GB T 29545-2013 机床数控系统 可靠性设计.pdf

1、国昌ICS 25.040.20 J 50 中华人民共和国国家标准GB/T 29545-2013 可靠性设计机床数控系统Numerical control system of machine tools-Reliability design 2014-01-01实施2013-06-09发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检亵总局中国国家标准化管理委员会飞，一心笃MiUJFM4F dFUUJ吨VGB/T 29545-2013 目次前言.E引言.N 1 范围-2 规范性引用文件-3 术语和定义.4 可靠性设计.5 可靠性设计评审.u附录A(资料性附录可靠性分配方法.14 附录B(规范性附录可靠性设

2、计方法附录C(规范性附录元器件的选择与筛选附录D(规范性附录可靠性框图附录E(资料性附录常用可靠性模型.附录F(资料性附录故障判据附录G(资料性附录可靠性预计方法.附录H(资料性附录可靠性设计评审表.40 参考文献uI 前本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准由中国机械工业联合会提出。_._ = 萨司本标准由全国机床数控系统标准化技术委员会(SAC/TC367)归口。GB/T 29545-2013 本标准主要起草单位z武汲华中数控股份有限公司、广州数控设备有限公司、华中科技大学。本标准主要起草人z金健、张航军、张玉洁、郝柳、郑小年、解传宁、王义强、邵国安、戴怡、贺青)11。

3、皿GB/T 29545-2013 51 可靠性是机床数控系统的重要属性之一，本标准结合机床数控系统的结构及性能特点，给出了多种可靠性设计方法，规范了可靠性设计的基本流程以及可靠性评审内容和程序。通过标准实施，将促进机床数控系统可靠性水平的不断提升，使之更好地满足市场和用户需求.N GB/T 29545-2013 机床数控系统可靠性设计1 范围本标准规定了机床数控系统可靠性设计的基本流程、方法以及评审内容和程序。本标准适用于机床数控系统(以下简称数控系统勺。其他工业机械设备数控系统的可靠性设计可参照本标准。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版

4、本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单适用于本文件。GB/T 7828-1987 可靠性设计评审GJB 813-1990 可靠性模型的建立和可靠性预计3 术语和定义3. 1 3.2 3.3 3.4 下列术语和定义适用于本文件。可靠性reIiability 数控系统在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。注z改写GB/T2900. 13-2008，定义191-02四06.通常认为数控系统在时间区闸的始端处于能完成要求的功能的状态.另外，可靠性的量值虽然在客观上是存在的，但实际上是未知的，只能利用有限的样本观测数据，经过一定的统计计算得到其估计值.可靠性的

5、量值也称为可靠度.可靠性设计reliability d创伊利用具体的设计方法来实现数控系统可靠性目标的做法或过程。平均故障间工作时间mean operating time between Cailor四;MTBF相邻故障间工作时间的数学期望，也指相邻两次故障之间的平均工作时间或平均故障间隔时间。注2改写GB/T2900.13-2008，定义191-12-09.寿命剖面IiCe profile 数控系统从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。数控系统经历的事件一般有研发、生产、检验、测试、包装、运输、贮存、组装(安装)、调试、运行使用)、故障、停放、维修维护)、报废

6、等。数控系统经历的环境可能有振动、冲击、电磁干扰、高温、低温、湿度(淋水、沙尘砂尘、盐雾等。3.5 任务剖面missioD profile 数控系统在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。1 GB/T 29545-2013 3.6 运行比operating ratio 数控系统的组成模块的工作时间与数控系统工作时间之比，常用于确定非全时间工作的模块的失效率的修正系数。3.7 注z为了避免理解上的歧义，本标准用模块代替分系统或子系统。若干模块构成整个数控系统.模块是一个相对的概念.运行比有时也可指元器件的工作时间与其所构成的模块的工作时间之比.可靠性数据reliability da

7、ta 数控系统的元器件、模块等在可靠性属性方面的数据和信息(如失效率。3.8 故障模式与影晌分析fault mod臼andeff，配tsanaIysis; FMEA 研究数控系统每个组成模块或元器件可能存在的故障模式并确定各个故障模式对数控系统其他组成模块或元器件和对数控系统要求功能的影响的一种定性的可靠性分析方法飞3.9 注z改写GB/T2900. U-2008，定义191-16-03.应力str四S影响数控系统模块、元器件失效率的电、热、机械等负载。注z改写GJB!Z35-1993，定义3.4.数控系统承受的应力通常有很多种，如电应力、温度应力、机械应为等za) 电应力，指元器件外加的电压

