可靠性目標值的檢驗時機研究

李源

摘 要：與設計定型時檢驗裝備可靠性最低可接受值相比， 生產定型時是否應檢驗可靠性目標值也值得關注。 本文在產品可靠性增長規律的基礎上， 引入GJB1909A中對目標值、 門限值等的定義， 對GJB1362A等資料中提及的生產定型進行了闡述， 指出生產定型主要考核質量穩定性和成套、 批量生產條件， 從而為是否批量生產做出決策， 在此基礎上對目標值的檢驗時機進行詳細論述。 最后得出， 生產定型時產品尚未到成熟期， 不能在該階段檢驗可靠性目標值， 需等到裝備使用一段時間， 待裝備設計、 工藝缺陷得以充分暴露并得到改進， 裝備質量已穩定時， 方可進行目標值檢驗。

關鍵詞：???? 可靠性; 目標值; 門限值; 規定值; 最低可接受值; 生產定型; 檢驗時機; 武器裝備

中圖分類號：???? TJ760; V216.6? 文獻標識碼：??? A 文章編號：???? 1673-5048（2021）06-0100-04

0 引? 言

可靠性是裝備在一定條件下和一定時間內完成相應功能的能力， 條件、 時間和功能被稱為可靠性的三要素， 缺一不可。 裝備僅功能先進并不能滿足作戰要求， 還需要其在真實作戰環境下（規定條件）維持這種功能一定的作戰時間（規定時間）[1-2]。

隨著軍隊裝備從解決有無問題逐漸轉向注重作戰效能， 裝備可靠性指標的檢驗日益受到重視和加強。 如某空空導彈通過研制階段的可靠性研制試驗， 切實提高了產品可靠性。 設計定型時對其可靠性的最低可接受值進行實驗室考核和靶場試驗考核， 設計定型后經小批試生產并優化生產工藝， 之后進入生產定型階段。

該型導彈按國發[2005]32號文《軍工產品定型工作規定》進行生產定型， 即分工藝和生產條件考核、 部隊試用、 生產定型試驗、 生產定型審查四個階段實施[3]。 生產定型試驗中除功能、 性能、 環境等鑒定試驗外， 還必須進行可靠性鑒定試驗。 可靠性鑒定試驗中檢驗下限的選取與設計要求導彈在該階段應達到的指標密切相關。 相對于設計定型考核可靠性要求的最低可接受值[4-5]， 生產定型是否考核可靠性的目標值/規定值？若此時不考核， 何時檢驗目標值/規定值？這些都值得思考與研究。

1 最低可接受值與目標值

產品從設計到生產結束整個過程中確定的可靠性， 是產品的固有可靠性， 一旦產品設計和生產工藝固化了， 其固有可靠性也就確定了。 產品在實際使用中表現出的可靠性稱為使用可靠性， 受設計、 生產、 安裝、 貯存、 運輸、 使用、 維護等諸多因素影響， 一般低于由設計生產確定的固有可靠性[6-9]。

使用可靠性參數是指反映產品實際使用需求的可靠性參數， 軍方常根據平時和戰時的使用要求， 并結合裝備使用特點和慣例， 提出使用可靠性參數和指標。 因對使用可靠性有影響的使用、 維護等因素不受生產方控制， 故使用可靠性要求一般不直接用于合同[6]， 通常將使用可靠性要求轉換成等價的、 合同中可度量的可靠性要求， 這些要求就是可靠性合同參數和指標[6-9]。

與射程、 制導精度等性能指標不同， 產品可靠性在其壽命周期內會不斷增長， 圖1表示產品壽命期內的可靠性增長過程。 在研制階段，? 通過對設計問題等的改進，? 產品可靠性不斷增長到A點。 試生產開始時， 由于生產中的問題會使試生產出的產品可靠性低于研制階段結束時樣機的可靠性， 即從A點下降到B點， 通過采取工藝優化等措施， 產品可靠性會不斷提高至C點。 批生產開始時， 由于批產工藝裝配缺陷、 質量控制問題等， 會使產品可靠性從C點下降到D點， 隨著問題的不斷解決及使用維護操作規程的不斷完善等， 產品可靠性會繼續增長[6，10]。

