完整版六性分析報告

1、編號：自動控制壓力實驗設(shè)備可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性、環(huán)境適應性分析報告擬制：審核：批準：信陽星宇航天標準件制造有限公司二零一二年九月1概述為確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，達到顧客滿意，根據(jù)自動控制壓力實驗設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量保證大綱的規(guī)定，對該產(chǎn)品的可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性、環(huán)境適應性進行分析。2可靠性分析2.1 元器件清單元件選型上截止閥、減壓閥、安全閥等元件經(jīng)過GJB15/境試驗，管道采用不銹鋼管，接頭采用37。航天標準的接頭標準，保證了氣路可靠性；測控系統(tǒng)元件選擇汽車級或者軍品級的元件，工作溫度覆蓋系統(tǒng)工作溫度范圍，并經(jīng)過篩選，具有較高的可靠性；電池組選擇軍品電池。2.2 可

2、靠性預計本器件所采用的元器件有7類13種共57個。其中任一元器件失效，都將造成整個器件失效，即器件正常工作的條件是各元器件都能正常工作。因此，本器件的可靠性模型是一個串聯(lián)模型。該器件是可修復產(chǎn)品，壽命服從指數(shù)分布，根據(jù)可靠性理論，其平均故障問隔時間與失效率成反比，即：MTBF=1/pi(1)所用元器件均是通用或固化產(chǎn)品，其質(zhì)量水平、工作應力及環(huán)境條件都相對固定，其失效率因子等有關(guān)可靠性參數(shù)可參考GJB/Z299C-2006電子設(shè)備可靠性預計手冊»,從而采用應力分析法來預計本器件的可靠性指標。本器件一般內(nèi)置于系統(tǒng)機箱內(nèi)，使用大環(huán)境是艦船甲板或艦船艙內(nèi)，具環(huán)境代號Ns2,工作溫度-40C

3、+70C,現(xiàn)計算其可靠性指標。2.2.1 PIN二極管的工作失效率p1本器件使用PIN二極管，其工作失效率模型為p1bEQK式中:基本失效率，10-6/h；環(huán)境系數(shù);質(zhì)量系數(shù);種類系數(shù)。由表查得基本失效率b=0.212X10-6/h;由表5.3.11-2查得環(huán)境系數(shù)e=14;由表5.3.11-3查得質(zhì)量系數(shù)q=0.05;由表5.3.11-4查得種類系數(shù)K=0.5;本器件中使用了18只PIN二極管，故其工作失效率為:pi0.212106140.050.5181.3356106/h2.2.2片狀電容器的工作失效率P2本器件選用的片狀電容器，其工作失效率模型為:P2bEQCVKch(3)基本失效率，

4、10-6/h;環(huán)境系數(shù);質(zhì)量系數(shù);CV電容量系數(shù);種類系數(shù);ch表面貼裝系數(shù)。由表5.7.2-2查得基本失效率b=0.00637X10-6/h;由表5.7.2-4查得環(huán)境系數(shù)e=11.5;由表5.7.2-5查得質(zhì)量系數(shù)Q=1；由表5.7.2-6查得電容量系數(shù)CV=0.75;由表5.7.2-7查得種類系數(shù)k=0.3;由表5.7.2-1查得表面貼裝系數(shù)ch=1.2;本器件中共使用了片狀電容器7只，故其工作失效率為:p20.0063710611.510.750.3170.1154106/h2.2.3電感的工作失效率p3本器件選用的片狀電容器，其工作失效率模型為:p3bEQKC(4)由表由表由表由表由

5、表基本失效率，10-6/h;環(huán)境系數(shù);質(zhì)量系數(shù);種類系數(shù);結(jié)構(gòu)系數(shù)。5.8.3-15.8.3-25.8.3-35.8.3-45.8.3-5查得基本失效率b=0.0062x10-6/h;查得環(huán)境系數(shù)查得質(zhì)量系數(shù)查得種類系數(shù)查得結(jié)構(gòu)系數(shù)本器件中共使用了電感7只,e=17;K=1；c=2;故其工作失效率為:p30.00621061711271.4756106/h2.2.4集成電路的工作失效率p4半導體集成電路的工作失效率模型為:p4QCiTV(C2C3)eL(5)質(zhì)量系數(shù);溫度應力系數(shù);電壓應力系數(shù);環(huán)境系數(shù);成熟系數(shù);Ci、C2電路復雜度失效率；C3封裝復雜度失效率。由表5.2.2-2查得環(huán)境系數(shù)