8、/电流及功率等zb) 温度应力s指元器件所处的工作环境的温度等;c) 机械应力z指元器件所承受的直接负荷、压力、冲击、振动、碰撞和跌落等zd) 环境应力z指元器件所处工作环境条件下除温度外的其他外界因素，如灰尘、湿度、气压、盐雾、腐蚀等zd 时间应力s指元器件承受应力时间的伏短(承受应力时间越长，越易老化或失效)。4 可靠性设计4. 1 慨述可靠性设计是数控系统可靠性工作的重要内容和关键环节，对于发现并剔除可靠性薄弱环节、改进可靠性缺陷及实现可靠性目标等具有重要意义。4.2 可靠性设计基本流程数控系统可靠性设计是一项系统工程，需要投入大量的人为市物力，同时需要采用必要的试验方法进行验证，过程中

9、还会出现反复.为提高数控系统可靠性设计的工作效率，需要确定可靠性设计基本流程、设计各阶段工作的主要内容及任务重点。2 数控系统可靠性设计的基本流程如下(见图1):d 确定产品定义，主要包括21) 功能体系构成s2) 工作任务53) 功能z4) 工作过程BD 寿命剖面。b) 确定可靠性目标pc) 确定主要摸块及硬件结构，主要包括z1) 主要模块清单EGB/T 29545-2013 2) 硬件总体设计技术背景z3) 硬件结构原理图z。功能框图.d) 进行可靠性分配se) 采用具体的方法进行可靠性设计FO 模块及硬件结构的细化zg) 建立可靠性模型ph) 进行可靠性预计Fi) 进行验证与评审。确定主

10、要模埃及硬件结构一-一-1进行可靠性分配可靠性设计模块及硬件结构剧也1li-验证及评审否完成注=本流程仅为数控系统可靠性设计的开展提供基本参考，不是可靠性设计的惟一流程回图中判定结果为否时，箭头转向的确定可靠性目标确定主要模块及硬件结构则进行可靠性分配M可靠性设计M模块及硬件结构细化等环节是依次递进的.与转向确定可靠性目标环节对应的是验证与评审的结果为最坏的情况.即在当前的结果上，通过重新细化模块及硬件结构、改进可靠性设计方法、重新进行可靠性分配、重新确定数控系统主要模块及硬件结构都无法通过验证与评审.工程中，转向的具体环节视实际情况确定.圈1鼓控系统可靠性设计基本流程圄3 GB/T 2954

11、5-2013 4.3 可靠性设计要求4.3. 1 产晶定义产品定义是数控系统可靠性设计初期的工作，对后续工作开展具有重要的决定作用。产品定义环节一般应满足下列要求z喜环撞a) 该阶段工作通常与数控系统的功能设计同步进行zb) 功能体系的构成可用图、表和(或文字的形式进行描述zc) 工作任务包括主要任务和辅助任务zd) 功能包括主要功能和辅助功能se) 工作过程可用图、表和(或文字的形式进行描述zf) 寿命剖面内的事件和环境宜分别描述，可采用图、表和(或)文字等形式;示倒z某数控系统的寿命剖面如图2所示。高温、低温、湿度淋水、沙尘、盐雾等振动、冲击、电磁干扰等圄2某数控系统寿命剖面4.3.2 可

12、靠性目标4.3.2. 1 可靠性定性目标可靠性定性目标通常是为保证产品可靠性而对产品设计提出技术要求和设计原则的描述。示倒=某数控系统可靠性定性目标g电路板应选用标准件，硬件结构采用简化设计.4.3.2.2 可靠性定量目标可靠性定量目标是产品可靠性水平的度量，可靠性定量目标由可靠性参数及其指标两部分组成.可靠性参数分为使用参数和合同参数。使用参数是直接反映对产品的使用需求的可靠性参数，合同参数是合同研制任务书中对产品可靠性要求的参数。这两类参数的定义、关系和区别如表1所示。表1可靠性使用参数与合同参数可靠性使用参数可靠性合同参数直接反映对产品的使用需求的可靠性参数合同和研制任务书中对产品的可靠

13、性要求，且是承制方在研制与生产过程中能够控制的参数描述产品在计划环境中使用时的可靠性水平用于度量和评价承制方的可靠性工作水平4 GB/T 29545-2013 表1(续可靠性使用参数可靠性合同参数由使用需求导出根据使用可靠性参数转换得出包括产品设计、制造、安装、质量、环境、使用、维修等的综只考虑产品设计与制造的影响合影响注s常用的可靠性使用参数有平均维护间隔时间等，常用的可靠性合同参数有平均故障同工作时间等.可靠性参数的量值称为可靠性指标。可靠性使用参数的量值称为可靠性使用指标，它可分为目标值和门限值。可靠性合同参数的量值称为可靠性合同指标，它可分为规定值和最低可接受值。具体如表2所示。表2可

