可靠性预计和分配的作用原理及预期效益

可靠性预计和分配的作用原理及预期效益为促进电子信息产业的发展，从根本上提高我国电子产品的整体可靠性水平，增强国际竞争力，务必开展与国防建设、国计民生密切相关的电子产品在方案论证、设计阶段的可靠性预计与分配工作。其作用原理及预期效果体现在以下几个方面：一、可靠性预计、分配是产品可靠性指标得以实现的基本保证开展可靠性预计和分配工作，是确保设计、生产具备规定可靠性指标产品的指导性和基础性工作。首先将产品可靠性指标自上而下逐级地分配到产品的各个层次，借此落实相应层次的可靠性要求，并使整个与各部分之间的可靠性相互协调。尽量做到既避免出现薄弱环节又避免局部“质量过剩”而带来浪费。可靠性预计则是自下到上地预计产品各层次的可靠性参数，判断各层次设计是否满足分配的可靠性指标。只有各层次的可靠性分别达到分配的要求，才能保证产品可靠性指标得以实现。对未达到分配指标要求的设计，则能发现其可靠性薄弱环节、设计上的隐患及提供选择纠正措施的指南，并依此改进设计直到满足指标要求为止。二、可靠性预计是提高电子信息产品行业质量与可靠性水平，增强国际竞争力的需要显然，借助可靠性预计技术标明产品可靠性指标，将有利于创立名牌和增强国际竞争力。不言而喻，用户不光需要物美价廉的产品，而且更要求产品安全可靠、经久耐用。因此，产品标明可靠性指标则好让用户选购放心、使用安心。八十年代以来，我国在电视机行业规定了创优的可靠性指标，它对促进电视机质量的提高和开拓市场方面成效卓著。然而，对于贵重而复杂的设备或有很高可靠性指标要求的产品，由于技术、费用成本及时间方面的限制，则不可能像电视机那样可通过统计试验来验证其可靠性指标。对此，必须尽早借助可靠性预计和分配技术，在产品设计阶段“设计进”规定的可靠性指标。即必须通过开展可靠性预计和分配工作尽早来落实产品的可靠性指标，而不是靠产品既成之后的抽样统计试验结果。出于市场竞争的需要，先进国家产品多标有可靠性指标，如美国的通信类设备都标明其可靠性指标，但此指标绝大多数不是试验结果，而是可靠性预计结果或现场统计结果。而更新换代快的产品又不能指望现场统计结果。为此，美国贝尔公司还专门积累经验数据，研究了比MIL－HDBK－217系列手册更切合本公司实际的可靠性预计方法和数据。不言而喻，我国军用产品需具备一定的可靠性指标。如今，民用产品借助可靠性预计和分配技术标明可靠性指标，将随着加入WTO的进程而迫在眉睫。此如，国产IP电话不比洋货差，然而我国自己的IP电话市场却只准洋货进入，更谈不上走向世界。如果国内产品能借助可靠性预计和分配技术，在性能、可靠性定量分析的基础上标明IP电话的可靠性指标，势必会让世人刮目相看。正如无锡梅思安安全设备有限公司的500型气体检测仪，平均故障间隔时间(MTBF)的预计值达39.6年(后经现场证实其MTBF达到40年以上)，标明此可靠性指标对安全设备、仪器的预防性维修、安全使用及其市场效益都尤为重要，会起到“画龙点睛”的效果。三、可靠性预计是国际军事大国提高武器装备可靠性的成功经验80年代以来，美国在发展策略上把可靠性、维修性作为提高武器装备战斗力的重要手段，将可靠性置于武器装备性能、费用和进度同等重要的地位。为此，美国国防部于1980年首次颁发了可靠性及维修性指令5000.40《可靠性及维修性》。1985年，美国空军推行“可靠性及维修性2000年行动计划(R&M2000)，明确提出了“可靠性增倍、维修时间减半”的要求。他们依靠政策和指令来促进空军领导机关对可靠性工作的重视，加速观念转变，使可靠性工作在空军部门形成制度化，以最终实现提高武器装备作战能力、改善生存性、减少空军部队部署的运输量、降低维修保障人力需求和使用保障费用等5项目标。经过6年的努力，在1991年海湾战争中，R&M2000行动计划见到了成效，F-16C/D及F-15E战斗机的战备完好性都超过了95%，平均每架飞机每天能起飞执行7次任务。美国R&M2000计划之所以能取得如此显著的效果，除了它采取一系列管理上和技术上的措施外，还与它科学而明确地提出可靠性指标及其相应的可靠性预计和分配工作密切有关。