可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則.doc

可 靠 性 設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 則編 撰 指 南劉 保 中二 零 零 八 年 九 月 十 八 日序我所的“質(zhì)量放心崗”創(chuàng)建活動(dòng)已經(jīng)初見(jiàn)成效，但“設(shè)計(jì)崗”由于自身的特點(diǎn)所限，建崗質(zhì)量暫時(shí)不如操作崗。設(shè)計(jì)崗的前期工作僅完成了崗位接口關(guān)系的描述，但建崗的重點(diǎn)不在“接口”，而在于崗位內(nèi)部的“基礎(chǔ)建設(shè)”。設(shè)計(jì)崗的基本使命是，將用戶對(duì)產(chǎn)品的要求（輸入）轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的性能和可靠性（輸出）。因此，建崗的重點(diǎn)應(yīng)該是如何完成這個(gè)“轉(zhuǎn)化”。如果設(shè)計(jì)崗就此停步不前，不能夠繼續(xù)深入下去，這項(xiàng)活動(dòng)將會(huì)流于形式，很難收到預(yù)期的效果。為此建議，將編制“可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”（以下簡(jiǎn)稱為“準(zhǔn)則”）作為設(shè)計(jì)崗的評(píng)價(jià)與考核標(biāo)準(zhǔn)，并以“四星崗”為對(duì)象進(jìn)行試點(diǎn)。拿不出像樣的“準(zhǔn)則”來(lái)，就不能獲得四星崗的稱號(hào)。一個(gè)企業(yè)要想保持長(zhǎng)盛不衰，即“可持續(xù)發(fā)展”，就必須具有扎實(shí)的基礎(chǔ)。建房子、買設(shè)備是打基礎(chǔ)（硬基礎(chǔ)）；“建章立制”也是打基礎(chǔ)（軟基礎(chǔ)），而且是更重要的基礎(chǔ)。創(chuàng)建“質(zhì)量放心崗”，就是一項(xiàng)軟基礎(chǔ)建設(shè)，也是我所的一項(xiàng)創(chuàng)舉。對(duì)設(shè)計(jì)崗而言， “可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”屬于基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，如果每個(gè)崗位都能拿出高水平的“準(zhǔn)則”來(lái)，并能夠認(rèn)真地貫徹執(zhí)行之，那么我所的設(shè)計(jì)水平將會(huì)整體躍上一個(gè)新臺(tái)階。設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)報(bào)告，同樣是“產(chǎn)品”，也應(yīng)該具有質(zhì)量指標(biāo)，而且能夠檢驗(yàn)，“可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”就具有這樣的功能（有要求、可檢查）。為了規(guī)范設(shè)計(jì)崗的創(chuàng)建活動(dòng)、也為了使不同崗位編出來(lái)的“準(zhǔn)則”具有可比性，特起草了可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則編撰指南一文，供參考。目 錄序2目 錄3一. 什么是可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5二. 為什么要推行可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則6三. 建立可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的步驟8四. 準(zhǔn)則條款的分類原則10五. “附錄”部分的說(shuō)明12六. 總結(jié)13附錄15準(zhǔn)則名稱（封面）151. 產(chǎn)品概述152. 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與“三化”原則152.1簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)152.2 通用化162.3 組合化（模塊化）162.4 系列化172.5 小結(jié)173. 電子元器件和機(jī)械零件的選用準(zhǔn)則184. 降額設(shè)計(jì)準(zhǔn)則195. 容差設(shè)計(jì)準(zhǔn)則215.1 參數(shù)漂移與容差設(shè)計(jì)215.2 短期穩(wěn)定性215.3 長(zhǎng)期穩(wěn)定性226. 熱設(shè)計(jì)準(zhǔn)則227. 抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)準(zhǔn)則248. 電磁兼容設(shè)計(jì)準(zhǔn)則268.1 電磁兼容概述268.2 傳導(dǎo)干擾的抑制措施278.3 輻射干擾的抑制措施279. 靜電防護(hù)準(zhǔn)則2810. 非電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則3011. 軟件可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則3311.1 技術(shù)層面3311.2 管理層面3411.3 小結(jié)3612. 抗輻射（照）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則3712.1 核輻射環(huán)境3712.2 空間輻射環(huán)境3812.3 抗輻射（照）設(shè)計(jì)3813. 余度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4014. 潛在通路分析及預(yù)防4214.1 潛在通路的特點(diǎn)4214.2 潛在通路分析與“網(wǎng)絡(luò)樹(shù)”圖44可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則編撰指南一. 什么是可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（以下簡(jiǎn)稱為“準(zhǔn)則”），其內(nèi)涵較為豐富，很難用一兩句話為其下一個(gè)準(zhǔn)確的定義。不過(guò)，可從以下四個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行認(rèn)識(shí)，以建立起初步的概念： 可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是把設(shè)計(jì)人員在長(zhǎng)期工程實(shí)踐中積累的成功經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)加以總結(jié)和提煉，使其條理化、系統(tǒng)化，并在此基礎(chǔ)上形成的條款性文件。 可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是一個(gè)具有強(qiáng)制性的執(zhí)行文件，其中的條款都是在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)必須逐條落實(shí)的可靠性定性要求。凡具有產(chǎn)品代號(hào)（即型號(hào)）的獨(dú)立產(chǎn)品，均應(yīng)建立各自的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，即該產(chǎn)品的“專用準(zhǔn)則”，稱為產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)制準(zhǔn)則。由于設(shè)計(jì)者對(duì)該產(chǎn)品最為了解，所以，產(chǎn)品由誰(shuí)設(shè)計(jì)，準(zhǔn)則歸誰(shuí)撰寫。因此，它又是一份由設(shè)計(jì)師撰寫的設(shè)計(jì)文件。 當(dāng)設(shè)計(jì)工作完成后，再由管理者找來(lái)相關(guān)的專家，依據(jù)設(shè)計(jì)師撰寫的準(zhǔn)則，逐條地檢查其在設(shè)計(jì)過(guò)程中的落實(shí)情況。因此，可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則還是一份可檢查的法規(guī)性文件。 可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則并不是一個(gè)“一成不變”的靜態(tài)文件，而是在產(chǎn)品的研制過(guò)程中不斷地得到補(bǔ)充、修訂的“動(dòng)態(tài)”文件。綜上所述，可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上形成的條款性文件，用來(lái)指導(dǎo)可靠性定性設(shè)計(jì)；而且，還是一份可執(zhí)行、能檢查的法規(guī)性文件，并在執(zhí)行過(guò)程中不斷地得到補(bǔ)充的“動(dòng)態(tài)”文件。二. 