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1.1 目的1

1.2 应用范围1

1.3 组织结构1

1.0 范围1

2.0 参照文件2

2.1 文件版本2

2.1.1 军用范围2

2.1.2 军用标准2

2.1.3 手册4

3.1.1 系统有效度5

3.0 定义5

3.1 系统基本术语定义5

3.1.2 可靠度6

3.1.3 任务可靠性(度)6

3.1.4 战备完好率和可用度6

3.1.5 设计良好度6

3.1.6 修理度7

3.1.7 维修性7

3.1.8 易修性7

图目录8

3.2-1 时间关系(MIL-STD-721)8

3.2 时间概念的定义8

3.1.9 固有可用度8

3.2-1 基本系统术语定义9

表目录9

3.3 其它术语10

3.2-2 时间分类定义10

4.0 综述11

4.1 引言和背景11

4.2 系统可靠性问题11

4.2-1 战斗机费用12

4.2-2 新一代系统费用增长情况13

4.2-3 图内新一代电子分系统费用增长情况14

4.2-4 航空电子设备现场可靠性与单件生产费用关系15

4.3 系统工程过程16

4.3-1 系统管理工作17

4.4 系统有效度18

4.3-2 主要的系统工程过程循环18

4.5.1 新设计的设备19

4.5 影响系统有效度的因素19

4.4.1 在系统有效度中对可靠性和维修性的考虑19

4.5.2 系统各种特性之间的相互关系20

4.6 系统有效度最优化21

4.6-1 通用的最优化流程图22

4.6-1 最优化方法部分目录23

参考文献24

5.2 可靠性理论25

5.1 引言25

5.0 可靠性和维修性理论25

5.2.1 基本概念26

5.2.2 可靠性模型中所使用的统计分析30

5.2.1-1 可靠性基本概念总结30

5.2.2-1 通用连续型分布的故障密度、可靠度和瞬时故障率函数的图形31

5.2.2-2 通用离散型分布故障密度及可靠度函数的图形32

5.2.2.1 连续型分布33

5.2.2.2 离散型分布39

5.2.2.2.1.2-1 允许有两个故障的5频道接收机40

5.2.3 故障模型的建立42

5.2.3.1 典型的故障率曲线43

5.2.3.1-1 瞬时故障率与工作时间的关系44

5.2.3.1-2 故障频率的稳定44

5.2.4.1-1 串联结构45

5.2.4.1 串联结构45

5.2.4 简单结构的可靠性模型的建立45

5.2.4.2-1 并联构结46

5.2.4.2 并联结构46

5.2.4.2-2 组合结构网络47

5.2.4.3 K/N结构47

5.2.5 可靠性分析中使用的贝叶斯统计法49

5.2.5.1 引言49

5.2.5.2 贝叶斯定理50

5.2.5.2.1-1 简单的先验分布50

5.2.5.2.1-3 树枝形图示例51

5.2.5.2.1-2 简单的后验分布51

5.3 维修性理论53

5.3.1 基本概念53

5.3.1-1 基本可靠性函数和维修性函数的比较54

5.3.2 维修性模型中使用的统计分布55

5.3.1-2 根据修理时间分布推导维修性函数示例55

5.3.1-1 维修性度量的基本方法55

5.3.2.1 对数正态分布56

5.3.2.1-1 维修性分析最通用的φ或Z(t 1-α)值57

5.3.2.1.1-1 地面电子设备修理时间数据58

5.3.2.1.1-2 确定？和σt 的计算(利用表5.3.2.1.1-1中的数据)60

5.3.2.1.1-3 修理时间概率密度数据61

5.3.2.1.1-1 在表5.3.2.1.1-3中以直接修理时间t(小时)给出的修复时间数据的对数正态概率密度函数曲线62

5.3.2.1.1-2 在表5.3.2.1.1-3中以t的对数或以log。t=t’给出修复时间数据的对数正态概率密度函数曲线63

5.3.2.1.1-3 示例2修理时间数据的维修度函数曲线65

5.3.2.2 正态分布66

5.3.2.2-1 规定α的φ值67

5.3.2.3 指数分布69

5.3.2.3-1 与规定α对应的Ke值70

5.3.2.4-1 对数正态维修度函数的指数近似分布71

5.3.2.4 指数近似分布71

5.4 可用度理论72

5.4.1 基本概念72

5.4.2.1 引言73

5.4.1-1 作为工作时间t的函数的瞬时、任务和稳态可用度之间的关系73

5.4.2 可用度模型的建立(马尔可夫过程方法)73

5.4.2.2 单台设备的可用度分析(马尔可夫过程方法)74

5.4.2.2-1 单台设备的马尔可夫过程74

5.4.2.2-2 可修理的单台设备可用度77

5.3.2.2-1 单台系统或设备的可用度78

5.5.2 可靠性与维修性的关系79

5.5 可靠性与维修性的权衡技术79

5.5.1 概论79

5.5.2-1 串联系统方框图80

5.5.2-2 可靠性与维修性权衡82

参考文献83

A-1 标准正态分布函数值86

附录A 统计表86

A-2 标准正态分布曲线z点纵坐标f(z)87

6.2.1 可靠性要求的规定方法88

6.0 可靠性的规定、分配和预计88

6.1 引言88

6.2 可靠性的规定88

6.2.1-1 可靠性的4种定义89

6.2.2 环境和(或)使用条件的说明90

6.2.1-2 根据复杂程度和使用条件规定可靠性的方法90

6.2.1-3 正常性能极值91

6.2.3 时间度量或任务剖面图91

