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嘉峪檢測網(wǎng) 2022-10-19 14:43
1.引言
目前，高校的可靠性專業(yè)畢業(yè)生數(shù)量遠遠滿足不了企業(yè)的需求，很多可靠性工程師是別的專業(yè)轉(zhuǎn)崗任職，需要進行哪些專業(yè)培訓才能勝任崗位需求？通過了CAQ或ASQ的注冊可靠性工程師考試，是達到了哪一級的可靠性能力水平？
本篇首先梳理了企業(yè)可靠性工程師涉及的知識體系，然后基于知識體系給出了可靠性工程師5個能力等級的劃分，并給出各等級的標志性能力。
2.企業(yè)可靠性工程師崗位涉及的知識
筆者認為企業(yè)可靠性工程師需要具備的知識可分為三個方面：1）可靠性專業(yè)的知識；2）企業(yè)產(chǎn)品的可靠性相關(guān)知識；3）行業(yè)的可靠性相關(guān)知識。
可靠性專業(yè)具有獨立的知識體系與方法論，例如可靠性設(shè)計、分析、試驗、建模、預(yù)計、評估方法，這些方法屬于共性知識，與行業(yè)與產(chǎn)品類型無關(guān)。作為企業(yè)的可靠性工程師，首先要掌握可靠性專業(yè)的知識體系與方法論，然后要將可靠性專業(yè)知識與企業(yè)產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、維保等活動結(jié)合到一起，這要求可靠性工程師還要掌握企業(yè)產(chǎn)品的相關(guān)知識，甚至行業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)知識。
1）可靠性專業(yè)的知識
可靠性成為一門專業(yè)始于1957年的AGREE報告，在60多年的發(fā)展歷程中，可靠性專業(yè)的知識體系在廣度與深度上不斷拓展。筆者將可靠性專業(yè)的知識體系分為可靠性基礎(chǔ)知識、可靠性進階知識、可靠性系統(tǒng)工程知識三個層次進行概述。
（1）可靠性基礎(chǔ)知識
可靠性基礎(chǔ)知識的范圍可參考注冊可靠性工程師（CRE，Certified Reliability Engineering）考試的輔導(dǎo)教材。國內(nèi)工程師可選擇參加中國質(zhì)量協(xié)會（CAQ，China Association for Quality）或者美國質(zhì)量協(xié)會（ASQ，American Society for Quality）的認證考試，兩個組織都提供了考試的輔導(dǎo)教材，但教材內(nèi)容有所差別。
CAQ輔導(dǎo)教材目前使用的是2017年出版的第二版，分為兩大部分，第一部分是可靠性知識，包括7個章：可靠性概論，可靠性數(shù)學基礎(chǔ)，可靠性設(shè)計與分析方法，可靠性試驗，軟件可靠性與人-機可靠性，數(shù)據(jù)收集、處理與應(yīng)用，可靠性管理；第二部分是其它通用質(zhì)量特性的知識：維修性、測試性、保障性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性。
ASQ輔導(dǎo)教材目前已經(jīng)發(fā)展了3個版本，2008年版本分為以下7章內(nèi)容：Reliability management（可靠性管理），Probability and statistics for reliability（可靠性概率與統(tǒng)計），Reliability in design and development（設(shè)計與研發(fā)中的可靠性），Reliability modeling and predictions（可靠性建模與預(yù)計），Reliability testing（可靠性試驗，Maintainability and availability（維修性與可用性），Data collection and use（數(shù)據(jù)收集與應(yīng)用）。
以上兩個版本都給出了可靠性工程師應(yīng)該掌握的專業(yè)基礎(chǔ)知識，各章名稱具有一定的對應(yīng)關(guān)系，但里面具體內(nèi)容有不少差異，特別是可靠性管理部分，ASQ版本從系統(tǒng)工程的角度給出了客戶需求分析（功能質(zhì)量展開，QFD）、壽命周期成本分析等內(nèi)容；CAQ版本融入了GJB 450A《裝備可靠性工作通用要求》內(nèi)容。此外，CAQ版本給出了提供了測試性、保障性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性的基礎(chǔ)知識。
