装备通用质量特性关系概述.docx

《装备通用质量特性关系概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《装备通用质量特性关系概述.docx（12页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、装备通用质量特性关系概述以下内容为可靠性知识共享学习会的会员朋友（张健）的经验分享，非常感谢其支持与共享，谢谢！O1引言武器装备通用质量特性主要由“六性（可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性）组成，是在论证中提出，设计中落实，生产中实现，使用中发挥和提高的。由此可见,六性工作覆盖了武器装备全寿命周期过程，此外装备六性是否满足使用需求，将直接影响装备效能的发挥，也是关系到军事装备能否形成和保持战斗力的重要因素，关乎战争胜负、官兵生死存亡。如今，虽然六性技术随着各方面重视程度的不断提高而稳步提升，但是六性工作仍然存在诸多问题，如广受工程界诟病的“两张皮现象、六性设计各自为政，缺乏相互

2、关联等等，而其中六性之间的相互关联问题虽然有不少文献简要提及，但是学术界还没有对此做出系统性概述或者深入研究，从量化和非量化两个角度，针对该问题进行了广泛的调研，旨在理清装备研制中六性之间的相互关系，为后续六性参数之间的优化设计以及六性协同工作提供参考。1通用质量特性概况11基本概念与内涵（1）装备质量定义质量的定义是一组固有特性满足要求的程度，即用户需求的满意程度。现代质量观认为，质量特性包括了产品的专用特性、通用特性、经济性、时间性、适应性等方面。对于武器装备而言，可把这些特性分为专用特性和通用特性，专用特性是反映不同武器装备类别和自身特点的个性特征；通用特性则描述了武器装备保持规定功能和

3、性能指标要求的能力，反映了不同武器装备均应具有的共性特征。（2）通用质量特性定义如前所述，通用质量特性是武器装备的固有质量属性，表1列举了各个特性的国军标定义。从定义上很难看出六性与故障的关系，六性工作围绕故障而展开，它们之间的关系如图1所示。可靠性赋予了装备是否容易发生故障的属性，目标是少出故障；测试性赋予了装备便于确定有无故障和何处发生了故障的特性,即定位故障；维修性赋予了装备便于进行预防性维修和修复性维修的特性，目标是处理故障；保障性保证出现故障时可以快速供应；安全性旨在出现故障以后降低风险；环境适应性是可靠性发挥的保证，旨在发挥效能。1.2工作目的与特点(D工作目的开展武器装备六性工作

4、目的是提高武器装备，的战备完好性、任务成功性，降低维修人力费用和后勤保障费用。六性指标与装备性能指标同等重要，是保证装备战术技术性能有效发挥的一组通用的非功能特性指标，对装备的作战能力、生存能力、部署机动性和维修保障费用产生重要影响。提高装备六性指标要求有助于保持良好的装备完好率和出动率，从而提高装备作战能力，增强战场生存能力，降低使用保障费用。(2)特点国内外各类军工单位均有开展装备通用质量特性工作，通常技术越发达重视程度越高，从目前该领域在国内的发展来看，主要有以下三大特点：一是通用质量特性工作覆盖装备的全寿命周期过程，即不仅要关注装备的“优生问题，还要关注优育问题；二是通用质量特性工作要

5、靠军用标准或者相关行业标准来规范，是一项技术性、政策性很强的工作；三是通用质量特性水平的形成和提高，需要经历设计、研制、生产和试验等各个阶段，有些甚至需要以关键技术攻关和试验验证为基础。2通用质量特性工作简述GJB9001C-2017质量管理体系要求在4.1.1节中规定：根据产品的特点，建立并实施可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性等通用质量特性工作过程；此外，在8.1节中规定：按照GJB450、GJB368、GJB3872、GJB2547xGJB900、GJB4239以及GJB1909等标准的要求，确定通用质量特性定性、定量要求及工作项目要求，制定通用质量特性工作计划；结合系统