6.2.2-1 温度剖面图92

6.2.3-1 机载火控系统的典型工作顺序92

6.2.4 故障的明确定义92

6.2.4-1 图解说明系统性能变量和属性“是或否”满足要求的界限93

6.2.5 可靠性验证方法的说明93

6.3.1 引言94

6.2.5-1 (1)航空电子设备，2)导弹系统及系统规范中对可靠性设计要求，(3)飞机等的定义的示例94

6.3 可靠性分配94

6.3.2 等分配法95

6.3.3 电子设备可靠性咨询组(AGREE)的分配法96

6.3.3-1 系统分配因子97

6.3.4 航空无线电公司分配法98

6.3.5 目标可行性法99

6.3.6 最少工作量算法101

6.3.5-1 机-电系统101

6.3.7 动态规划法103

6.4 可靠性预计104

6.4.1 引言及概述104

6.4.2 可靠性预计的数学模型105

6.4.1-1 雷达系统的分级结构表(一部分)105

6.4.2-1 随对设计细节的逐步了解，可靠性方框图逐渐展开108

6.4.3 相似设备法109

6.4.4 相似复杂性法109

6.4.4-1 各种可靠性等级下有源器件数与平均故障间隔时间的关系110

6.4.4-1 电子设备可靠性等级110

6.4.5 功能预计法111

6.4.5-1 雷达系统设计特性112

6.4.5-2 元器件分布112

6.4.5-3 MIL-HDBK-217元器件可靠性数据113

6.4.6 元器件计数法114

6.4.6-1 电阻器基本失效率λ。(失效数/106小时)115

6.4.6-1 可靠性计算示例116

6.4.6-2 MIL-HDBK-217D(典型表)117

6.4.6-2 电阻器和电容器π。系数118

6.4.6-3 MIL-HDBK-217D(续)118

6.4.7 应力分析法119

6.4.8 非指数故障密度函数的修正(一般情况)120

6.4.9 包括非工作故障率的修正122

6.4.10.2 复杂系统可靠性估算模拟程序(SPARCS-2)123

6.4.10.1 罗姆航空发展中心(RADC)的可靠性及元器件寿命优化估算程序(ORACLE)123

6.4.10 计算机化可靠性预计法123

6.4.10-1 可靠性领域程序总结124

6.4.10.4 工作概率公式计算系统(SCOPE)125

6.4.10.5 分配和预计(APRDCT)125

6.4.10.3 ERSION3可靠性目标状况125

6.4.10.6 按可靠性方框图进行可靠度计算125

6.4.10.7 确定系统可靠度的最小精确通道和最小精确分割法126

6.4.10.8 可靠度分析模型(RAM)126

6.5 进行可靠性预计和分配的逐步程序127

6.4.10.9 贝叶斯交互图解可靠性估算程序(BIGRAP)127

6.5-1 随设计的进展而逐步展开的方框图129

6.5-2 应力分析-可靠性预计工作单132

6.5-4 等效的无余度单元135

6.5-3 有余度部件的可靠性方框图135

参考文献137

附录A140

A-1 n阶段动态规划的表示方法140

A-2 动态规划法分配公式143

A-3 工作量函数表143

A-4 动态规划法公式示例143

A-5 阶段1、2和3的状态转换144

A-6 阶段1、2和3的收益147

7.1 引言148

7.0 可靠性工程设计准则148

7.2 元器件选择和控制148

7.3 降额150

7.2-1 选择和控制元器件的基本规则150

7.3-1 MIL-S-195000 I类NPN硅晶体管的基本失效率(λb)，(失效数/106小时)151

7.3-2 I类晶体管(NPN硅管)失效率与温度的关系曲线152

7.3.1 机械和结构部件的降额152

7.3.1-1 应力-强度分布以及设计的不可靠性154

7.3.1-2 应力-强度的正态(高斯)分布和设计的不可靠性155

7.3.1-3 影响不可靠性的因素155

7.4 可靠的电路设计156

7.4.1 引言156

7.4.2 设计简化156

7.4.2-1 E=A？+C+？？D+B？D的逻辑图157

7.4.2-2 E+A？+C+D的逻辑图157

7.4.2-3 逻辑元件的布尔简化158

7.4.3 采用标准部件和电路158

7.4.4 瞬态和过应力保护159

7.4.4-2 晶体管的保护161

7.4.4-4 CMOS电路的保护162

7.4.4-3 可控硅的保护162

7.4.4-5 CMOS电路的处理措施162

7.4.4-6 TTL电路的保护163

7.4.5 参数降级和分析163

7.4.5-1 电阻器参数随时间的变化(典型的)165

7.4.5-2 电容器参数随时间的变化(典型的)166

7.4.5-3 电阻器的参数随应力和时间的变化曲线(典型的)167

7.4.5-1 各种可变性分析方法的对比168

7.4.5-4 一对电阻(R1、R4)的施模曲线168

7.4.5-2 典型电路分析方法169

7.4.4-1 二极管的保护169

7.4.6 减少设计失误的方法171

7.4.6-1 与可测试性有关的危险171

7.4.6-2 TTL译码器或激励器的输出结构171

7.4.6-3 P-通道移位寄存器的时钟尖峰信号问题172

7.4.6-4 继电器的激励器172

7.4.7 主要的设计限制173

7.4.6-5 钳位二极管降低了瞬变应力173

7.4.6-6 温度T时的Ico与T=25℃时的Ico之比176

7.5 余度177

7.5.1 作为设计技术的余度177

