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武器装备通用质量特性发展史与知识体系

 海春风TSG 2018-05-23


武器装备通用质量特性是相对专用质量特性提出的,专用质量特性是指包括尺寸、重量、精度等质量特性,而通用质量特性是指“六性”,包括可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性、环境适应性。

 

通用质量特性发展史

我国通用质量特性的发展体系是借鉴美国标准,并随着武器装备的发展而建立起来的,美国通用质量特性发展体系见表1。

表1  美国通用质量特性发展体系

我国从20世纪60年代中期开始研究可靠性工程,在1988年发布了可靠性系列军用标准,后续发布了维修性等其它标准并逐步进行修订,标准体系见表2(个别标准已更新,使用时请查阅最新标准)。

表2 我国通用质量特性标准体系 

GJB9001B《质量管理体系要求》明确了“六性”的概念,为承担武器装备论证、研制、生产、试验、维修任务的组织规定了质量管理体系要求,并为实施质量管理体系评定提供了依据。

2014年5月,总装备部发布了《装备通用质量特性管理规定》,要求综合运用经济、法律、行政手段,促进“六性”工作能力的提升。

2017年发布的GJB 9001C标准对“六性”要求变化:GJB 9001B规定适用时,组织应建立、实施和保持产品的可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性等工作过程。GJB 9001C更为: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。

这是我国通用质量特性发展的简要历程。

 

装备通用质量特性的定义和要求

1、可靠性

可靠性是装备在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。常用的可靠性特征量有可靠度函数、故障分布函数、故障密度函数、故障率、平均寿命、特征寿命等。

装备可靠性要求分为定性要求是对装备设计、工艺、软件等方面提出的非量化要求,通用的可靠性要求有采用成熟的技术、简化设计、模块化、规范化等。

定量要求是指选择和确定装备的可靠性参数、指标以及验证时机和验证方法,以便在设计、生产、试验验证和在装备使用过程中用量化方法来评价或验证装备的可靠性水平。

确定产品可靠性就是通过可靠性预计、试验、系统可靠性分析等各种途径来确定产品的失效(故障)机理、失效模式以及各种可靠性特征量的全部数值或范围等。得到产品的可靠性是通过产品寿命周期中的一系列技术与管理措施来得到并提高产品可靠性,从而实现产品可靠性的最优化。可靠性工程是指为了确定和达到产品可靠性要求所进行的一系列技术与管理活动,包括可靠性设计与分析、可靠性试验和可靠性管理,涵盖了产品研制、生产、使用阶段的可靠性工作。

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2、维修性

维修性是装备在规定的条件下和规定的时间内,按规定功能的程序和方法进行维修时,保持和恢复到规定状态的能力。

装备维修性包括定性要求包括具有良好的维修可达性、提高标准化和互换性程度;具有完善的防差错措施及识别标记;保证维修安全性;具有良好的测试性、重视贵重件的可维修性;减少维修项目和降低维修技能要求;符合维修中人机环工程需要。

定量要求包括维修时间参数(平均修复时间MTTR、恢复功能的任务时间MTTRF、最大修复时间Mmax ct、预防性维修时间Mpt、平均维修时间、维修停机时间率MDT和MTUT、重构时间Mrt);维修工时参数;维修费用参数。

表现在装备的维修过程中包括预防性维修、修复性维修、战场损伤修复和保养,更全面的还包含改进性维修以及软件的维护。

维修性工程是指为了确定和达到产品的维修性要求所进行的一系列技术和管理活动,包括维修性论证、管理、设计与分析、试验与评价、评估与改进等工程活动。维修性工程以全系统、全寿命的观点为指导,在产品工程研制阶段,通过设计与分析、实验与评价确保新研制和改型的装备达到顾客规定的和隐含的可靠性要求;在产品使用阶段通过维修性数据收集、分析、评价及设计改进,实现产品维修性的增长。


3、保障性

保障性是装备设计特性和计划的保障资源能满足平时战备和战时使用要求的能力。保障性定量要求分为三类,即系统战备完好性参数,如能执行任务率MC、使用可用度A0、利用率UR、单车战斗准备时间等;保障性设计参数,如平均故障间隔时间MTBF、故障率λ、可靠度R、故障隔离率等;保障系统及其资源的保障性参数,如平均保障延误时间MLDT、平均管理延误时间MADT、备件利用率、保障设备利用率等。

定性要求主要有可靠性定性要求、维修性定性要求、测试性定性要求、保障系统及其资源要求。保障性强调装备自身的设计特性和外部的保障条件,一方面装备设计的可靠、易维修、可测试,就容易保障和便于保障。另一方面,装备使用与维修过程保障设备、设施、人员、资料、备件等保障资源配置合理,就提供了良好的保障条件。因此,保障性是构成的装备系统的综合特性,是从保障的角度对整个装备系统设计的系统描述。