為什么要推行可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是一個(gè)基礎(chǔ)性的質(zhì)量管理文件，建立并貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的“直接目的”是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，而“最終目的”是提高產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，它具有如下現(xiàn)實(shí)的和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義： 規(guī)范設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)行為：可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以為可靠性的定性設(shè)計(jì)提供一個(gè)具體的、可操作的“指南”，使得設(shè)計(jì)人員有章可循。因此，準(zhǔn)則可用來(lái)規(guī)范設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)行為。 避免低級(jí)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的發(fā)生：產(chǎn)品的固有可靠性是產(chǎn)品的一種固有的內(nèi)在屬性，是靠設(shè)計(jì)賦予的、是靠制造和管理來(lái)保證的，但起決定性作用的還是設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，如果能夠認(rèn)真地執(zhí)行準(zhǔn)則，就可避免一些不該發(fā)生的疏忽或者錯(cuò)誤（低級(jí)錯(cuò)誤），從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，真正把“可靠性是設(shè)計(jì)出來(lái)的”這句話落到實(shí)處。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中落實(shí)準(zhǔn)則是提高產(chǎn)品固有可靠性的重要手段。 用來(lái)檢查設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞：產(chǎn)品的可靠性和性能都是產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，性能指標(biāo)可以用儀器儀表進(jìn)行檢測(cè)，但可靠性指標(biāo)的確認(rèn)要困難得多，貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以部分地解決這個(gè)問(wèn)題。在設(shè)計(jì)工作完成后，質(zhì)量部門要組織第三方專家依據(jù)準(zhǔn)則的條款，逐條檢查準(zhǔn)則的落實(shí)情況，并提交“可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則符合性檢查報(bào)告”。雖然不能定量地確認(rèn)產(chǎn)品的可靠性是否達(dá)標(biāo)，但能夠定性地知道所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可靠性是高、還是低。 為設(shè)計(jì)評(píng)審提供依據(jù)：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)審時(shí)，要將“準(zhǔn)則符合性檢查報(bào)告”提交評(píng)委會(huì)進(jìn)行審查。不僅是對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量的進(jìn)一步的確認(rèn)，而且也是對(duì)檢查組工作質(zhì)量的認(rèn)可，避免檢查工作走過(guò)場(chǎng)，流于形式。 促進(jìn)可靠性持續(xù)增長(zhǎng)：一種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)通過(guò)了“準(zhǔn)則符合性檢查”和設(shè)計(jì)評(píng)審，并不標(biāo)志著該項(xiàng)工作的終結(jié)。隨著產(chǎn)品研制進(jìn)程的深入、關(guān)鍵技術(shù)的突破、以及故障歸零措施的落實(shí)等，都可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)的更改。在設(shè)計(jì)更改過(guò)程中，往往會(huì)采用新技術(shù)、新工藝、新材料、新型元器件等，所有這些改進(jìn)措施都應(yīng)該補(bǔ)充到原先的準(zhǔn)則中去。該過(guò)程一直要進(jìn)行到產(chǎn)品壽命期的終結(jié)。因此，準(zhǔn)則的補(bǔ)充與修訂過(guò)程，也是產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)的過(guò)程。 利于知識(shí)的傳承：科技人員（不單純限于設(shè)計(jì)人員）在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中，有很多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、心得體會(huì)，都散落在個(gè)人的記事本上或腦子里。這些無(wú)形的東西，其實(shí)是企業(yè)的一部分非常有價(jià)值的、極其寶貴的知識(shí)財(cái)富。如果無(wú)人問(wèn)津、任其流失，實(shí)在可惜。通過(guò)建立可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，可將這些分散的、無(wú)形的知識(shí)財(cái)富收集起來(lái)，并加以歸納、提升，使其成為準(zhǔn)則，不僅能夠指導(dǎo)當(dāng)前的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而且有利于知識(shí)的傳承和新人的培養(yǎng)。既然知識(shí)得以傳承，新人得到培養(yǎng)，那么，企業(yè)的“可持續(xù)發(fā)展”也就在情理之中了。三. 建立可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的步驟第一步，準(zhǔn)則命名：可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是針對(duì)某個(gè)具體的產(chǎn)品而言的（專用準(zhǔn)則），不同的產(chǎn)品具有不同的特性，其可靠性要求也不完全相同。一般來(lái)說(shuō)，凡具有產(chǎn)品代號(hào)（即型號(hào)）的獨(dú)立產(chǎn)品，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)之前，均應(yīng)編撰各自的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，作為該產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)必須貫徹的輸入文件。為了便于區(qū)分，也是為了方便管理，首先要賦予準(zhǔn)則一個(gè)合適的名稱，即產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。實(shí)際上，“準(zhǔn)則名稱”也為準(zhǔn)則的編撰工作劃定了一個(gè)大致的范圍。這里所說(shuō)的產(chǎn)品，可以是慣導(dǎo)系統(tǒng)、陀螺、加速度計(jì)，也可以是計(jì)算機(jī)、或者具有獨(dú)立功能的電路板，等等?？傊?，凡是具有獨(dú)立代號(hào)、能夠進(jìn)行單獨(dú)驗(yàn)收的產(chǎn)品，均應(yīng)建立各自的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。第二步，了解產(chǎn)品：在著手編撰可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則之前，要充分地了解“對(duì)象產(chǎn)品”的任務(wù)使命、功能特性、工作原理、配套關(guān)系，以及任務(wù)書(shū)或者訂貨合同中規(guī)定的環(huán)境要求和可靠性要求（定量的和定性的）。不了解自己的產(chǎn)品，就很難制訂出有效的、可執(zhí)行的準(zhǔn)則來(lái)。第三步，收集素材：在充分了解產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，開(kāi)始收集準(zhǔn)則的相關(guān)素材。素材的來(lái)源，有以下渠道： 訂貨方的可靠性定性要求（合同中規(guī)定的有關(guān)條款）； 本單位以往的設(shè)計(jì)、制造，以及故障歸零等，積累的經(jīng)驗(yàn)； 同類型產(chǎn)品（本單位的或兄弟單位的相似產(chǎn)品）的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中適用于本產(chǎn)品的條款； 國(guó)內(nèi)外的可靠性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)中適用于本產(chǎn)品的內(nèi)容和條款。能夠直接引用的情況往往并不多，需要在理解“精神實(shí)質(zhì)”的基礎(chǔ)上結(jié)合本產(chǎn)品的具體特點(diǎn)加以改造，使之成為本產(chǎn)品的條款。