7.5.1-1 并联网络177

7.5.2 与时间有关的余度178

7.5.1-2 串-并联余度网络178

7.5.3-1 余度技术179

7.5.3 余度设计179

7.5.3-1 余度技术180

7.5.3-2 可靠性增高随着有效元件数目的增加而下降182

7.5.3-4 故障时进行修理的简单并联元件的可靠性增长183

7.5.3-3 具有转换功能的余度183

7.5.3-5 串-并联余度布局的可靠性增长184

7.5.3-6 串-并联余度电路的示例185

7.5.3.1 设计示例186

7.5.3-7 精确调压的电源装置186

7.5.3-9 简单余度和非余度调压电源装置的可靠度对比187

7.5.3-8 有余度的调压电源装置187

7.5.3-10 基本晶体管电路188

7.5.3-12 4余度和非余度晶体管电路可靠度的对比189

7.5.3-11 4余度晶体管电路189

7.5.3-14 3取2多数表决余度的÷8计数器190

7.5.3-13 ÷8计数器电路190

7.5.3-16 非余度射频放大器通道191

7.5.3-15 ÷8计数器余度布局和非余度布局的可靠度对比191

7.5.3-17 备用余度的双通道射频接收机192

7.5.4 有关余度的进一步说明193

7.6 环境设计193

7.6.1 引言193

7.5.3-18 余度的和非余度的射频接收机可靠度的对比193

7.6.2 环境设计194

7.6.3 温度保护194

7.6.3-1 低温保护方法195

7.6.4 冲击和振动保护196

7.6.5 湿气保护197

7.6.6 砂尘保护198

7.6.7 防爆199

7.6.8 电磁辐射保护199

7.6.9 核辐射200

7.7 人为因素201

7.7.1 引言201

7.6.9-1 电子设备的环境应力、影响以及提高可靠性的方法202

7.7.3 人类工程学203

7.7.2 设计及生产203

7.7.5 人为因素与可靠性之间的关系204

7.7.4 人的动作可靠性204

7.7.6 人为因素理论205

7.7.4-1 预测方法表205

7.7.7 人-机分配及可靠性206

7.7.6-1 人-机对话206

7.7.7-1 人及机器的特性207

7.7.7-1 人-机可靠性预计208

7.7.8 交互作用及权衡209

7.7.9 人为差错率预测技术209

7.8 故障模式及影响分析(FMEA)210

7.8.1 引言210

7.8.2 第一阶段211

7.8.2-2 典型的装置符号逻辑方框图212

7.8.2-1 典型的系统符号逻辑方框图212

7.8.2-3 故障影响分析格式213

7.8.2-1 零件失效模式的分布214

7.8.3 第二阶段216

7.8.2-2 图7.8.2-3各栏说明216

7.8.3-1 雷达的符号逻辑方框图示例217

7.8.3-2 前置放大器致命度的计算218

7.8.4 示例219

7.8.4-1 致命度分析表格式的示例220

7.8.5 计算机分析221

7.8.6 小结221

7.9 故障树分析222

7.9-1 故障树分析符号223

7.9-2 两个元件串联的可靠性方框图变换成故障树逻辑图224

7.9-3 并串联方框图变换成等效的故障树逻辑图224

7.9-4 假想的火箭发动机点火电路的可靠性框图225

7.9-5 简化的火箭发动机点火电路的故障树226

7.9.1 故障树分析方法讨论228

7.9.1-1 故障树分析程序229

7.10 潜藏电路分析(SCA)229

7.10.1 引言及概述229

7.10.1-1 汽车的潜藏电路230

7.10.2 潜藏电路种类示例231

7.10.2-1 允许潜藏电路231

7.10.2-2 余度电路开关接地232

7.10.2-3 潜藏电路分类示例232

7.10.3 潜藏电路分析方法233

7.10.3.1 网络树的构造233

7.10.3.2 拓扑图形的确定233

7.10.3.3 线索应用234

7.10.4 软件潜藏分析234

7.10.3.2-1 基本拓朴图234

7.10.4-1 软件拓朴图235

7.10.4-2 软件潜藏示例235

7.10.5 硬件和软件的综合分析236

7.10.6 小结236

7.11 设计评审237

7.11.1 引言及概述237

7.11.2 非正式的可靠性设计验证238

7.11.2-1 设计评审小组的职责及成员一览表239

7.11.2-1 设计评审作为系统工程循环的关卡239

7.11.3-1 初步设计评审中的设计可靠性工作项目240

7.11.3 正式设计评审240

7.11.3-2 在初步设计评审周期内的基本步骤241

7.11.3-3 关键设计评审中的设计可靠性工作项目(CDR)242

7.11.3-4 关键设计评审周期的基本步骤242

7.11.4-1 设计评审通常应包括的项目243

7.11.4 设计评审检查单243

7.11.4-1 可靠性活动检查表244

7.11.4-2 设计评审用的典型问题检查单245

参考文献246

A-1 描述系统、分系统和部件级余度的可靠性方框图252

附录A 设计中对余度的考虑252

A-2 并-串联配置253

A-3 串-并联配置254

A-5 m个元件的多余度排列，成功时需要k=1257

A-4 两个并联余度(工作情况)257

A-7 n个元件工作余度配置的系统可靠度258

A-6 简单并联余度258

