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1、二十世纪留给二十一世纪二十世纪留给二十一世纪可靠性工程热点问题可靠性工程热点问题几个重要名词：几个重要名词：v并行工程并行工程 concurrent engineering：综合地、并行地设计产品及其相关的各种过程(包括制造与保障过程)的系统方法。这些方法要求产品研制者在设计一开始就考虑产品整个寿命周期中从提出要求到产品报废处理的所有因素，包括费用、进度和性能。综合地、并行地设计产品及其相关的各种过程(包括制造和保障过程)的一种系统方法。该方法旨在使研制者从设计一开始就考虑产品从方案设计到退役的寿命周期的全部要素，包括质量、费用、进度及用户要求。v产品和过程的综合研制产品和过程的综合研制 in
2、tegrated product and process development(IPPD)通过采用多学科小组来同时综合所有必要的采办活动的一项管理技术，旨在优化设计、制造和保障过程。IPPD有助于实现从产品方案、生产到现场保障的费用和性能目标。IPPD的关键原则之一是通过综合产品组来推行多学科协作。(防务采办术语-98)IPPD是一种将从要求定义到生产、服役/部署和使用保障间的各种采办活动综合起来，以便使设计、制造、商务过程和保障性达到最佳的管理技术。实施IPPD的核心是综合产品组(IPT)。(DoDD5000.1-91)v综合产品研制综合产品研制 integrated product de
3、velopment(IPD)指系统地采用多功能小组来综合和并行应用所有必要的过程，生产满足顾客需求的有效的和高效率的产品的一种思想。v综合产品组综合产品组 integrated product team(IPT)由所有适当的功能部门的代表共同组成的旨在造就成功的项目、确定和解决问题、提出可靠和及时的建议以促进决策的小组。vIPT分为三类：顶层IPT(overarching IPTs)针对于战略指导、项目评估和解决问题；工作层IPT(working level IPTs)主要是识别和解决项目问题、确定项目状态和为采办改革寻求机会；项目层IPT(program level IPTs)针对于项目的实
4、施，并可能吸收政府和工业部门的代表参加(在合同签定之后)。(防务采办术语-98)vIPT是为向外部或内部用户交付产品的特定目的而是为向外部或内部用户交付产品的特定目的而建立的跨职能部门小组。建立的跨职能部门小组。IPT成员之间在技能上应成员之间在技能上应具有互补性，并具有共同的目的、性能目标和便具有互补性，并具有共同的目的、性能目标和便于彼此相互负责的方法。于彼此相互负责的方法。IPT是实施是实施IPPD的手段。的手段。IPT成员代表着对研制、采购和保障该项产品至关成员代表着对研制、采购和保障该项产品至关重要的技术、制造、商业和保障等的职能部门和重要的技术、制造、商业和保障等的职能部门和机构机
5、构。v由于IPT能够同时代表这些职能部门，因此，它可以快速考虑更多、更广的备选方案，并在更宽的范围内作出更快、更好的决策。是优化产品功能-性能、可靠性、维修性、生产性、成本和质量的重要方法之一。由管理部门组建的一个综合产品研制组，其成员非常了解产品寿命周期的各个阶段，能并行设计产品、过程和保障过程的下游过程。他们参与设计，特别是参与前期设计，可缩短产品的总研制周期，如有制造部门和生产部门的代表参与设计，就可以减少设计的修改工作量。注：组建综合产品研制组因公司而异，有的公司组建面向过程注：组建综合产品研制组因公司而异，有的公司组建面向过程的研制组，有的组建面向产品的研制组。研制组的人数可以是的研