第四步，初稿編撰：把從不同渠道收集來(lái)的素材進(jìn)行匯總、分析、歸類，形成本產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的初稿。初稿的編撰沒(méi)有固定的格式，雖無(wú)一定之規(guī)，但也不能把所有的條款雜亂無(wú)章地堆積在一起，既無(wú)法查閱，更無(wú)法應(yīng)用。因此，所謂編撰，就是按照一定的規(guī)則對(duì)這些條款進(jìn)行分類，以便于查閱和使用。至于如何進(jìn)行分類，可參考第四章“準(zhǔn)則條款的分類原則”。第五步，初稿評(píng)審：在設(shè)計(jì)師完成了準(zhǔn)則初稿的編撰之后，由質(zhì)量管理部門組織相關(guān)專家對(duì)初稿進(jìn)行評(píng)審。評(píng)審組的成員應(yīng)包括，有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員和工藝人員、可靠性專業(yè)人員、質(zhì)量管理和型號(hào)管理人員等。評(píng)審的形式是，對(duì)準(zhǔn)則初稿進(jìn)行逐條審查。審查的要點(diǎn)是，每個(gè)條款的有效性、可行性和可檢查性。在進(jìn)行審查的同時(shí)，與會(huì)專家還可以對(duì)被審查的條款提出具體的修改意見(jiàn)，也可以添加新的條款。 有效性：確認(rèn)每個(gè)條款是否真的能夠提高產(chǎn)品的可靠性。如果確能提高產(chǎn)品的可靠性，則保留；如果不能提高產(chǎn)品的可靠性，或者效果甚微，則不保留。不要拼湊數(shù)量，要注重實(shí)效。 可行性：確認(rèn)每個(gè)條款在技術(shù)上是否能實(shí)現(xiàn)，而且在成本上是否可接受?？煽啃允窃O(shè)計(jì)出來(lái)的，“低成本”同樣也是設(shè)計(jì)出來(lái)的。不同的設(shè)計(jì)方案對(duì)應(yīng)著不同的成本，一旦方案確定之后，一個(gè)固有的成本也就跟著產(chǎn)生了，無(wú)論管理者的水平多么高，實(shí)際發(fā)生的成本都不可能低于該固有成本。通常情況下，可靠性與低成本之間是有矛盾的，設(shè)計(jì)師的職責(zé)就是在二者之間尋找“平衡點(diǎn)”。 可檢查性：確認(rèn)對(duì)每個(gè)條款的“檢查”是否簡(jiǎn)單易行。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)查看設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)文件，就能知曉其執(zhí)行情況的好壞，而不需要借助儀器儀表。第六步，正式發(fā)布：準(zhǔn)則初稿通過(guò)評(píng)審后，根據(jù)評(píng)審會(huì)上提出的意見(jiàn)對(duì)初稿進(jìn)行修改和補(bǔ)充，并形成正式稿。然后按照規(guī)定的審批程序簽署完整，并由總師和行政領(lǐng)導(dǎo)共同批準(zhǔn)，正式發(fā)布實(shí)施。第七步，實(shí)施與補(bǔ)充：準(zhǔn)則正式發(fā)布實(shí)施后，在執(zhí)行的過(guò)程中可能還會(huì)遇到一些事先沒(méi)有想到的新情況、新問(wèn)題，需要進(jìn)行修訂和補(bǔ)充。例如，設(shè)計(jì)方案的變更、故障歸零措施的落實(shí)、新材料和新技術(shù)的采用，等等。總之，隨著技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)驗(yàn)的積累、認(rèn)識(shí)的深化，可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則也在不斷地得到補(bǔ)充和提升。這個(gè)過(guò)程將一直繼續(xù)下去，直到該產(chǎn)品的全壽命周期的終結(jié)。四. 準(zhǔn)則條款的分類原則可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的編撰，就是對(duì)分散的、各自獨(dú)立的條款進(jìn)行分類，并形成一份可供查閱的條款性文件。分類的方法有很多，但無(wú)論采用何種方法，都必須遵循一條基本的原則：要緊密地與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程相結(jié)合，以便于查閱和應(yīng)用。貫徹并落實(shí)準(zhǔn)則的條款，屬于可靠性定性設(shè)計(jì)的范疇。工程上之所以將設(shè)計(jì)劃分為性能設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)（定量的和定性的）、甚至還有“成本設(shè)計(jì)”等，僅僅是為了表述上的方便而已。在實(shí)際操作時(shí)，不可能將它們截然分開(kāi)而分步實(shí)施，更不能片面地追求某一單項(xiàng)指標(biāo)。產(chǎn)品的性能、可靠性、成本等，都是設(shè)計(jì)師賦予產(chǎn)品的固有屬性。一個(gè)高明的設(shè)計(jì)師總是在綜合權(quán)衡了這些指標(biāo)的基礎(chǔ)上，然后提出自己的設(shè)計(jì)方案，使得性能設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)和成本設(shè)計(jì)等在該方案中得到有機(jī)的結(jié)合。因此，可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的“定性條款（要求）”，也應(yīng)該綜合考慮在統(tǒng)一的方案中，而不能另搞一套。由此可知，最合理的分類方法應(yīng)該是將其與常規(guī)的可靠性設(shè)計(jì)融為一體、通盤考慮，實(shí)現(xiàn)定量設(shè)計(jì)與定性設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合。在產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)（初步設(shè)計(jì)）階段，可靠性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：建立產(chǎn)品的可靠性模型（可靠性框圖和對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系式）、可靠性指標(biāo)的分配與預(yù)計(jì)。但是，這些設(shè)計(jì)工作不能夠提高產(chǎn)品的可靠性，即使是其中的可靠性預(yù)計(jì)也僅僅是給出了一個(gè)可能達(dá)到的、預(yù)估的可靠性水平，還不是產(chǎn)品的固有可靠性。這個(gè)可能的預(yù)計(jì)值，還要靠專門的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)、或者手段來(lái)保障，使其最終成為產(chǎn)品的固有可靠性。在工程設(shè)計(jì)（詳細(xì)設(shè)計(jì)）階段，通過(guò)故障模式及影響分析（FMEA)、故障樹(shù)分析(FTA)、熱分析、容差分析等有效的分析手段，主動(dòng)地、最大限度地去挖掘可能存在的薄弱環(huán)節(jié)和故障隱患。進(jìn)而，有針對(duì)性地采取各種專門的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，來(lái)消除這些薄弱環(huán)節(jié)、或者隱患，力求將預(yù)計(jì)的可靠性指標(biāo)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，即將“預(yù)計(jì)可靠性”轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的“固有可靠性”。當(dāng)然，最終能否達(dá)到此固有的可靠性水平，還很難說(shuō)，還要靠精心的制造和有效的管理來(lái)保障。常用的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)有：簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降額設(shè)計(jì)、耐環(huán)境設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、余度設(shè)計(jì)等。其實(shí)，在這些技術(shù)手段中就包含有很多可靠性定性設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。由此可知，在進(jìn)行準(zhǔn)則條款的分類時(shí)，最好的選擇是，將不同性質(zhì)的準(zhǔn)則條款“對(duì)號(hào)入座”，融入對(duì)應(yīng)的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)中去，實(shí)現(xiàn)定性設(shè)計(jì)與定量設(shè)計(jì)的“無(wú)縫結(jié)合”。五. “附錄”部分的說(shuō)明在本文的附錄中給出了一個(gè)分類的用例，來(lái)具體地說(shuō)明如何進(jìn)行分類。針對(duì)這個(gè)“舉例”再作如下說(shuō)明： “舉例”中共列出了十四個(gè)大的類別，供編撰準(zhǔn)則時(shí)參考。但并不是說(shuō)，每個(gè)產(chǎn)品都要列出這么多的類別來(lái)，可結(jié)合具體產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行裁減，不一定面面俱到，關(guān)鍵是要抓住重點(diǎn)、條目清晰、便于閱讀。