A-8 n=3元件的分余度配置，成功时需要k=2259

A-9 分余度阵列，n=1000个元件，r=0、50、100、150可允许的元件故障数259

A-10 图A-9的分余度阵列的可靠度函数260

A-1 当q。=0.10时R的数值262

A-11 作为故障模式概率函数的并联元件的最佳数量263

A-12 并-串联配置265

A-13 串-并联配置265

A-14 双峰余度267

A-16 带转换的3个元件余度配置268

A-15 带转换的余度268

A-2 3并联元件电路的工作状态268

A-17 3元件的表决余度269

A-18 多数表决余度270

A-20 n个备用余度元件的系统可靠度271

A-19 备用余度对的方块图271

A-21 备用余度272

A-23 在两个元件负载均分情况下的成功组合273

A-22 负载均分余度配值273

A-24 由分配研究得出的可能的余度配置274

A-25 带修理的工作余度(连续监视)276

A-27 间断监视和修理的几种可靠度函数曲线277

A-26 带修理的备用余度(连续监视)277

附录B 在设计中对环境的考虑278

B-1 环境作用范围检查表(典型的)279

B-1 组合环境因素的影响280

B-2 各种环境因素的组合281

B-3 环境影响284

B-4 系统使用条件检查表(典型的)288

B-5 环境分析290

B-6 环境区域与环境因素重要性之间的联系291

B-7 空中发射武器典型环境标准292

附录C 可靠性设计检查表296

8.0 可靠性数据的收集和分析，可靠性验证和增长308

8.1 引言308

8.2 故障报告、分析及改正措施系统308

8.2-1 闭环故障报告和改正措施系统309

8.2-2 故障报告表格示例311

8.3 可靠性数据分析312

8.3.1 图估计法312

8.3.1.1 关于图估计法的一些提示313

8.3.1-1 20个产品故障前工作时间数据313

8.3.1-1 正态分布的图估计法(点估计)314

8.3.1-2 中位秩315

8.3.1.2 图估计法示例316

8.3.1.2-1 威布尔分布图估计法(点估计)320

8.3.2.1 引言321

8.3.2 统计分析321

8.3.1.2-2 分布图估计321

8.3.2.2 故障数据的处理322

8.3.2.2-1 10个假设的电子部件故障率322

8.3.2.2-2 故障密度与瞬时故障率的计算323

8.3.2.3 可靠度函数(残存曲线)323

8.3.2.2-1 表8.3.2.2-1的瞬时故障和密度函数324

8.3.2.2-3 1000架β-52飞机故障数据325

8.3.2.2-2 表8.3.2.2-3内示例的可靠度函数325

8.3.2.2-4 故障前工作时间(当S=1000次任务/小时)326

8.3.2.2-6 指数残存曲线的计算和表示327

8.3.2.2-3 故障时间的正态分布327

8.3.2.2-4 正态残存曲线的计算和表示327

8.3.2.2-5 故障时间的指数分布327

8.3.2.2-8 观测的和理论的正态残存曲线328

8.3.2.2-7 观测的和理论的指数残存曲线328

8.3.2.3.1-1 可靠度指数函数的理论计算(MTBF=1546小时)329

8.3.2.3.1-1 实际可靠度函数和理论可靠度指数函数329

9.3-2 软件错误330

8.3.2.3.2-1 观察的故障数据330

8.3.2.3.2-1 非参数及理论正态可靠度函数331

8.3.2.4 截尾数据331

8.3.2.5 置信限和置信区间332

8.3.2.5.1-1 置信限(正态分布)333

8.3.2.5-1 置信区间概念的几何解释333

8.3.2.5.1-1 双侧置信度、置信区间和置信限334

8.3.2.5.1-2 置信区间334

8.3.2.5.2-1 x2分布337

8.3.2.5.2-2 根据试验数据计算平均寿命置信区间的系数〔系数=2/x2(p·d)〕339

8.3.2.6 对理论可靠性参数分布的假设检验340

8.3.2.5.2-1 定时截尾试验时确定对应于故障数的置信上限和下限所用的因子340

8.3.2.5.3-1 对应于S/N概率的95%置信限图341

8.3.2.6.1-1 样本与母体可靠度函数间最大绝对差的临界值dα(N)342

8.3.2.6.1-1 “d”检验应用示例343

8.3.2.6.2-1 燃料系统故障时间347

8.3.2.6.2-2 计算348

8.4.1 引言351

8.4.1-2A 假设检验A351

8.4.1-1 正态分布351

8.4 可靠性验证351

8.4.1-3A 理想的工作特性(OC)曲线352

8.4.1-3B 典型的工作特性(OC)曲线352

8.4.1-2B 假设检验B352

8.4.1-4A 实际工作特性曲线353

8.4.1-4B OC曲线特性353

8.4.3 固定样本和序贯试验354

8.4.2 计数和计量354

8.4.7 总结355

8.4.6 可靠度的参数化355

8.4.5 根据样本容量进行试验设计355

8.4.4 样本容量的确定355

8.5 可靠性增长356

8.5.1 引言356

8.5.2 可靠性增长概念357

8.5.2-1 可靠性增长过程358

8.5.3 可靠性增长模型358

8.5.3-1 可靠性增长曲线359

8.5.3-2 杜安增长模型与现时MTBF图360

8.5.3-3 威布尔故障率与研制时间的关系曲线362

8.5.3.1 应用示例362