6、设计，综合权衡、分解通用质量特性定性定量要求,开展通用质量特性分析、设计、验证，提出并落实预防和改进措施。2.1 工作流程根据上述相关标准的规定，可以将六性工作流程概括为五个方面，即顶层要求、管理策划、设计分析、试验评价和使用改进,具体工作流程见图2。(1)顶层要求通常由订购方，即总体或主机单位提出六性定性和定量要求，根据不同的武器装备类型，规定的六性工作项目略有差异，但总体上一致；相比而言，六性指标要求则差异较大。一般情况下，装备的承制单位负责落实上述顶层要求。(2)管理策划可靠性是设计出来、生产出来、管理出来的，其它五性亦是如此。在装备全寿命周期过程中，会有不同的专业人员参与其中，各自分工

7、明确地完成相应的六性工作，期间也会产生各种六性数据与信息，这些都需要进行管理和策划，唯有如此才能保证六性工作井然有序地开展。(3)设计分析六性是在设计中赋予的，具体落实还得由设计分析人员完成，六性工程师则提供方法理论与工具。一般流程主要是从建模、分配、预计和分析这四个方面进行迭代工作，之后设计人员将六性设计准则与理念融入到产品设计中去，实现六性指标要求。（4）试验评价六性指标在使用之前得到确认的唯一办法就是试验评价，因此开展六性试验评价工作势在必行，其目的是为了验证六性指标是否达到要求，根据各个特性自身专业特点，试验类型各有差异，试验目的以指标验证、增长为主。（5）使用改进装备在使用过程中，其

8、六性水平会逐渐暴露出来，并得到相应的确认，这一阶段六性水平已经固定，提高同类产品六性水平，须针对其中以故障为核心的六性问题制定改进措施，进而达到目的。2.2 工作问题随着科技的发展，为了使武器装备具有更强大的功能，内部集成化程度越来越高，系统越来越复杂，由此带来的通用质量特性相关问题也越来越突出，主要如下：（1）六性设计与产品总体设计脱节；（2）六性设计各自为政，缺乏互相关联；（3）数据来源不一致，更新不及时；（4）名义上的并行工程，未涉及保障环节；（5）缺乏顶层指标；（6）六性工作不成体系，缺乏协同机制。3通用质量特性关系研究3.1 参数指标关系装备的各个通用质量特性不是独立的，并且是一组与

9、时间相关的质量特性（qua1ityovertime）,图3列举了六性主要参数。其中可靠性参数主要可以分为四类：基本可靠性参数、任务可靠性参数、耐久性参数和贮存可靠性参数；维修性参数主要可以分为三类：维修时间参数、维修工时参数和测试性诊断类参数；保障性参数，主要有表示系统战备完好性要求的使用参数；安全性参数主要有人员伤亡概率和事故概率；环境适应性参数主要是人机适应性参数。它们彼此之间存在着密切的关联，共同对装备的效能发挥产生影响，其中武器装备效能是系统可用性（战备完好）、可信性（任务成功）及固有能力的综合反映。在装备六性指标论证初期，可靠性指标、维修性指标、保障性指标等要求都是截然分开，以致六性

10、设计各自单独进行，后果便是设计结果相互矛盾，实际上六性参数彼此关联，六性设计可以相互权衡协调。针对这一问题，众多学者专家提出或者探讨了RMS（可靠性维修性保障性）综合指标体系，实现RMS一体化综合设计，对六性参数进行权衡协调,避免各自按照单项参数要求进行设计而产生的相互矛盾。根据文献的描述，RMS指标体系可划分为战术、技术、工程设计三个层次。第一个层次是由RMS参数组合而成实现作战要求的战术指标，即综合参数，主要包括表达系统战备完好和任务成功的使用可用度、任务成功度（可信度）等指标；这些参数指标，既是实现作战要求，又是多参数合成，也是RMS的顶层指标，是六性设计的出发点和最终要求。第二个层次是

11、RMS参数的技术指标,主要包括表征RMS各种单项能力特性的任务可靠度、基本可靠度、设备维修度、备件保障度等，这些参数指标是相应的单项参数和相应的任务时间、再次出动时间、备件补充时间的随机函数，只有将它们进行有机组合，才能成为实现作战要求的RMS参数的战术指标。第三个层次是RMS参数的工程设计指标，它们是在工程设计中可以直接实现的，主要有平均致命故障间隔时间、平均故障间隔时间、平均修复时间、平均预防维修时间、平均维修延迟时间、平均备件延误时间等。在六性工程领域，针对特定装备的六性参数相互关系仍然缺乏系统的阐述，参数的理论模型还不完备，较为成熟的是上文提到的通用的或者普适性的RMS指标体系，虽然它

