裝備可靠性工程實施過程的量化評估研究及實踐

丁丹丹，陳偉，馬琛翔，石孟兵

（1.貴州航天計量測試技術研究所，貴陽 550009；2.航天科工防御技術研究試驗中心，北京 100854）

裝備可靠性工程是指為了達到產品可靠性要求而進行的一系列技術與管理活動，可靠性工程作為提升裝備質量和可靠性的一種有效手段，其完成質量是影響裝備是否能達到規定的可靠性要求的一個重要因素[1]。目前，GJB 450A《裝備可靠性工作通用要求》規定了裝備壽命周期內開展可靠性工作的一般要求和工作項目，為可靠性工程開展提供了依據和指導，但對于裝備可靠性工程實施過程完成情況，未作出可量化考核的過程管理和評估要求[2-3]，不能直觀地反映裝備可靠性工程的完成現狀，不能有針對性地制定裝備可靠性工程實施成效的提升措施，助力提升武器裝備的質量與可靠性水平，因此對可靠性工程實施過程的量化評估開展研究和實踐是武器裝備可靠性提升面臨的較為緊迫的問題。為改變現有可靠性工作要求不能通過量化評估直觀反映裝備可靠性工程完成情況的現狀，本文對裝備可靠性工程實施過程量化評估內容、評估方法、基本要求和評估流程開展研究，并以某導引頭為實踐對象，對其開展量化評估工作，直觀地反映出該導引頭可靠性工程完成現狀，以點帶面，期望能對同類型裝備可靠性評估工作提供參考。

1 量化評估方法

1.1 確定評估內容

按照GJB 450A《裝備可靠性工作通用要求》，裝備可靠性工作包含了可靠性管理、可靠性設計與分析、可靠性試驗與評價、使用可靠性評估與改進四個方面內容。

對裝備開展可靠性管理過程的評估目的在于：評估裝備的可靠性管理工作是否從系統觀點出發，對裝備壽命周期內各項可靠性活動進行規劃、組織、協調與監督，是否秉承全面貫徹可靠性工作的基本原則，以實現既定的可靠性目標[3,5]。

對裝備在可靠性設計與分析的實施過程的評估目的在于：評估在裝備研制過程中是否應用成熟的可靠性設計與分析技術，是否選擇了一組對裝備設計有效的可靠性工作項目，以通過設計來滿足可靠性定量要求，是否盡早發現裝備的薄弱環節或設計缺陷，并采取有效的設計措施加以改進，以提高裝備的可靠性[3,6]。

對裝備可靠性試驗與評價過程開展評估的目的在于：評估裝備的可靠性工程實施過程中有無通過充分的可靠性試驗來發現裝備在設計、材料和工藝方面的缺陷，確認裝備是否符合可靠性定量要求[3,7]。

對裝備使用可靠性評估與改進過程開展評估的目的在于：評估承制方是否收集了裝備使用期間的各項有關數據，對裝備的使用可靠性評估，驗證其是否滿足規定的使用可靠性要求；是否對裝備使用過程中暴露的可靠性問題采取改進措施，以提高裝備的使用可靠性水平[3,8]。

上述四個方面又可分解為多個可靠性工作項目，本文在每個可靠性工作項目基礎上，進行進一步分解細化，為每個工作項目設置詳細的評估點Ni個（i=1,…,27），規定每個評估點應提供的支撐材料。裝備可靠性工程實施過程量化評估內容如圖1所示。

圖1中的內容是作為裝備可靠性工程量化評估的通用評估項目，某些評估項目并不適用某些裝備類型或被評時的技術狀態，評估前應確定裝備類型和技術狀態，將不適用的評估項目進行剪裁，只保留適用的評估項目。

1.2 分配和計算評估分值

1.2.1 分配評估分值

開展評估工作時，給每個評估點分配的最大分值為scorem分，若承制方沒提供該評估點的任何評估支撐材料，則為0分，若提供了支撐材料，專家可根據該評估點的完成情況在0~scorem分范圍內打分，此處應細化打分規則。

1.2.2 計算評估得分

假設圖1中適用于某裝備被評時技術狀態的量化評估點為M個，則該裝備本次評估的應得分為summax:

假設評估專家組由N名專家組成，每位專家根據評估支撐材料對被評裝備每個評估點進行打分，評估完成后統計每個專家評分結果sumi（i=1,2,…,N），再換算為百分制后為每個專家對該裝備的評估分值：

將N個專家的評估分值求平均可得到該裝備可靠性工程實施過程量化評估結果sumeq：

圖1 裝備可靠性工程實施過程量化評估內容Fig.1 Quantitative evaluation content of equipment reliability engineering implementation process