6、E=14;由表5.2.2-3查得質(zhì)量系數(shù)q=0.08;由表5.2.2-4查得成熟系數(shù)l=1；由表5.2.2-5查得溫度應力系數(shù)t=1.02;由表5.2.2-14查得電壓應力系數(shù)v=1；由表5.2.2-19查得電路復雜度失效率C1=0.4272X10-6/h、C2=0.0406X10-6/h;由表5.2.2-19查得封裝復雜度失效率C3=0.1673X10-6/h。本器件使用集成電路3只，故其工作失效率為：p40.080.42721061.021(0.04060.1673)10614130.8031106/h2.2.5 貼片電阻的工作失效率p5(6)貼片電阻的工作失效率模型為：p5bEQR式中：

7、b基本失效率，10-6/h;e環(huán)境系數(shù)；Q質(zhì)量系數(shù)；R阻值系數(shù)。由表5.5.3-1查得基本失效率b=0.0031X10-6/h;由表5.5.3-3查得環(huán)境系數(shù)E=10;由表5.5.3-4查得質(zhì)量系數(shù)Q=1;由表5.5.3-5查得阻值系數(shù)r=1;本器件使用貼片電阻9只，故其工作失效率為：p50.0031106101190.279106/hp52.2.6 射頻連接器的工作失效率p6本組件選用射頻連接器，其工作失效率模型為p6bEQPKCb基本失效率，10-6/h;環(huán)境系數(shù);質(zhì)量系數(shù);接觸件系數(shù);K插拔系數(shù)；C插孔結(jié)構(gòu)系數(shù)；由表5.11.1-1查得基本失效率b=0.0303X10-6/h;由表5.1

8、1.1-2查得環(huán)境系數(shù)e=10；由表5.11.1-3查得質(zhì)量系數(shù)q=1；由表5.11.1-4查得接觸件系數(shù)P=1；由表5.11.1-5查得插拔系數(shù)k=1；由表5.11.1-8查得插孔結(jié)構(gòu)系數(shù)c=0.3;本器件使用接插件13只，故其工作失效率為：p60.0303106101110.3131.1817106/h2.2.7印制板的工作失效率P7印制板的工作失效率模型為P7b1Nb2EQ(8)b1b2基本失效率,10-6/h,b1取值為0.00017X10-6/h,b2取值為0.0011X10-6/h;使用的金屬化孔數(shù);環(huán)境系數(shù);質(zhì)量系數(shù);復雜度系數(shù);由表5.13.1-1查得環(huán)境系數(shù)E=13；由表5.

9、13.1-2查得質(zhì)量系數(shù)Q=1.0；由表5.13.1-3查得復雜度系數(shù)c=1.0；本器件使用印制板1塊，故其工作失效率為p70.00017110.001110613110.03861106P2.2.8焊接點的工作失效率P8(9)焊接點的工作失效率模型為:P8bEQ基本失效率，10-6/h;環(huán)境系數(shù);質(zhì)量系數(shù);由表5.13.2-1查得基本失效率b=0.000092x10-6/h;由表5.13.2-2查得環(huán)境系數(shù)E=10；由表5.13.2-3查得質(zhì)量系數(shù)Q=1.0；本組件共有約100個焊接點，其工作失效率為：_-6-6p8=0.000092X10X10X1X100=0.092X10/h2.2.9開

10、關(guān)的總工作失效率pp開關(guān)的總失效率為：p=8Pii1=(1.3356+0.1154+1.4756+0.8031+0.279+1.1817+0.03861+0.092)110-6=5.321x10-6/h故平均故障間隔時間為：MTBF=1/p=187934h該開關(guān)的MTBF旨標要求為大于50000h,因此，理論分析表明開關(guān)的平均故障問隔時間可以達到要求。2.3 可靠性數(shù)據(jù)分析根據(jù)前面計算得到的各種元器件的工作失效率和GJB299C列出的失效率模式分布，計算整理結(jié)果如表1所示：從工作失效率的角度看，可能產(chǎn)生故障的主要元器件有以下幾種：PIN二極管，工作失效率占總失效率的25.1%;繞線電感，工作失