12、们有各自的应用场景或者特定的假设，也有部分存在争议的地方，但这里不针对其数学模型进行深入探究，只是利用其现有的形式描述六性参数的量化关系，其具体的数学模型不在文中研究范围内。下面选取表示战备完好性的使用可用度和表示任务成功性的可信度、任务成功率三个RMS顶层参数来说明RMS参数间的量化关系。(1)使用可用度(AO)可靠性、维修性同为保障性的设计特性，可靠性与维修性共同决定了装备的使用有可用度，也是RMS战术参数，当任务剖面是连续工作状态时，三者之间的量化关系可用下式表达式中，MTBCF为平均致命故障间隔时间；MrrR为平均修复时间；M1DT为平均备件延误时间；MTTPF为平均预防维修时间。由图

13、3可知，MTBCF属于可靠性参数，MTTR和MTTPF属于维修性参数，M1DT属于保障性参数。由式(1)可知，可靠性、维修性和保障性三个工程设计类参数在RMS顶层参数或者战术参数的约束下相互关联，只有彼此相互协调才能在满足单项指标要求的同时满足顶层要求。(2)任务可信度根据正C60050-192:2015电工术语可信性第192-01-22条的定义，可信性是指产品需要时按要求执行的能力。它是产品与时间相关质量特性的集合，包括可靠性、维修性、保障性，在某些情况下还包括环境适应性和安全性等特性。可信性与国内通常说的通用质量特性大体上同义，也有文献将可信性用来描述任务可信性或者任务成功性，其数学模型如

14、下(3)任务成功性综上所述，从RMS参数指标体系的三个顶层参数出发，简单地描述了RMS参数间的量化关系，但是截至到目前，六性参数指标体系仍然存在许多有待研究的问题，如特定装备的指标体系如何选取顶层指标、顶层指标又需要包含哪些参数、理论模型的具体形式等。因此，六性参数间的量化关系也会随理论模型的不同而不同。此外，六性参数指标之间的量化关系不仅只有在顶层指标约束下的相互制约关系，还包括其他关系，如简单的函数关系，这种关系将在下文43节以案例的形式重点说明，此处不再赘述。3.2 非量化关系(1)发展历程关系可靠性工程是为了达到产品的可靠性要求而进行的一套从管理策划到使用改进的贯穿全寿命周期的系统性工

15、作；维修性是可靠性的一部分，由于其重要性越来越明显，因此独立分出了维修性工程；保障虹程”又是从维修性工程中独立出来的；在维修过程中，重要的环节是确定产品是否出故障，哪个部位出了故障，这是测试性赋予产品的特性，于是测试性工程又从维修性工程分离出来；安全性本是可靠性的一部分，是涉及机毁人亡、要求更高的可靠性，但可靠性只研究故障发生以前直到故障发生为止的系统状态，然而故障发生为止的系统状态有可能对生命财产安全造成隐患，所以需要安全虹程发挥作用，着重研究故障发生后对系统的影响,因此安全性也独立成为了一门同可靠性同等重要的学科；可靠性工程技术于20世纪50年代在美国萌芽，20世纪80年代后在我国得到了迅

16、猛发展，而装备环境适应性问题虽然在第二次世界大战就已出现，但直到20世纪90年代美国、英国等国家才开始把装备环境适应性工作作为一项系统性工作，因为研究可靠性首先要确定产品是否有足够的环境适应性，环境适应性是可靠性的前提，是可靠性研究的基础，环境适应性这一概念的发展也是得益于可靠性工程在实践中的经验总结。随着武器装备研制技术的不断提高，可靠性系统工程的应用越来越广泛，并逐渐衍生出维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性这些概念，可靠性系统工程这一概念基本涉及并包括了维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性这五大通用质量特性的概念与含义。(2)故障联接关系可靠性着眼于减少或消灭故障，维修性着眼于以最短的时间、最低限度的保障资源及最省的费用，使产品保持或迅速恢复到良好状态；维修又依赖于测试，通过测试进行故障检测和隔离；产品在正常使用、维修、测试过程中又必须依赖于保障予以支持，要求其易