系統類產品可靠性信息管理系統設計

張洪霞 林 創

【摘要】在簡要分析了國內外可靠性軟件的現狀之后,文章闡述了一種可靠性信息管理系統的設計思路,詳細介紹了各子系統的功能。該系統可提供面向工程的多項質量與可靠性專項技術的綜合解決方案,使系統及其衍生產品適應產品高可靠性的需要。

【關鍵詞】可靠性信息管理貨架模塊衍生產品MTBF

1 前言

軍用通信系統類產品具有可靠性要求高、產品批量小、改型升級快等特點,通常的可靠性信息管理方式難于完成數據的流程化處理和綜合分析。

目前國外開發可靠性相關領域軟件的公司有Relex、ALD、ITEM TOOLKIT、Isogragh等等。他們已經開發了比較成熟的可靠性專業技術軟件,并以這些成熟軟件為基礎,根據企業工程上的具體特點進行個性化的設計,然后交付企業使用,如用于F-35聯合攻擊機(JSF)的FRACAS系統就是由洛克希德馬丁公司選擇ALD的FavoWeb軟件并進行個性化設計的。這些軟件系統作為專項技術管理已經相當成熟,但不適應國內軍工電子裝備企業管理多個相關系統的需要;而根據企業工程定制軟件,又受到保密的限制。

目前國內比較成熟的可靠性軟件,主要針對具體企業的質量管理體系過程進行綜合管理,沒有提供多項目可靠性信息綜合管理平臺,也無報/預警功能;更無法適應多類型、小批量產品的高可靠性管理需要和工程現狀,無法適應系統及其衍生產品的可靠性信息管理。

本研究組根據近幾年某型號軍用通信系統生產與裝備的實際情況,通過對某研究所某系統產品及其多種衍生產品的可靠性模型、數據和信息研究,設計建立了一套適合于該通信系統的可靠性信息管理系統,實現了對該類系統研制、生產、試驗、現場使用等相關數據和故障信息的綜合分析,可有效評估系統的可靠性,尋找提高裝備可靠性的薄弱環節、部位與途徑,從而采取有效措施提高裝備的可靠性,以適應當前形勢及各特定系統的高可靠性需要。

2 系統設計思路

2.1 確定數據統計和分析管理的基本單元

對系統各設備進行分析,篩選出所有貨架模塊,作為數據統計和管理分析的基本單元;對系統衍生型號產品各設備進行分析,篩選出所有貨架模塊,其數據可以與原系統相應貨架模塊直接累計進行統計和分析;對衍生系統各設備進行分析,篩選出在貨架模塊基礎上進行少量改進的模塊,比對形成數學轉換關系后,其數據可以按轉換關系參與統計和分析。其它部分仍按通常的方式進行數據收集、統計和分析。

2.2 系統構建

根據對多年通信系統基礎數據的分析、研究,以及本系統的目的和用途,確定系統框架,系統模塊構成有:故障管理、貨架模塊管理、用戶及其權限管理、維修性預報管理、可靠性增長分析。后臺還有兩個支撐模塊——報表輸出和基礎數據管理模塊。這樣的系統構架,可實現可靠性數據統計、分析、查詢等功能,使可靠性信息管理工作系統化,既解決了項目之間的橫向聯系,也歸納了可靠性信息內在特性之間的縱向關系。

2.3 建立各子系統的數學模型

建立矩陣管理、故障管理、可靠性評估、維修性預報管理等子系統的數學模型,如建立可靠性(MTBF)評價模型。由于該通信系統和設備服從指數分布,故其MTBF貝葉斯單側置信下限可用如下的模型計算得出:

MTBF_L=2T/[χ1-α(2γ)] (1)

其中:

MTBFL表示系統/設備的MTBF單側置信下限;

T為系統和設備的等效試驗累積時間,該值可由系統和設備環境試驗、滿負荷加電考核、外場試驗、加電老煉、應力篩選試驗等數據,經過統計數學加權得到;

γ為故障數,(1-α)為置信度。

衍生系統的可靠性評估模型是在原系統評估模型基礎上,將改進部分比對形成數學轉換關系后,形成相應衍生系統的可靠性評估模型。

2.4 子系統設計

細化各子系統功能;建立各子系統工作流程;確定各子系統功能實現的評價標準;明確子系統之間與信息和數據處理的關聯流程。

2.5 軟件設計

(1)人機交互

數據輸入部分可接受多種輸入模式,進行準確、詳細、形象、規范的信息記錄;數據輸出部分可將信息及時傳送給指定用戶,并能通過多種方式輸出所指定的結果。

(2)用戶權限管理

二級安全措施:第一層是系統安全級別,第二層是數據庫訪問級別。可以按項目、資源、級別等設置不同的用戶組權限,保證數據的訪問安全,同時能產生用戶對關鍵資源的訪問日志。在這里數據的安全主要包括兩個方面:一是讓用戶按規定的權限進入系統,以保證管理流程的正常實施;二是防止偽信息進入,保證輸入數據的真實有效,從而保證可靠性數據與信息管理的準確度和可信度。

