GJB299C标准的工程应用讨论

近期，针对可靠性知识共享学习会的会员们讨论的比较多的一个标准GJB299C，群主很有荣幸邀请其中一位比较熟悉的会员朋友鲁雪峰（鲁大师）进行了总结梳理，详细内容梳理汇总如下，在此再次非常感谢鲁大师的支持与共享，谢谢！

GJB299C《电子设备可靠性预计手册》是与美军标MIL-HDBK-217相对应的国军标，截止目前已经更新了三个版本，最新一个版本是2006年发布的。该标准是建立元器件与电子设备可靠性信息关联的重要标准。虽然目前已经有15年左右没有再更新，但其仍然是军工行业目前可靠性预计工作的重要参考标准。但在工程应用上，针对GJB299C，已经有很多创新性的探索。结合GJB299C，具体可以开展工作如下：

1.常规工作:开展可靠性预计
用元器件计数法和元器件应力分析法开展可靠性预计。元器件计数法一般应用于产品画完电路图，刚选完元器件的时刻，这个时候元器件的质量等级和种类信息是可以获得的，用计数法开展可靠性预计工作比较方便。元器件应力分析法一般用于产品进行了散热设计、电路仿真、电路热设计等仿真设计完成后，开始PCB板实物制作之前，这个阶段可以利用元器件应力分析法纠正设计的不足。
附录部分给出的进口元器件的失效率预计方法也是很好的数据输入。

2.分析产品薄弱环节
很多时候，可靠性预计工作的相对意义大于绝对意义，因为可靠性预计工作只能部分反映产品的可靠性水平。通过对产品的不同模块开展可靠性预计，可以发现失效率较高的模块，并根据FMECA结果，综合确定产品设计的薄弱环节，为进一步的设计改进措施提供依据。

3.元器件质量等级升级
元器件质量等级是影响元器件失效率计算的重要参数，从而与元器件的可靠性水平挂钩。在国产化背景下，元器件质量等级升级就显得非常有必要。可以参照GJB299C以及相关元器件筛选和试验标准，制定元器件质量等级升级方案，进而提升国产元器件的可靠性水平。

4.开展电子设备模块层级的元器件失效机理分析
与产品的FMECA自下而上的分析方法类似，产品的失效机理分析也可以自下而上的开展分析。而GJB299C的第7节则提供了元器件及组件的失效模式供参考。可以作为失效机理分析的一个输入。

5.开展维修性、测试性分析
开展维修性和测试性分析的一个很重要输入是故障模式分析，尤其是测试性分析，是与电子设备的电路层次的设计结合最紧密，并且需要确定每种故障模式的失效概率以及发生频数，这可以结合GJB299C可靠性预计数据以及其第7节的失效模式发生比例来深入开展工作。这一点在标准的前言中已经指明，具体的可以参考相关书籍。

6.确定环境折合因子<或者叫环境折合系数>
在装备可靠性评估工作中，由于经费不足，无法开展大量的专项可靠性试验，进而造成可靠性评估数据不足，需要利用各类试验数据，比如常温拷机、系统联调、环境试验等，但这些试验数据在转换为产品可靠性评估数据时，往往遇到确定环境折合因子的问题。环境折合因子的定义是产品在两种环境下的失效率比值（参考HJB54-1993）。比较精确的环境折合因子计算方法是：通过预计两种环境下的失效率，计算出其比值，将比值作为环境折合因子。有时候元器件信息无法获得，无法开展精确的可靠性预计，此时可以用环境系数，取加权平均值或者最小保守值。
该方法在理论研究中的成果包括论文《极小子样高可靠（长寿命）电子设备可靠性验证》（航天电子对抗1994年）、《工程上环境折合系数的确定方法及其应用》（环境技术期刊2019年）、《基于薄弱环节的整机加速因子计算》（装备环境工程，2019年），在工程上也有广泛应用，可以解决经费不足下的可靠性指标验证问题。

7.可靠性预计数据库的建立
因为该标准给出了流程化的预计方法，以及详细的元器件信息，为企业建立可靠性预计的数据库提供了很好的支撑。目前相关的数据库市场上已经有很多。

8.制定加速试验方案
部分产品由于可靠性指标较高，在开展可靠性指标验证时，因为经费的限制，往往只能考虑加速试验方案。但加速因子的确定成本往往非常高，一种方式是首先开展元器件的失效机理分析，采用正交试验设计，确定各个元器件的加速因子，然后再确定整机加速试验因子；另外一种法方式是确定直接对整机利用步进应力或恒定应力等，摸出整机加速因子。无论哪种方式试验的成本依然会很高。因此，对很多企业还是不适合。
由于很多加速试验方案都是基于温度模型（阿伦尼斯模型）来确定加速因子，而299C中各元器件的失效率在不同温度下是不同的，因此可以很好利用299C，通过可靠性预计来计算加速因子。毕竟本质上加速因子和环境折合因子是一个意思。同时，应该看到，GJB299C第7节所给的元器件失效模式，也可以为产品的失效机理分析提供支撑。

9.新研元器件的失效率确定
随着时代的发展，会有很多新的元器件出来，而新研元器件失效率也可以参照GJB299C，考虑质量等级、环境系数、电路负载等因素，来开展相应的失效率计算方法研究。

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