14、靠性使用指标与合同指标使用指标合同指标目标值门限值规定值期望产品达到的使用指标，产品应达到的使用指标，它合同和研制任务书中规定宫既能满足产品的使用需能满足产品的使用需求，是的期望产品达到的合同指求，又能使产品达到最佳效确定最低可接受值的依据，标，它是承制方进行可靠性费比，是确定规定值的依据也是现场验证的依据设计的依据示例z某数控系统可靠性定量目标为z平均故障问工作时间(MTBF)规定值不小于10000 h. 4.3.2.3 考虑的因素确定数控系统可靠性目标时应重点考虑下列因素za) 行业同类产品可靠性现状sb) 当前可靠性技术水平zc) 历史产品的可靠性水平zd) 产品升级换代的预期要求等。4

15、.3.3 主要模块及硬件结构数控系统主要模块及硬件结构的确定应满足下列要求zd 推荐从产品的功能出发确定主要模块清单zb) 硬件总体设计技术背景应包含对不同品牌相关产品技术的比较分析zc) 结构原理图应囊括已确定的所有主要模块sd) 功能框图的建立应以结构原理图为基础ze) 确定各主要模块的可靠性权重zf) 描述产品预期的工作条件(包括工况、环境等)。4.3.4 可靠性分配4.3.4. 1 概述最低可接受值合同和研制任务书中规定的、产品应达到的合同指标，它是进行实验室鉴定试验的依据可靠性分配是对数控系统的可靠性定量目标而言的，把数控系统的可靠性定量目标按一定的原则GB/T 29545-2013

16、 分配到数控系统的各模块，变成各模块的可靠性目标。这是一个由整体到局部，由上到下的分解过程，通过可靠性分配，把设计目标落实到相应层次的设计人员身上，使工作具体化。同时，通过可靠性分配暴露数控系统设计中的薄弱环节及关键部位，为指标监控和改进措施提供依据，为数控系统管理提供所需的人力、时间和资源等信息.可靠性分配参见附录A)分为基本可靠性分配和任务可靠性分配。基本可靠性分配有多种方法，如等分配法、比例组合分配法、评分分配法等。进行可靠性分配时，可根据需要采用不同的方法，或采用不同的方法的组合.对于任务可靠性分配，可以采取先进行基本可靠性分配，再进行任务可靠性核算的方式开展，以基本可靠性指标与任务可

17、靠性指标同时得到满足为目标，形成最终可靠性分配方案的约束条件，4.3.4.2 基本原则可靠性分配的基本原则如下za) 对复杂度较高的模块，应分配较低的可靠性指标zb) 对技术上不成熟的模块，应分配较低的可靠性指标zc) 对在恶劣环境条件下工作的模块，应分配较低的可靠性指标Fd) 当把可靠度作为分配参数时，对需要长期工作的模块应分配较低的可靠性指标sd 对重要度较高的模块，应分配较高的可靠性指标z。不易维修、不易更换的模块应分配较高的可靠性指标zg) 对故障频繁性高的模块，应分配较低的可靠性指标zu 对故障致命性高的模块，应分配较高的可靠性指标zi) 对费用敏感度高的模块，应分配较低的可靠性指标

18、Fj) 对已有可靠性指标或使用成熟的模块等，应不再进行可靠性分配。4.3.4.3 要求6 可靠性分配要求如下=a) 可靠性分配的要求值应是规定值3b) 一般选择可靠度、失效率、平均故障间工作时间等参数进行可靠性量值分配sc) 通常将可靠性分配与可靠性预计工作结合进行，根据各模块等能够达到的可靠性量值进行分配sd) 可靠性指标分配宜在产品研制的早期进行，以便使设计人员尽早明确设计要求，提出设计措施，同时为确定外购件及外协件可靠性指标提供依据，以及根据所分配的可靠性目标估算所需人力和资源等信息ze) 可靠性分配可按数控系统的功能框图进行，以使各模块的可靠性指标分配值随着研制任务同时下达，在获得较充

