摘要：本文介绍了CARMES软件的最新版本4.0的新增功能，包括增加了299C预计手册、108A预计手册，增加了马尔可夫过程模块，扩展了可靠性预计参数库，改进了保密性、运行效率，增加了用户角色、项目锁定等功能。
关键词：可靠性，维修性，保障性，软件，升级，CARMES
1 引言
CARMES是一款在质量可靠性行业内具有重大影响力的计算机辅助设计分析软件。该软件是我国首个工程实用化的大型专业软件，拥有许多国外同类软件不具备的标准和数据库支持，在工程安全保密、标准更新、数据库支持、性价比等方面优于国外同类软件，达到国际先进水平，具有与国外多家同类软件竞争的能力，处于国内领先地位。CARMES成功应用在航空航天、电子、通信、船舶等系统中。其高度集成的RMS强大功能、丰富实用的国情化数据库、良好的工程应用背景和一流的技术支持服务赢得用户的一致称赞。该产品曾获部级科技进步奖。
CARMES自从正式发布以来，经历了1.0、1.1、2.0、2.5、3.0、3.6等几次比较大的升级改版，产品由原来的8个模块扩展到现在的14个模块（其中增加了8个模块，去掉了2个模块）。CARMES在8年多的发展中，经过了数百家使用单位、上千用户的实践检验。通过长期吸取用户建议和使用意 见，CARMES不断的改进和升级，逐渐成为一款非常成熟和完善的产品。可以说，CARMES是中国众多质量可靠性工程人员共同设计的产品，她的成功真正是业界内众多工程人员发挥创新精神的典范。
在当前RMS技术不断发展、工程需求急剧扩展的背景下，CARMES软件即将迎来新版本4.0的发布。CARMES4.0适应工程的需要，在技术基础、数据支持、运行效率、稳定性等方面都进行了长足的扩展和改进。她将会为用户带来许多惊喜性的改变，将成为CARMES产品发展过程中的一个重要里程碑。
2 CARMES4.0的主要扩展与改进
2.1 增加可靠性预计手册299C
自从1998年我国可靠性预计标准299B发布以来，国内外具有影响力的可靠性预计标准（工作状态）都没有新版发布。但是近些年来，电子元器件技术迅猛发展，原有的预计标准已经不能适应当前技术发展的需要，许多新型元器件及超大规模的集成电路都无法进行合理的可靠性预计工作。为此，由信息产业部电子第五研究所数据中心等单位重新起草了新版的预计手册299C，代替原来的299B。此手册经过大量数据的分析整理、慎重的调研、众多单位的参考意见修订，内容已经基本确定，正在进行最后的标准审批。可靠性预计手册299C的发布，无疑将是可靠性预计技术发展的一项重大进步，为工程人员解决目前预计工作中预到的问题提供有效的帮助。299C除了解决国内元器件预计的问题，其中的附录A预计方法还解决了国外元器件在国内使用情况下的可靠性预计问题。
CARMES4.0将加入299C手册的预计方法。其中有“299C应力法”、“299C计数法”、“299C进口件应力法”、“299C进口件计数法”四种预计依据。“299C进口件应力法”、“299C进口件计数法”即对应手册中的“附录A采用进口电子元器件的电子设备可靠性预计”的应力法和计数法。
299C的主要更新内容，简述如下：
补充了直升机环境和导弹飞行环境的环境类别和环境系数。
质量标准和质量等级的全面更新。但是在软件中，尽量保留了新旧标准数据之间的对应关系。也就是说以前299B的质量等级数据，如果用299C预计，将会尽量保留，避免重新输入。但相对应的质量等级，质量系数可能不同，甚至质量等级代码也可能不同，用户需要注意。
调整了各类别元器件的基本失效率水平及π系数值。
增加了关键元器件可靠性预计模型，如压电陀螺，GaAs MMIC，光纤元器件、行波管等。增加了片式元件及SMT互连等28类新型元器件的预计模型或参数
扩展了微电路、大功率微波双极型晶体管和电子管的预计范围。如数字电路从原3000门扩展至5000000门，存储器从原262144位扩展至67108864位等。封装的管腿数也进行了扩充。
调整了各类别元器件的基本失效率水平及π系数值，元器件的失效率水平的调整。
