可靠性目标值的检验时机研究

李源

摘 要：与设计定型时检验装备可靠性最低可接受值相比， 生产定型时是否应检验可靠性目标值也值得关注。

本文在产品可靠性增长规律的基础上， 引入GJB1909A中对目标值、 门限值等的定义， 对GJB1362A等资料中提及的生产定型进行了阐述， 指出生產定型主要考核质量稳定性和成套、 批量生产条件， 从而为是否批量生产做出决策， 在此基础上对目标值的检验时机进行详细论述。

最后得出， 生产定型时产品尚未到成熟期， 不能在该阶段检验可靠性目标值， 需等到装备使用一段时间， 待装备设计、 工艺缺陷得以充分暴露并得到改进， 装备质量已稳定时， 方可进行目标值检验。

关键词：     可靠性; 目标值; 门限值; 规定值; 最低可接受值; 生产定型; 检验时机; 武器装备

中图分类号：     TJ760; V216.6  文献标识码：    A 文章编号：     1673-5048（2021）06-0100-04

0 引  言

可靠性是装备在一定条件下和一定时间内完成相应功能的能力， 条件、 时间和功能被称为可靠性的三要素， 缺一不可。

装备仅功能先进并不能满足作战要求， 还需要其在真实作战环境下（规定条件）维持这种功能一定的作战时间（规定时间）[1-2]。

随着军队装备从解决有无问题逐渐转向注重作战效能， 装备可靠性指标的检验日益受到重视和加强。

如某空空导弹通过研制阶段的可靠性研制试验， 切实提高了产品可靠性。

设计定型时对其可靠性的最低可接受值进行实验室考核和靶场试验考核， 设计定型后经小批试生产并优化生产工艺， 之后进入生产定型阶段。

该型导弹按国发[2005]32号文《军工产品定型工作规定》进行生产定型， 即分工艺和生产条件考核、 部队试用、 生产定型试验、 生产定型审查四个阶段实施[3]。

生产定型试验中除功能、 性能、 环境等鉴定试验外， 还必须进行可靠性鉴定试验。

可靠性鉴定试验中检验下限的选取与设计要求导弹在该阶段应达到的指标密切相关。

相对于设计定型考核可靠性要求的最低可接受值[4-5]， 生产定型是否考核可靠性的目标值/规定值？若此时不考核， 何时检验目标值/规定值？这些都值得思考与研究。

1 最低可接受值与目标值

产品从设计到生产结束整个过程中确定的可靠性， 是产品的固有可靠性， 一旦产品设计和生产工艺固化了， 其固有可靠性也就确定了。

产品在实际使用中表现出的可靠性称为使用可靠性， 受设计、 生产、 安装、 贮存、 运输、 使用、 维护等诸多因素影响， 一般低于由设计生产确定的固有可靠性[6-9]。

使用可靠性参数是指反映产品实际使用需求的可靠性参数， 军方常根据平时和战时的使用要求， 并结合装备使用特点和惯例， 提出使用可靠性参数和指标。

因对使用可靠性有影响的使用、 维护等因素不受生产方控制， 故使用可靠性要求一般不直接用于合同[6]， 通常将使用可靠性要求转换成等价的、 合同中可度量的可靠性要求， 这些要求就是可靠性合同参数和指标[6-9]。

与射程、 制导精度等性能指标不同， 产品可靠性在其寿命周期内会不断增长， 图1表示产品寿命期内的可靠性增长过程。

在研制阶段，  通过对设计问题等的改进，  产品可靠性不断增长到A点。

试生产开始时， 由于生产中的问题会使试生产出的产品可靠性低于研制阶段结束时样机的可靠性， 即从A点下降到B点， 通过采取工艺优化等措施， 产品可靠性会不断提高至C点。

批生产开始时， 由于批产工艺装配缺陷、 质量控制问题等， 会使产品可靠性从C点下降到D点， 随着问题的不断解决及使用维护操作规程的不断完善等， 产品可靠性会继续增长[6，10]。