19、分的信息后进行再分配so 可靠性分配工作有时需反复多次进行z注E可靠性分配工作反复多次进行一般有下列几个原因g一一在方案论证和初步设计工作中，分配是比较粗略的，经过粗略分配后，需要与经验数据进行比较、权衡s一一随着设计工作的不断深入，可靠性模型逐步细化，可靠性分配亦随之反复进行，一一产品研制的进展和设计过程发生变动s一一可靠性分配工作结束后没实现预期目标s一一设计人员主观致力于改善分配结果.g) 在产品设计初期，可靠性分配的结果应与经验数据进行比较、权衡，也可与可靠性预计结果相比较，来确定分配的合理性，并根据需要重新进行分配zG/T 29545-2013 h) 为减少可靠性分配的重复次数并考虑

20、到分配中存在忽略不计的其他因素项目，可在规定的可靠性指标基础上留出一定的余量，这也为在设计过程中增加新的模块留下余地。推荐余量为15%20% ; i) 如不能保证可靠性分配结果的准确性，应突出各模块的相对可靠程度zj) 可靠性分配应考虑接口、电缆管线等不直接参加分配部分的可靠性影响pk) 进行可靠性指标分配时，应注重基本可靠性指标分配值与任务可靠性分配值的协调z1) 可根据不同研制阶段的需求选择不同的分配方法。注s数控系统的可靠性分配的示例参见A.3. 40 4.3.5 可靠性设计及方法可靠性设计的主要目的是实现预期的可靠性目标，保证或提高数控系统的可靠性水平。某些情况下，仅通过元器件的选择就

21、可以实现预期目标，但多数情况下还需借助于具体的技术手段和方法。不同的场合采取的技术手段和方法各不相同，这些在可靠性设计流程中所采用的方法和措施均属于可靠性设计方法见附录盼。4.3.6 模块及硬件结构细化模块及硬件结构细化是根据可靠性设计与可靠性分配的结果和要求，将模块及硬件结构进行细化的具体过程。该过程应符合以下要求za) 细化过程可根据需要分阶段进行Eb) 细化过程可能需要一次或多次的反复FO 细化的最终结果应确定具体的元器件;注z随着制造业集成化程度的提高，模块及硬件结构细化的最终结果可能只到板卡级或模块级d) 元器件的选择应符合附录C的要求，板卡和模块的选择应符合相关标准或技术规范的规定

22、。示例2某数控装置硬件结构确定结果如表3所示.序号模块划分1 输入模块2 CPU模块3 功能模块4 显示模块5 总线模块4.3.7 可靠性模型4.3.7. 1 概述表3某数控装置硬件结构硬件组成MCP键盘、功能键盘、NC键盘、前面板多功能CPU卡、存储卡接口、视频接口、主板、串口、局域网接口、键盘接口、USB接口、RS232接口手持单元显示屏总线接口硬件电路备注元器件清单(略可靠性模型是对数控系统及其模块或元器件等之间的可靠性(或故障逻辑关系的描述，建立可靠性模型的目的是用于定量分配、预计和评价产品的可靠性，建模方法应符合GJB813-1990中第4章的规定。可靠性模型包括可靠性框图(见附录D

23、)及其相应的数学模型z7 GB/T 29545-2013 a) 可靠性框图是由代表产品或功能的方框和连线组成，表示各模块或元器件的故障或它们的组合如何导致产品故障的逻辑图sb) 数学模型用于表达可靠性框图中各方框的可靠性与模型整体可靠性之间的函数关系。注z建立可靠性框图的基础是产品的原理图或功能框图.原理图或功能框图反映了产品各模块或元器件之间的物理上的连接与组合关系，以及功能原理等，而可靠性框图则是反映产品各模块或元器件之间的故障逻辑关系-4.3.7.2 可靠性模型分类4.3.7.2. 1 按性质不同，可靠性模型分为基本可靠性模型和任务可靠性模型za) 基本可靠性指产品在规定条件下元故障的持

24、续时间或概率，它反映产品及其模块或元器件等故障所引起的维修及保障要求，因此可以作为度量维修保障人力与费用的一种模型，是一个全串联模型，即使存在冗余，也都按串联处理。基本可靠性模型不能用来估计任务可靠性，只有在元冗余或替代工作模式时，基本可靠性模型与任务可靠性模型才一致。b) 任务可靠性指产品在规定的任务剖面内，完成规定功能的能力，它反肤的是产品及其模块或元器件在工作过程中的有效性，是一个复杂的串联、并联、表决、桥联等多种模型的组合。任务可靠性模型应根据产品的任务剖面及任务故障判据建立，不同的任务剖面应确定各自的任务可靠性模型。阔一任务剖面的各阶段，也可能雷要建立各自的任务可靠性模型。4.3.7