8.5.4 可靠性增长模型比较363

8.5.3.1-1 示例用的故障时间和估计故障率363

8.5.4-1 系统或设备介绍364

8.5.4-2 设备种类364

8.5.4-3 按机载或地面、室内或现场的分类的拟合优度联合分析365

8.5.4-4 模型比较(按设备种类)366

8.5.5 可靠性增长试验366

8.5.5.1 引言366

8.5.5.2 何时进行可靠性增长试验367

8.5.5.3 可靠性增长方法367

8.5.5.3-1 可靠性增长曲线367

8.5.5.4 可靠性增长试验的经济性369

8.5.5.4-1 累积寿命周期费用的比较369

8.5.5.3-1 可靠性增长的航空要求369

8.5.6 可靠性增长管理370

8.5.6.1 引言370

8.5.6.2 可靠性增长过程的管理370

8.5.6.3 管理模型(监控)370

8.5.6.4 管理模型(估算)371

8.5.6.3-1 可靠性增长管理模型(监控)371

9.5.7.4-2 可靠性增长曲线示例372

8.5.6.4-1 可靠性增长管理模型(估算)372

8.5.6.5 可靠性增长开始的信息源372

8.5.6.6-1 可靠性增长开始的信息源373

8.5.6.6 各种增长信息之间的关系373

8.5.6.7-1 4种可靠性增长模型374

8.5.6.7 可靠性增长管理中使用的模型类型374

8.5.6.8 估计系统增长潜力375

8.5.6.9 估计可靠性状态375

8.5.6.10 可靠性增长预算376

8.5.6.9-2 以预计和试验为基础利用K系数的估计376

8.5.6.9-1 以预计和试验为基础的估计376

8.5.6.11-1 非均匀大纲的预算增长378

8.5.6.11 增长模型的调整378

8.5.6.11-2 系统局部改进的可靠性增长379

8.5.6.12 可靠性增长估计379

8.5.6.13 可靠性增长的推测估计380

8.5.6.13-1 根据特定的问题答案推测的可靠性增长381

8.6 可靠性增长试验与可靠性验证试验之间区别的总结381

8.6-1 可靠性试验的选择方案382

参考文献383

附录A 可靠性验证试验方案使用说明387

A-1 序贯二项试验图解法396

附录B 增长模型417

9.1 引言424

9.0 软件可靠性424

9.1-1 硬件及软件可靠性的差别425

9.2 软件问题426

9.1-1 硬件与软件系统寿命周期的关系427

9.2-1 根据系统的“结构性”比较两个抽象的系统428

9.2-2 程序流程图429

9.3 软件错误及其根源430

9.3-1 软件的功能图430

9.4.1 规范431

9.4.2 软件系统设计431

9.4 软件故障模式431

9.5 软件错误分类432

9.5.3 运行时错误432

9.5.1 语法错误432

9.4.3 软件代码生成432

9.5.2 语义错误432

9.5.4 规范错误433

9.5.4-1 表决余度系统434

9.5.5 性能错误434

9.6 软件可靠性模型435

9.6-1 以故障率为基础的软件可靠性模型表435

9.6.1 以故障率为基础的模型：假设436

9.6.1-1 以故障率为基础的模型的小结436

9.6.2 以无故障率为基础的模型：假设438

9.7.1 穆莎模型439

9.7 利用软件可靠性模型进行计算的示例439

9.7.2 米尔模型440

9.7.3 利特尔伍德模型441

9.7.4 戈尔非均匀泊松过程模型442

9.7.4-1 软件故障数据443

9.8 提高软件可靠性的方法444

9.8.1 规范444

9.8.1-1 简化的规范模型444

9.8.2 设计444

9.8.2-1 软件系统分解445

9.8.3 程序设计446

9.8.2-2 高级分级、正输入、处理、输出(HIPO)过程图446

9.8.3-1 结构化程序设计的结构447

9.8.4 程序校验及检查448

9.8.5 文件编制449

9.8.5-1 软件寿命周期内的文件编制449

9.8.4-1 检查通道跟踪449

9.8.5.1 错误报告451

9.8.6 软件可靠性统计学和模型的建立451

9.8.6.1 软件故障数据分析的通用方法452

9.8.6.1-1 软件故障数据分析及决策流程图452

9.8.7 管理453

9.8.7-1 总程序设计师小组的组织结构453

9.8.7-2 评审成套程序的流程454

9.8.7-3 配置控制流程454

9.8.8 硬件与软件的接口455

9.8.8.1-1 容错算法456

9.8.8.1 容错技术456

9.9 结束语456

9.9-1 可靠软件的研制457

参考文献458

10.0 系统可靠性工程461

10.1-1 系统有效度概念461

10.1 引言461

10.2.1 ARINC的系统有效度概念462

10.2 系统有效度概念462

10.2.2 空军的系统有效度概念463

10.2.3-1 系统有效度模型465

10.2.3 海军的系统有效度概念465

10.2.4 系统有效度计算模型示例466

10.3 系统可靠性及维修性参数468

10.3-1 系统的可靠性及维修性参数469

10.3.1 可用度、战备完好率、任务可靠度及任务良好度--相似性及差别470

10.3.1-1 关键的可靠性及维修性系统参数的定义470

10.4 建立系统可靠性及维修性模型的技术471

