編制計(jì)劃，將有RAMS要求的，納入檢驗(yàn)卡片和質(zhì)量特性記錄表及試驗(yàn)（調(diào)試）記錄表中。

操作者、檢驗(yàn)人員根據(jù)檢驗(yàn)文件，實(shí)施產(chǎn)品檢驗(yàn)，并填寫產(chǎn)品特性記錄表和危害登記冊，驗(yàn)證檢驗(yàn)文件滿足設(shè)計(jì)、工藝的RAMS要求。

參考文獻(xiàn)

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

[4] 陳學(xué)勇 董文亮 ? 電連接器可靠性設(shè)計(jì)探討 ?2006.3 表2內(nèi)容。