針對這一特點， 產品研制合同或裝備研制總要求中常分階段提出可靠性指標要求。 在國外， 武器裝備一般分兩個階段提出： 設計定型時應達到的門限值和成熟期期望的目標值。 表1列出了國外幾型飛機的門限值和成熟期目標值[6-7]。

GJB 1909A《裝備可靠性維修性保障性要求論證》中定義： 目標值是期望戰備達到的使用指標; 門限值是完成作戰使用任務（即滿足使用要求）裝備所應達到的最低使用指標; 與目標值對應的規定值是用戶期望裝備達到的合同指標; 與門限值對應的最低可接受值是要求裝備應達到的合同指標， 是裝備定型考核或驗證的依據[11]。

2 生產定型

武器裝備研制一般包括論證、 方案、 工程研制、 設計定型、 生產定型等階段。 生產定型要全面考核產品批量生產的質量穩定性和成套、 批量生產條件， 以確認該型裝備是否達到批量生產要求[12]。

裝備設計定型后， 設計技術狀態基本固化， 但影響產品固有可靠性的生產工藝尚需完善。 通過試生產以優化生產工藝， 生產定型后再批量生產， 如GJB 1362A“定型原則”中明確： 軍工產品先進行設計定型， 后進行生產定型。 但并不是所有產品都進行生產定型， 如GJB 1362A中生產量很小且關鍵工藝、 生產條件與設計定型試驗樣品相同的軍工產品， 可以只進行設計定型 [12]。

生產定型是在完成設計定型并經小批試生產后、 正式批生產前進行的。 生產定型的第一項工作是工藝和生產條件考核， 一般結合產品試生產進行， 審查內容主要有生產工藝流程， 工藝指令性文件， 全套工藝規程， 工裝 工序、 關重件工藝說明， 元器件原材料等生產準備情況， 生產質量保證文件。 之后是部隊試用， 其產品是試生產并交付部隊使用的裝備， 一般選擇已通過工藝和生產條件考核的產品。 接著是生產定型試驗， 但并不是必須項。 GJB 1362A列出了兩種情況下要進行生產定型試驗： 一是批量生產工藝與設計定型試驗樣品工藝有較大變化， 并可能影響產品主要戰術技術指標時; 另一種情況是針對部隊試用中暴露出影響使用的技術、 質量問題改進后的產品。 最后是生產定型審查[12]。

綜上， 生產定型是在小批試生產后、 批量生產前進行的， 主要檢驗生產工藝是否滿足穩定批量生產的要求， 避免由于生產工藝不完善、 不成熟等導致批產產品的質量下降[13]。

需說明的是， 面臨傳統定型管理“一考定終身”難以滿足裝備改進升級需要等問題， 新研裝備的試驗鑒定模式正在發生改變。 傳統的設計定型和生產定型分別被狀態鑒定和列裝定型取代， 且其內涵也有較大變化。 如通過以承制單位為主開展的設計驗證性能試驗， 驗證技術方案的可行性和性能指標的符合程度， 為檢驗裝備研制總體技術方案和關鍵技術提供依據。 通過以承試單位為主開展的狀態鑒定性能試驗， 考核性能的符合程度， 確定技術狀態， 為狀態鑒定和列裝定型提供依據。 狀態鑒定后進行小批量試生產。 試生產產品通過近似實戰環境下的作戰試驗后完成列裝定型， 之后才能批量生產。

新研裝備的試驗鑒定模式與美軍的做法類似， 如在美軍某先進中程空空導彈試驗計劃中， 與性能試驗類似的研制試驗與鑒定計劃用了22個月發射32枚制導彈， 與作戰試驗類似的作戰試驗與鑒定計劃中用了14個月發射30枚制導彈[14]。

無論是傳統的生產定型， 或是擬采用的列裝定型， 都會面臨應考核門限值/最低可接受值或是目標值/規定值的問題。

3 可靠性目標值/規定值的檢驗時機

如前所述， 門限值是裝備必須達到的使用指標， 是現場驗證的依據。 由門限值確定的最低可接受值是進行實驗室鑒定試驗的依據， 工程中也是在設計定型或狀態鑒定時對最低可接受值進行考核[4]。

