QJ 3213-2005 航天产品维修性设计与验证指南.pdf
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1、Q.J 中华人民共和国航天行业标准FL 0112 QJ 3213-2005 航天产品维修性设计与验证指南Guideline of m挝n伽inab血tydesign and demonstration for space products 2005-04一11发布2005-07-01实施国防科学技术工业委员会发布ne:. nc:; nQnnnnA1 QJ 321 3-2005 目次前言.四1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 一般要求.14.1 维修性要求.-_._._.-_.14.2 维修性设汁与验证的工作项目要求.25 维修性设计与分析.25.1 一般原则.5.2 维修性
2、设计准则.5.3 维修性建模.55.4 维修性分配.75.5 维修性预计.125.6故障模式及影响分析(FMEA)一维修性信息.136 维修性验证.156.1 目的.156.2 验证的方式.156.3 维修性设汁评价.166.4 维修性试验验证.196.5 基于工程试验的维修性估计.附录A(资料性附录)航天产品通用的维修性设计准则(示例).27附录B(资料性附录)航天器维修性设计准则(示例). 附录c(资料性附录)维修性设计与验证相关的技术,标准.HH-nu-33附录D(资料性附录)维修性数据采集卡.34参考文献.36QJ 3213-2005 前言航天产品维修性设计与验证指南是根据GJB207
3、2-1994、QJ3124-2000、等标准的有关要求制定的,是进行航天产品维修性设计与验证的指导性技术文件。本指导性技术文件的附录A、附录B、附录C和附录D是资料性附录。本指导性技术文件由中国航天科技集团公司提出。本指导性技术文件由中国航天标准化研究所归口。本指导性技术文件起草单位:中国航天标准化研究所,航天科工集团公司第二事业部、第二事业部,航天科技集团公司一院、五院。本指导性技术文件主要起草人t伍平洋、周鸣岐、周正伐、王大卫、陈新华。n QJ 3213-2005 航天产品维修性设计与验证指南1 范围本指导性技术文件提供了航天产品维修性设计与验证的工作内容和方法,并给出了维修性的设计准则及
4、验证应用示例。本指导性技术文件中的相关要求与技术内容适用于各类航天产品研制的各阶段。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注目期的引用文件,其随后所有的修改单(不包含勘误的内容或修订版均不适用于本指导性技术文件,然而,鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究可使用这些文件的最新版本。凡是不注目期的引用文件,其最新版本适用于本指导性技术文件。GJB 451可靠性维修性术语GJB 1391一1994故障模式、影响及危害性分析程序GJB 1909.1装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求总则GJB 1909.2装备可靠性维修性参数选择和指标确
5、定要求导弹武器系统和运载火箭GJB 2072一1994维修性试验与评定GJB/Z 23一1991可靠性和维修性工程报告编写一般要求GJB/Z 57一1994维修性分配与预计手册GJB/Z 91一1997维修性设计技术手册GJB/Z 108一1998电子设备非工作状态可靠性预计手册QJ 3124-2000航天产品维修性保证要求MTL-HDBK-470A一1996维修性手册3 术语和定义GJB 451、GJB2072-1994、QJ3124-2000确立的术语和定义适用于本指导性技术文件。4 一般要求4.1 维修性要求维修性要求是维修性设计和维修性验证与评价的依据。维修性要求分为定性要求和定量要求
6、。订购方对航天型号产品提出的维修性要求,一般通过下述文件表述:a)研制总要求:b)研制合同;c) 研制任务书。承制方参与和协助订购方提出维修性要求,并将系统级的维修性要求逐级分配,确定其各组成部分产品的维修性要求。QJ 3213-2005 4.1.1 定性要求维修性定性要求通常包括下述内容:a)可达性。要求维修部位看得见、摸得着,拆装方便,不影响上下左右,同时有足够的维修作业空间。b) 标准化。要求产品通用化、系列化和组合化,减少维修备件的品种和数量。c)模件(块化。要求产品按功能和(或结构划分为现场可更换单元(LRU)和车间可更换单元(SRU)。d) 互换性。要求同种产品之间在实体上(形状、