针对这一特点， 产品研制合同或装备研制总要求中常分阶段提出可靠性指标要求。

在国外， 武器装备一般分两个阶段提出：
设计定型时应达到的门限值和成熟期期望的目标值。

表1列出了国外几型飞机的门限值和成熟期目标值[6-7]。

GJB 1909A《装备可靠性维修性保障性要求论证》中定义：
目标值是期望战备达到的使用指标; 门限值是完成作战使用任务（即满足使用要求）装备所应达到的最低使用指标; 与目标值对应的规定值是用户期望装备达到的合同指标; 与门限值对应的最低可接受值是要求装备应达到的合同指标， 是装备定型考核或验证的依据[11]。

2 生产定型

武器装备研制一般包括论证、 方案、 工程研制、 设计定型、 生产定型等阶段。

生产定型要全面考核产品批量生产的质量稳定性和成套、 批量生产条件， 以确认该型装备是否达到批量生产要求[12]。

装备设计定型后， 设计技术状态基本固化， 但影响产品固有可靠性的生产工艺尚需完善。

通过试生产以优化生产工艺， 生产定型后再批量生产， 如GJB 1362A“定型原则”中明确：
军工产品先进行设计定型， 后进行生产定型。

但并不是所有产品都进行生产定型， 如GJB 1362A中生产量很小且关键工艺、 生产条件与设计定型试验样品相同的军工产品， 可以只进行设计定型 [12]。

生产定型是在完成设计定型并经小批试生产后、 正式批生产前进行的。

生产定型的第一项工作是工艺和生产条件考核， 一般结合产品试生产进行， 审查内容主要有生产工艺流程， 工艺指令性文件， 全套工艺规程， 工装 工序、 关重件工艺说明， 元器件原材料等生产准备情况， 生产质量保证文件。

之后是部队试用， 其产品是试生产并交付部队使用的装备， 一般选择已通过工艺和生产条件考核的产品。

接着是生产定型试验， 但并不是必须项。

GJB 1362A列出了两种情况下要进行生产定型试验：
一是批量生产工艺与设计定型试验样品工艺有较大变化， 并可能影响产品主要战术技术指标时; 另一种情况是针对部队试用中暴露出影响使用的技术、 质量问题改进后的产品。

最后是生产定型审查[12]。

综上， 生产定型是在小批试生产后、 批量生产前进行的， 主要检验生产工艺是否满足稳定批量生产的要求， 避免由于生产工艺不完善、 不成熟等导致批产产品的质量下降[13]。

需说明的是， 面临传统定型管理“一考定终身”难以满足装备改進升级需要等问题， 新研装备的试验鉴定模式正在发生改变。

传统的设计定型和生产定型分别被状态鉴定和列装定型取代， 且其内涵也有较大变化。

如通过以承制单位为主开展的设计验证性能试验， 验证技术方案的可行性和性能指标的符合程度， 为检验装备研制总体技术方案和关键技术提供依据。

通过以承试单位为主开展的状态鉴定性能试验， 考核性能的符合程度， 确定技术状态， 为状态鉴定和列装定型提供依据。

状态鉴定后进行小批量试生产。

试生产产品通过近似实战环境下的作战试验后完成列装定型， 之后才能批量生产。

新研装备的试验鉴定模式与美军的做法类似， 如在美军某先进中程空空导弹试验计划中， 与性能试验类似的研制试验与鉴定计划用了22个月发射32枚制导弹， 与作战试验类似的作战试验与鉴定计划中用了14个月发射30枚制导弹[14]。

无论是传统的生产定型， 或是拟采用的列装定型， 都会面临应考核门限值/最低可接受值或是目标值/规定值的问题。

3 可靠性目标值/规定值的检验时机

如前所述， 门限值是装备必须达到的使用指标， 是现场验证的依据。

由门限值确定的最低可接受值是进行实验室鉴定试验的依据， 工程中也是在设计定型或状态鉴定时对最低可接受值进行考核[4]。

产品达到最低可接受值时是否表明产品可靠性已达到设计定型或状态鉴定要求？实际上， 可靠性仅达到最低可接受值的产品通过可靠性鉴定试验的概率很小， 这从GJB 899A中任一试验方案的OC曲线可直观看出。

如标准型定时方案17中， 若产品MTBF真值为最低可接受值， 则通过试验的概率约等于使用方风险20%， 即产品可靠性达到最低可接受值就能顺利通过可靠性鉴定试验的说法是错误的。

