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本文通過對產(chǎn)品通用質(zhì)量特性（環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、測試性、維修性、保障性、安全性）的研究，提出了如何對質(zhì)量特性進(jìn)行指標(biāo)論證，如何將通用質(zhì)量特性設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中去，如何評估產(chǎn)品的通用質(zhì)量特性，以及如何搞好和提高產(chǎn)品的通用質(zhì)量特性。

 

由于文章篇幅較長，本期先介紹“指標(biāo)論證”相關(guān)內(nèi)容。

 

一個(gè)產(chǎn)品要成為一種商品，被廣大消費(fèi)者所接受和成為受歡迎的名牌產(chǎn)品；一個(gè)軍品要成為一種招之既來、來之能戰(zhàn)、戰(zhàn)之能勝的武器，除了它的功能和性能外，就是它對環(huán)境的適應(yīng)性、使用的可靠性、電磁兼容性、測試性、維修性、保障性、安全性。有時(shí)，人們?yōu)榱吮３诌@些特性，寧愿犧牲部分功能和性能來首先保證它們。對這些特性，為了表達(dá)方便，常常稱其為六性（講六性時(shí)常將電磁兼容性放在環(huán)境適應(yīng)性中）。美國將這些特性簡稱為產(chǎn)品的RMS特性?，F(xiàn)在人們又將其簡稱為產(chǎn)品的通用質(zhì)量特性，以便與產(chǎn)品的專用質(zhì)量特性相區(qū)別。

 

歷來是軍用技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)民用技術(shù)的發(fā)展，軍用裝備的發(fā)展帶動(dòng)民用產(chǎn)品的發(fā)展，軍用技術(shù)多數(shù)是民用技術(shù)的先驅(qū)，民用技術(shù)很多都是從軍用技術(shù)轉(zhuǎn)化來的，對產(chǎn)品通用質(zhì)量特性的研究，起源于軍用裝備。然而，隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已從軍向民轉(zhuǎn)讓，到相互轉(zhuǎn)化，發(fā)展到“軍轉(zhuǎn)民”越來越少，“民轉(zhuǎn)軍”越來越成為主流。

 

指標(biāo)論證

 

01.概述

 

一個(gè)產(chǎn)品要具有滿意的通用質(zhì)量特性，首先要將它設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中去，這樣才能形成固有的通用質(zhì)量特性。然而無論是定性通用質(zhì)量特性還是定量通用質(zhì)量特性，首先要做好指標(biāo)論證。指標(biāo)論證的輸入來自對裝備全壽命期間所經(jīng)受到通用質(zhì)量特性的分析與要求。指標(biāo)論證的輸出是通用質(zhì)量特性的設(shè)計(jì)輸入。為做好指標(biāo)論證：

 

1）分析產(chǎn)品在全壽命期間對通用質(zhì)量特性的需求。分析要涉及到：產(chǎn)品將可能遇到的自然環(huán)境，安裝平臺(tái)的誘發(fā)環(huán)境與電磁環(huán)境，壽命期每個(gè)階段暴露于某環(huán)境下出現(xiàn)的可能性與出現(xiàn)的頻度、相對和絕對持續(xù)時(shí)間。使用者對使用該產(chǎn)品的維修保障與安全要求等。

 

2）收集相似性裝備的數(shù)據(jù)：應(yīng)盡可能收集與在研產(chǎn)品基本相同的在用產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，這些在用產(chǎn)品在使用地域、功能和性能、所處平臺(tái)等方面都與在研裝備相類似；如果沒有這樣的在用裝備，則應(yīng)收集具有一定可比性的相似產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出可用于在研產(chǎn)品備所需的數(shù)據(jù)。

 

通過現(xiàn)場實(shí)測采集數(shù)據(jù)：得出相對其它方法更接近在研產(chǎn)品的使用役環(huán)境數(shù)據(jù)，首先使用實(shí)測應(yīng)力，其次相似應(yīng)力，最后是標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)力，已成為國內(nèi)外在這一專業(yè)的共識。

 

3）收集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與采標(biāo)

 

對一個(gè)新的領(lǐng)域。特別是一個(gè)新品，特別是大型電子系統(tǒng)的研制，首先要解決的問題是采標(biāo)問題，所謂得標(biāo)準(zhǔn)者得天下，可見標(biāo)準(zhǔn)對新品研制工作的重要和意義了，采標(biāo)合適與否直接涉及到研制技術(shù)難度的高低、研制進(jìn)度的快慢、研制成本等方方面面的問題。

