二十世紀(jì)留給二十一世紀(jì)可靠性工程熱點(diǎn)問題

1、.：.；一、對可靠性定義再認(rèn)識可靠性通常被定義為：“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的才干或定義為：“在規(guī)定的條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)所允許的缺點(diǎn)數(shù)。數(shù)學(xué)表達(dá)式為平均缺點(diǎn)間隔時(shí)間(MTBF)。這就以為隨機(jī)缺點(diǎn)是不可防止的，也是可以接受的。這就導(dǎo)致由于設(shè)計(jì)緣由引起的缺點(diǎn)只需在允許數(shù)之內(nèi)，往往不能追溯到最終根源。由于制造過程導(dǎo)致的缺點(diǎn)，只需仍低于答應(yīng)的缺點(diǎn)數(shù)也就不被清查。為此，在國際上早在1995年對這傳統(tǒng)的可靠性定義提出了質(zhì)疑，在歐洲開場用無維修運(yùn)用期(MFOP)取代原先的MTBF，缺點(diǎn)率浴盆曲線分布規(guī)律也就被突破。由此，摒棄隨機(jī)失效無法防止的舊觀念。因此，當(dāng)前國際上興起的在可靠工程中推

2、行失效物理方法的新潮流，設(shè)計(jì)出不存在隨機(jī)失效的產(chǎn)品并非沒有能夠。同時(shí)，從缺點(diǎn)修繕轉(zhuǎn)換到方案預(yù)防維修。這就需求產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)人員必需清楚產(chǎn)品將會怎樣發(fā)生缺點(diǎn)，普通何時(shí)發(fā)生缺點(diǎn)。要做到必需作好如下兩項(xiàng)任務(wù)：1、改動可靠性設(shè)計(jì)思緒以自下而上的可靠性設(shè)計(jì)方法，取代采用MTBF進(jìn)展自上而下分配方法。當(dāng)產(chǎn)品系統(tǒng)構(gòu)思和設(shè)計(jì)完成之后，單元的設(shè)計(jì)師們應(yīng)在設(shè)計(jì)前充分了解單元，模塊的環(huán)境條件，能夠發(fā)生缺點(diǎn)的關(guān)鍵部及缺點(diǎn)方式、機(jī)理、在設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)加以處理，且自下而上能夠存在的可靠性問題都得到徹底處理，不僅可以將系統(tǒng)可靠性建立在踏實(shí)的根底上，而且可以確保系統(tǒng)的可靠性目的留有充分的余地。同時(shí)防止因設(shè)計(jì)后期發(fā)現(xiàn)問題再進(jìn)展更改設(shè)

3、計(jì)，不僅費(fèi)時(shí)，且效果不好，重點(diǎn)可采取如下設(shè)計(jì)措施：采用形狀監(jiān)控，缺點(diǎn)診斷和缺點(diǎn)預(yù)測設(shè)計(jì)；引入容錯(cuò)和冗余設(shè)計(jì)可重構(gòu)性設(shè)計(jì)動態(tài)設(shè)計(jì)缺點(diǎn)軟化設(shè)計(jì)環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)冗余設(shè)計(jì)在義務(wù)才干不受影響下，留出可接受的降級程度設(shè)計(jì)等。 2、改動可靠性工程任務(wù)方法為了到達(dá)產(chǎn)品無維修運(yùn)用周期，必需把人力、精神集中于產(chǎn)品研發(fā)早期階段，只需從工程開場第一天就強(qiáng)調(diào)可靠性，才干真正落實(shí)自下而上的可靠性設(shè)計(jì)方法。早期明了產(chǎn)品的中心單元和薄弱環(huán)節(jié)，開展失效物理方法任務(wù)，采取有效糾正與預(yù)防措施，才干做到“無維修運(yùn)用期。為此，應(yīng)做如下任務(wù)：失效物理分析、研討與運(yùn)用開展可靠性研制實(shí)驗(yàn)，及早暴露設(shè)計(jì)缺陷，采取有效糾正措施。開展高加速應(yīng)力實(shí)驗(yàn)(