11、效率占總失效率的27.73%;集成電路，工作失效率占總失效率的15.09%;表1可靠性數(shù)據(jù)分析表序號名稱工作失效率失效率百分比主要故障立故障模式頻數(shù)比1PIN二極管1.3356X10-625.1%開路50%2片式電容器0.1154義10-62.17%短路74%3繞線電感1.4756義10-627.73%開路80%4集成電路0.8031X10-615.09%無輸出23%5貼片電阻0.279義10-65.24%開路91.9%6射頻連接器1.1817X10-622.2%插損高80%7印制板0.03861X10-60.73%孔化不良60%8焊接點0.092X10-61.73%虛焊60%上面3種元件的工

12、作失效率之和占總失效率的67.92%,在元器件選擇和裝配時應特別加以注意。2.4 故障模式影響故障模式影響是分析元器件主要故障對器件產(chǎn)生的后果，并將其進行嚴酷度分類。嚴酷度類別是元器件故障造成的最壞潛在后果的表示。根據(jù)嚴酷度的一般分類原則，可把本器件的嚴酷度分為三類。 類（致命的）一一這種故障會引起重在經(jīng)濟損失或?qū)е氯蝿帐　?類（臨界的）一一這種故障會引起一定的經(jīng)濟損失或?qū)е氯蝿战导墶?類（輕度的）一一這種故障不會引起明顯的經(jīng)濟損失或系統(tǒng)任務的完成，但會導致非計劃性維護和修理。本組件的故障模式影響分析如表2所示。序號名稱故障模式故障原因故障影響補償措施嚴酷度類另I1PIN二極管開路金絲未鍵合

13、影響器件性能，嚴重時功能丸補焊n類2片式電容器短路粘結(jié)不牢或過量影響器件性能重新粘接出類3繞線電感開路虛焊不能提供直流偏置補焊n類4集成電無輸出靜電擊穿驅(qū)動器失效更換器件n類路5貼片電阻開路粘接不牢功能受到影響重新粘接IV類6射頻連端插損高器件老化、磨損性能變差更換器件出類7印制板孔化不良虛焊性能變差或功能受影響補焊IV類8焊接點虛焊電壓擊穿可靠性變差更換器件IV類表2故障模式及影響分析表由上表可知，從故障影響嚴酷度的角度看，屬于II類嚴酷度的有3種元器件：PIN二極管、電感和集成電路。屬于田類嚴酷度的有2種元器件：片式電容，射頻連接器。其余的屬于IV類。2.5 結(jié)論和建議由上面的分析，可以得

14、出以下結(jié)論：1 .本組件的平均故障間隔時間可以達到指標大于50,000小時的要求。影響本組件工作可靠性的首要器件是繞線電感，其次是PIN二極管和集成電路。目前選用的電感都是自制繞線電感，其焊接的質(zhì)量對組件的可靠性影響最大，因此要重視焊接過程和焊接人員的培訓。2 .從故障模式的分布來看，元器件的開路故障概率極大，因而在設(shè)計方案確定后，應十分重視安裝調(diào)試工藝，以消除產(chǎn)品潛在故障。3 .因為電子產(chǎn)品的故障率曲線是典型的浴盆曲線，因而在產(chǎn)品的研制生產(chǎn)階段，對部件和組件都必須進行可靠性應力篩選試驗，用以發(fā)現(xiàn)并消除產(chǎn)品的早期故障，使產(chǎn)品的故障迅速下降到較低的偶然故障階段，從而保證產(chǎn)品的可靠性。3保障性本器