 

02.通用質(zhì)量特性需論證的主要指標(biāo)

 

指標(biāo)論證說簡單一點(diǎn)就是要解決需要和可能的問題，也就是：需要在研制時(shí)間、研制經(jīng)費(fèi)、技術(shù)難度中平衡。

 

1）環(huán)境適應(yīng)性

 

主要是根據(jù)要部署的地區(qū)與平臺(tái)環(huán)境條件，給出所需考核的環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目、方法及其試驗(yàn)條件要求。環(huán)境試驗(yàn)是大家比較熟悉的，由于篇幅限制，在此僅提出論證時(shí)應(yīng)注意的要點(diǎn)：

 

①不是全壽命期可能遇到你的環(huán)境因素都要考慮的，要考慮它的出現(xiàn)概率。

 

②對每一環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目，要明白標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)條件給出的原則，例如基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2423，它的嚴(yán)酷等級是以貨架產(chǎn)品的形式給出，讓采標(biāo)用者根據(jù)需要從選取的；道路車輛GB/T 28046是不產(chǎn)生疲勞失效的角度給出的量級，軌道交通GB/T30012是從壽命（疲勞）和加速角度給出的試驗(yàn)量級，軍標(biāo)GJB150中的高低溫要求是考慮了一定的風(fēng)險(xiǎn)率給出的，振動(dòng)從功能和耐久（能承受全壽命期間安裝平臺(tái)給樣品的最大強(qiáng)度振動(dòng)的能力）角度給出試驗(yàn)量級等。

 

③如果是安裝平臺(tái)的實(shí)測數(shù)據(jù)，要明白數(shù)據(jù)是如何處理出來的，例如實(shí)測工況的概括性，數(shù)據(jù)處理的方法與置信度，安全裕量的大小等。

 

2）可靠性

 

由于篇幅限制，本文對這部分的論述從簡，可靠性指標(biāo)有:

 

①可靠性指標(biāo)

 

R(t)可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的概率。

MTBF：即基本可靠性，它給出的是產(chǎn)品所需備件和維修人力方面的信息。對基本可靠性凡是相關(guān)失效都計(jì)入MTBF值。

MTBCF：即任務(wù)可靠性，它給出的是完成任務(wù)的信息,任務(wù)成功的概率,它是平均無致命故障之間的間隔時(shí)間。

談可靠性指標(biāo)的高低應(yīng)與統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案、試驗(yàn)剖面和失效判據(jù)密切相關(guān)。

 

②統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案

 

統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案是根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)率和鑒別比制定，按一定的置信度產(chǎn)品MTBF真值作出估計(jì)。

 

③試驗(yàn)剖面

 

是指可靠性試驗(yàn)中施加給產(chǎn)品的應(yīng)力，并且這種應(yīng)力在總試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)以周期形式隨時(shí)間變化。據(jù)國外資料介紹和國內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果分析，真正影響產(chǎn)品MTBF值高低的不完全取決于是所選用的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案，而是施加給樣品的試驗(yàn)應(yīng)力，原因可能是多方面的，首先統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案是建立在抽樣理論基礎(chǔ)上的。而由于可靠性的費(fèi)用高，樣品量少，這一前提條件就不能被滿足。

 

④失效判據(jù)

 

能定義產(chǎn)品失效的依據(jù)，可靠性試驗(yàn)中出現(xiàn)的關(guān)聯(lián)責(zé)任失效數(shù)，將作為計(jì)算MTBF值高低的依據(jù)，即通過與否的判決依據(jù)。

 

綜合上述：可靠性指標(biāo)論證，必須對上述4點(diǎn)，給出描述，缺一都是不完整的。嚴(yán)格來說，合同、任務(wù)書，研制總要求對可靠性的要求應(yīng)給出上述4點(diǎn)內(nèi)容，只有這樣，設(shè)計(jì)師才能更好的完成產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)。

 

3）測試性

測試性是指軍用設(shè)備能及時(shí)準(zhǔn)確地確定其工作性能、狀態(tài)，并隔離其內(nèi)部故障的一種設(shè)計(jì)特性。好測試性設(shè)計(jì)能提高產(chǎn)品完好性和任務(wù)成功性，減少對維修人力和其它資源的要求，降低任務(wù)電子系統(tǒng)設(shè)備壽命周期費(fèi)用，并為系統(tǒng)性能、維修、管理提供必要的信息。