4、HAST)，暴露產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)予以糾正嚴(yán)厲設(shè)計(jì)評審制度，消除設(shè)計(jì)隱患制定合理預(yù)防維修方案并予以實(shí)施。二、關(guān)于可靠性目的體系及其驗(yàn)證 當(dāng)前電子產(chǎn)品普遍用平均缺點(diǎn)間隔時(shí)間MTBF來表征。MTBF是產(chǎn)品根本可靠性目的。在可靠性估計(jì)時(shí)，以串聯(lián)模型為根底，但用戶最關(guān)懷的是義務(wù)可靠性，即平均致命缺點(diǎn)間隔時(shí)間MTBCF，在軍品合同中都簽的是MTBF，在進(jìn)展可靠性目的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)時(shí)，都是以MTBF為根據(jù)。這出現(xiàn)了對缺點(diǎn)的認(rèn)識問題，普通都把可靠性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)品的存在形狀簡化為“二元形狀處置，即以為產(chǎn)品要么能完成規(guī)定功能，視為勝利；要么不能完成規(guī)定功能，視為缺點(diǎn)，非此即彼。缺點(diǎn)統(tǒng)計(jì)也比較簡單，要么為0，要么為1，對缺點(diǎn)

5、既不分類，也不加權(quán)，這在工程實(shí)施顯然存在問題。大量現(xiàn)實(shí)證明，產(chǎn)品的不同缺點(diǎn)呵斥的影響也不同。有的后果嚴(yán)重，損失很大(如雷達(dá)產(chǎn)品發(fā)射機(jī)的磁控管或行波管等)，有的后果細(xì)微(如指示燈失效，顯示器畫面瞬時(shí)抖動等)，損失很小。假設(shè)把這些后果嚴(yán)重程度不同的缺點(diǎn)，等同對待，客觀上是不合理的，與實(shí)踐情況也是不相符的。在產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證與評價(jià)中，在確認(rèn)缺點(diǎn)，采用什么方法對缺點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)展處置，直接關(guān)系到產(chǎn)品的生存和開展。假設(shè)這個(gè)問題處置不當(dāng)，就有能夠把本來具有開展?jié)摿Φ膹?qiáng)壯設(shè)計(jì)，冗余設(shè)計(jì)扼殺在研制早期。因此，早在70年代美國在地面產(chǎn)品廣泛地采用缺點(diǎn)加權(quán)，但由于這種方法存在著客觀的隨意性和評價(jià)結(jié)果，不確定性，并且在實(shí)際

6、上還存在一些詳細(xì)問題難以解釋。所以，在1980年美軍規(guī)范MILSTD785B公布后，缺點(diǎn)加權(quán)處置方法被取締，雖然785B規(guī)范取締了缺點(diǎn)加權(quán)問題，但對產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證中出現(xiàn)的缺點(diǎn)“二元形狀處置不合理和存在問題如何處理?所以，以美國陸軍為首的一些部門和專家研討所得的驗(yàn)證方案，就是把產(chǎn)品可靠性目的細(xì)化分解。分別驗(yàn)證，如把地面武器配備義務(wù)形狀區(qū)分以下五種加以考核。能圓滿完成義務(wù)(Missionworthy)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)排除缺點(diǎn)后能完成義務(wù)(Missionworthy)能完成義務(wù)，但性能降低(Missionworthy impaired)不能完成義務(wù)(Nonmissionworthy)不能完成義務(wù)，失去機(jī)

7、動才干(Nonmissionworthy) 把可靠性目的分解，外表看來是合理的，但又如何將這些目的進(jìn)展分配和估計(jì)及如何進(jìn)展可靠性設(shè)計(jì)，問題并非有些文章說的那么簡單，所以美軍于1986年10月17日發(fā)布的MILSTD7810正式文本中，初次提出在可靠性驗(yàn)證中按后果嚴(yán)重程度把發(fā)生缺點(diǎn)區(qū)分為：致命缺點(diǎn)，嚴(yán)重缺點(diǎn)和輕度缺點(diǎn)三類，這就意味著根據(jù)缺點(diǎn)嚴(yán)重程度可以進(jìn)展加權(quán)處置，美軍MI坦克就是這樣做的。我們國家有規(guī)范可查的就有近20種門類產(chǎn)品對缺點(diǎn)進(jìn)展加權(quán)處置，在軍品方方面面率先提出，在民品原郵電部的YD2821982，率先提出缺點(diǎn)加權(quán)問題，雖然有些門類產(chǎn)品明文中沒有提出缺點(diǎn)加權(quán)問題，但在實(shí)踐實(shí)驗(yàn)中也在進(jìn)展