當(dāng)然，分類的方法不是唯一的，也可以也可以按產(chǎn)品的構(gòu)成、功能等進(jìn)行分類。例如，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、電氣設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、電路設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、地線布局準(zhǔn)則、軟件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、通訊接口設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，等等。 由于各類別之間是相互獨(dú)立的，因此，它們的前后次序無(wú)關(guān)要緊。在具體操作時(shí)，只要將準(zhǔn)則條款按其性質(zhì)的不同，分別列寫在對(duì)應(yīng)的“類別”中就可以了。 對(duì)于指定的產(chǎn)品而言，沒(méi)有必要再劃分通用條款和專用條款了，即使是對(duì)同類產(chǎn)品均適用的“通用條款”，也要結(jié)合本產(chǎn)品的特點(diǎn)轉(zhuǎn)化成自己的條款。就是說(shuō)，準(zhǔn)則中所列的條款對(duì)指定的產(chǎn)品而言，都是必須遵守的、都是專用的。 在每個(gè)“類別”的下面，分別附加了簡(jiǎn)要的說(shuō)明，僅供編撰時(shí)參考。在具體編寫時(shí)，可以省略，直接列寫條款。 該“舉例”不但可以用來(lái)規(guī)范準(zhǔn)則的編撰過(guò)程，也可以作為收集素材時(shí)的參考提綱。六. 總結(jié)這篇所謂的“指南”，到此就算完成了。其成文過(guò)程同編寫“可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”是一樣的，都是先構(gòu)思一個(gè)提綱，再根據(jù)提綱去查閱資料、收集素材，然后編撰成文。其實(shí)，天下的文章都是這樣編造出來(lái)的，但重要的是，要有自己的思路、自己的觀點(diǎn)，而且要用自己的話語(yǔ)敘述出來(lái)，而不是照搬資料和素材。在本文的成文過(guò)程中，由于要對(duì)素材進(jìn)行編輯、改寫，很難避免會(huì)有意無(wú)意地?fù)饺胱约旱摹八截洝?，特別是“附錄”部分。因此，錯(cuò)訛之處在所難免，敬請(qǐng)批評(píng)指正。最后，再將可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的要點(diǎn)概括如下： 可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在全面總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，由設(shè)計(jì)師編寫的條款性文件，同時(shí)又是一份可執(zhí)行、可檢查的法規(guī)性文件； 在執(zhí)行的過(guò)程中，又在不斷地得到補(bǔ)充和提升，因此，它又是動(dòng)態(tài)的、開(kāi)放的。其實(shí)，這個(gè)過(guò)程就是知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)不斷地得到累加和傳承的過(guò)程； 制訂可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則就是對(duì)收集到的素材進(jìn)行整理、改造，然后再進(jìn)行分類。分類的原則是：要便于查閱和應(yīng)用； 制訂并貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的目的是：從提升“設(shè)計(jì)質(zhì)量”開(kāi)始，最終達(dá)到提高“產(chǎn)品可靠性”之目的。附錄準(zhǔn)則名稱（封面）產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1. 產(chǎn)品概述由于可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是針對(duì)某一具體的產(chǎn)品而言的（通用準(zhǔn)則除外），因此，在編撰準(zhǔn)則時(shí)，首先要對(duì)指定的產(chǎn)品作一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。讓讀準(zhǔn)則的人知道，他所面對(duì)的是一個(gè)什么性質(zhì)的產(chǎn)品，并對(duì)該產(chǎn)品的“全貌”有一個(gè)大概的了解?！爱a(chǎn)品概述”的要點(diǎn)如下： 產(chǎn)品名稱：要用全稱，盡可能不用簡(jiǎn)稱； 產(chǎn)品型號(hào)：是本產(chǎn)品的型號(hào)，而不是上一級(jí)“型號(hào)產(chǎn)品”的型號(hào)； 功能：結(jié)合對(duì)外的配套關(guān)系，介紹本產(chǎn)品在上一級(jí)“型號(hào)產(chǎn)品”中的使命與任務(wù)，以及對(duì)外的接口關(guān)系； 組成：畫(huà)出本產(chǎn)品的組成方框圖，每一個(gè)框代表一個(gè)功能單元，但不必畫(huà)出單元內(nèi)部的詳細(xì)電路圖； 簡(jiǎn)要的工作原理：結(jié)合組成框圖，簡(jiǎn)要地介紹“框圖”中每個(gè)框的功能，以及框與框之間的關(guān)系； 任務(wù)書(shū)或訂貨合同中規(guī)定的可靠性定量、定性的要求等。其實(shí)，這里所說(shuō)的“產(chǎn)品概述”就是可靠性建模的“定義產(chǎn)品”。如果是同一個(gè)產(chǎn)品，就沒(méi)有必要重新編寫，相互借用就是了。2. 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與“三化”原則2.1簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，就是在確定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案時(shí)，不片面地追求性能指標(biāo)的“高而精”，在滿足使用要求的前提下，盡可能地采用成熟技術(shù)，使產(chǎn)品的“結(jié)構(gòu)”和“組成”均得到簡(jiǎn)化，從而提高產(chǎn)品的可靠性?！敖Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化”是指，產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能地采用“一體化”的結(jié)構(gòu)形式，減少組裝級(jí)別與螺釘連接；“組成簡(jiǎn)化”是指，盡可能地減少產(chǎn)品的功能單元，減少元器件的品種和數(shù)量。孤立地談?wù)摵?jiǎn)化設(shè)計(jì)顯得太籠統(tǒng)，不具操作性。只有將簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)與“三化”設(shè)計(jì)結(jié)合在一起才有實(shí)際意義。所謂“三化”就是通用化、組合化(模塊化) 、系列化的簡(jiǎn)稱?！叭笔菢?biāo)準(zhǔn)化的原則與方法在產(chǎn)品研制活動(dòng)中的具體應(yīng)用、是標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)的必然結(jié)果。2.2 通用化通用化的實(shí)施對(duì)象，通常是為整機(jī)配套的元器件、組件、部件，或者分系統(tǒng)級(jí)的產(chǎn)品，統(tǒng)稱為功能單元。所謂“通用化”，就是直接選擇具有互換特性（結(jié)構(gòu)和功能均具有互換性）的通用單元，將其應(yīng)用于所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中。如果沒(méi)有現(xiàn)成的通用單元可供選用，則可有目的、有針對(duì)性地研制新的通用單元，以滿足正在研制和后續(xù)研制產(chǎn)品的使用需求。這類通用單元在整機(jī)產(chǎn)品中的層次愈高、應(yīng)用的范圍愈廣，則通用化的效果就愈明顯。2.3 組合化（模塊化）組合化的實(shí)施對(duì)象，一般是較為復(fù)雜的產(chǎn)品，但不一定是最終的整機(jī)產(chǎn)品，可以是為整機(jī)配套的分系統(tǒng)或者設(shè)備級(jí)的硬件產(chǎn)品，也可以是軟件產(chǎn)品。這類產(chǎn)品通常要完成比較重要而且復(fù)雜的任務(wù)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，首先要對(duì)任務(wù)進(jìn)行認(rèn)真的分析，將其分解成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)單元，隨后選用不同的“通用功能模塊”來(lái)分別滿足其任務(wù)需求。對(duì)于某些特殊的需求，有可能找不到現(xiàn)成的通用模塊，那么，就需要研制“專用模塊”以滿足此特殊需求。最后，再將這些通用的和專用的模塊按照一定的規(guī)則，將它們組合成一個(gè)有機(jī)的整體，那么，一個(gè)新的產(chǎn)品就誕生了。2.4 系列化系列化的實(shí)施對(duì)象，通常是最終要交付的整機(jī)產(chǎn)品。