10.4-1 系统有效度评定要求的主要工作项目472

10.4.1 可用度模型473

10.4.1.1 模型A--单个装置系统(点可用度)473

10.4.1.2 模型B--平均或区间可用度475

10.4.1.1-1 单个装置可用度475

10.4.1.2-1 平均可用度及点可用度476

10.4.1.3 模型C--具有可修复或可更换装置的串联系统477

10.4.1.3-1 串联系统方框图478

10.4.1.4 模型D--余度系统479

10.4.1.4-1 基于故障及修理为指数分布的某些余度系统的可用度483

10.4.1.5 模型E--不用时间定义的可靠性及维修性参数487

10.4.1.5-2 用射击发数表示的更新过程488

10.4.1.5-1 假想的机枪使用过程488

10.4.2 任务可靠度及任务良好度模型489

10.4.3 战备完好率概率模型491

10.4.3.1 模型A--根据在前项任务中的故障概率及在下一项任务要求之前的修理概率建立此模型491

10.4.3.2 模型B--除了任务持续时间t是概率分布之外，与模型A相同492

10.4.3.3 模型C--除了包括检测设备的检测性之外与模型A相似493

10.4.3.4 模型D--对N个系统的总体而言494

10.4.3.4-1 战备完好率与排队系统P，母体数(N)=15，修理工作区数为k498

10.4.3.4-2 战备完好率与排队系统P1，母体数N=20，修理工作区数为k498

10.5 复杂模型499

10.5.1 可靠性、维修性及可用度权衡工具(R MA2T2)499

10.5.4 可用度--可靠性分析500

10.5.5 可靠性及维修性预计的分析法与模拟法的比较500

10.5.2 TIGER500

10.5.3 有效度通用分析法(GEM)500

10.5.6 SEE--系统有效度评定计算机程序501

10.5.6-1 可用度或有效度评定程序摘要501

10.6 权衡技术502

10.6.1 概述502

10.6.2 可靠性-可用度-维修性权衡503

10.6.2-1 可靠性、维修性与可用度的关系曲线504

10.6.2-2 可用度为γ/M的函数504

10.6.2-4 可用度列线图505

10.6.2-3 可用度为MTBF及1/MTTR的函数505

10.6.2-5 可靠性与维修性的权衡506

10.6.2-1 备选设备权衡方案507

10.6.2-2 备选设计方案的费用比较507

10.6.2-6 串联系统方框图508

10.7 可用度、故障率及修理率的分配510

10.7.1 串联系统的可用度、故障率及修理率的分配510

10.7.1.2 情况(2)511

10.7.1.1 情况(1)511

10.7.2 并联余度系统的故障及修理率的分配515

10.7.2-1 系统及分系统可用度的初步确定516

10.7.2-1 允许的设备故障率及修理率(λ/M≤4.0)517

10.7.2-2 不可用度曲线518

10.7.3 在现有技术水平约束下的分配519

10.8 系统可用度的规定、预计及验证519

10.8.1 可用度验证方案519

10.8.1.1 定数抽样方案520

10.8.1.2 定时抽样方案522

10.9 系统设计考虑523

10.10 费用考虑525

10.10.1 寿命周期费用(LCC)的概念525

10.10.1-1 相应于寿命周期的各种寿命周期费用526

10.10.1-2 可靠性、维修性及费用方法528

10.10.1-1 寿命周期费用分类529

10.10.1-2 寿命周期费用指南530

10.10.1-3 寿命周期费用与可靠性531

10.10.2 寿命周期费用模型531

10.10.2.1 寿命周期费用分类结构532

10.10.2.1-1 寿命周期费用单元矩阵方案532

10.10.2.1-2 工作说明单元结构的组成532

10.10.2.1-1 基本寿命周期费用分类结构533

10.10.2.1-2 大型地面雷达系统寿命周期费用分类结构534

10.10.2.1.1-1 用于三军的寿命周期费用分类结构535

10.10.2.1.1-1 计算机程序寿命周期535

10.10.2.1.1-2 软件寿命周期费用分类结构536

10.10.2.2 费用估算关系式536

10.10.2.2-1 典型的标准费用因素537

10.10.2.2-1 根据历史的数据预测目前的费用趋势538

10.10.2.2.2-1 贴现后的现值计算542

10.10.2.2.2-2 费用计算格式543

10.10.2.2.2-3 国防部研究、研制、试验及评定美元换算指数544

10.10.2.2.2-5 国防部可靠性及维修性美元换算指数545

10.10.3 系统可用度费用估算545

10.10.3.1 系统可靠性及维修性权衡的几何图形546

10.10.3.1-1 设想的可用度曲面547

10.10.3.1-2 可用度曲面的两维投影图547

10.10.3.1-3 假想的预算曲线548

10.10.3.1-4 维修性及可靠性的最佳组合548

10.10.3.1-5 等可用度线上的费用549

10.10.3.1-6 图10.10.3.1-5的费用曲线549

10.10.4 寿命周期费用的修正550

10.10.4-1 现用的计算机化模型551

参考文献556

11.0 生产和使用可靠性及维修性560

11.1-1 寿命周期内的可靠性下降和增长的控制560

11.1 引言560

11.2 生产可靠性控制561