25、.2.2 按产品各模块戚元器件之间可靠性逻辑关系的不同，可靠性模型分为串联模型、并联模型、表决模型、桥联模型和旁联模型(参见附录E)。4.3.7.3 建在可靠性模型4.3.7.3. 1 慨述在确定产品定义和模块及硬件结构细化的基础上，可靠性建模的程序还包括以下内容zu 确定故障判据(参见附录F)I b) 确定各模块或元器件的运行比$c) 建立可靠性框图sd) 建立相应的数学模型。4.3.7.3.2 建立可靠性模型要求可靠性建模要求如下8 a) 故障判据应结合数控系统的具体功能来确定ab) 建立可靠性框图应先明确数控系统各摸块或元器件的标志、建模任务及有关限制条件，然后再依照系统定义，采用框图的

26、形式表示出厨有模块或元器件之间的关系，并标识每个方框sc) 可靠性框图可以由粗到细逐渐细化，以简化可靠性建模的难度pd) 在最终的可靠性框图中，通常一个方框应只对应一个模块或元器件Fe) 数控系统模块或元器件中的导线和连接装置在建模时应作为单独的方框或作为另一个方框的一部分来处理，或根据具体情况的要求简化处理甚至忽略不计sf) 对较为复杂的可靠性框图的各产品名称或功能标志可用代码进行标识，并在图后加专门的表格进行说明Fg) 数控系统的任务可靠性框图与任务剖面相关，对系统的不同任务剖面，应分别绘制任务可靠性框图sh) 数学模型中各模块或元器件的可靠性数据应与其对应的任务阶段相匹配zi) 应根据各

27、模块或元器件的运行比，对可靠性模型加以修正zj) 应注重可靠性建模工作的及时性。GB/T 29545-2013 示例z以某数控系统为例建立以下可靠性模型ga) 数控系统定义该数控系统采用双余度设计实现，由两套子系统组成.每套子系统的配置完全相同，包括比较输入模块、CPU模块、输出接口摸块和电源模块共四部分.该数控系统的功能框图如图3所示.电源模块Ml 比较输入摸块圄3某数控系统的功能框圄该数控系统的功能是实现对重要提示信息的排序、分类处理和报警，引起操作人员注意，从而采取适当处理措施。两套子系统中，只要有一套能正常工作，该数控系统就可以实现上述规定的功能.在数控系统的任务剖面的各个阶段，所有组

28、成模块一直在工作.基本可靠性的放肆判据为g任何模块发生故障，都影响数控系统的基本可靠性，都算作故障.任务可靠性的故障判据为2造成数控系统在任务期间不能实现提示信息的排序、分类处理和报警的故障b) 在可靠性建模中采用的假设条件=一一所有模块只有故障与正常两种状态，不存在第三种状态z一一数控系统的所有输入在规定范围之内.I!P不考虑由于输入错误而引起的系统故障的情况F一一假设人员是完全可靠的，而且人员与系统之间没有相互作用问题F一一假设所有模块的失效均服从指数分布，模块内的所有故障都导致模块功能故障.c) 基本可靠性模型该数控系统的基本可靠性框图如图4所示.比辍输入模块Ml 比绞输入模块M5 CP

29、U模块M2 CPU模块M6 输出接口模块M3 输出接口模块M7 固4某敢控系统的基本可靠性框圄电源模块M4 电源模块M8 根据该数控系统的基本可靠性框图可以得出其基本可靠性数学模型，基本可靠性数学模型见式。和式(2): 儿=.Mi . ( 1 ) 9 GB/T 29545-2013 TBF = l/.2; Mi 式中2. 一一该数控系统的失效率，单位为每小时仙一1); TBF一一该数控系统的平均故障问工作时间，单位为小时(h)I Mi 一一该数控系统第t个模块的失效率，单位为每小时(h-1).d) 任务可靠性模型该数控系统的任务可靠性框图如图5所示.比较输入模块Ml 比役输入模块M5 CPU模

30、块M2 C陀模块M6 输出接口模块M3 输出接口摸摸M7 固5某敢控系统的任务可靠性框圄电源模块M4 电源模块M8 根据该数控系统的任务可靠性框图可以得出其任务可靠性数学模型，任务可靠性数学模型见式。) . ( 2 ) R, (t) = 1- 1-IIR拙(r) 1 - II RMi (t) . ( 3 ) 式中zR.(t)一-该数控系统的任务可靠度zR脑(t)一一该数控系统第t个模块的任务可靠度，RMi=e-).MitJ 一一该数控系统的任务时间，单位为小时(h)。4.3.8 可靠性预计4.3.8. 1 概述数控系统的可靠度的获得通常要以大量的试验和数据为基础，这种方法不仅需要较高的成本，而