這里所說(shuō)的“整機(jī)產(chǎn)品”可以是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的大系統(tǒng)；也可以是一個(gè)很小的電子元器件?？傊?，它們都是要直接面對(duì)市場(chǎng)、是可供用戶選購(gòu)的最終產(chǎn)品。這類產(chǎn)品的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)）可按照產(chǎn)品的特點(diǎn)和使用需求被劃分成若干個(gè)檔次，稱為“參數(shù)系列”。然后，再根據(jù)參數(shù)系列編制產(chǎn)品的“系列型譜”。產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、銷售都是依據(jù)該型譜進(jìn)行的，這就是通常所說(shuō)的“基本型系列化”。所謂“基本型”，就是型譜中“固定不變”的部分，在此基礎(chǔ)上可派生出一系列新的產(chǎn)品以滿足用戶的不同需求。系列化產(chǎn)品中每一規(guī)格（檔次）的產(chǎn)品，都在一定的范圍內(nèi)具有通用性。因此，系列化也是擴(kuò)大了范圍的通用化。2.5 小結(jié)綜上所述，通用化是基礎(chǔ)，為組合化和系列化提供標(biāo)準(zhǔn)的、通用的功能模塊；組合化是應(yīng)用，應(yīng)用由通用化提供的功能模塊組合成不同層級(jí)的產(chǎn)品，可以是最終要交付的整機(jī)產(chǎn)品，也可以是為整機(jī)配套的中間級(jí)產(chǎn)品；系列化是結(jié)果，按照產(chǎn)品的“系列型譜”制造（或者組合）出各種系列的產(chǎn)品以滿足用戶的不同需求。三者的關(guān)系可用一句話來(lái)概括：利用通用的模塊組合出系列的產(chǎn)品。在確定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案時(shí)，如果能夠認(rèn)真地貫徹“三化”原則，那么前面所說(shuō)的“結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化”和“組成簡(jiǎn)化”就肯定能夠?qū)崿F(xiàn)。貫徹“三化”原則，不但能夠提高產(chǎn)品的可靠性、維修性和保障性，而且可以縮短產(chǎn)品的研制周期、降低產(chǎn)品的固有成本。3. 電子元器件和機(jī)械零件的選用準(zhǔn)則這里所說(shuō)的電子元器件還包括機(jī)電產(chǎn)品中常用的電氣元件，例如，電阻、電容、變壓器、繼電器等；這里所說(shuō)的機(jī)械零件是指機(jī)械產(chǎn)品中常用的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，例如，螺釘、螺母、墊片、銷子、軸承、減速器、密封圈等。以下將電子元件、電氣元件、機(jī)械零件，統(tǒng)稱為元器件。它們是各類產(chǎn)品的最基本、最底層的構(gòu)成單元，用量極大，因此，對(duì)整機(jī)產(chǎn)品的性能、可靠性，以及全壽命周期費(fèi)用的影響也極大。在選用元器件時(shí)，要貫徹以下原則： 要嚴(yán)格限制元器件的種類、規(guī)格和數(shù)量； 要根據(jù)元器件在產(chǎn)品中的重要性、使用環(huán)境、維修級(jí)別等，在優(yōu)選手冊(cè)中選取。元器件的質(zhì)量等級(jí)要符合使用環(huán)境條件的要求；失效率要符合可靠性的要求；性能指標(biāo)要滿足功能的要求； 盡可能不用或者少用非標(biāo)準(zhǔn)件和手冊(cè)外元器件； 如果因?yàn)槟撤N特殊要求，需要在優(yōu)選手冊(cè)外選取元器件時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)定的審批程序進(jìn)行審批。 在選用元器件時(shí)，即使是國(guó)產(chǎn)器件，元器件制造廠家的質(zhì)量信譽(yù)和供貨能力，也是必須考慮的要素。 盡量少用進(jìn)口元器件，在特殊情況下非用不可時(shí)，除技術(shù)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、質(zhì)量等級(jí)必須滿足使用要求外，還必須具有可靠的、穩(wěn)定的供貨渠道。4. 降額設(shè)計(jì)準(zhǔn)則所謂“降額”是指，在整機(jī)產(chǎn)品工作時(shí)，使其內(nèi)部的元器件承受的工作應(yīng)力要適當(dāng)?shù)氐陀谠骷軌虺惺艿膽?yīng)力（元器件的內(nèi)在承受能力），從而達(dá)到提高整機(jī)產(chǎn)品的使用可靠性之目的。元器件承受的工作應(yīng)力，是由整機(jī)產(chǎn)品執(zhí)行任務(wù)時(shí)的環(huán)境條件決定的，在整機(jī)產(chǎn)品的任務(wù)書(shū)或訂貨合同中均有明確的規(guī)定；而元器件本身的承受能力，在元器件的產(chǎn)品手冊(cè)中也有明確的說(shuō)明。所謂“降額設(shè)計(jì)”就是根據(jù)給定的環(huán)境條件和電路的結(jié)構(gòu)，針對(duì)不同類型的元器件確定其需要降額的重點(diǎn)參數(shù)及其降額的等級(jí)。在進(jìn)行降額設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意以下幾個(gè)問(wèn)題： 不同類型的元器件對(duì)不同應(yīng)力（電、熱、機(jī)械、低氣壓等）的敏感程度是不相同的，因此，降額的重點(diǎn)也是不相同的。例如，電阻的降額重點(diǎn)是功率和工作溫度、電容的降額重點(diǎn)是端電壓和工作溫度、集成電路的降額重點(diǎn)是工作電壓和結(jié)溫，等等。由于溫度對(duì)任何產(chǎn)品的可靠性的影響具有普遍性，因此，對(duì)任何產(chǎn)品而言，溫度都是必不可少的降額參數(shù)。 通常情況下，手冊(cè)上給出的降額等級(jí)或者降額參數(shù)都是靜態(tài)的。實(shí)際上，當(dāng)電路正常工作時(shí)，電壓和電流都不是常值，而是處在動(dòng)態(tài)的變化之中，尤其是通電或斷電的瞬間以及電路工作狀態(tài)切換時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)浪涌電流或浪涌電壓。因此，在進(jìn)行降額設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮到電路中可能出現(xiàn)的“動(dòng)態(tài)電應(yīng)力”，即在直流電壓（電流）的基礎(chǔ)上，再加上動(dòng)態(tài)峰值電壓（電流），作為“總的電應(yīng)力”。 降額的量值要合理。元器件的工作應(yīng)力對(duì)其失效率的影響十分顯著，合理的降額能有效地提高元器件的工作可靠性，但過(guò)度的降額沒(méi)有必要。通常情況下，降額有一個(gè)最佳的范圍，在此范圍內(nèi)降額，效果十分顯著；超出此范圍的更大降額，可靠性的增長(zhǎng)就不再明顯了。不僅如此，反而會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的體積、重量和成本的增加，就是說(shuō)，過(guò)度的降額，要付出不必要的代價(jià)。需要指出的是，對(duì)于某些元器件來(lái)說(shuō)，過(guò)度的降額不但無(wú)益，反而有害，有可能引入“低應(yīng)力失效”。所以，要綜合權(quán)衡各種利弊，確定一個(gè)合理的降額值（降額等級(jí)）。例如，小型和超小型繼電器的觸點(diǎn)電流，一般是不可以降額的，按照產(chǎn)品手冊(cè)給定的額定電流使用就可以了。又如“光電耦合器”，其產(chǎn)品手冊(cè)給出的“發(fā)光二極管”的工作電流僅僅是一個(gè)參考值，真正的工作電流要在實(shí)際的產(chǎn)品上通過(guò)調(diào)試確定。在發(fā)光二極管的輸入端加“正方波”（占空比為11）信號(hào)，調(diào)節(jié)發(fā)光二極管的限流電阻，使光敏三極管的輸出信號(hào)也是“正方波”。此時(shí)，發(fā)光二極中流過(guò)的電流才是其真正的工作電流。該電流可能略高于手冊(cè)給出的參考電流，也可能略低于參考電流。因此，不存在降額的問(wèn)題。 當(dāng)某型元器件的失效率較高、其可靠性不能滿足使用要求時(shí)，不能用降額的方法解決低質(zhì)量元器件的使用問(wèn)題，而必須更換質(zhì)量等級(jí)更高的元器件。5. 容差設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5.1 參數(shù)漂移與容差設(shè)計(jì)在產(chǎn)品的壽命期內(nèi)，由于制造應(yīng)力的釋放、元器件的老化、環(huán)境溫度的變化等，都會(huì)引起元器件參數(shù)的變化和電路性能指標(biāo)的漂移。如果這種變化和漂移超出了規(guī)定的范圍，就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品性能的惡化、甚至失效。所謂“容差設(shè)計(jì)”，就是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確保產(chǎn)品在其壽命期內(nèi)，各項(xiàng)參數(shù)的漂移始終不超出規(guī)定的范圍。這就是通常所說(shuō)的“參數(shù)穩(wěn)定性”，又可劃分為“短期穩(wěn)定性”和“長(zhǎng)期穩(wěn)定性”兩種情況。