299C附录A对国外元器件预计方法是在分析了多种国外电子设备可靠性预计手册，统计了大量进口电子元器件在国产电子设备上的使用数据后编制而成的。手册内容符合当前最新的元器件技术水平，可满足各类集成电路等原元器件的预计需要。如微处理器的晶体管数达220000000个，插接阵列（含PGA、 BGA和其他）封装的引出端数达1500个。
2.2 增加非工作状态可靠性预计手册108A
非工作状态可靠性预计手册是我国可靠性预计技术的特色，也是仅CARMES软件才具有的预计依据，国外的软件一般没有。随着技术的发展，非工作状态可靠性预计也和工作状态可靠性预计一样面临着一些困难。为此原标准108的起草单位信息产业部电子第五研究所数据中心也同步对旧 标准进行了更新，起草了108A。此标准也已经进入最后报批阶段，内容已经基本确定。
CARMES4.0加入了108A的两个预计依据“GJB108A详细法”和“GJB108A计数”。108A的主要变更内容如下：
增补了直升机和导弹飞行环境类别及其非工作环境系数。
更新了质量等级表中引用的生产执行标准，调整了部分元器件的质量系数；
调整了各类别元器件的非工作基本失效率数值和π系数值；
更新了各类别元器件通用失效率表；
增加了GaAs单片微波集成电路、FLASH、FIFO、片式膜电阻器、光敏电阻器、3类瓷介电容器、电容网络、片式线圈和片式电感器、振荡器、SMT互连、压电陀螺、光纤连接器、激光器、固体继电器、红外发光二极管、分米波发射管、光电管、充气微波开关管、小功率速调管、温敏元件、定向耦合器、仿真负载、仿真终端共23类元器件的非工作失效率预计模型或参数；
修改和完善了1类瓷介电容器、2类瓷介电容器、固体钽电解电容器、铝电解电容器、薄膜电容器、旋转电机、磁性器件共7类元器件的非工作失效率预计模型；
扩展了微电路的非工作预计范围（最大规模），如数字电路从原3000门扩展至5000000门，存储器从原262144位扩展至67108864位。
增加了针栅阵列（PGA）、球栅阵列（BGA）、芯片载体（LCC）等新型封装形式的非工作封装系数值。
2.3 数据库的更新
CARMES软件附带的元器件的预计参数库将进行扩充，由当前20多万条扩充到60~70万条。CARMES软件的元器件预计参数库包含了丰富的元器件预计需要的基本信息，是同类软件中信息最丰富、最有价值的数据库。预计参数库的进一步扩充，将为可靠性预计工作带来更高的效率。同时，适应299C的标准的需要，参数库的结构也有调整，预计参数库将包含299C预计手册需要的预计参数。
产品库的结构也有小的改变。产品的国内、国外属性将直接由供应商的国内、国外属性关联，不再单独输入。在进行批量预置可靠性预计依据和环境时，可以根据产品的国内、国外属性分开预置，以方便可靠性预计的操作。
2.4 用户角色的引入
在一些比较大的单位中，软件使用用户的管理工作比较繁琐。为此增加了用户角色的工作，以分担用户管理的工作。系统中用户角色划分如下：
管理员：分担系统管理员（adm）全部或部分权限。管理员只能由系统管理员（adm）指定，管理员不能再指定管理员。
部门管理员：管理本部门的用户和项目（本部门的项目指本部门用户建立的项目）。部门管理员不可以再指定部门管理员，可以新建本部门用户（新建用户的部门属性和部门管理员的一样，不可更改）和编辑所有本部门用户的信息，不能管理通用基础数据和日志。
普通用户：只能修改密码和新建项目。
2.5 增加模块“马尔可夫过程模块 (MarkovPro)”
马尔可夫过程模块主要解决系统动态过程的可靠性分析。通过建立系统动态过程中的状态图，定义各状态之间转移事件的发生概率（失效率或修复率），可以计算系统变化过程中任意时刻各状态的存在概率或转移到该状态的频率（即瞬态特性），也可以计算系统的可靠度、可用度等可靠性参数的瞬态或稳态值。通过定义状态的容量（或称作能力，可以代表任何状态某种属性），可以计算系统动态变化过程中的容量。
CARMES的MarkovPro模块主要功能包括：
Markov过程图形化建模：状态转移图的建立；
系统瞬态特性和稳态特性分析计算；
瞬态/稳态可用度、故障频率、MTBF/MTTF、MTTR、容量计算；