从GJB 899A中的OC曲线可看出， 产品可靠性距离检验下限越高， 其通过鉴定试验的概率就越大， 当可靠性真值在检验上限附近时， 产品会大概率通过试验[4-5，15-16]。

目标值是期望装备达到的使用指标， 其能使装备达到最佳效费比[6-7，11]。

目标值是期望值， 是成熟期可达到的理想值， 而不是考核指标。

GJB 1909A第4.4节“装备立项综合论证中应提出RMS使用要求的目标值和门限值， 也可以只提出门限值”、 4.5节“在装备研制总要求论证时， 提出RMS合同要求的规定值和最低可接受值， 也可以只提出最低可接受值”[11]， 这也说明目标值/规定值不是考核要求， 故可不提出， 而门限值/最低可接受值是必须要达到的要求， 需要提出和验证。

按美国对装备采购激励政策， 装备在成熟期达到目标值时可获得奖金[17]。

国内知名可靠性专家何国伟指出， “过高的指标看来是不现实的， 从最低可接受值提高到规定值， 看来要有十年或更多的时间， 试验并积累经验予以改进才行”[18]。

从装备使用情况看， 设计定型后的使用初期会暴露一定的问题， 通过对这些问题的改进， 产品可靠性不断增长。

成熟期是指装备使用一段时间后， 设计、 工艺问题经过改进， 装备质量趋于稳定。

为使装备在使用阶段尽快达到成熟期， 设计单位应充分重视该时期的可靠性工作， 尤其是初始使用期间的可靠性评估和使用可靠性改进工作， 以尽快达到使用可靠性的目标值[19]。

故目标值需在使用阶段的成熟期统计评估， 而不是通过试验来考核。

与目标值对应的规定值是设计单位开展可靠性设计的依据， 通常用可靠性预计结果来判断产品设计方案的合理性， 即通常要求可靠性预计值应不小于规定值， 且高出一定的余量， 因为预计值是理论值， 产品固有可靠性一般会小于预计值[6]。

GJB 899A也要求， 在可靠性预计值不小于检验上限时， 产品才具有进行可靠性鉴定试验的条件[4]， 这是因为若预计值小于检验上限， 则产品实际的可靠性水平会更低， 通过鉴定试验的概率不会高。

4 结  论

综上所述， 目标值是用户期望装备在成熟期达到的使用指标， 装备从设计定型到成熟期需要一定时间。

生产定型或列装定型是在完成设计定型或状态鉴定、 小批试生产后、 批量生产前进行， 一般在设计定型或状态鉴定1～2年内。

此时未进行批量生产和部署使用， 装备可靠性在全面生产和部署使用中还会不断增长， 故不能在生产定型或列装定型时考核目标值/规定值， 其检验需等到装备批量列装并使用一定时期后方可进行。

需强调的是， 不能把目标值作为生产定型或列装定型时可靠性鉴定试验的检验下限， 也不能把规定值作为批量生产中可靠性验收试验的检验下限。

因为规定值是由用户期望的目标值转换来的， 是设计的理想目标， 若达到理想目标是应获得嘉奖的。

将目标值/规定值作为检验下限时， 通过鉴定试验或验收试验的概率低（约等于使用方风险）， 这显然与嘉奖优秀的原则背道而驰。

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Research on Inspecting Opportunity for Reliability Goals

Li Yuan*

（Project Management Center of Navy Important Equipment， Beijing 100071， China）

Abstract：
Compared with the reliability minimum acceptable values inspected on the design finalization phase， the concern is that， whether the goals should be inspected on the manufacture finalization phase or not？ This paper introduces the definition for reliability goals， thresholds and so on in GJB 1909A on the basis of the growth rule of product reliability during the life cycle， and explains manufacture finalization mentioned in some documents such as GJB 1362A. It points that the manufacture finalization’s objective is to examine quality stability and conditions for complete set and batch production to make the decision whether produce  by batch or not. On this basis， it discusses the inspecting opportunity for reliability goals in detail. Finally， the conclusions are given， that reliability goals can’t be inspected on the manufacture finalization phase， for the products aren’t still mature on this phase. When the products have been serviced for a period， the equipment design defects and process defects are fully exposed and improved， and the products’ quality is stable， then the goals can be inspected.

Key words：  reliability; goals; thresholds; specified values; minimum acceptable values; manufacture finalization; inspecting opportunity; weapon equipment

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