5.2 短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性是指，在產(chǎn)品執(zhí)行任務(wù)期間，由外部環(huán)境變化引起的參數(shù)漂移不超出規(guī)定的范圍。最常見(jiàn)的參數(shù)漂移，莫過(guò)于由溫度變化引起的“溫漂”了。這種參數(shù)漂移是隨環(huán)境而變的、是隨機(jī)的，直接影響產(chǎn)品的精度和性能，又稱為產(chǎn)品的“性能穩(wěn)定性”。隨環(huán)境而變的參數(shù)漂移，主要靠設(shè)計(jì)手段來(lái)解決。首先，要選用對(duì)環(huán)境變化不太敏感的、性能更加穩(wěn)定的元器件；再者，要優(yōu)化電路的設(shè)計(jì)、采取反饋和補(bǔ)償措施來(lái)抑制元器件的參數(shù)變化。5.3 長(zhǎng)期穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性是指，在產(chǎn)品庫(kù)存期間，由制造應(yīng)力的釋放和元器件的老化引起的參數(shù)漂移不超出規(guī)定的范圍。這種參數(shù)漂移是單方向的、有規(guī)律的，而且其變化速度是極其緩慢的。為了檢測(cè)產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，每隔一段時(shí)間對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行一次檢測(cè)，然后對(duì)比、分析其參數(shù)的變化情況。因此，又稱“長(zhǎng)期穩(wěn)定性”為“逐次啟動(dòng)的重復(fù)性”。根據(jù)“相鄰兩次檢測(cè)”之間的“間隔時(shí)間”的長(zhǎng)短，又分為“逐日啟動(dòng)重復(fù)性”、“逐月啟動(dòng)重復(fù)性”、“逐年啟動(dòng)重復(fù)性”等。對(duì)應(yīng)的參數(shù)變化情況，稱為“逐日漂移”、“逐月漂移”、“逐年漂移”等。長(zhǎng)期穩(wěn)定性是一個(gè)“統(tǒng)計(jì)值”，為了提高統(tǒng)計(jì)的精度，檢測(cè)次數(shù)不能太少、相鄰兩次檢測(cè)的時(shí)間間隔要相等、檢測(cè)環(huán)境要相同。由制造應(yīng)力引起的參數(shù)漂移主要靠工藝手段來(lái)解決。通過(guò)環(huán)境應(yīng)力篩選和邊界條件的拉偏試驗(yàn)，不但能剔除潛在的早期失效元器件，而且還能釋放出各種制造應(yīng)力，使產(chǎn)品的性能更加穩(wěn)定。對(duì)于穩(wěn)定性要求特別高的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，除了以上的措施外，還應(yīng)增加專門的“時(shí)效工藝”，以最大限度地釋放“殘存應(yīng)力”。以上的工藝措施應(yīng)作為技術(shù)要求寫入產(chǎn)品的設(shè)計(jì)文件中，或編入該產(chǎn)品的“準(zhǔn)則”中。6. 熱設(shè)計(jì)準(zhǔn)則電子元器件工作時(shí)承受的熱應(yīng)力可以來(lái)自有源器件的內(nèi)部，也可以來(lái)自外部環(huán)境。如果器件本身的散熱性能不好，加上環(huán)境溫度過(guò)高，則器件內(nèi)部的熱量不能外散，而導(dǎo)致器件的溫度升高，輕則使器件的電氣參數(shù)發(fā)生漂移，進(jìn)而導(dǎo)致整機(jī)產(chǎn)品的性能惡化；重則使器件被燒毀，導(dǎo)致整機(jī)失效。另外，如果外界環(huán)境溫度發(fā)生劇烈的變化，忽高、忽低，器件內(nèi)部的不同材料之間，由于熱膨脹系數(shù)的不同會(huì)產(chǎn)生“不匹配應(yīng)力”，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成器件內(nèi)部的鍵合失效、材料的熱疲勞失效、甚至?xí)斐晒軞ら_(kāi)裂等。這里所說(shuō)的熱設(shè)計(jì)，就是采取相應(yīng)的技術(shù)手段來(lái)消除或者弱化熱效應(yīng)對(duì)器件的性能和可靠性的影響。可通過(guò)如下兩個(gè)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：一是，選用溫度適應(yīng)范圍寬、“溫漂”小的元器件；二是，在整機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，采取有效的技術(shù)措施，為器件營(yíng)造一個(gè)較好的熱環(huán)境。以下是“整機(jī)熱設(shè)計(jì)”常用的技術(shù)措施： 采取對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射等散熱手段，使“發(fā)熱”和“散熱”達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，防止出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象； 采取“溫控”技術(shù)，將環(huán)境溫度控制在一定的范圍內(nèi)，營(yíng)造一個(gè)相對(duì)“恒溫”的工作環(huán)境（只適用于高精度的產(chǎn)品）； 如果外部環(huán)境十分惡劣，高溫很高、低溫很低，而且交替變化又特別劇烈。則可采取隔熱措施，切斷內(nèi)、外環(huán)境的熱交換，保持內(nèi)部熱環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定； 以上措施均有硬件投入，成本較高。在確保元器件不失效的前提下，可放棄“硬件措施”，而采取溫度建模、軟件補(bǔ)償?shù)姆椒?，以抵消參?shù)溫漂的影響。該方法稱為“溫度補(bǔ)償”，簡(jiǎn)稱為“溫補(bǔ)”，成本較低。7. 抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)準(zhǔn)則這里所說(shuō)的力學(xué)環(huán)境是指，振動(dòng)、沖擊、碰撞、跌落、搖擺、恒加速度（離心）等。除“恒加速度”外，其他應(yīng)力均不是常值，產(chǎn)品對(duì)它們的時(shí)域響應(yīng)可視為隨機(jī)過(guò)程。如果用“傅里葉變換”將其轉(zhuǎn)換到頻域去，均為功率譜密度函數(shù)。其差別僅在于，各自的功率譜在頻率軸上的位置不同（中心頻率不同）、各自的帶寬也不同。由于沖擊、碰撞、跌落等過(guò)程的功率譜很窄，通常將它們視為“窄帶振動(dòng)”。就是說(shuō)，大部分的力學(xué)應(yīng)力都可歸化為振動(dòng)過(guò)程。這樣，抗力學(xué)環(huán)境的問(wèn)題就可歸結(jié)為防振和抗振的問(wèn)題。 加裝減振器是最有效的、也是最普遍采用的抗振措施。由于減振器是一個(gè)“低通濾波器”，所以，減振器的諧振頻率要低于外界的最低激振頻率（基頻，即一階頻率），以濾除大部分的高頻諧波。在大多數(shù)情況下，這一要求是能夠?qū)崿F(xiàn)的。但也有例外，在某些場(chǎng)合，激振頻率非常低，而且負(fù)載又比較重，給減振器的設(shè)計(jì)造成極大的困難。如果使減振器的諧振頻率比激振頻率更低，則減振器將會(huì)很軟，強(qiáng)度很低，而負(fù)載又比較重，減振器將很容易被撕裂。此時(shí)，可采用二級(jí)減振方案，可適當(dāng)?shù)靥岣哒麢C(jī)減振器的諧振頻率，即把減振器做得硬一些，以提高其強(qiáng)度。然后，再對(duì)需要重點(diǎn)保護(hù)的器件（產(chǎn)品中的薄弱環(huán)節(jié)）單獨(dú)加裝減振器，稱為二級(jí)減振。由于該“重點(diǎn)器件”比較輕，二級(jí)減振器可以做得軟一些。這樣就兼顧了整體和局部、剛度和強(qiáng)度。 雖然可以將沖擊視為窄帶振動(dòng)，而且“防振”和“防沖”通常是共用一套減振器，但二者的減振機(jī)理是不同的?！胺勒瘛笔峭ㄟ^(guò)減振器的阻尼作用消耗掉一部分振動(dòng)能量（轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉），從而達(dá)到減振的目的。而“防沖”是通過(guò)減振器的變形將“沖擊動(dòng)能”轉(zhuǎn)化成“形變勢(shì)能”貯存在減振器中，然后再將貯存的能量按照設(shè)計(jì)賦予的特性“緩慢”地釋放出來(lái)，通過(guò)這樣的“快吸慢放”的變換就達(dá)到了“防沖”的目的。防沖設(shè)計(jì)要確保減振器的“響應(yīng)峰”出現(xiàn)在“激勵(lì)峰”消失以后，即兩峰沒(méi)有重疊部分，不會(huì)產(chǎn)生“沖擊共振”。防振和防沖設(shè)計(jì)各確定一個(gè)諧振頻率，取其中的較低者。 當(dāng)發(fā)生共振時(shí)，振幅會(huì)加大，要留出足夠的位移間隙，以防止共振體之間的相互碰撞。 減振器的設(shè)計(jì)應(yīng)防止振動(dòng)耦合，即一個(gè)方向上的振動(dòng)激勵(lì)只能引起同方向的振動(dòng)響應(yīng)，而不應(yīng)引起其他方向上的振動(dòng)響應(yīng)。振動(dòng)耦合的形式有：線振動(dòng)與線振動(dòng)的耦合、線振動(dòng)與角振動(dòng)的耦合、角振動(dòng)與角振動(dòng)的耦合。 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須確保，在振動(dòng)情況下，產(chǎn)品內(nèi)部的所有組件、元器件之間，以及它們和基座之間均不得產(chǎn)生相對(duì)位移。