 

測試性需要論證的指標(biāo)有：

 

①故障檢測率

被測試項(xiàng)目在規(guī)定期間內(nèi)發(fā)生的所有故障，在規(guī)定條件下用規(guī)定的方法能夠正確檢測出的百分?jǐn)?shù)。

 FDR =(Nd/NT)100%       （1）

 式中：

FDR—故障檢測率；

Nd—用規(guī)定的方法正確檢測到的故障數(shù)；

NT—在規(guī)定工作時(shí)間內(nèi)實(shí)際發(fā)生的故障總數(shù)。

 

②故障隔離率

被測試項(xiàng)目在規(guī)定期間內(nèi)已被檢出的所有故障，在規(guī)定條件下用規(guī)定方法能夠正確隔離到規(guī)定個(gè)數(shù)可更換單元內(nèi)的百分?jǐn)?shù)。

 FIR =（NL/ND）100%        （2）

 式中：

FIR—故障隔離率；

NL—用規(guī)定方法正確隔離到不大于規(guī)定模糊故障度的故障數(shù)；

ND—用規(guī)定方法實(shí)際檢測出的故障數(shù)。

 

③虛警率

在規(guī)定期間內(nèi)發(fā)生的虛警數(shù)與故障指示總次數(shù)之比。

        FAR =（NFA/N)100% = (NFA/(NF +NFA)）100%     （3）

式中：

FIR—虛警率

NFA—虛警次數(shù)

NF—真實(shí)故障指示數(shù)

N— 指示（報(bào)警）總次數(shù)

 

4）維修性

給定的使用條件下，按規(guī)定的程序和資源實(shí)施維修時(shí)，使裝備保持或恢復(fù)能完成要求的功能的狀態(tài)的能力。維修性是指在規(guī)定的條件、時(shí)間、程序和方法等約束下完成維修的能力。是由產(chǎn)品設(shè)計(jì)決定的，使其維修簡便、迅速、經(jīng)濟(jì)的質(zhì)量特性。維修性中的"維修"包含修復(fù)性維修、預(yù)防性維修等內(nèi)容。各種設(shè)備、系統(tǒng)都有維修性要求。除硬件外，軟件也有維修性問題(在軟件行業(yè)通常稱為可維修性)。維修一般分為：預(yù)防性維修和修復(fù)性維修。

維修性需要論證的指標(biāo)有：即通過一定的技術(shù)途徑設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中去的技術(shù)指標(biāo)。維修性試性需要論證的指標(biāo)有：

 平均修復(fù)時(shí)間：MTTR；     

 平均預(yù)防性修復(fù)時(shí)間：MPMT  ≤3min （起飛前）；

 恢復(fù)功能的任務(wù)時(shí)間：MTTRF。

 

5）保障性

隨裝工具數(shù)量與重量；各維修級別器材庫存量、各維修級別保障設(shè)備利用率；各維修級別備件滿足率；各維修級別保障設(shè)施利用率；器材（備件）攜運(yùn)基數(shù)；使用人員、數(shù)量與技能等級與培訓(xùn)率；各維修保障機(jī)構(gòu)維修人員數(shù)量、技能等級（按專業(yè)職務(wù)）與培訓(xùn)率；技術(shù)資料的種類、數(shù)量與差錯(cuò)率。

 

保障性需要論證的指標(biāo)有：

備件利用率：不小于95%。

 

6）安全性

產(chǎn)品的安全性直接關(guān)系到人員和產(chǎn)品的安全。安全性貫穿于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、檢測、使用、維修等環(huán)節(jié)。

安全性：簡單來說，就是不發(fā)生事故的能力

危險(xiǎn)性：簡單來說，可能導(dǎo)致故障的狀態(tài)

安全性需要論證的指標(biāo)有：

      P=N/T        （4）

式中：

N—總事故次數(shù)；

T—總觀察時(shí)間。

 

7）電磁兼容性

電磁兼容性是指電子設(shè)備所產(chǎn)生的電磁能量既不對其他電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，也不受其他電子設(shè)備的電磁能量干擾的能力。由于受篇幅限制，本文對此省略。