31、且在很多场合下也缺乏可行性。可靠性预计可在数控系统制造之前了解其可靠性状况。官以数控系统的可靠性数据为基础，借助具体的方法参见附录G)统计推算出数控系统可靠性参数的量值。可靠性预计根据数控系统的模块、元器件等的可靠性来推测产品整体的可靠性，是一个由局部到整体、由小到大、由下到上的综合过程。可靠性预计通常达到以下目的za) 将可靠性指标的预计结果与可靠性目标相比较，审查提出的可靠性指标是否能达到sb) 对预计结果的相对性进行方案比较，选择最优方案Fc) 发现设计中的薄弱环节，加以改进zd) 为可靠性增长试验、验证试验及费用核算等方面的研究提供依据。4.3.8.2 可靠性预计程序可靠性预计一般按以

32、下程序进行za) 明确产品的目的、用途、任务、性能参数及失效条件Fb) 确定产品的模块、元器件等zd 绘制可靠性框图zd) 确定产品所处的环境zd 确定产品的应力zf) 确定产品的失效分布zg) 确定产品的失效率EGB/T 29545-2013 h) 建立产品的可靠性模型zi) 预计产品可靠性zj) 编写可靠性预计报告.4.3.8.3 预计要求可靠性预计按下列要求进行=a) 进行可靠性预计之前应先建立可靠性模型zb) 模块、元器件等的可靠性数据应通过正常公开的渠道获取，以确保真实性和可信性F。为确定每个模块、元器件所经受的工作应力所采取的分析技术，应与定货单位(如果有)、检验单位和用户共同商定

33、zd) 若无特殊规定，应按最坏的工作情况和环境条件进行预计并对可靠性数据进行修正ze) 对非指数分布的模块、元器件，预计报告中应列出其失效分布，失效分布的假设应给出必要的依据gf) 可针对产品不同摸块、不同元器件或不同的设计阶段，选择不同的预计方法zg) 可靠性预计工作的详细程度可根据需要灵活控制zh) 应注重可靠性预计工作的及时性。4.3.9 可靠性目标验证可靠性目标验证是将预计的结果与可靠性目标进行比较，通过分析、计算、讨论等方法来确定可靠性设计工作是否满足预期要求的过程。可靠性目标验证是一种技术手段，与产品的可靠性水平没有直接的关系。可靠性目标验证应满足下列要求=a) 宜在设计过程中分阶

34、段多次进行验证工作，以便将有关信息及时反馈到设计环节Eb) 每次验证的具体信息要如实记录、归档z。可靠性验证至少应有研发、设计、使用、管理四方的技术人员参与zd) 应做出是否满足预期要求的结论并出具验证结论报告Ee) 如验证结论为不满足预期要求，则应在验证结论中给出改进(改善的建议。5 可靠性设计评审5. 1 辄述可靠性设计评审是产品可靠性的重要环节，通过组织产品相关方专家对设计进行及时综合的详细的论证，为认证和批准设计提供决策信息，有关原则应符合GB/T7828-1987中第3章的规定。5.2 评审肉窑设计评审主要针对以下几个方面za) 技术途径zb) 新的设计特性s。新采用的元器件和材料s

35、d) 新的计算方法se) 可靠性和维修性分析、计算结果zf) 设计试验方法zg) 设计过程执行的标准和规范zh) 形成的软件和硬件的图样、文件等z。当前可靠性预计值和已达到的可靠性水平zj) 故障模式与影响分析z11 GB/T 29545-2013 k) 设计和制造中的隐患s1) 参数敏感度和最坏情况后果Fm) 影响可靠性的关键项目zn) 试验计划、要求和试验结果$0) 研制计划进度的协调性zp) 存在的疑问或分歧zq) 其他方面。5.3 评审目标设计评审的主要目标是通过对设计依据、设计构思、设计方法和设计结果的分析、审查，从而揭露可靠性设计上的疑点和薄弱环节，以便提请管理者在做出决策时注意并

36、为设计改进提示方向。评审的具体目标是zu 设计是否满足预期要求，是否符合设计规范、标准和有关规定gb) 发现和确定设计上有疑问的区域，研究并提出改进可靠性和维修性的建议和预防措施Fc) 对研制试验(检验程序和维修资源分配进行预先考虑zd) 检查和监督可靠性管理规划的实施ze) 减少设计更改，缩短研制周期，降低寿命周期费用。5.4 评审要求5.4. 1 设计阶段一般把设计过程分为方案设计、初步设计、详细设计和定型设计四个阶段s在整个设计过程中应分阶段进行评审，以便对设计质量进行及时控制za) 方案设计评审一般在方案设计完成之后进行。方案设计阶段重点评审设计方案、技术途径的正确性，数控系统参数、可