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免任何形式的懸臂安裝。 繼電器銜鐵的吸合方向應(yīng)盡可能地避開(kāi)振動(dòng)方向。 對(duì)于較重的“兩腳”元器件（例如，電解電容、大功率電阻等），必須采取附加的加固措施，將其與電路底板牢固地結(jié)合在一起，以防止“管腳”的疲勞斷裂。 所有的印制板和電連接器都必須具有鎖緊機(jī)構(gòu)，防止連接器的“頭座”脫開(kāi)，或者由于“頭座”松動(dòng)引起的接觸不良。 螺釘連接必須具有放松措施，通常情況下是加裝彈簧墊片。但有時(shí)候，由于受到結(jié)構(gòu)形式或空間的限制，無(wú)法加裝彈簧墊片。此時(shí)，可在螺釘和螺母之間加涂“防滑膠”（不能影響維修）。 產(chǎn)品內(nèi)部的電纜或線扎均不允許懸空，必須緊貼底板、或者緊貼側(cè)壁布置，而且要用線卡或者綁扎線固牢。如果用綁扎線固定，在綁扎完成后，要在綁扎線上涂膠使其“硬化”。8. 電磁兼容設(shè)計(jì)準(zhǔn)則8.1 電磁兼容概述近年來(lái)，電子產(chǎn)品日益向著高速度、小型化、高集成度的方向發(fā)展，工作頻率越來(lái)越高、頻帶越來(lái)越寬，由電磁干擾引發(fā)的產(chǎn)品故障也越來(lái)越多。電磁干擾可以發(fā)生在設(shè)備的內(nèi)部，也可以發(fā)生在設(shè)備之間（外部）。一個(gè)設(shè)備內(nèi)部的各組成單元之間，如果能夠互不干擾、正常地工作，則稱該設(shè)備是“自兼容”的；如果一個(gè)“大系統(tǒng)”由多臺(tái)設(shè)備組成，各設(shè)備之間能夠互不干擾、正常地工作，則稱這些設(shè)備之間是“互兼容”的。電磁干擾的發(fā)生要同時(shí)具備三個(gè)要素：干擾發(fā)射器（干擾源）、干擾接受器（敏感器）、干擾傳播途徑（耦合通道）。這三個(gè)要素中，只要有一個(gè)不存在，則電磁干擾就不會(huì)發(fā)生。但發(fā)射器和接受器不能“被消滅”，只能切斷干擾的傳播途徑。發(fā)射器和接受器都是設(shè)備或者系統(tǒng)的組成部分，要完成一定的功能，不能沒(méi)有它們，只能限制發(fā)射器的干擾強(qiáng)度，或者提高接受器的抗干擾的能力。由此可知，電磁兼容設(shè)計(jì)的基本使命是： 抑制發(fā)射器的非正常發(fā)射的強(qiáng)度，將其限制在一個(gè)可接受的范圍之內(nèi)； 提高接受器的抗干擾能力（降低其對(duì)干擾的敏感度）； 切斷干擾的傳播途徑。干擾的傳播途徑分為傳導(dǎo)、輻射、或者兩者的組合。傳導(dǎo)發(fā)射以金屬導(dǎo)體為媒介，以噪聲的形式進(jìn)行傳播；輻射發(fā)射以空間或非金屬體為媒介，以電磁場(chǎng)的形式進(jìn)行傳播。8.2 傳導(dǎo)干擾的抑制措施抑制傳導(dǎo)干擾的基本思路是“疏導(dǎo)”（旁路）。將干擾噪聲引入地線，在地線中轉(zhuǎn)化成熱能被耗散掉；不讓它們進(jìn)入放大器的輸入端，經(jīng)放大后而形成干擾。常用方法有： 布線要合理，包括印制板的布線和電纜的敷設(shè)； 地線的布局和接地點(diǎn)的選擇要合理； 在信號(hào)的傳遞通路上，有針對(duì)性地設(shè)置濾波器（低通、高通、帶通、帶阻）將干擾噪聲濾除（旁路入地）。8.3 輻射干擾的抑制措施抑制輻射干擾的基本思路是“隔離”，常用的方法有： 空間隔離：就是在輻射源與接受器之間采取屏蔽措施，將它們?cè)诳臻g上隔離開(kāi)。一方面，限制內(nèi)部的輻射不超出某一限定的區(qū)域；另一方面，防止外部的輻射進(jìn)入某一限定的區(qū)域。電場(chǎng)為“有源無(wú)旋場(chǎng)”，電力線為開(kāi)放的射線，很容易被遮斷，電場(chǎng)的屏蔽容易實(shí)現(xiàn)；但磁場(chǎng)為“無(wú)源有旋場(chǎng)”，磁力線一定要閉合，即磁力線不能被切斷，因此，磁場(chǎng)屏蔽的難度要大得多，因?yàn)榇帕€在空間“無(wú)孔不入”。 時(shí)間隔離：在任務(wù)時(shí)間內(nèi)，盡可能地將“輻射干擾源”和“干擾敏感器”的工作時(shí)間錯(cuò)開(kāi)，即一個(gè)工作時(shí)，另一個(gè)不工作。就是說(shuō)，二者不能夠同時(shí)工作，干擾自然就不會(huì)發(fā)生，這就是時(shí)間隔離。 頻率隔離：使輻射干擾源和干擾敏感器的功率譜相互獨(dú)立、不存在重疊的部分，即各占據(jù)一個(gè)獨(dú)立的頻段，干擾就不會(huì)發(fā)生，這就是頻率隔離。9. 靜電防護(hù)準(zhǔn)則當(dāng)前的電子產(chǎn)品中有大量的CMOS器件，由于其輸入阻抗極高，對(duì)靜電十分敏感。盡管有些靜電敏感器件已經(jīng)在其內(nèi)部采取了防靜電的措施，但其防護(hù)作用還是有限的。在應(yīng)用這些器件時(shí)，仍然需要采取一些措施來(lái)防止靜電對(duì)器件造成的損傷。靜電放電對(duì)電子元器件造成的損傷具有潛伏性，當(dāng)時(shí)不一定顯現(xiàn)出來(lái)，也很難用儀器檢查出來(lái)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后才會(huì)暴露。另外，靜電造成的損傷還是累積的，第一次沒(méi)壞、第二次也沒(méi)壞、第三次可能就壞了。因此，“防靜電設(shè)計(jì)”尤有必要。 盡量采用對(duì)靜電不敏感的元器件。 在電路布局和設(shè)計(jì)方面，盡可能地在靜電敏感器件的輸入端增設(shè)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)抑制靜電的電勢(shì)不至于太高，或者將靜電荷及時(shí)地泄放掉，使其不能夠繼續(xù)累積下去。例如增設(shè)箝位電路，當(dāng)靜電勢(shì)累積到或超過(guò)設(shè)定的箝位電壓時(shí)，箝位電路導(dǎo)通將部分靜電荷泄放掉，以此來(lái)抑制靜電勢(shì)的幅度。另外，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度應(yīng)足夠快，應(yīng)先于被保護(hù)的對(duì)象做出反應(yīng)，否則就失去了應(yīng)有的保護(hù)功能。 在地線布局方面，盡量不用“浮地”方案。因?yàn)楦〉仉娐放c其它電路之間在電氣上是完全絕緣的，容易產(chǎn)生靜電積累，當(dāng)靜電勢(shì)（電位）積累得足夠高時(shí)會(huì)對(duì)相鄰的電路放電，損壞敏感器件?？朔@一缺陷的方法很簡(jiǎn)單，在浮地和電源地之間跨接一個(gè)電阻就可以了。該電阻的阻值應(yīng)取得高些為好，被稱為“高值泄放電阻”。當(dāng)浮地電路上有電荷“堆積”時(shí)，可通過(guò)該電阻泄放掉；當(dāng)堆積的靜電荷被完全泄放后，該電阻上沒(méi)有電流流過(guò)，兩端的電位相等，等同于“浮地”。既泄放了靜電，又達(dá)到了地線“隔離”之目的。因此，不能把“浮地”機(jī)械地理解為完全絕緣，只要確保兩種地線之間沒(méi)有“電流交換”就可以了，而且二者之間是“等電位”的。 通常認(rèn)為，靜電會(huì)對(duì)半導(dǎo)體器件造成損傷，對(duì)電阻沒(méi)有什么影響。這種觀點(diǎn)不夠全面，高阻值的薄膜電阻也是靜電敏感器件。當(dāng)其受到電擊后，雖不至于完全損壞，但其阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化，導(dǎo)致阻值超差。 靜電敏感器件在標(biāo)識(shí)、包裝、貯存、傳遞、裝機(jī)、使用等方面，還應(yīng)注意一下事項(xiàng)： 在靜電敏感器件的外包裝上應(yīng)具有醒目的“靜電敏感標(biāo)識(shí)”； 在器件傳遞的過(guò)程中應(yīng)采用專門的防靜電材料包裝； 接觸靜電敏感器件的人員應(yīng)穿著防靜電工作服、并戴上防靜電手套和腕帶； 電烙鐵要可靠接地（接地電阻要小于2）； 裝配環(huán)境的相對(duì)濕度應(yīng)不低于40。10. 非電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則這里所說(shuō)的非電子產(chǎn)品是指除純電子產(chǎn)品以外的所有產(chǎn)品（或者一個(gè)設(shè)備中的非電子部分），包括機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、光學(xué)等類型的產(chǎn)品。其特點(diǎn)是，種類繁雜、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，而且這類產(chǎn)品的故障是由于疲勞、磨損、老化、腐蝕等原因引起的，屬于耗損型故障模式，其失效率不符合恒定失效率的假設(shè)，因此，很難實(shí)施定量的可靠性分析與設(shè)計(jì)?？煽啃怨こ淌且噪娮赢a(chǎn)品為先導(dǎo)，通過(guò)對(duì)電子產(chǎn)品的可靠性研究而逐步發(fā)展起來(lái)的，并形成了一套比較完善的理論和方法，對(duì)提高電子產(chǎn)品的可靠性做出了巨大的貢獻(xiàn)。電子產(chǎn)品的失效率基本上符合所謂的“浴盆曲線”，它把電子產(chǎn)品的壽命期劃分成三個(gè)階段：早期失效期、偶然失效期、耗損失效期。在早期失效期，產(chǎn)品的失效率是單調(diào)下降的；進(jìn)入偶然失效期后，產(chǎn)品的失效率趨于穩(wěn)定，近似為常數(shù)；再經(jīng)過(guò)一段很長(zhǎng)的時(shí)間后，進(jìn)入耗損期，產(chǎn)品的失效率急劇上升，很快報(bào)廢。