ASQ于2018年發(fā)布了最新版的CRE輔導(dǎo)教材，與2008年版本相比，體系結(jié)構(gòu)進行了較大調(diào)整（圖1展示了部分知識體系），分為5個部分：Reliability fundamentals（可靠性基礎(chǔ)），Risk management（風險管理），Probability and statistics for reliability（可靠性概率和統(tǒng)計），Reliability planning, testing, and modeling（可靠性規(guī)劃、試驗和建模），Life-Cycle reliability（壽命周期可靠性）。增加了供應(yīng)商可靠性評估、系統(tǒng)工程、雙V驗證（Validation & Verification）、風險管理技術(shù)、風險矩陣、失效物理模型與失效機理、根本原因分析、試驗設(shè)計（DOE）、6 Sigma等內(nèi)容，涵蓋了較廣的可靠性基礎(chǔ)知識。
圖1 ASQ CRE考試的知識體系
（2）可靠性進階知識
ASQ2018年版CRE輔導(dǎo)教材給出的可靠性專業(yè)知識覆蓋面較廣，但是深度還不夠，可靠性工程師在工程實踐中還需要進一步掌握可靠性進階知識，特別是可靠性物理學及失效分析方法，圖2是可靠性物理的經(jīng)典書籍。可靠性專業(yè)的核心研究對象是產(chǎn)品故障，可靠性工程師需要掌握產(chǎn)品的故障機理以及故障機理模型。
電子產(chǎn)品特別是半導(dǎo)體的典型故障機理：電遷移、應(yīng)力遷移、腐蝕、熱疲勞、時間相關(guān)電介質(zhì)擊穿、熱載流子注入、負偏溫不穩(wěn)定性等；機械產(chǎn)品的典型故障機理：高周疲勞、低周疲勞、蠕變、裂紋、干燥腐蝕、電化學腐蝕、磨損等。不僅要熟知這些故障機理模型（Pof模型），還要了解材料缺陷、應(yīng)力在故障機理中的作用，所以還要具備一些材料學知識：分子鍵、原子鍵、彈性/非彈性行為、材料的典型缺陷（空穴、位錯、晶界），激活能，等。
可靠性進階知識有很多，以下列舉了部分知識：
產(chǎn)品可靠性指標論證方法；
用戶使用場景分析方法；
產(chǎn)品任務(wù)剖面與環(huán)境剖面編制方法；
基于熱仿真、力學仿真、電磁仿真的可靠性分析方法；
知識矩陣及健壯性試驗設(shè)計方法；
故障注入測試方法；
多應(yīng)力耦合加速退化試驗方法；
整機耐久性加速試驗方法；
退化數(shù)據(jù)及加速退化數(shù)據(jù)建模與分析方法；
基于貝葉斯理論、證據(jù)理論、不確定理論的可靠性統(tǒng)計；
PHM及產(chǎn)品剩余壽命預(yù)測方法，等。
對于可靠性進階知識的學習，可以參考一些經(jīng)典可靠性書籍，例如《確定可靠性理論與方法》、《斷口學》、《裂紋學》、《結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析》、《失效分析技術(shù)》、《故障物理學》、、《功率半導(dǎo)體器件-原理、特性和可靠性》、《加速退化數(shù)據(jù)建模與統(tǒng)計分析方法及工程應(yīng)用》、《網(wǎng)絡(luò)可靠性及評估技術(shù)》、《Reliability Physics and Engineering》等。
（3）可靠性系統(tǒng)工程知識
可靠性知識的范圍比較廣泛，對于特定的行業(yè)或企業(yè)，能用到的可能只是其中一部分?？煽啃韵到y(tǒng)工程知識是關(guān)于如何利用可靠性基礎(chǔ)及進階知識解決企業(yè)可靠性難題的方法論。
可靠性系統(tǒng)工程知識包括如何設(shè)計可靠性工作流程（開展哪些可靠性活動，用到哪些可靠性知識，各可靠性活動的輸入輸出關(guān)系如何）？如何為各項可靠性活動建立技術(shù)規(guī)范或指南？如何將各項可靠性活動合理安排給各部門？為了更好完成各可靠性活動，怎樣針對可靠性工程師、系統(tǒng)工程師、研發(fā)工程師、制造工程師、工藝工程師、質(zhì)量工程師、售后工程師、項目經(jīng)理、市場部人員制定針對性的可靠性培訓計劃？如何對各可靠性活動執(zhí)行情況進行監(jiān)測或評審？如何建立可靠性工作的數(shù)據(jù)流與數(shù)據(jù)庫？導(dǎo)入哪些可靠性軟件工具或開發(fā)軟件工具提升可靠性工作效率？