每一状态的概率、转移到每一状态频率的计算
马尔可夫过程模块是一个很好的系统动态可靠性分析工具，可以应用到各类系统，如网络系统的可靠性分析中，只要可以划分系统的状态即可，但系统中各事件发生概率的分布必须是指数分布。
2.6 运行效率提高
CARMES4.0对一些算法进行了优化，一些模块的运行效率大大提高。例如n中取k的冗余系统计算，即使n取40000的时候，系统计算也是在一瞬间即可完成，这对于大型雷达系统的可靠性预计非常有用。产品树导入EXCEL文件、EDA文件的速度也都得到提高，上千个元器件都可以瞬间完成。还有其它批量操作功能运行速度都得到了提高。运行效率的提高节省了用户的操作时间，也提高了用户进行可靠性分析工作的效率。
2.7 安全、保密性的提高
当前保密工作是各单位都非常重视的重要工作。软件工具的保密性问题对整个保密工作来说是非常重要的内容。CARMES软件完全由我国的自有技术开发，在保密性方面本身就具有得天独厚的优势。同时，CARMES特有的安全机制能够满足各工程的需要。能够对产品树各分系统进行权限设定的功能，既保证协作的方便性，又保证安全的需要。CAREMS以前的版本对系统的部分关键数据已经进行了加密处理，保证数据在传输过程中的安全性问题。
CAREMS4.0针对当前的保密工作需要，增加了一些安全保密需要的功能。例如，强密码功能。如果系统设定启用此功能，那么所有用户的密码都必须符合强密码设定要求。安全日志功能进一步增强，所有用户的重要操作都记入日志，而且日志具有不可毁迹的功能。尤其对于一些危及安全的可疑操作，都记入日志。
在进行项目的权限设定时，CARMES4.0增加了按用户组进行设定的功能，既提高了权限设定的效率，也减少了权限设定错误的可能性。
CARMES4.0还增加了系统关键计算参数设定的分级管理的功能。例如对可靠性评估计算参数的设定，提供了系统级统一设定或项目级统一设定的功能。此功能可以避免各系统分析人员各自为政、计算结果缺少统一可比性的问题。
2.8 各模块功能的改进
CARMES4.0还对多个模块的一些功能进行了改进，更方便用户的使用，或高级用户的特殊需要。简述如下：
a 报表功能的增强。大部分通用数据报表的格式都可以用户自定义，用户可以设定表格的内容和形式。这些表格的设计，除了可以直接打印，还可以导出到EXCEL或Word，而且导出的格式和自定义格式非常一致。
b 可靠性预计、仿真的图形报表改进，图形和数据可以同时查看或打印，可以自定义格式。
c 可靠性评估设备的信息和产品树上的结构可以自动相互更新，减少用户操作。
d 项目的锁定功能。锁定后，项目数据只允许浏览。
e 产品信息表，用户可以查询仅属于优选目录中的内容。
f 维修性预计，增加了维修级别。分析计算中可以选择特定的维修级别进行分析计算。计算结果增加了“维修性指数（每工作小时平均维修工时）”、“平均预防性维修时间”、“平均预防性维修工时”、“每工作小时平均维修时间”等参数。
g FRACAS故障报告数据的录入更自由方便。而且FRACAS数据的录入还可以选用Web版，用户直接可以在浏览器中输入FRACAS的故障报告等数据。
其它改进这里不再一一列出，老用户在使用过程中，会慢慢体验到CAMRES4.0功能的改进带来的方便。
3 结语
CARMES4.0是集结了大量RMS最新科研成果和技术的一个产品，尤其是包含了许多我国自有的科技成果。她是我国的质量与可靠性工程人员发挥创新精神，是一个完全具有自有知识版权的产品。她将会帮助我国的质量与可靠性工程人员进一步设计出高质量、高可靠的产品，协助我国的航空航天、电子等各行业继续发展，取得更大的成就。
CARMES4.0由信息产业部电子第五研究所数据中心开发。
业务电话：020-87236694 020-87237902
技术支持：020-87237436 020-87237430
欢迎联系了解更多信息，欢迎索取试用版。
参考资料：
1 CARMES4.0用户手册
2 GJB/Z 299C电子设备可靠性预计手册
3 GJB/Z 108A电子设备非工作状态可靠性预计手册