4、测试性

测试性是装备能及时并准确地确定其状态,并隔离其内部故障的能力。

测试性定性要求主要有合理划分产品单元;合理设置测试点;合理选择测试的方式、方法;性能监控要求;兼容性;故障指示、报告、记录(存储)要求。

定量要求常用参数为故障检测率rFD、故障隔离率rFI、虚警率rFA、故障检测时间、故障隔离时间、不能复现(CDN)率、重测合格(RTOK)率。

装备测试主要分为内部测试和外部测试两种方式:内部测试主要是指装备在加电时或控制信号引发时,机内测试(BIT)装置进行的测试:外部测试主要是指离开装备正常的操作环境下,利用自动测试设备(ATE)或人工对装备进行的测试。

装备维修性、保障性和安全性工作都与故障检测及测试紧密相关。随着装备日益复杂和对任务成功性、战备完好性和安全性要求的不断提高,能否及时并准确地判断装备状态并隔离其内部故障,直接关系到装备的功能恢复、任务成功和安全使用。测试性已成为提高装备维修性、保障性和安全性重要指标。


5、安全性

安全性是装备在生产、运输、储存和使用过程中不导致人员伤亡,不危害健康及环境,不给设备或财产造成破坏或损伤的能力。

安全性的定性要求是要求采取一定的技术途径,减少系统在执行任务中出现危险造成的后果,通常包括系统安全性设计和系统安全性措施优先次序要求。

定量要求常用安全性参数及其值(指标)描述,常用的安全性定量要求有事故率PA、装备损失率PL、安全可靠度RS、平均事故间隔时间TBA、安全事故预警率PP、安全裕度。

安全性设计与分析是一种系统性的检查、研究和分析技术,用于检查系统或设备在每种使用模式中的工作状态、确定潜在的危险、预计这些危险对人员伤害或对设备损坏的可能性,并确定消除或减少危险的方法。GJB 900规定了初步危险分析(PHA)、分系统危险分析(SSHA)、系统危险分析(SHA)以及使用和保障危险分析(O&SHA)四种为危险分析,适用于不同寿命周期阶段。此外,还规定了软件安全性分析。


6、环境适应性

环境适应性是指装备在其寿命期预计可能遇到的各种环境的作用下能实现其所有预定功能和性能和(或)不被破坏的能力。

环境适应性指标包括整个装备对其寿命期遇到的各种环境的环境适应性指标和装备的各个组成部分中的系统、分系统和设备对其遇到的各种环境的环境适应性指标。

装备的环境适应性指标主要偏重于气候环境适应性指标,主要为高温、低温、淋雨、结冰/结霜、湿热、雪载荷、风等自然气候因素,盐雾、霉菌等气候因素则主要用试片或结构件在试验箱中进行。

安装在装备上的各系统、分系统、设备和部件等的使用状态经受的主要是由装备自身运动、气动加热、发动机产生振动和发热、临近设备发热、环控系统以及装备壳体和结构件对各种环境的阻挡、遮护或减缓、放大综合作用造成的诱发环境,另外还需考虑装备贮存和运输等不工作状态自然环境和诱发环境的影响。

环境适应性的要求取决于其自身结构设计和选择的材料、元器件的防护或耐各种环境应力作用的能力,具有唯一性、复杂性、定量和定性组合的特点。

环境适应性要求既可以是定量要求,也可以是定性要求,或两者组合。对大多数可定量表征其作用强度的环境因素如温度、振动等,可用表征应力强度的参数及其量值来表示;对于无法定量表征其应力强度的环境因素如霉菌,只能定性或半定性的规定在这些环境因素中允许受到影响或损坏的程度。

 

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装备通用质量特性的重要性

通用质量特性是影响武器装备效能的重要因素,是装备质量的重要指标。部队要求装备在应用过程中尽可能最大限度地发挥其效能,尽量减少出故障,出现故障应当能够通过维修尽快恢复正常;维修又必须依赖于测试,通过测试进行故障检测和隔离,测试过程应当尽可能便于维修,易于测试;装备在正常使用、维修、测试过程中又必须依赖保障予以支持,因此要求它易于保障;此外,装备在上述四个过程中少出和不出安全事故,则是安全性的根本要求。

在新型装备的研制过程中,通用质量特性已成为与战技术性能同等重要的设计要求,是装备的研制指标,对装备的作战能力、生存能力、部署机动性、维修保障和全寿命周期费用等具有重大影响,并最终成为决定战争胜负的一个关键因素。

通用质量特性是装备形成战斗力的重要基础。提高通用质量特性可以减少装备的故障次数,缩短装备维护时间及再次出动准备时间,从而提高装备的战备完好率和出动强度,为提高装备的持续作战能力和完成任务能力奠定重要基础。

通用质量特性是制约装备效费比的重要因素。从论证、研制直到使用的全过程中,由于质量缺陷带来的经济损失和消耗是以数量级增大的。提高装备的通用质量特性,可以提高它的效能,降低全寿命周期费用。

总之,通用质量特性已成为装备发挥综合效能的重要保证,是降低研制风险、确保研制与试验成功,以及安全完成任务的重要保证。因此,通用质量特性必然成为装备建设中要考虑的核心内容之一。


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