8、缺點(diǎn)加權(quán)方案，只不過各自缺點(diǎn)加權(quán)權(quán)數(shù)不同而已。目前對缺點(diǎn)加權(quán)有爭議，該如何對待此問題這是二十世紀(jì)留給二十一世紀(jì)應(yīng)盡快處理的問題。三、改動傳統(tǒng)只注重硬件可靠性設(shè)計(jì)思緒 加強(qiáng)軟件可靠性設(shè)計(jì) 隨著社會日益信息化，社會的日常運(yùn)轉(zhuǎn)越來越依賴于軟件的電子系統(tǒng)，當(dāng)前電子系統(tǒng)(或設(shè)備)軟件功能較硬件功能占系統(tǒng)功能比例越來越高，通訊產(chǎn)品可占50%以上。但目前人們只注重硬件可靠性，而對軟件可靠性很“淡然，雖然軟件缺點(diǎn)頻繁發(fā)生，危害很大，但在開展可靠性工程任務(wù)時(shí)，對軟件可靠性提及甚少，緣由有二：一是開展軟件可靠性任務(wù)較晚。在國際上雖然在二十世紀(jì)六十年代后期就已開場，但軟件可靠性工程概念在八十年代末提出，時(shí)至今日軟件

9、的有關(guān)技術(shù)還不夠成熟，還有許多問題有待研討，在我國八十年代才有極小數(shù)專家從事分散、零星的研討，進(jìn)入九十年代軟件可靠性工程一詞才出現(xiàn)，目前正處于軟件可靠性實(shí)際研討向工程運(yùn)用過渡時(shí)期，二十一世紀(jì)要處理的是如何像硬件可靠性技術(shù)一樣，軟件可靠性工程技術(shù)在產(chǎn)品研發(fā)中被廣泛運(yùn)用。二是軟件可靠性技術(shù)較為復(fù)雜，研討和運(yùn)用難度較大，其中有如下幾個(gè)方面：A可靠性模型非指數(shù)分布，普通屬于正態(tài)分布或威布爾分布，可靠性數(shù)字模型建立難度很大；B可靠性目確實(shí)定多樣化；C標(biāo)的實(shí)現(xiàn)、測試、評價(jià)和驗(yàn)證、方式不確定性；D電子設(shè)備的軟件可靠性很難與硬件可靠性剝離。有些軟件缺點(diǎn)是由硬件設(shè)計(jì)缺隱和缺點(diǎn)所引發(fā)的。開展軟件可靠性工程主要有以

10、下任務(wù)：A建立可靠性模型；B確定系統(tǒng)軟件可靠性目的；C進(jìn)展軟件可靠性目的分配；D進(jìn)展可靠性目的估計(jì)；E軟件可靠性設(shè)計(jì)；防錯(cuò)設(shè)計(jì)容錯(cuò)設(shè)計(jì)標(biāo)錯(cuò)設(shè)計(jì)糾錯(cuò)設(shè)計(jì)缺點(diǎn)恢復(fù)設(shè)計(jì)等F軟件可靠性分析：軟件失效方式影響分析(SFMEA)軟件缺點(diǎn)樹分析(SFTA)Pertri網(wǎng)分析法G軟件可靠性驗(yàn)證。軟件可靠性普通都是經(jīng)過軟件可靠性測試，評價(jià)已到達(dá)軟件可靠性程度，來加以驗(yàn)證。國內(nèi)外有些專家以為由于軟件缺點(diǎn)過程的隨機(jī)性和軟件驗(yàn)收測試期間不對軟件進(jìn)展修正，因此可以以為軟件可靠性服從指數(shù)分布，在這情況下，就可參考GJB899來確定軟件可靠性驗(yàn)收準(zhǔn)那么。四、改動傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品構(gòu)造設(shè)計(jì)觀念 實(shí)施集成化構(gòu)造設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品

11、構(gòu)造設(shè)計(jì)，按規(guī)范進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計(jì)，能將模塊或插件嚴(yán)密的裝進(jìn)框架內(nèi)，能緩沖減振即可，但伴隨科學(xué)技術(shù)開展，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為了提高產(chǎn)品可靠性，構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)改動這種傳統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計(jì)觀念和做法，而應(yīng)實(shí)施集成化構(gòu)造設(shè)計(jì)，所謂集成化構(gòu)造設(shè)計(jì)如上公式所示：電子產(chǎn)品構(gòu)造設(shè)計(jì)機(jī)械件可靠性設(shè)計(jì)熱設(shè)計(jì)EMC設(shè)計(jì)維修性設(shè)計(jì)三防設(shè)計(jì)上述諸設(shè)計(jì)要素中，不是簡單的相加，由于它們既有一致一面，也有矛盾一面，需求進(jìn)展權(quán)衡優(yōu)化設(shè)計(jì)。上述諸設(shè)計(jì)要素中，機(jī)械件可靠性設(shè)計(jì)難度最大，國內(nèi)外還都在進(jìn)展探求，機(jī)械件可靠性設(shè)計(jì)的根本途徑概括為：A無缺點(diǎn)設(shè)計(jì)與耐久性設(shè)計(jì)相結(jié)合B系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)與零部件可靠性設(shè)計(jì)相結(jié)合C傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與可靠性設(shè)計(jì)相結(jié)合D定性設(shè)計(jì)