7、尺寸)、功能上能够互相替换。e) 防差错及识别标记。要求有完善的防差错措施及识别标记,以防止差错、杜绝事故。f) 维修安全。要求实施维修作业时不会发生人员伤亡、设备损坏等事故。g) 减少维修内容和降低维修技能。要求减少维修工作量,缩短维修时间和人员培训时间。的人素工程。要求产品设计符合人素工程需要,提高维修工作的质量和效率。4.1.2 定量要求4.1.2.1 主要维修性参数维修性参数选择和指标确定可根据GJB1909.1、GJB1909.2的相关规定,以及产品的特点和维修性目标进行。航天产品主要的维修性参数是平均修复时间(MTTR),其定义为:在规定的条件下和规定的时间内,在产品任一规定维修级
8、别上,修复性维修时间的平均值。其中最主要的是基层级的MTTR。4.1.2.2 维修性指标在合同或研制任务书中规定维修性合同指标。维修性合同指标应给出规定值和最低可接受值。a)维修性规定值:合同或研制任务书规定的期望产品达到的维修性指标,是承制方进行维修性设计(维修性分配、预计)的依据:b)维修性最低可接受值:合同或研制任务书规定的产品必须达到的维修性指标,是订购方进行维修性考核、验收的依据。确定维修性指标时,应明确相关的约束条件,如:产品类型、使用特点、维修保障条件、费用等。4.2 维修性设计与验证的工伟项目要求根据QJ3124-2000的要求,航天产品研制各阶段维修性设计与验证的主要工作项目
9、及实施如表1所刁言。5 维修性设计与分析5.1 一般原则7 在维修性设计与分析中应遵循以下的原则:a)明确维修性要求及约束条件。明确订购方对产品的维4朗主要求及有关使用维修的约束条件,是确定维修性设计技术途径、进行综合权衡的依据。b) 早期技人和预防为主。研制阶段一开始就应进行维修性的设计,从而节省寿命周期费用。c)综合权衡和同步设计。应将维修性与产品的技术性能、可靠性、安全性、保障性等其它质量特性进行综合权衡和同步设计,通过相互密切协调和综合权衡,以满足总体优化的设计或最佳费效比等要求。d)持续改进和实施增长。在产品研制过程中应通过试验与维修等实践,不断发现可能存在的设计缺陷,并经过认真分析
10、研究,提出并实施有效的纠正措施,持续改进和增长产品的维修性。QJ 3213-2005 e)不断修改和完善。维修性设计与分析工作项目,随着研制工作的进展,根据设计的变更和使用保障条件的变化而不断修改和完善。表l维修性设计与验证的工作项目内容QJ3124 初样研制正祥研制定型阶段c论证方案阶段a阶段a工作项目工作项目名称项目类型阶段阶段编号工程研制阶段b.c 设计定型阶段b5. 1.1 维修性工作计划管理A J J J 5. 1.3 维街主评审管理A J J A 5.2.1 建立维修性模型工程A A J x 5.2.2 维修性分配计算. J J 。5.2.3 维修性预计计算 A J 。故障模式及影
11、响分析5.2.4 (FMEA)一维修性信工程 A J 。,息5.2.5 维修性分析工程. J J 。5.2.6 维修性设计准则工程 J J 。维修性验证统计或5.3 .1 计算 J A 维修性评定统计或5.3.2 A J A 计算注:.J表示一般适用;.表示根据需要选用:0表示一般仅适用于设计更改;x表示不适用a航天器b战略导弹武器系统c战术导弹武器系统5.2 维修性设计准则5.2.1 目的制定维修性设计准则的目的是:使用改进阶段a试生产阶段GA A A A A a)通过总结维修性设计经验,将型号维修性的定性、定量要求及使用与保障要求转化为具体产品的维修性设计准则,指导设计人员进行经济有效的维
12、修性设计:b)型号研制早期阶段,向工程设计和技术管理人员宣贯维修性设计准则,提高设计人员(尤其新设计人员)的维修性设计水平:c)在设计评审过程中,作为设计评审和核查的依据,通过完成维修性设计准则符合性报告和用维修性检查单进行评定(评分),落实维修性设计要求。5.2.2 制定维修性设计准则的程序维修性设计准则包括通用维修性设计准则(总体要求)和各分系统的专用维修性设计准则(特殊要求。制定维修性设计准则的程序:3 QJ 3213-2005 a)设计师系统应组织有经验的研制、生产、使用等方面的人员及有关专家,吸取国内外类似产品的维修性经验,制定通用维修性如f准则:并总结自己的经验,制定具体产品的专用
13、维修性黯f准则。b) 维修性设计准则应经设计师系统审查批准,并作为正式技术文件颁发。c) 维修性设计准则的内容应随着研制阶段的进展而不断完善。5.2.3 制定维修性设计准则的依据制定维修性设计准则的依据:a)型号研制总要求、合同、研制任务书或对维修性有详细要求的文件,订购方对设计要求的详细说明性文件、指定的标准、规范和设计手册等:b) 已有相似产品的维修性设计准则:c) 国内外产品通用的维修性设计准则、手册:d) 具体产品(包括弹/箭/星载设备和地面设备的维修性设计和维修活动的总结性文件,包括企业标准、设计规范、设计和研试文件等。5.2.4 制定维修性设计准则的基本原则5.2.4.1 减少维修