11.2.1 质量工程和质量控制561

11.2.1-1 寿命周期各阶段的质量工程和控制562

11.2.1-2 MIL-I45208检验系统要求563

11.2.1-1 MIL-Q-9858质量大纲的组成部分563

11.2.1-3 质量工程和控制工作项目564

11.2.2 生产可靠性降低的估计和控制565

11.2.2.1 生产过程中导致可靠性降低的因素：早期故障566

11.2.2.1-1 4种故障类型567

11.2.2.1-1 寿命特性曲线567

11.2.2.2 生产过程可靠性分析568

11.2.2.1-2 设计和生产活动对设备可靠性的影响569

11.2.2.2-1 “跳跃”MTBF近似法570

11.2.2.2-2 MTBF(从生产输出的)估计过程570

11.2.2.2-3 抽样过程流程图571

11.2.3 在生产过程中应用筛选和老炼以减少性能下降并且促进增长572

11.2.3-1 典型制造过程573

11.2.3-2 筛选试验在制造过程中的应用574

11.2.3.1 元器件级的筛选试验574

11.2.3.1-1 前35种调查总结575

11.2.3.2 组装件及装置或系统级的筛选577

11.2.3.2-1 环境筛选的有效性578

11.2.3.2-3 正弦扫描振动筛选的筛选强度579

11.2.3.2-2 随机振动筛选的筛选强度579

11.2.3.2-4 单一(固定)频率振动筛选强度580

11.2.3.2-5 温度循环筛选的筛选强度580

11.2.3.2-6 恒温筛选的筛选强度581

11.2.3.2.1-1 印制电路板温度循环的环境剖面582

11.2.3.2.1-1 热和振动筛选可以暴露的组件级缺陷类型584

11.2.3.3 筛选试验的计划和有效性585

11.2.3.3-1 筛选试验的有效性586

11.2.3.3.1-1 生产流程应力筛选模型示意587

11.2.3.3.2-1 应力筛选指南矩阵589

11.2.4 生产可靠性验收试验(MIL-STD-781)591

11.2.4-1 试验条件矩阵(摘自MIL-STD-781C)593

11.2.4-1 环境试验循环示例595

11.2.4-2 试验方案X V Ⅲ C接收-拒收判据596

11.2.5 数据的收集和分析(生产过程中)597

11.3.2 维修性的设计特性598

11.3.1 引言598

11.3 生产维修性控制598

11.3.3 维修性控制参数599

11.3.3-1 更换工作示例的维修步骤599

11.3.3-3 接口参数控制限的导出600

11.3.3-2 维修工作项目步骤的分布600

11.3.4 生产阶级的维修性保证工作项目600

11.3.5 维修保证与质量大纲的关系602

11.4.1 造成装运和贮存期间可靠性降低的因素603

11.4 装运和贮存期间的可靠性和质量603

11.4.2 保护方法604

11.4.1-1 电子部件在贮存过程中遇到的故障模式605

11.4.2-1 装运和贮存过程中的保护控制606

11.4.3 装运和贮存劣化控制(贮存适用性标准)607

11.4.3-1 贮存引起的质量缺陷608

11.4.3-1 贮存适用性标准的技术途径609

11.4.3-2 贮存适用性标准编制程序610

11.4.3-3 器材劣化分类611

11.4.3-4 检验频度矩阵613

11.4.3.1 在贮存期间应用定期检验来保证可靠性和器材的完好率613

11.4.3.1-1 编码质量检验等级614

11.4.4 数据收集和分析(贮存期间)615

11.5 使用可靠性和维修性的估计和改进615

11.5.1 现场使用过程中造成的可靠性和维修性下降的因素616

11.5.2 维修劣化控制(在修理厂工作过程中)617

11.5.2-1 修理厂维修要求范围618

11.5.3 维修计划对控制维修劣化的重要性618

11.5.3-1 维修职责流程图示619

11.5.3.2 以可靠性为中心的维修思想620

11.5.3.1 维修文件要求620

11.5.4 数据收集和分析(在现场使用过程中)622

11.5.5 系统可靠性和维修性估计623

11.5.6 系统可靠性和维修性的改进625

参考文献628

12.1 引言630

12.0 可靠性及维修性管理考虑630

12.1-1 系统寿命周期内的可靠性及维修性活动631

12.2.1 方案阶段计划的编制632

12.2 可靠性和维修性计划及预算的编制632

12.2.2 验证阶段计划的编制633

12.2.4 生产阶段计划的编制634

12.2.3 全面工程研制阶段计划的编制634

12.2.6-1 权衡设计方法635

12.2.6 费用因素及指南635

12.2.5 使用阶段计划的编制635

12.2.6-2 寿命周期中的费用636

12.2.6-3 早期决策对寿命周期费用的影响636

12.2.6-4 各种要求与限制的相互关系637

12.2.6.1 按费用设计方法637

12.2.6.2 寿命周期费用方案638

12.2.6.3 产品性能协议638

12.2.6.1-1 按费用设计项目的类型638

12.2.6.2-1 寿命周期费用活动639

12.2.6.3.2-1 现有的保证期-保证方案特性643

12.2.6.3.3-1 保证期应用准则644

10.10.2.2.2-4 国防部采购美元换算指数645

12.2.7 权衡研究646

12.2.7.1 方案阶段的权衡研究646

12.2.7.2 验证阶段权衡研究647