6、制组，有的组建面向产品的研制组。研制组的人数可以是固定的，也可以随产品而变化。通常综合产品研制组在一起工固定的，也可以随产品而变化。通常综合产品研制组在一起工作。由于强调人员之间的联系，小组规模不宜过大作。由于强调人员之间的联系，小组规模不宜过大(不超过不超过12人人)。可靠性工程的热点问题一可靠性工程的热点问题一v 无维修使用期(MFOP)v在国际上早在1995年对传统的可靠性定义提出了质疑，在欧洲开始用无维修使用期(MFOP)取代原先的MTBF，摒弃随机失效无法避免的旧观念，故障率浴盆曲线分布规律也就被打破。当前国际上兴起在可靠工程中推行失效物理方法的新潮流，目的是设计出不存在随机失效的产
7、品。同时，从故障修理转换到计划预防维修。无维修使用期(MFOP)v要做到“无维修使用期”必须作好如下两项工作：v一一是是改改变变可可靠靠性性设设计计思思路路：以自下而上的可靠性设计方法，取代采用MTBF进行自上而下分配方法。重点可采取如下设计措施：采用状态监控，故障诊断和故障预测设计；容错设计；可重构性设计；动态设计；故障软化设计；环境防护设计；冗余设计；在任务能力不受影响下，留出可接受的降级水平设计等。无维修使用期(MFOP)v二是改变可靠性工程工作方法改变可靠性工程工作方法：必须把人力、精力集中于产品研发早期阶段。应做如下工作：v失效物理分析、研究与应用；v开展可靠性研制试验，及早暴露设计
8、缺陷，采取有效纠正措施；v开展高加速应力试验(HAST)，暴露产品薄弱环节予以纠正；v 严格设计评审制度，消除设计隐患；v 制订合理预防维修计划并予以实施。可靠性工程的热点问题二可靠性工程的热点问题二v可靠性指标体系及其验证 v在产品可靠性验证与评价中，在确认故障，采用什么方法对故障数据进行处理，直接关系到产品的生存和发展。一般都把可靠性验证试验中产品的存在状态简化为“二元状态（成功、故障）”处理。故障统计也比较简单，要么为0，要么为1，对故障既不分类，也不加权，这在工程实施显然存在问题。如果把这些后果严重程度不同的故障，等同看待，客观上是不合理的，与实际情况也是不相符的。可靠性指标体系及其验
9、证v早在70年代美国在地面产品广泛地采用故障加权。v在1980年美军标准MILSTD785B颁布后，故障加权处理方法被取缔。v产品可靠性指标细化分解，分别验证。MILSTD7810工程研制鉴定和生产可靠性试验正式文本中，首次提出在可靠性验证中按后果严重程度把发生故障区分为：致命故障，严重故障和轻度故障三类。v我们国家有标准可查的就有近20种门类产品对故障进行加权处理。v目前对故障加权有争议。可靠性工程的热点问题三可靠性工程的热点问题三v加强软件可靠性设计 v随着社会日益信息化，系统(或设备)软件功能较硬件功能占系统功能比例越来越高。v时至今日软件可靠性工程的有关技术还不够成熟，还有许多问题有待
10、研究。软件可靠性设计v在开展可靠性工程工作时，对软件可靠性提及甚少，原因有二：一是开展软件可靠性工作较晚。二是软件可靠性技术较为复杂，研究和应用难度较大，其中有如下几个方面：a)可靠性模型非指数分布，一般属于正态分布或威布尔分布，可靠性数学模型建立难度很大；b)可靠性指标确定多样化；c)目标的实现、测试、评估和验证、模式的不确定性；d)设备的软件可靠性很难与硬件可靠性剥离。有些软件故障是由硬件设计缺陷和故障所引发的。可靠性工程的热点问题四可靠性工程的热点问题四v改变传统观念 实施集成化结构设计 v传统的汽车机械系统即将走入历史。FlexRay网络通讯系统用以整合包括Brake-by-Wire（
11、电子制动）、Steer-by-Wire（电子转向）等控制系统，让汽车发展成百分之百的由单一电子系统控制车辆。集成化结构设计v在技术上深入开展软件可靠性、机械可靠性，全面推广计算机辅助设计(CAD)技术在可靠性工程中应用，积极采用模块化、综合化、容错设计、光导纤维和超高速集成电路等新技术来全面提高现代武器系统的可靠性。v电子产品结构设计机械件可靠性设计热设计EMC设计维修性设计三防设计 可靠性工程的热点问题五可靠性工程的热点问题五v推行IPPD（Integrated Product and Process Design）管理 v美国国防部研制试验、系统工程与评价局系统工程副局长Mark scha