1.2.3 劃分評估等級

評估完成后可為評估結果劃分等級，評估結果sumeq小于60分為不合格，60~70分為基本合格，70~80分為中等，80~90分為良好，90分以上為優秀。

2 量化評估工作流程

2.1 評估工作的基本要求

在開展可靠性工程實施過程量化評估工作時，評估機構及評估專業人員開展可靠性工程實施過程評估應當遵守法律、可靠性相關規范的規定，堅持獨立、客觀、公正的原則。評估機構及評估專業人員開展可靠性工程實施過程評估時，應當獨立進行分析和估算并形成專業意見，拒絕委托人或其他相關當事人的干預，不得直接以預先設定的目標作為評估結論。評估人員應具備相應的可靠性工程實施過程專業知識和實踐經驗，能夠勝任所開展的評估業務，保持和提高專業能力，評估機構執行評估工作缺乏特定的專業知識和經驗時，可采取專家工作等彌補措施[9-10]。專家組成員中，被評估裝備相關技術專家應不少于1/3，可靠性專家應不少于 1/3，其余部分由評估機構的專業評估人員和其他專家組成。

對被評估裝備的可靠性工程實施過程開展評估首先應該對被評裝備技術狀態進行確認，再分階段、分工作項目開展評估工作，以確保可靠性工程實施過程是按照GJB 450A《裝備可靠性工作通用要求》中規定的要求來進行，在交付時能夠達到規定的可靠性要求。裝備可靠性工程實施過程相關資料文件是進行可靠性評估的主要判據，由被評裝備承研承制單位在評估工作前提供，相關資料文件應當客觀，完整和正確[11]。

2.2 評估工作流程

參考GB/Z 72《可靠性維修性評審指南》為裝備可靠性工程實施過程量化評估工作制定流程：由被評估方提出評估申請、由評估機構制定評估計劃、組織形成評估專家組、召開評估會，會上剪裁評估項目、評估打分、計算評估結果、出具評估報告、整理歸集評估資料。評估工作流程如圖2所示。

評估開展前，提出評估申請的單位主管設計（論證）人員應根據相關文件規定的可靠性工作項目和要求向有關業務主管部門提出評估申請，將該裝備評估支撐資料文件提供給上級部門指定的評估機構，評估機構負責組織和擬定裝備可靠性工程評估計劃，并根據裝備類型和狀態組建評估專家組。

圖2 評估流程Fig.2 Evaluation process

召開評估會，評估過程中，由專家根據裝備類型和狀態進行評估項目剪裁，再對裝備評估支撐材料進行審查，按照評分規則進行打分，評估中產生的技術疑問由裝備承研承制單位負責解決，評估規則疑問由評估機構負責解決，評估機構負責計算評估結果。

評估完成后，評估機構負責出具評估報告，評估報告正文應當包括委托人及其他評估報告使用人、評估目的、評估對象和評估范圍、評估依據、評估方法、評估結論等內容。評估機構還應將每次開展可靠性工程實施過程評估的評估申請表、評估記錄、評估報告和評估結論按規定進行傳遞、分發和歸檔。

3 典型裝備評估實踐

以某設計鑒定技術狀態的導引頭為實踐對象，采用上述評估內容、評估規則、基本要求和評估流程為其開展了可靠性工程實施過程量化評估工作。評估前，先將圖1中的量化評估點細化為106個，根據該導引頭產品類型和狀態，剪裁出可靠性管理、可靠性設計與分析、可靠性試驗與評價三個方面共78個適用于該導引頭的評估點，每個評估點應得分設置為10分，因此該導引頭本次評估應得總分為 780分。本次評審專家組由14位專家組成，各專家評分結果見表1。

通過表1可知該導引頭本次可靠性工程實施過程量化評估得分為90.28分，評估等級為優秀。該結果反映出該導引頭的可靠性工程實施現狀較好，但通過本次大部分評估專家的扣分項目也發現該導引頭可靠性工程實施過程主要存在以下問題：1）未專門制定詳細的可靠性工作計劃，將大部分的可靠性工作計劃體現在設計文件中，且當裝備研制計劃發生調整時，未及時制定可靠性工作調整計劃；2）承制單位對外協單位的監督與控制還不夠全面和細致，該導引頭某部組件外協到某單位，導引頭承制單位在下發給外協單位的技術協議中未明確對外協單位可靠性工作檢查的安排和節點，雖實際參與外協件的可靠性試驗，對其試驗過程進行了監督，卻未在技術協議里明確監督要求；3）在制定可靠性評審計劃時，未關注計劃與研制生產進度的協調性；4）在研制階段的各類文件均有體現導引頭故障處理、分析和糾正措施相關材料，但是沒有專門建立故障分析報告，分析和糾正措施系統（FRACAS）；5）在該導引頭可靠性與設計分析報告中通過故障樹分析產品潛在的硬件、軟件的設計缺陷時，分析不夠全面和深入。

表1 某典型裝備可靠性工程實施過程量化評估數據Tab.1 Quantitative evaluation data of typical equipment reliability engineering implementation process

4 結語

裝備的可靠性工程實施成效關系到裝備是否能夠通過完成一系列的可靠性工作來滿足規定的可靠性要求，文中對裝備可靠性工程實施過程量化評估內容和評估規則開展研究，明確評估基本要求，制定評估工作流程，并以典型裝備為實踐對象，對其開展了可靠性工程實施過程量化評估的工作，評估結果更直觀地反映了裝備可靠性工程實施現狀和成效，找出該裝備可靠性工程實施過程中存在的問題，也為后續裝備的評估工作打下了基礎，也可為同類型裝備的可靠性工程開展提供改進思路，為裝備可靠性提升工作提供了重要的數據支撐。