12、與定量設(shè)計(jì)相結(jié)合E機(jī)械件可靠性設(shè)計(jì)與本錢設(shè)計(jì)相結(jié)合F機(jī)械件可靠性設(shè)計(jì)與電路可靠性設(shè)計(jì)相結(jié)合研討機(jī)械件可靠性，必需把握其特殊性，嚴(yán)密結(jié)合工程實(shí)踐，有針對性地研討機(jī)械可靠性的分析方法與設(shè)計(jì)方法。五、開辟質(zhì)量與可靠性管理新思緒推行IPPD管理 我于1995年末，在美國調(diào)查時(shí)曾訪問了世界著名的質(zhì)量管理專家朱蘭博士，當(dāng)談及質(zhì)量管理新趨勢時(shí)，他縱觀世界經(jīng)濟(jì)開展史斷言：“二十世紀(jì)是一個(gè)消費(fèi)的世紀(jì)二十一世紀(jì)將是一個(gè)質(zhì)量的世紀(jì)集團(tuán)公司將在質(zhì)量的波濤中經(jīng)受考驗(yàn)，人們將在質(zhì)量大堤下生活世界和美國在質(zhì)量管理上都在變革，質(zhì)量管理不再是單個(gè)煙囪。這些話言簡意深，值得我們沉思，最近我翻看了一下美國國防部研制實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)工程與

13、評價(jià)局系統(tǒng)工程副局長Mark schaeffer在空間與國防工業(yè)質(zhì)量討論會上的講話他總結(jié)美國質(zhì)量管理的三個(gè)階段：(1)早期階段，推行質(zhì)量檢驗(yàn)；(2)80年代，質(zhì)量重點(diǎn)轉(zhuǎn)移，推行TQM(Totac Quality Management)；(3)90年代；重點(diǎn)抓產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)，推行IPPD。講話中還談到：“今天的質(zhì)量是面向預(yù)防和過程驅(qū)動，從而使質(zhì)量的全部職責(zé)由質(zhì)量專業(yè)人員轉(zhuǎn)移到機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)人。質(zhì)量不再是“單個(gè)煙囪式的學(xué)科。而質(zhì)量必需是工程，制造軟件編程和產(chǎn)品維護(hù)的一個(gè)綜合要素。質(zhì)量必需是商務(wù)活動的組成部份。推行IPPD的實(shí)施強(qiáng)調(diào)并行任務(wù)和協(xié)作精神，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開場，設(shè)計(jì)、制造、實(shí)驗(yàn)、運(yùn)用和保證等各方

14、面的人員(包括可靠性及維修性人員)組成多學(xué)科的綜合產(chǎn)品組(IPT)，協(xié)同任務(wù)，一切人員都要了解產(chǎn)品的總目的和技術(shù)要求，一致思索并共同處理各學(xué)科問題。這種管理方法確保R&M&S(包括測試性、保證性和平安性)，從設(shè)計(jì)一開場就與傳統(tǒng)的性能一同設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中去，防止出現(xiàn)“兩張皮的問題。IPPD的實(shí)施強(qiáng)調(diào)用戶參與，以確保用戶的要求，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開場，用戶代表便作為IPT的成員參與設(shè)計(jì)，使每一個(gè)IPT成員都充分了解用戶的要求，特別是用戶對R&M&S的要求，把用戶要求轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品設(shè)計(jì)和過程的技術(shù)要求。并把這些要求設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中。美商獨(dú)資企業(yè)旭電(蘇州)科技，他們勝利的推行IPPD管理，成立了客戶專屬團(tuán)隊(duì)CFT(相當(dāng)

15、于IPT)。他們都有一個(gè)工程經(jīng)理作為召集人，由質(zhì)量、制造、工程、測試、業(yè)務(wù)、物料等不同部門的全職為CFT效力的人員組成。他們的共同目的是使客戶稱心，到達(dá)公司目的。IPPD管理是質(zhì)量觀從傳統(tǒng)質(zhì)量觀向現(xiàn)代質(zhì)量觀轉(zhuǎn)變的結(jié)晶。傳統(tǒng)質(zhì)量觀單純追求技術(shù)性能，著眼于缺陷糾正，在管理上以“產(chǎn)品符合消費(fèi)圖低和工藝規(guī)程要求，實(shí)施“檢驗(yàn)手段來保證產(chǎn)質(zhì)量量，俗稱“事后把關(guān)?，F(xiàn)代質(zhì)量觀追求產(chǎn)品“長期堅(jiān)持良好性能和“最正確壽命周期費(fèi)用，著眼于缺陷的預(yù)防。在管理上實(shí)施“三全管理，即：全過程、全員、全方位(性能、可靠性、維修性、經(jīng)濟(jì)性、平安性、保證性等)。由于世界各國尤其是經(jīng)濟(jì)興隆國家早已完成這種質(zhì)量觀轉(zhuǎn)變，因此紛紛推行IP