12、effer总结美国质量管理的三个阶段：(一)早期阶段，推行质量检验；(二)80年代，质量重点转移，推行TQM(Total Quality Management)；(三)90年代，重点抓产品研发设计，推行IPPD。IPPD管理 v今天的质量是面向预防和过程驱动，从而使质量的全部职责由质量专业人员转移到机构中的每一个人。质量不再是“单个烟囱”式的学科。而质量必须是工程，制造软件编程和产品维护的一个综合要素。质量必须是商务活动的组成部份。v推行IPPD的实施强调并行工作和协作精神，从产品设计开始，来自设计、制造、试验、使用和保障等各方面的人员组成多学科的综合产品组(IPT)，协同工作，所有人员都要了
13、解产品的总目标和技术要求，统一考虑并共同解决各学科问题。这种管理方法确保R&M&S(包括测试性、保障性和安全性)，从设计一开始就与传统的性能一起设计到产品中去。IPPD管理v要作好IPPD管理，必须作好如下工作：v a)在产品研发一开始就要树立将质量与可靠性设计到产品中去的思想，在分案设计时就应组织IPT小组。v b)解决如何把技术性、可靠性、维修性、测试性、保障性、经济性、安全性等统一权衡优化，并行设计到产品中去的技术问题。v c)开展网络化管理，加强可靠性与质量监控工作。v d)使IPT有效工作，必须加强团队合作精神，更重要的是“沟通”，“沟通”的核心问题是如何将数据转换成有用的信息，使I
14、PT小组更好工作。可靠性工程的热点问题六可靠性工程的热点问题六v开辟可靠性管理新模式，实施网络化管理v“网络化”管理的要点是：a)实施并行工程。在产品研发过程中要全过程、全因素、全方位(技术性、可靠性、维修性、保障性、安全性、经济性等)并行进行。b)加强过程监控。尤其在产品研发过程中的可靠性判决点上即网络结点上，进行严格评审。c)加强信息传递与管理。网络化管理能够有效运转关键在于信息的沟通和快速传递。d)实施制度化和规范化管理。一、对可靠性定义再认识一、对可靠性定义再认识平均无故障间隔时间平均无故障间隔时间（MTBF）无维修使用期无维修使用期（MFOP）19951995年，欧洲提出年，欧洲提出
15、无维修使用期无维修使用期概念，故障率浴盆曲概念，故障率浴盆曲线分布规律也就被打破，由此，摈弃随机失效无法避线分布规律也就被打破，由此，摈弃随机失效无法避免的旧观念，国际上兴起了在可靠工程中推行失效物免的旧观念，国际上兴起了在可靠工程中推行失效物理方法的新潮流，设计出理方法的新潮流，设计出不存在随机失效的产品不存在随机失效的产品并非并非没有可能。没有可能。通常定义：通常定义：“产品在规定的条件下和规定的时间内，产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力完成规定功能的能力”或或“在规定的条件下和规定时在规定的条件下和规定时间内所允许的故障数间内所允许的故障数”。数学表达式为平均故障间隔。
16、数学表达式为平均故障间隔时间。这就认为随机故障是不可避免的。时间。这就认为随机故障是不可避免的。怎样做到产品无维修使用期？怎样做到产品无维修使用期？1.改变可靠性设计思路改变可靠性设计思路2.改变可靠性工程工作方法改变可靠性工程工作方法二、关于可靠性指标体系及其验证二、关于可靠性指标体系及其验证三、改变传统只重视硬件可靠性设计思路，加强软三、改变传统只重视硬件可靠性设计思路，加强软件可靠性设计件可靠性设计四、改变传统的电子产品结构设计观念四、改变传统的电子产品结构设计观念实施集成化结构设计实施集成化结构设计五、开拓质量与可靠性管理新思路五、开拓质量与可靠性管理新思路 推行推行IPPD管理管理六、开辟可靠性管理新模式六、开辟可靠性管理新模式 实施网络化管理实施网络化管理