但非電子產(chǎn)品的壽命期只有一個(gè)階段，而且失效率是單調(diào)增長(zhǎng)的，即耗損型失效，不符合“浴盆底部”恒定失效率的假設(shè)。因此，普遍適用于電子產(chǎn)品的可靠性理論、方法和標(biāo)準(zhǔn)等，大部分不能適用于非電子產(chǎn)品，特別是定量的可靠性設(shè)計(jì)與分析很難實(shí)施。不過(guò)實(shí)踐表明，可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、故障模式及影響分析（FMEA）、故障樹(shù)分析(FTA)等定性的可靠性技術(shù)與方法，不但完全適用于非電子產(chǎn)品，而且是行之有效的。盡管國(guó)內(nèi)外工程界在非電子產(chǎn)品的可靠性定量分析與設(shè)計(jì)上傾注了大量的人力和財(cái)力，但由于可供利用的數(shù)據(jù)（失效率等）有限，而且要獲得這些數(shù)據(jù)也十分困難，因此，至今尚未形成普遍適用的方法與標(biāo)準(zhǔn)。雖然現(xiàn)在已經(jīng)形成了一些非電子產(chǎn)品的失效率統(tǒng)計(jì)模型及失效率數(shù)據(jù)手冊(cè)，但都不具有普遍性，不足以作為非電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)的直接依據(jù)。在這種情況下，工程界普遍認(rèn)為，對(duì)于非電子產(chǎn)品而言，當(dāng)前最有效的途徑是：通過(guò)長(zhǎng)期的使用、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)設(shè)計(jì)，從而提高產(chǎn)品的可靠性。其實(shí)，這就是建立可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的基本思想。為此，建議如下： 管理層面：針對(duì)非電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、制造、試驗(yàn)、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用、維修與維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，分別制定相應(yīng)的規(guī)范，并加強(qiáng)管理與監(jiān)督，以確保產(chǎn)品的固有可靠性與使用可靠性。 設(shè)計(jì)層面：針對(duì)指定的非電子產(chǎn)品，可借鑒相似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和使用經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上制定本產(chǎn)品的“設(shè)計(jì)規(guī)范”和“可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”，其中包括：結(jié)構(gòu)形式、強(qiáng)度、剛度、安全系數(shù)，原材料、諧振頻率等的“定量模型”和“定性準(zhǔn)則”。 將“故障模式及影響分析（FMEA）”技術(shù)應(yīng)用于非電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。FMEA是一種自下而上（由元件到系統(tǒng)）的可靠性分析技術(shù)，從最底層的元件故障開(kāi)始，逐層向上分析該故障產(chǎn)生的后果，直到系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品。首先，查找系統(tǒng)的所有組成單元可能發(fā)生的全部故障，并對(duì)這些故障進(jìn)行逐個(gè)分析，其中包括：故障模式、故障機(jī)理、以及該故障對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。然后，根據(jù)影響的嚴(yán)重程度對(duì)故障進(jìn)行分類，從中找出“最致命”的故障，并從設(shè)計(jì)上采取對(duì)策加以預(yù)防。同時(shí)，F(xiàn)MEA的結(jié)果也是確定關(guān)鍵件、重要件的依據(jù)。FMEA是一種定性的分析手段，不需要數(shù)學(xué)運(yùn)算，簡(jiǎn)單易行，效果顯著，深受技術(shù)人員的歡迎。但FMEA也有它的局限性，只能做單因素分析。如果某一個(gè)頂層故障需要幾個(gè)因素（底層故障）同時(shí)作用才能發(fā)生，則FMEA就無(wú)能為力。因此，需要采用“故障樹(shù)分析(FTA)”作為補(bǔ)充。 FTA是一種自上而下（由系統(tǒng)到元件）的可靠性分析技術(shù)。首先確定頂事件，頂事件是最不希望發(fā)生的系統(tǒng)級(jí)故障，逐層向下尋找導(dǎo)致該故障發(fā)生的所有的直接原因，直到最底層為止。FTA不僅能夠找出可能存在的硬件故障，而且還能找出軟件故障、環(huán)境因素、以及人為因素等。FTA不僅能夠分析單因素故障，也能分析多因素故障（幾個(gè)單元故障的組合）。FTA適用于系統(tǒng)壽命周期的任何階段，特別是早期設(shè)計(jì)階段，盡早地找出系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，并在設(shè)計(jì)中采取有效的預(yù)防措施，使產(chǎn)品的固有可靠性得到提高。FMEA是FTA不可缺少的基礎(chǔ)性工作，F(xiàn)TA是FMEA的發(fā)展和補(bǔ)充，二者的聯(lián)合運(yùn)用（將FMEA找出的“致命故障”作為FTA的頂事件再進(jìn)行分析）將會(huì)收到很好的效果。 在進(jìn)行產(chǎn)品的電氣設(shè)計(jì)時(shí)，必須認(rèn)真地考慮電連接器的防誤插問(wèn)題。必須從設(shè)計(jì)上保證，在任何情況下都不會(huì)發(fā)生誤插。不能把連接器防誤插的問(wèn)題留給操作者、不能寄希望于操作者的“責(zé)任心”。因?yàn)?，操作者的“?zé)任心”是靠不住的。 在進(jìn)行產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須認(rèn)真地考慮配合件的防誤裝問(wèn)題。必須從設(shè)計(jì)上保證，在任何情況下都不會(huì)裝錯(cuò)、或者裝反配合件。同樣，不能夠把配合件的防誤裝問(wèn)題留給操作者，不能寄希望于操作者的“責(zé)任心”。11. 軟件可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則軟件可靠性是一個(gè)特殊的課題，由于軟件的故障機(jī)理與硬件存在著本質(zhì)上的差異，因此，軟件可靠性有其自身的特點(diǎn)，下面從技術(shù)和管理兩個(gè)層面分別加以說(shuō)明。11.1 技術(shù)層面從技術(shù)層面看，軟件的使用沒(méi)有磨損和疲勞等問(wèn)題，因此，軟件的故障（或者缺陷）是“無(wú)耗損”的、是非物理因素造成的。在其開(kāi)發(fā)期（制造期）很難被發(fā)現(xiàn)，只有在使用過(guò)程中、而且是在特定的應(yīng)用環(huán)境（硬件環(huán)境和軟件環(huán)境）中才有可能暴露出來(lái)，然后再對(duì)軟件進(jìn)行維護(hù)（改進(jìn)），使軟件的可靠性得到提高?？梢?jiàn)，軟件是無(wú)耗損的，“越用越可靠”，其失效率隨著時(shí)間的延伸是單調(diào)下降的，形式上類似于電子產(chǎn)品的早期故障模式。但軟件沒(méi)有偶然失效期，因此，電子產(chǎn)品的可靠性理論與方法不能直接應(yīng)用于軟件產(chǎn)品。因?yàn)?，電子產(chǎn)品的可靠性理論與方法是以恒定失效率（偶然故障模式）為前提的。雖然有些學(xué)者也提出了一些有關(guān)軟件的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)及模型，但基本上沒(méi)有實(shí)用價(jià)值，不被工程界認(rèn)可。到目前為止，工程界普遍認(rèn)可的還是定性的分析方法，例如，F(xiàn)MEA、FTA、以及軟件的“可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”等。FMEA和FTA都是用來(lái)分析故障因果關(guān)系的重要工具。這里所說(shuō)的“因果關(guān)系”是指“底層產(chǎn)品”（功能單元）的故障與“頂層產(chǎn)品”（系統(tǒng)或設(shè)備）故障之間的因果關(guān)系，并且將底層產(chǎn)品的故障視作“因”，而將頂層產(chǎn)品的故障視為“果”。FMEA是自下而上，由“因”推“果”的分析過(guò)程；而FTA是自上而下，由“果”找“因”的分析過(guò)程。這種定性的因果推理過(guò)程，不但實(shí)用于硬件產(chǎn)品（電子的和非電子的），也同樣適用于軟件產(chǎn)品的故障分析。對(duì)軟件而言，頂層產(chǎn)品就是待分析的軟件本身；最底層的單元就是每一條指令。軟件的FMEA和FTA，就是具體分析軟件的故障（頂層產(chǎn)品的故障）與每一條指令（最底層的單元）之間的因果關(guān)系。通過(guò)分析找出有問(wèn)題（有缺陷）的指令，然后再對(duì)軟件進(jìn)行改進(jìn)（維護(hù)），使軟件的可靠性得到提高。11.2 管理層面大量的事實(shí)表明，