16、PD管理，如美國、英國、法國、日本等國，我國一些外資企業(yè)也開展了這項(xiàng)任務(wù)。要作好IPPD管理，必需作好如下任務(wù)：A在產(chǎn)品研發(fā)一開場就要樹立將質(zhì)量與可靠性設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中去的思想，在分案設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)組織IPT小組。B處理如何把技術(shù)性、可靠性、維修性、測試性、保證性、經(jīng)濟(jì)性、平安性等一致權(quán)衡優(yōu)化，并行設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中去的技術(shù)問題。C開展網(wǎng)絡(luò)化管理，加強(qiáng)可靠性與質(zhì)量監(jiān)控任務(wù)。D使IPT有效任務(wù)，必需加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，更重要的是“溝通，“溝通的中心問題是如何將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有用的信息，使IPT小組更好任務(wù)。六、開辟可靠性管理新方式 實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化管理 可靠性管理是可靠性工程組成部分，占有很重要位置，有人曾講；“產(chǎn)品可靠

17、性是設(shè)計(jì)出來的、制造出來的和管理出來的。可靠性管理是伴隨著可靠性工程開展而開展，縱觀可靠性工程開展史不難看出可靠性管理的開展歷程。美國是可靠性工程興起最早和開展最快的國家之一，具有代表性。50年代是美國可靠性興起和構(gòu)成年代。為理處理軍用電子設(shè)備和復(fù)雜導(dǎo)彈系統(tǒng)的可靠性問題，開展了可靠性技術(shù)研討，成立了軍用電子設(shè)備可靠性咨詢組(AGREE)，開展了全面的可靠性開展方案，但可靠性管理還未提到議事日程。(編者注，我國在當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的協(xié)助 下也在57年建成“可靠性與環(huán)境實(shí)驗(yàn)研討所即如今的廣州電子五所)。60年代是美國可靠性工程全面開展的階段，也是美國武器系統(tǒng)研制全面貫徹可靠性大綱的年代。在這10年中對重點(diǎn)武

18、器配備系統(tǒng)開場了可靠性管理，構(gòu)成了一套可靠性設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和管理規(guī)范，如MILHDBK217、MILSTD781和MILSTD785等。在工業(yè)界和各企業(yè)中對重點(diǎn)工程和重點(diǎn)可靠性任務(wù)工程實(shí)施“單點(diǎn)管理。70年代是美國可靠性開展步入成熟階段。主要特點(diǎn)是建立集中一致的可靠性管理機(jī)構(gòu)，擔(dān)任組織協(xié)調(diào)國防部范圍內(nèi)的可靠性政策、規(guī)范、手冊和艱苦研討課題等，成立全國數(shù)據(jù)網(wǎng)。工業(yè)部門和各企業(yè)也紛紛成立可靠性管理組織機(jī)構(gòu)。從產(chǎn)品可靠性目的分配、估計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、可靠性分析、可靠性實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)交換等進(jìn)展系統(tǒng)化管理，構(gòu)成了系統(tǒng)性“線條式管理，將“單點(diǎn)管理系統(tǒng)串聯(lián)起來。80年代以來美國可靠性工程向著更深、更廣的方向開展。在管理上，加強(qiáng)集中一致管理，強(qiáng)調(diào)可靠性及維修性管理制度化，在技術(shù)上深化開展軟件可靠性、機(jī)械可靠性，全面推行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)在可靠性工程中運(yùn)用，積極采用模塊化、綜合化、容錯(cuò)設(shè)計(jì)、光導(dǎo)纖維和超高速集成電路等新技術(shù)來全面提高現(xiàn)代武器系統(tǒng)的可靠性。1985年美國空軍推行了“可靠性及維修性2000年行動方案(R&M2000)更進(jìn)一步加強(qiáng)可靠性管理和制度化。為了保證可靠性、維修性、保證性及武器配備作戰(zhàn)才干，使武器配備到達(dá)戰(zhàn)備完好性、運(yùn)用可用性及義務(wù)勝利性，在管理上大力推行“矩陣式管理，縱向到位，橫向到邊。90年代美國由于以經(jīng)費(fèi)為獨(dú)立變量，廢除大量的軍用規(guī)范，