14、时间减少维修时间,可以采用以下设计za) 元维修设计:b) 标准的设计和零部件:c) 简单、可靠和耐久的设计和零部件:d) 模件(块化设计:e) 从基层级到基地级的有效的综合诊断装置。5.2.4.2 减少维修费用减少维修费用,可以采用以下技术:a) 降低对人员及技术的要求:b)模件(块)化设计:c) 减少专用维修工具;d)减少对设备维修的要求:e) 减少备牛和材料的消耗和费用:f) 减少计划外的维修。5.2.4.3 降低维修的复杂程度降低维修的复杂程度,可以采用以下设计:a) 系统、设备和设施的兼容性:b)零、组、部件标准化:c) 模件(块化设计:d) 相似零件、材料或备件的互换性;e) 最少
15、的维修工具、附件及设备:f) 适当的可达性、工作空间和工作通道。5.2.4.4 降低维修人员人力要求4 QJ 321 3-2005 降低维修人员要求,可以采用以下设计za) 合理有序的职能和工作分配:b) 方便的装卸、机动性、运输性及贮存性:c) 最少的人数和维修工种:d) 简单有效的维修规程。5.2.4.5 减少维修差错减少维修差错,可以采用以下设计:a) 避免易发生的漏检引起性能退化或失效:b) 避免无效维修,疏忽、滥用或误用维修;c) 避免危险的或难处理的工作内容:d) 避免维修标志和编码含混不清。5.2.5 通用维修性设计准则的主要内容与通用维修性设计准则相关的标准和技术资料参见GJB
16、/Z91一1997、MIL-HDBK-470A-1996等文件。航天产品通用的维修性设计准则主要内容包括:a) 简化设计、减少维修、便于维修:b) 可达性:c) 标准化:d) 互换性:e)模件(块)化;f) 防差错措施及设置识别标记:g) 测试和故障诊断:h) 维修安全:i) 人素工程:j) 应急维修(战时抢修)等。航天产品通用的维修性设计准则示例见附录Ao航天器维修性设计准则示例见附录B。5.3 维修性建模5.3.1 目的维修性建模的目的:用于进行维修性分配、预计、分析和评定。5.3.2 维修性模型的种类维修性模型按其形式的不同分为物理模型和数学模型两种类型。a) 物理模型(框图):包括维修
17、职能流程图、系统功能层次框图。维修性模型要考虑维修级别、维修方式等因素。b)数学模型:包括概率模型和统计模型。概率模型就是系统级产品的维修性参数与其各单元维修性参数之间的数学关系:统计模型就是维修性参数统计计算公式,用以进行维修险分析和定量评价等。设计人员在维修性分配、预计、分析和评定中,必须建立相应的物理模型,并且根据工作项目,从相应的标准或手册中选取数学模型。3 QJ 3213-一20055.3.3 建模的一般程序维修性建模的一般程序=a) 明确建模的目的和要求:b) 对建模的对象进行描述,建立维修性物理模型:c) 找出欲建模产品相关参数有影响的因素,确定分析参数:d)选取合适的数学模型:
18、e) 通过收集数据和参数估计,不断地对模型进行修改完善:f) 优化确定模型,并用以进行维修性统计分析与评价:g) 随着研制工作的进展,不断修改和完善模型。5.3.4 维修性模型示例5.3.4.1 维修职能流程圄维修职能流程图是对产品维修活动的先后顺序用框图的形式进行描述,形成直观的流程图。某地空导弹武器系统的中继级维修职能流程图如图1所示。施瞅修实相维用ATE和BITE迸行故障检测和隔离调整和(或)调准修复的LRU放到备件库或送回基层级注:LRU-现场可更换单元;X一自动测试设备;BlTE一机内测试设备;SRU一车间可更换单元。图l某地空导弹武器系统的中继级维修职能流程图5.3.4.2 系统功
19、能层次桓图系统功能层次框图是表示从系统到零件的各个层次所需的对维修特点和维修措施进行描述的系统框图。系统功能层次的分解是按其结构自上而下进行的,一直分解到可更换单元为止。分解时应结合维修方案,在各个产品上标明与该层次有关的重要维修措施(如功能测试、调整等)。为了简明,这些维修措施可用符号表示:a) 圆圈一一在该圈内的项目为可更换单元,故障后采用换件修理;b)方框一一框内的项目要继续向下分解:c) 含有L的三角形-一表示该项目用BITE即可故障定位:d)含有1的三角形-一表示需要使用外部测试设备才能进行故障隔离:6 e) 含有A的三角形一一表示换件后需调整或校正:f)含有c的三角形一一表示需要功
20、能检测。某接收分系统的功能层次框图如图2所示。接收分系统A C 图2某接收分系统的功能层次框圄5.4 维修性分配5.4.1 目的.0.1 QJ 321 3-2005 L 功能层次分系统组合组件零件将产品维修性定量要求分配给规定的功能层次,为各层次产品的研制者提供维修性设计指标,以保证系统或设备最终符合规定的维修性要求。5.4.2 应具备的条件开展维修性分配工作应具备下述条件:a) 已建立维修性模型:b) 己确定产品功能层次和维修方案(维修级别、维修资源、维修方式等); c) 已完成产品可靠性分配,有各功能层次故障率数据。5.4.3 基本步骤维修性分配的基本步骤如下:a)确定各层次产品的故障率和
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