浅谈可靠性理论在装备研制过程中的应用
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作者: 丁辽
摘要：现代武器装备系统日趋复杂，为了保证装备的正常工作，对装备各分系统甚至各个元器件都提出了相当高的可靠性要求。文章对可靠性理论在装备研制过程中的应用进行了初步的探讨和研究。
关键词：装备研制；可靠性；装备应用
中图分类号：F407 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0161-02
产品的可靠性是指产品在规定的条件下、规定的时间内，完成规定任务的能力。随着科学技术的日新月异，现代武器装备系统日趋复杂，为了保证装备的正常工作，对装备各分系统甚至各个元器件都提出了相当高的可靠性要求。1974年我国发射卫星的运载火箭因为一根直径为0.25mm的导线断裂，导致整个系统被引爆自毁。1986年1月28日，美国“挑战者号”起飞76秒后爆炸，其中7名宇航员全部丧身，直接经济损失达12亿美元。其原因仅仅是因为一个密封圈不密封所引起的。千里之堤毁于蚁穴，任何开始不起眼的小问题，如果不引起重视，就可能导致大问题，甚至危及生命。那么如何加强可靠性理论在装备研制过程中的应用呢？现就这个问题进行如下的阐述。
1 研制之前应对产品的可靠性要求进行确定
可靠性要求主要包括两种：即可靠性定量和可靠性定性。可靠性定性具体是指一种非量化要求，是为了能对可靠性产品进行获得，而对产品的软件和工艺以及产品的设计方面提出的要求。而可靠性定量要求涵盖了四个方面，即耐久性方面、可靠性储存方面、基本可靠性方面以及任务可靠性方面。在对可靠性要求进行确定时，应对可靠性水平等因素进行综合的考虑，包括相似产品、技术水平、进度、费用和使用要求等。在对可靠性参数进行选择时，应对参数是否便于测量、装备的复杂程度、类型特点、使用寿命长短等进行综合的考虑。在对系统任务的成功性及设备的完好性给予充分满足的基础上，对可靠性参数数量进行选择，要保证参数之间的协调，并尽量选择数量较少的参数，以对系统战备的任务成功性和完好性做出满足。在对可靠性要求进行确定时，应对验证方法和故障判据做出明确。
2 确定适宜的可靠性工作项目
首先应优先选择经济有效的可靠性工作项目。可靠性工作项目的选择取决于具体产品的情况，考虑的主要因素有：产品要求的可靠性水平；产品的类型和特点；产品的复杂程度和关键性；产品的新技术含量；费用、进度及所处阶段。可靠性工作项目应与相关工程的工作项目相协调，综合安排，相互利用信息，以减少重复的工作。应明确对可靠性工作项目要求的细节，以确保可靠性工作项目的实施效果。应对选择的可靠性工作项目进行评审，尽可能选择最少的可靠性工作项目，以实现规定的可靠性要求。
3 加强可靠性管理
3.1 对可靠性工作计划进行指定
需依照研制合同要求，对可靠性工作计划进行指定。具体涵盖可靠性工作项目的要求以及产品的可靠性要求。而合同规定的全部可靠性工作项目应涵盖在计划之中。同时还应包括评价完成结果的方式、完成形式、范围实施的程序以及工作项目的内容和工作项目的目的等各种可靠性工作项目的实施细则。
同时，还应包括可靠性工作的职责、实施机构和工作管理以及为了保证顺利实施计划而进行的各种资源配备，如经费、人员和组织等等；研制产品的计划以及工作可靠性，还有其他工作的说明等等；数据传递的程序和方式，获取资料的途径等等；安排评审可靠性工作以及所需要解决的关键性问题，工作进度安排和问题解决的途径和方法等等。
3.2 对合理的可靠性评审计划进行制定，使可靠性评审加强
应对可靠性评审计划进行制定，完成可靠性的评审工作，最终达到可靠性的要求。而评审要求、方式、类型、内容和设置等，是计划的主要内容。而可靠性评审应结合综合保障、维修性、安全性和作战性能进行。若有必要，也可单独进行。应以文件的形式来表现可靠性评审结果。主要包括完成的时间、相关解决措施、存在的问题和对结论的评审等。