12.2.7.3 在全面工程研制、生产及使用阶段的权衡研究648

12.3 可靠性考虑648

12.3.1 可靠性要求的规定648

12.3.1-1 可靠性的4种定义649

12.3.1-2 根据复杂程度及使用条件规定可靠性的方法650

12.3.1-3 良好性能极限650

12.3.2 可靠性大纲工作项目651

12.3.2-1 MIL-STD-785B应用矩阵652

12.3.2.4 故障报告、分析及改正措施系统(FRACAS)653

12.3.2.5 故障评审委员会653

12.3.2.3 大纲评审653

12.3.2.2 对转包商及供给商的监督及控制653

12.3.2.1 可靠性大纲计划653

12.3.2.6 可靠性模型的建立653

12.3.2.7 可靠性预计654

12.3.2.8 故障模式、影响及致命度分析(FMECA)654

12.3.2.9 潜藏电路分析654

12.3.2.10 电子元器件和电路的容差分析654

12.3.2.12 可靠性关键产品655

12.3.2.14 可靠性研制或增长试验655

12.3.2.13 环境应力筛选655

12.3.2.15 可靠性鉴定试验655

12.3.2.11 元器件选择和应用准则655

12.3.2.16 生产可靠性验收试验656

12.3.3 可靠性大纲单元的相对重要性656

12.3.4 用加权指标确定大纲相对重要性的示例656

12.3.3-1 可靠性大纲单元657

12.3.4-1 费用效能影响658

12.3.4-2 对表12.3、4-1的应用举例658

12.3.4-3 可靠性工作项目重要性分析659

21.4 维修性考虑660

12.4.1 维修性要求的规定660

12.4-1 可用度列线图661

12.4.1-1 从修理时间分布导出的维修性函数的示例661

12.4.1-2 系统或设备维修性要求规定的示例662

12.4.1-3 中级维修性要求规定的示例662

12.4.1-4 确定允许的预防性维修停机时间示例662

12.4.2 维修性大纲工作项目663

12.4.1-5 在没有预防性维修的情况下决定连继工作能力的示例663

12.4.1-6 对维修工时要求规定极限值的示例663

12.4.2.4 建立维修性设计准则664

12.4.2.2 维修性分析664

12.4.2.3 为具体维修方案及具体维修计划准备输入664

12.4.2.1 维修性大纲计划664

12.4.2.8 综合其他项目665

12.4.2.7 把维修性要求编入转包商及供给商的合同条款665

12.4.2.6 预计维修性参数值665

12.4.2.5 进行设计权衡665

12.4.2.9 参加设计评审665

12.4.3 相应于寿命周期阶段的维修性工作项目665

12.4.2.12 编写维修性状报告665

12.4.2.11 验证达到的维修性要求665

12.4.2.10 建立数据收集、分析及改正措施系统665

12.4.4 维修性大纲单元的相对重点667

12.4.5 对应于系统寿命周期阶段的可靠性及维修性阶段分界点667

12.5.1 引言667

12.4.3-1 系统寿命周期中的维修性工作项目667

12.4.4-1 维修性大纲单元668

12.4.5-1 方案阶段可靠性及维修性决策点669

12.4.5-1 方案阶段可靠性及维修性工作项目进度表670

12.4.5-2 验证阶段可靠性及维修性工作项目进度表670

12.4.5-3 全面研制阶段可靠性及维修性工作项目进度表671

12.4.5-4 生产阶段可靠性及维修性工作项目进度表672

12.4.5-2 验证阶段可靠性及维修性决策点673

12.4.5-3 全面研制阶段可靠性及维修性决策点674

12.4.5-4 生产阶段可靠性及维修性决策点675

12.4.5-5 使用阶段可靠性及维修性决策点676

12.5 计算机软件可靠性及维修性考虑677

12.5.1-1 硬件与软件系统寿命周期关系678

12.5.2 软件可靠性方法及技术679

12.5.2-1 软件可靠性措施、技术及方法680

12.5.2-1 软件研制大纲单元681

12.5.2.1 要求定义682

12.5.2.2 系统分析682

12.5.2.3 程序包设计682

12.5.2.4 单元设计、代码及调试683

12.5.2.6 系统综合及试验683

12.5.2.7 验收试验683

12.5.2.8 大纲计划683

12.5.2.9 规范683

12.5.2.5 程序包综合及测试683

12.5.2.10 数据系统684

12.5.2.11 大纲评审684

12.5.2.12 试验计划685

12.6 可靠性及维修性的资料项目685

12.5.2.13 技术手册685

12.6-2 可靠性资料项目说明686

12.6-1 可靠性及维修性资料项目说明686

12.6-3 维修性资料项目说明687

12.6-4 软件质量保证资料项目说明688

12.7 根据采购类型确定可靠性及维修性大纲要求693

12.7-1 大纲矩阵-管理698

12.7-2 大纲矩阵-设计评价700

12.7-3 大纲矩阵-生产可靠性及数据收集701

12.7-4 大纲矩阵-试验、验证及故障报告702

12.7-1 可靠性及维修性大纲试验矩阵703

12.8 可靠性及维修性大纲评价和监督704

12.8-1 大纲评定准则(承包商选择)705

12.8-2 可靠性及维修性大纲评定指南706

参考文献712