產品達到最低可接受值時是否表明產品可靠性已達到設計定型或狀態鑒定要求？實際上， 可靠性僅達到最低可接受值的產品通過可靠性鑒定試驗的概率很小， 這從GJB 899A中任一試驗方案的OC曲線可直觀看出。 如標準型定時方案17中， 若產品MTBF真值為最低可接受值， 則通過試驗的概率約等于使用方風險20%， 即產品可靠性達到最低可接受值就能順利通過可靠性鑒定試驗的說法是錯誤的。 從GJB 899A中的OC曲線可看出， 產品可靠性距離檢驗下限越高， 其通過鑒定試驗的概率就越大， 當可靠性真值在檢驗上限附近時， 產品會大概率通過試驗[4-5，15-16]。

目標值是期望裝備達到的使用指標， 其能使裝備達到最佳效費比[6-7，11]。 目標值是期望值， 是成熟期可達到的理想值， 而不是考核指標。 GJB 1909A第4.4節“裝備立項綜合論證中應提出RMS使用要求的目標值和門限值， 也可以只提出門限值”、 4.5節“在裝備研制總要求論證時， 提出RMS合同要求的規定值和最低可接受值， 也可以只提出最低可接受值”[11]， 這也說明目標值/規定值不是考核要求， 故可不提出， 而門限值/最低可接受值是必須要達到的要求， 需要提出和驗證。

按美國對裝備采購激勵政策， 裝備在成熟期達到目標值時可獲得獎金[17]。 國內知名可靠性專家何國偉指出， “過高的指標看來是不現實的， 從最低可接受值提高到規定值， 看來要有十年或更多的時間， 試驗并積累經驗予以改進才行”[18]。 從裝備使用情況看， 設計定型后的使用初期會暴露一定的問題， 通過對這些問題的改進， 產品可靠性不斷增長。 成熟期是指裝備使用一段時間后， 設計、 工藝問題經過改進， 裝備質量趨于穩定。 為使裝備在使用階段盡快達到成熟期， 設計單位應充分重視該時期的可靠性工作， 尤其是初始使用期間的可靠性評估和使用可靠性改進工作， 以盡快達到使用可靠性的目標值[19]。 故目標值需在使用階段的成熟期統計評估， 而不是通過試驗來考核。

與目標值對應的規定值是設計單位開展可靠性設計的依據， 通常用可靠性預計結果來判斷產品設計方案的合理性， 即通常要求可靠性預計值應不小于規定值， 且高出一定的余量， 因為預計值是理論值， 產品固有可靠性一般會小于預計值[6]。 GJB 899A也要求， 在可靠性預計值不小于檢驗上限時， 產品才具有進行可靠性鑒定試驗的條件[4]， 這是因為若預計值小于檢驗上限， 則產品實際的可靠性水平會更低， 通過鑒定試驗的概率不會高。

4 結? 論

綜上所述， 目標值是用戶期望裝備在成熟期達到的使用指標， 裝備從設計定型到成熟期需要一定時間。 生產定型或列裝定型是在完成設計定型或狀態鑒定、 小批試生產后、 批量生產前進行， 一般在設計定型或狀態鑒定1～2年內。 此時未進行批量生產和部署使用， 裝備可靠性在全面生產和部署使用中還會不斷增長， 故不能在生產定型或列裝定型時考核目標值/規定值， 其檢驗需等到裝備批量列裝并使用一定時期后方可進行。

需強調的是， 不能把目標值作為生產定型或列裝定型時可靠性鑒定試驗的檢驗下限， 也不能把規定值作為批量生產中可靠性驗收試驗的檢驗下限。 因為規定值是由用戶期望的目標值轉換來的， 是設計的理想目標， 若達到理想目標是應獲得嘉獎的。 將目標值/規定值作為檢驗下限時， 通過鑒定試驗或驗收試驗的概率低（約等于使用方風險）， 這顯然與嘉獎優秀的原則背道而馳。

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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