37、靠性目标初步分配的合理性与实现的可能性，采用新技术、新元器件和新材料的分析，试验计划、周期和费用的分析。b) 初步设计评审一般在初步设计完成之后，样机试制之前进行。初步设计阶段重点评审数控系统功能、结构设计结果、数控系统参数分配落实情况、接口设计、功能试验计划及要求、可靠性模型建立情况及预计和分配的结果、失效模式和效应分析、关键项目清单及控制规划等。c) 详细设计评审一般在完成样机设计之后，试生产开始之前进行。详细设计阶段重点评审功能、性能、可靠性设计结果和初步试验结果、失效模式和效应分析、应力-强度分析、容差分析、关键项目控制要求、元器件控制规划、其他影响可靠性和维修性的项目。d) 定型设计

38、评审重点审查数控系统功能、性能、可靠性鉴定试验结果、设计的成熟性、可生产性、可操作性、生产试验中问题和故障分析处理的正确性与彻底性、批生产质量控制要求、关键件和外协、外购件控制要求。5.4.2 评审组进行设计评审时应成立设计评审组。设计评审组应由各方面有经验的专家组成。一般由7人15人组成，设组长一名，秘书一名。评审组组长一般由工程主管技术领导或上一级设计师担任。组长不应是被评审的设计项目的参加者。秘书一般由质量或可靠性部门的代表担任，对质量控制、可靠性设计和可靠性管理技术比较熟悉，组织能力较强，能协助组长做好评审的组织、计划工作。成员包括与该设计项目有关的其他部门的代表和同行专家。评审组的主

39、要任务是=a) 对设计结果按专业分别进行分析、检查zb) 对有分歧的问题进行集体研讨zc) 对设计是否满足合同和有关规范的要求，提出明确的评价意见和改进设计的具体建议。GB/T 29545-2013 5.4.3 检查清单在评审前应制订一份检查清单，以便对设计工作和结果进行逐项核对和评价。审查清单中列出的项目一般从5.2中选取，也可根据需要添加其他项目。5.4.4 评审程序设计评审是由一系列活动组成的审查过程，并按一定的程序逐步展开和完成。设计评审周期通常包括准备、预审、召开正式评审会议和迫踪管理四个阶段za) 准备阶段。应确定评审要求，组织评审组，列出活动计划，明确分工，制定检查清单。同时，主

40、管设计师汇集设计、试验数据，编写设计质量分析报告，并于正式评审会议前两周印发给评审组成员。b) 预审阶段。预审工作由评审组成员根据检查清单按分工和职责进行。审查中发现的问题应予以记录。评审组汇集、讨论预审中发现的问题，并向主管设计师反馈。c) 正式评审阶段。正式评审会议按下列程序进行z1) 主管设计师做设计质量分析报告z2) 评审组提出并讨论有疑问或有分歧的问题$3) 研究和讨论评审结论。d) 追踪管理阶段。当设计符合要求时，应编写设计评审报告E当设计不符合要求时，则应将存在的问题反馈给设计环节，在进行设计改进或补做一定工作后，再次进行评审。5.4.5 评审报告评审报告是评价产品可靠性设计质量

41、的重要凭证，设计完成后应填写设计评审报告。评审报告至少应包括下列内容=a) 评审组名单及分工(格式参见附录H中的表H.l);b) 设计目标及达到的水平zc) 评审的项目及检查结果格式参见表H.2);d) 重点问题审查结论格式参见表H.3);e) 不同意见处理表格式参见表H.4);f) 评审结论。报告完成及签署后，应按规定整理归挡。13 GB/T 29545-2013 A.1 等分配法A. 1. 1 概述附录A(资料性附录)可靠性分配方法等分配法又称平均分配法，它不考虑各个模块的重要程度，而是把产品总的可靠度平均分摊给各个模块。在产品设计初期，当产品的定义并不十分清楚时，可采用等分配法进行粗略的