(3)系統容量管理

對用戶的訪問流量、訪問速度進行管理和控制,使系統可同時接納120個用戶訪問,不產生明顯延時。

(4)信息數據存儲管理

選擇合適的數據庫模型,完善信息數據的存儲,保證整個系統的正常運轉和數據的安全可靠,確保數據庫的完整性控制、并發控制和安全性控制。

(5)信息數據處理

實現各種數據處理模型,包括矩陣管理、故障管理、監控報警管理、維修性預報管理、可靠性增長分析等子系統的數據處理。除完成縱向信息數據處理外,重點實現了各項目橫向的關聯信息處理。

2.6 信息和數據錄入

信息和數據錄入包括兩方面的內容:一是管理信息,必須嚴格按照組織的管理制度、流程、相關人員的職責、權限準確地錄入,以保證管理流程和工作程序的正常動作。二是技術信息,現有的歷史信息和數據是使系統具有生命力的血液,這些數據需要進行提煉和錄入,并提供關鍵詞引擎和數據的共享,把這些“死的寶貝”變成“活的寶貝”,實現信息與數據的共用和延續。要嚴格按管理流程識別這些信息和數據的價值和真偽,加以提煉和控制錄入,以保證錄入系統的信息和數據具有可用性。

2.7 軟件接口

該系統可與辦公自動化系統(OA)進行數據通信,主要交互的數據內容:(1)用戶資料信息,(2)短信息內容。這樣可以實現系統基礎數據的共享,如組織機構信息、人員信息、預報警信息等。

3 系統功能介紹

3.1 系統功能框圖

圖1 QDIS系統功能框圖

3.2 子系統功能

本系統共包含6個子系統,2個基礎支撐模塊,各部分具體的功能如下:

(1)故障管理子系統

該子系統包括決策指派、質量分析、技術五項歸零、管理五項歸零等四個模塊。決策指派模塊是FIO對故障處理的級別、方式等作出決策和指派,當該子系統接受故障信息后,與數據庫的信息進行比對,根據產品所處階段、發生頻次、所處部位及決策指派流程對故障的處理作出決策和指派。技術歸零模塊對技術原因引起的故障五項歸零活動進行管理;質量分析模塊對無法進行故障復現的技術歸零活動進行管理;管理歸零模塊對管理原因引起的故障五項歸零活動進行管理。

(2)貨架模塊管理子系統

該子系統實現按貨架模塊類別、故障部位、故障類型、故障環節、故障機理、故障模式等進行橫向或縱向的管理和統計分析功能。

(3)用戶及其權限管理子系統

該子系統實現的功能有:按項目、資源、級別等設置不同的用戶組權限,保證數據的訪問安全,同時產生用戶的訪問日志;允許120個用戶同時使用,不會產生明顯的延時。

(4)監控報警管理子系統

該子系統對關鍵、重要及異常事件實現報/預警功能。包括兩類不同性質的報警:一類是技術報警,即當故障發生并輸入系統時,系統自動與數據庫信息進行比對,若為重復發生的故障,則觸發系統報/預警功能,系統報警并輸出檢索到的信息;一類是管理報警,即當某故障頻繁發生或在限定時間內沒有完成規定的處理時,在指定的時間、條件或狀態下會自動觸發報/預警功能,并通過OA傳遞給相應級別的人員,促使他們及時處理這些可靠性信息。

(5)維修性預報管理子系統

該子系統按照設定的模型,根據輸入的產品可靠性信息,提供維修性計劃和預報等功能。

(6)可靠性增長分析子系統

該子系統按產品使用、試驗等故障信息,評估出產品的可靠性水平,提供產品可能的可靠性增長曲線,為質量師提供決策參考。

(7)計算與報表輸出功能模塊

提供報表與圖形輸入和輸出功能,包括MTBF/MTTR、可用度的計算、故障統計、分析圖表的輸入/出等功能。

(8)基礎數據管理功能模塊

建立信息數據存儲數據庫,保證整個系統的正常運轉和數據的安全可靠,確保數據庫的恢復、完整性控制、并發控制和安全性控制。比如產品BOM、使用數據、顧客信息、故障信息等,這些數據和信息一次錄入,系統共享。

4 結束語

該系統已進入試運行階段,至少解決了以下工程問題:

(1)某型號通信系統的使用可靠性受設計、生產、使用維修以及環境條件等多因素的影響,且各因素之間互相作用,僅靠局部的信息處理往往不能達到期望。該平臺通過對各類可靠性信息的綜合分析,可研究通信系統的可靠性規律,識別出解決通信系統可靠性的關鍵環節。

(2)對某型號通信系統可靠性信息和數據進行管理,對各類衍生型號產品進行橫向關聯處理,實現對系統可靠性的評估。

(3)對正在研制生產的產品,凡使用了貨架模塊的均能進行警報設置,以確保及時進行風險防范,從技術上實現預防為主的管理思想。

(4)通過提高某型號通信系統及其各模塊,特別是貨架模塊公共基礎信息和數據的共享程度,減少重復性事務,提升相關系統及產品的可靠性。 ★

【作者簡介】

張洪霞:畢業于成都電訊工程學院,在中國電子科技集團公司第七研究所工作至今。長期從事質量與可靠性研究、科研與質量管理等工作,歷任質量處長、所辦公室主任、總質量師,現任科技計劃部主任兼管理者代表。曾作為主要作者編著出版《2000版ISO 9000族標準在電子信息行業的應用》。