15、件復雜度不高，組成相對簡單，是整機配套的一個零件，使用要求和用途均由顧客指定，承制方只需要根據(jù)顧客指定要求進行簡化設(shè)計，達到易于安裝、更換的目的即可。交付時應提供使用說明書。當顧客要求時，應按顧客要求配合完成相關(guān)保障性工作。4維修性、測試性本器件復雜度不高，對外接口較少，與其它器件的連接相對簡單，器件本身的可恢復性維修工作不能在現(xiàn)場進行，現(xiàn)場只能更換代替，故障件需返廠后方可進行維修。因此，該器件在維修性、測試性方面不作過多的分析，設(shè)計時主要應考慮便于快速定位檢測故障。該器件對外接口為：1個射頻輸入端口，3個射頻輸出端口，5個電源供電及控制端子。借助矢量網(wǎng)絡分析儀、數(shù)字萬用表等儀表可方便完成測試

16、和故障檢測，定位故障部位。確定故障后，直接將故障件替代更換，返廠維修。5安全性本器件不含磁性介質(zhì)，無電磁干擾影響，使用的供電電壓為安全電壓，器件內(nèi)不含有毒有害物質(zhì)，不會對人體造成損害。6環(huán)境適應性環(huán)境適應性是指裝備在其壽命期預計可能遇到的各種環(huán)境的作用下能實現(xiàn)其所有預定功能、性能和不被破壞的能力，是裝備的重要質(zhì)量特性之一。本器件主要應用在艦載電子系統(tǒng)中，系統(tǒng)安置于甲板或艙內(nèi)。其可能存在的環(huán)境條件有日照高溫、低溫、潮濕、雨雪霧等，現(xiàn)對其進行分析。4.1 高溫電子系統(tǒng)處于日照狀態(tài)下，使各器件工作在相對較高的溫度區(qū)域內(nèi)，一般發(fā)熱器件工作時的溫度可達8090C,對于開關(guān)，自然條件下一般最高工作溫度在6

17、070C。高溫對該器件的作用主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一是物理特性的變化，由于材料膨脹系數(shù)的不同，高溫下會產(chǎn)生變形，造成某些配合關(guān)系的變化，此外，一些非金屬材料中的易揮發(fā)物質(zhì)揮發(fā)，加速其老化和失效；二是電器性能方面的變化，主要是一些半導體器件對溫度的敏感性，使在高溫時電性能發(fā)生變化。本器件一般安裝于封閉機箱內(nèi)，保持器件與機箱良好的導熱可降低器件的工作溫度，避免器件內(nèi)部半導體元件受損、老化，延長其使用壽命。4.2 低溫低溫與高溫對該器件的影響機理相同，同屬溫度環(huán)境的影響。在寒冷地區(qū)的冬季，極惡劣的低溫條件下約為-40-20C。溫度變低，主要影響半導體器件的性能，使插入損耗發(fā)生變化。對于該開關(guān)器件，

18、試驗和既往經(jīng)驗表明，溫度在-4070c變化時，對關(guān)鍵指標插入損耗的影響并不很大。因此，低溫下主要是器件的老化影響。4.3 潮濕空氣中的濕度過高，會再固體表面附著一層肉眼看不到的水膜，水膜與空氣中的酸性氣體（如CO、S0NO等）作用而具有弱酸性。這種水膜使金屬零件表面銹蝕，元器件焊點被腐蝕，從而產(chǎn)生斷路或電子產(chǎn)品性能下降；止匕外，水膜還會使陶瓷、玻璃等絕緣電阻下降等。當濕度由低到高變化劇烈時，諸如絕緣陶瓷、玻璃等致密性材料因吸濕性很小而吸濕速度慢，濕氣在表面凝聚成水珠，形成凝露現(xiàn)象，使表面電阻下降1001000倍。本開關(guān)器件置于封閉機箱內(nèi)，可有效降低潮濕帶來的危害影響，加上器件本身采取相關(guān)密閉措施，使得其能在潮濕環(huán)境下良好工作。4.4 4鹽霧艦載電子系統(tǒng)通常都工作與海面環(huán)境下，而鹽作為最普遍的化合物之一，必定對艦載電子系統(tǒng)產(chǎn)生影響。在鹽霧環(huán)境下，鹽霧液體是作為電解液存在的，它加速電化學腐蝕過程，使金屬或涂層腐蝕生銹、起泡，從而產(chǎn)生構(gòu)件、緊固件腐蝕破壞，機械器件、組件的活動部位阻塞或黏結(jié)，對印刷線路板開路或短路，元件管腿斷裂。止匕外，鹽溶液的導電性大大