廣義的可靠性還包括安全性、測試性、維修性、保障性、環(huán)境適應(yīng)性等通用質(zhì)量特性（“六性”），目前，“六性”工作是軍工、航空、航天等行業(yè)的必需工作。狹義可靠性是為了降低產(chǎn)品的故障率；安全性是產(chǎn)品故障時不會對人員、環(huán)境、裝備造成重大損害；測試性是產(chǎn)品發(fā)生故障的時候，能夠及時檢測出并定位到具體故障位置；維修性是能夠快速對產(chǎn)品故障進行修復(fù)；保障性是指能夠為產(chǎn)品維修提供必要的備品備件、專業(yè)人員、工具等；環(huán)境適應(yīng)性是指產(chǎn)品在極限工況下應(yīng)不被損壞并保持功能。
可靠性系統(tǒng)工程知識還包括在產(chǎn)品全壽命周期中如何系統(tǒng)性的開展“六性”的設(shè)計、分析、試驗、評估等工作，提升“六性”工作之間的融合，提升“六性”工作與產(chǎn)品功能、性能開發(fā)工作的融合。
2）企業(yè)產(chǎn)品的可靠性相關(guān)知識
可靠性工程師必須對企業(yè)產(chǎn)品有一定了解，否則，即使可靠性專業(yè)知識很豐富也解決不好企業(yè)的可靠性難題。可靠性工程師對產(chǎn)品的了解程度可以分為如下幾個層次：
初級水平：了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、主要功能、核心部組件及材料、關(guān)鍵性能指標、功能性能測試方法；
中級水平：了解產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)、研發(fā)過程、制造過程、關(guān)鍵工藝、部組件外購情況、售后維修情況、典型應(yīng)用場景、主要故障模式、可靠性測試方法，等；
高級水平：了解產(chǎn)品的各技術(shù)路線以及可靠性風險、主要故障模式的故障原因與故障機理、業(yè)界對企業(yè)產(chǎn)品失效分析的技術(shù)與能力、產(chǎn)品供應(yīng)鏈的可靠性能力水平，等。
3）行業(yè)的可靠性相關(guān)知識
技術(shù)層面：了解本行業(yè)或相關(guān)行業(yè)的可靠性技術(shù)規(guī)范、可靠性核心工作、龍頭企業(yè)產(chǎn)品的可靠性水平、行業(yè)產(chǎn)品的主要技術(shù)路線及可靠性水平、下一代技術(shù)路線及可靠性風險。
經(jīng)營層面：了解行業(yè)的市場規(guī)模及增長趨勢、產(chǎn)品可靠性水平對企業(yè)市占率的貢獻度、可靠性投入與企業(yè)利潤的比例關(guān)系、產(chǎn)品技術(shù)先進性與性能可靠性的優(yōu)先策略，等。
3.可靠性工程師的5個能力等級
1）能力等級劃分和各等級應(yīng)具備的知識
將可靠性工程師能力等級劃分為5個等級，從低到高依次為：初級可靠性工程師、中級可靠性工程師、高級可靠性工程師、可靠性專家、可靠性首席。各等級可靠性工程師應(yīng)具備的可靠性專業(yè)知識如圖3所示
圖3 可靠性工程師5個能力等級
高級別的可靠性工程師應(yīng)具備低級別可靠性工程師的知識要求。對于初級可靠性工程師，需要掌握可靠性基礎(chǔ)知識并對企業(yè)產(chǎn)品有初級的了解，可靠性基礎(chǔ)知識即CRE考試的知識體系?？煽啃怨こ處熜枰莆盏闹R不僅多而且深，入門門檻高，國內(nèi)很多企業(yè)的可靠性工程師由其他專業(yè)轉(zhuǎn)崗，沒有得到充分的專業(yè)培訓，尚未達到1級水平。
2）各等級標志性能力
（1）初級可靠性工程師（1級）
標志性能力：能夠參與企業(yè)大部分的可靠性活動，較好完成給定工作任務(wù)。
（2）中級可靠性工程師（2級）
標志性能力：能夠獨立負責某項或幾項可靠性活動。
（3）高級可靠性工程師（3級）
標志性能力：推進可靠性系統(tǒng)工程、組織解決各種故障問題、負責企業(yè)內(nèi)部的可靠性培訓。
（4）可靠性專家（4級）
標志性能力：設(shè)計并優(yōu)化可靠性系統(tǒng)工程，將產(chǎn)品可靠性提升到（保持）行業(yè)先進水平。
（5）可靠性首席（5級）
標志性能力：將可靠性融入企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，持續(xù)幫助企業(yè)獲得高利潤。
來源：可靠性觀察
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