42、可靠性分配。A. 1.2 示例某产品由n个模块串联组成，若给定产品总可靠度指标为凡，则按等分配法分配给各模块的可靠性指标Ri见式(A.l):Ri =R!/n ( A.1 ) A.2 比例组合分配法A.2.1 概述如果一个新设计的产品与旧产品在结构组成、使用环境等方面都很相似，只是根据新产品的任务需求适当用一些新模块取代一些旧模块，那么就可以采用比例组合法，根据旧产品中各模块的失效率，按新产品可靠性的要求，给新产品的各模块分配失效率。其数学表达式见式(A.2): 式中z均=均fi!旦=K; :新A时日:筋-一新产品的失效率指标，单位为每小时仙一1); i萄一一分配给新产品中第i个模块的失效率，单

43、位为每小时(h-1); .1目一一旧产品的失效率，单位为每小时(h-1); il日一一旧产品中第t个模块的失效率，单位为每小时(h-1); Ki一一旧产品中第t个模块的失效率与旧产品的失效率之比。.( A.2 ) 本方法只适用于新、旧产品结构相似，而且有旧产品的可靠性数据，或者有各组成模块可靠性预计数据的情况。A.2.2 示例要求设计某数控系统，MTBF规定值为10000h。我们有这种类型数控系统各模块故障数百分比的统计资料如表A.1所示)，试把该指标分配给各模块。14 . GB/T 29545-2013 表A.1可靠性分配系数模块序号按历史资料占数控系统故障数新数控系统模块分配的失效率分配给

44、各模块的MTBF指标/h百分比K;Ai筒/h-11 23 0.000023 43 478.260 87 2 15 0.000015 66 666. 666 667 3 13 0.000013 76 923.076 923 4 8 0.000008 125000 5 11 0.000011 90 909. 090 909 6 18 0.000018 55 555. 555 556 7 9 0.000009 111 111.111 11 8 3 0.000003 333 333. 333 33 假定该数控系统失效分布服从指数分布，则根据A.2.1的介绍可计算出分配给各模块的MTBF指标。具体结果见

45、表A.1的第三列、第四列。A.3 评分分配法A.3.1 辄述评分分配法是在缺少可靠性数据的情况下，通过有经验的设计人员或专家对影响可靠性的几种因素进行打分，并对评分值进行综合分析而获得各模块之间的可靠性相对值，根据相对比值对每个模块或设备分配可靠性指标。评分分配法通常考虑的因素有复杂程度、技术水平、工作时间和环境条件等。在工程实际中可根据产品的特点增加或减少评分因素。A.3.2 评分原则6): 以产品失效率为分配参数说明评分原则za) 复杂程度z根据组成模块的元器件数量以及元器件组装的难易程度来评定。最复杂的评10分，最简单的评1分。b) 技术水平z根据模块目前的技术水平和成熟程度来评定。水平

46、最低的评10分，水平最高的评1分。c) 工作时间z根据模块工作时间来评定.模块工作时间最长的评10分，最短的评1分。d) 环境条件z根据模块所处的环境来评定。模块工作过程中会经受极其恶劣而严酷的环境条件的评10分，环境条件最好的评1分。设数控系统的可靠性参数为失效率，其指标为瓜，分配给每个模块的失效率爪见式(A.3)式(A.式中zi一一模块数(i=1，2，n);Cj一一第t个模块的评分系数。l: =Cj .几Cj=J .( A.3 ) ( A.4) 15 GB/T 29545-2013 式中z倒一一第t个模块评分数z一一数控系统的评分数.式中zj=l 复杂程度Fj=2一一技术水平zj=3 工作

47、时间sj=4一一环境条件。i = II rij .( A.5 ) =:64 . . . . . .( A.6 ) A.3.3 步骤可靠性分配按以下步骤进行=a) 确定待分配数控系统的基本可靠性指标，研究待分配数控系统的特点，确定评分因素zb) 确定该数控系统中已定型的模块或已单独给定可靠性指标的模块;c) 聘请的评分专家不应少于五位;d) 设计人员向评分专家介绍产品及其构成、工作原理、功能流程、任务时间、工作环境条件、研制生产水平等情况zd 各专家评分，处理得出专家综合评分值Ef) 计算各模块的基本可靠性指标。A.3.4 示倒某数控系统共由人个模块组成，其中四个模块是采用已使用过的成品并已知其MTBF值见表A.2)。该数控系统的MTBF规定值为15000 h，用评分分配法对其余四个模块进行分配。表A.2某数控系统的MTBF模块序号已知的MTBF/h1 80000 2 120000 3 100000 4 150000 统计26 666.67 说明z假定该数控系统的失效分配服从指数分布。由于已知四个摸块的MTBF值为26666.67 h , 则应在总目标中将其扣除掉，将剩余的值分给其余四个模块。剩余四个模块的MTBF值为z/川00二一1