可靠性指标在很大程度上带动了武器装备可靠性工程的实施，武器装备都必须开展可靠性预计、分配及设计评审等工作。经审核的可靠性预计报告是装备鉴定、交付使用时必须提交的技术资料，如我国从某国引进的军用雷达等设备就有完整的可靠性预计报告。四、国内可靠性预计工作中存在的问题不容忽视目前，国内装备研制合同虽然一般有可靠性指标，但往往没有经过科学论证的规定值与最低可接收值之分，及没有基本可靠性与任务可靠性之分。许多单位在研制过程没有认真应用可靠性预计和分配技术，以致设计方案存在许多盲点而造成“先天不足”。单位领导和技术人员还存在“先解决有无，好坏以后再说”的落后思想，以致许多军用产品可靠性差，维修性则更差。例如，南海某炮艇上的电子装备故障频繁，排除故障要研制单位来十几二十人、折腾了十几天仍然不能消除隐患。如此的武器装备还有什么战斗力可言。若没有实实在在的可靠性预计和分配工作，其设计至少存在如下盲点：(a)产品各组成部分各行其是，设计目标不明，不能合理计划所需的人力、时间和其它资源；(b)不知道设计方案是否满足应有的要求；(c)不能确定高失效率部分及其应采取措施的力度；(d)不明元器件该采用什么样的质量等级，也不能对外协部件的质量指标提出恰如其份的要求；(e)不明如何进行恰如其份的降额设计，以及哪里存在过应力隐患等。可见，提高武器装备的可靠性是一紧迫而艰巨的任务。我们建议按“需求牵引”在论证阶段科学论证产品的可靠性指标，以深入开展可靠性预计和分配工作来推动产品可靠性设计，确保设计、生产规定可靠性指标的产品。五可靠性预计工作可产生显著效益开展可靠性预计、分配工作之所以是提高产品固有可靠性的重要措施，正是因为它为产品开展可靠性设计提供了一个进行定量分析的卓有成效的手段，是因为它能定量地预测高失效率单元、发现电、热应力设计上的潜在问题，为改进设计指明方向，并为优选设计方案提供依据。从而，使产品在研制伊始就有一个高的起点而获得“优生”。例如某机载导航设备，初次可靠性预计MTBF值与指标要求相差甚远；通过对预计过程进行分析，发现部分金属膜电阻过温度应力使用，部分晶体管结温高于降额准则的要求，部分钽电容的回路串联阻值偏小及采用电位器过多等故障隐患，经改进设计，证实其MTBF达到了指标要求。又例如，中船总公司725所青岛分部应用GJB／Z299A《电子设备可靠性预计手册》，对舰艇船体的外加电流防护系统进行了可靠性预计和设计上的改进，使该系统的平均故障间隔时间从3000小时提高到近10000小时，每年节约船体维修费约达500万元。开展可靠性预计和分配工作之所以能缩短研制周期并降低寿命周期费用，是因为此时研制进程有定量分析结果作为依据，按分配和预计结果有条不紊地进行可靠性设计，避免了因缺乏为实现可靠性、维修性指标而必须采取的技术措施，或因所采取的措施带有很大的盲目性，而造成经济上和时间进度上的重大损失。当然，可靠性高的产品其寿命周期费用较少更是不言自明的。例如，中船总公司722所曾对海军瞬间报文处理系统进行可靠性预计与可靠性设计，比起原来没应用可靠性预计和分配技术的设计，缩短研制周期约1／3，节约研制经费投入近一半。我国已制定了电子工业1997～2010年产品质量振兴规划，为实现规划中规定的质量目标，实施产品可靠性设计与增长是其关键之一。所谓可靠性设计，简而言之就是为达到产品的可靠性指标而进行的设计，而可靠性预计和分配技术则是决策设计、改进设计，确保产品满足可靠性指标的不可缺少的可靠性定量分析手段。而且，经过“可靠性预计—改进设计”循环的产品预计可靠性水平，正是产品可靠性增长的目标值。此外，还能预计不同增长阶段的可靠性参数，它为制定及监控产品可靠性增长计划提供了科学的依据。复杂而昂贵的武器装备，研制数量少，很难能像电视机那样可通过抽样统计试验获得其可靠性指标。而且，许多装备“养兵千日、用兵一时”长期处在非工作状态，如果非工作期可靠性、维修性不能预知(包括检测、维修周期及维修备件量的合理确定)，临战则很可能“开不动、打不响、联不上。”长期(长达几十年)的非工作状态可靠性更难通过试验来证实。鉴于上述军用产品的特殊性，更有必要尽早借助可靠性预计和分配技术，在产品设计阶段“设计进”规定的可靠性指标，而不能等待产品既成之后的“事后把关”和“补课”。