3.3 建立故障报告、分析和纠正措施系统（FRACAS），设立故障审查组织
建立故障报告、分析和纠正措施系统（FRACAS），确定并执行故障记录、分析和纠正程序，防止故障的重复出现，从而使产品的可靠性得到增长。FRACAS的工作程序包括故障报告、故障原因分析、纠正措施的确定和验证以及反馈到设计生产中的程序。故障纠正的基本要求是定位准确、机理清楚、能够复现、措施有效。应将故障报告和分析的记录、纠正措施的实施效果及故障审查组织的审查结论立案归档，使其具有可追溯性。设立故障审查组织，负责审查重大故障、故障发展趋势、纠正措施的执行情况和有效性。
3.4 加强可靠性增长管理
应在研制早期制定并实施可靠性增长管理计划，以实现可靠性按计划增长。具体是承制方应从研制早期开始对关键的分系统或设备实施可靠性增长管理；应按GJB/Z77的规定确定可靠性增长目标，制定可靠性增长计划；应将产品研制的各项有关试验纳入到试验、分析与改进（TAAF）的可靠性增长管理轨道。
4 可靠性设计与分析
4.1 建立适宜的可靠性模型，进行可靠性分配和可靠性预计
建立产品的可靠性模型，用于定量分配、预计和评价产品的可靠性。具体是可采用GJB813的规定的程序和方法建立以产品功能为基础的可靠性模型，可靠性模型应包括可靠性框图和相应的数学模型。可靠性框图应以产品功能框图、原理图、工程图为依据且相互协调。应根据需要分别建立产品的基本可靠性模型和任务可靠性模型。可靠性分配的目的是将产品的可靠性定量要求分配到规定的产品层次。应将可靠性定量要求分配到规定的产品层次（包括软件），作为可靠性设计和提出外协、外购产品可靠性定量要求的依据。具体的可靠性分配值应列入相应的技术规范。所有的可靠性分配值应与可靠性模型一致。可靠性预计的目的是预计产品的基本可靠性和任务可靠性，评价所提出的设计方案是否能满足规定的可靠性定量要求。应对装备、分系统和设备进行可靠性预计。可靠性预计应包括：（1）基本可靠性，以便为寿命周期费用分析和保障性分析提供依据；（2）任务可靠性，以便估计产品在执行任务过程中完成其规定功能的能力。
4.2 加强故障模式、影响及危害性分析
采用故障树分析、潜在分析方法不断改进可靠性设计水平。采用故障树分析，对可靠性设计水平不断进行改进。通过系统结构的分析，对在制造、设计过程中的软件、设备、零部件、元器件可能出现的故障模式进行确定。同时分析每一个故障影响因素及发生的原因，便于对潜在的薄弱环节进行查找。并根据问题，提出相应的解决措施。所采取的故障模式应在规定的产品层次上进行。分析的过程中，应对任务剖面内的故障模式和寿命剖面进行综合而全面的考虑。同时制作和设计工作，使工业和设计能对工作的建议和结果进行真实的体现。采用演绎法逐级分析故障。对可能产生故障的原因进行查找，通过逻辑分析法，对软件和硬件的设计缺陷进行确定和分析，以便对措施及时进行改进。潜在分析法的目的是在假定所有的元件、器件均工作正常的情况下，分析确认能引起非期望的功能或抑制所期望的功能的潜在状态。根据所分析的对象，潜在分析可分为：针对电路的潜在电路分析、针对软件的潜在分析以及针对液体和气体管路的潜在通路分析。对任务和安全关键的产品应进行潜在分析。应在设计的不同阶段，利用已有的设计和制造资料及早开展潜在分析，并应随设计的逐步细化，及时进行更新分析。
5 加强可靠性评估与改进，不断提高装备的可靠性水平
通过有计划地收集装备使用期间的各项有关数据，为装备的使用可靠性评估与改进、完善与改进使用与维修工作以及新研装备的论证与研制等提供信息；评估装备在实际使用条件下达到的可靠性水平，验证装备是否满足规定的使用可靠性要求。对装备使用中暴露的可靠性问题采用改进措施不断提高装备的可靠性水平。
作者简介：丁辽（1975—），男，四川成都人，空军驻川西地区军事代表室工程师，研究方向：可靠性理论的应用。
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