装备通用质量特性技术与管理

Suitableforteachingcoursewareandreports装备通用质量特性技术与管理一、引言二、通用质量特性概念与内涵三、通用质量特性要求与论证四、通用质量特性设计与分析五、通用质量特性试验与六、通用质量特性管理第1部分引言一GJB9001B—2009对装备通用质量特性控制提出的要求第1部分引言一GJB9001B—2009标准对装备通用质量特性控制提出的要求1在4.1中提出适用时组织应建立、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；增加注5：适用时组织可参照GJB5000的要求建立、实施并改进其软件过程；2在7.1产品实现的策划中要求g产品可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性等要求；第1部分引言一GJB9001B—2009标准对装备通用质量特性控制提出的要求37.1中：注3确定产品的质量目标和要求可考虑以下方面：可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性等参见GJB450、GJB368、GJB3872、GJB2547、GJB900、GJB4239、GJB1909等；可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性等计划可以包含在质量计划中或单独编制；第1部分引言一GJB9001B—2009标准对装备通用质量特性控制提出的要求47.3.1h中要求运用优化设计和可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性等专业工程技术进行产品设计和开发；5在7.3.3g增加要求适用时给出可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性等设计报告；6在7.3.4增加要求顾客要求时应邀请顾客参加评审必要时进行可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性以及计算机软件、元器件、原材料等专题评审第1部分引言二问题的提出1、美国国防部2005中国军力报告中反映：中国的武器装备建设虽然取得了重要进展但是仍然存在着两个方面致命的瓶颈即质量与创新在质量方面中国的国防工业界仍然停留在认识可靠性和可重复性概念重要性阶段第1部分引言二问题的提出2、近十几年来我国经济突飞猛进的发展我军主战装备体系实现了由第二代向第三代的跨越从根本上实现以跟踪仿制、发展机械化装备为主向自主创新、全面发展信息化装备的转变第1部分引言二问题的提出3.武器装备新技术含量不断提高系统高度综合软件比重大大型试验不断增多新装备不断批量交付部队质量管理的难度越来越大重大质量问题和事故屡有发生质量问题日益凸显装备质量也备受关注…………第1部分引言三解决途径第1部分引言三解决途径第1部分引言三解决途径第1部分引言三解决途径推进质量体系的建设和运行全面提高产品质量必须加强装备质量管理就是要将质量管理的先进理念、方法有效应用于高新武器装备建设实际落实到工作上物化为具体制度措施以技术推动管理以管理提升质量第1部分引言三解决途径推进质量体系的建设和运行依据GJB9001质量管理体系要求标准建立质量管理体系自上世纪八十年代起就风靡全球该标准集成了现代全面质量管理的理念提现了过程控制为核心的思想明确了单位质量管理的基本要求按照体系管理的方法落实装备质量的全特性要求必将产生事半功倍的效果第2部分通用质量特性概念与内涵二、装备通用质量特性概念与内涵一主要依据通用质量特性顶层标准：GJB450A装备可靠性工作通用要求GJB368B装备维修性工作通用要求GJB2547A装备测试性工作通用要求GJB3872装备综合保障通用要求GJB900A装备安全性工作通用要求GJB4239装备环境工程通用要求二、装备通用质量特性概念与内涵二可靠性的概念与内涵定义：可靠性是指装备在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力规定条件主要是指环境条件我们不仅希望装备具有良好的功能而且希望它能长时间保持其功能不发生或很少发生故障经久耐用这种功能的持续能力就是可靠性通俗地讲可靠性是体现装备无故障持续工作的能力可靠性是研究装备故障发生规律的技术研究如何预防和减少装备故障二、装备通用质量特性概念与内涵二可靠性的概念与内涵可靠性通常分为基本可靠性和任务可靠性基本可靠性是指产品在规定的条件下规定的时间内无故障工作的能力反映产品对维修资源的要求确定基本可靠性值时应统计产品的所有工作时间和所有的关联故障常用故障率、平均故障间隔时间MTBF来度量任务可靠性是指产品在规定任务剖面内完成规定功能的能力常用任务可靠度、飞行可靠度等来度量二、装备通用质量特性概念与内涵二可靠性的概念与内涵可靠性工程—为了确定和达到产品的可靠性要求而开展的一系列技术和管理活动称为可靠性工程可靠性工程包括可靠性论证、管理、设计与分析、试验与评价以及使用可靠性评估与改进等可靠性工程活动涉及到装备全寿命过程的各个阶段其目标是确保新研制和改性的装备达到顾客规定的和隐含的可靠性要求保持和提高现役装备的可靠性水平以满足装备战备完好性和任务成功性要求降低对保障资源的要求减少寿命周期费用二、装备通用质量特性概念与内涵三维修性的概念与内涵维修性是指产品在规定的条件下和规定的时间内按规定的程序和方法进行维修时保持或恢复到规定状态的能力其中规定的条件主要是指维修机构和场所以及相应的人员、设备、设施、工具、备件、技术资料等资源；规定的程序和方法是指按照技术文件规定的维修工作内容、步骤和方法在这些约束条件下按时完成维修恢复产品规定的功能维修性是产品的设计特性之一是由设计赋予的使产品维修简便、迅速、经济的固有特性二、装备通用质量特性概念与内涵三维修性的概念与内涵维修性表现在产品的维修过程中这里的维修包括预防性维修、修复性维修、战场损伤修复预防性维修是指通过系统检查、检测和消除产品的故障征兆使其保持在规定状态所进行的全部活动包括预先维修、定时维修、视情维修和故障检查等修复性维修是指产品发生故障后使其恢复到规定状态所进行的全部活动它可以包括下述一个或多个步骤：故障定位、故障隔离、分解、更换、组装、调校及检测等二、装备通用质量特性概念与内涵三维修性的概念与内涵战场损伤修复是指在战场环境中将损伤的装备迅速恢复到能执行全部或部分任务的工作状态或自救的一系列活动三维修性的概念与内涵维修性工程—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称为维修性工程维修性工程包括维修性论证、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四测试性的概念与内涵测试性是指产品能及时并准确地确定其状态可工作、不可工作或性能下降并隔离其内部工作的能力装备维修性、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、保障性和安全性的重要指标四测试性的概念与内涵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四测试性的概念与内涵装备具有良好的维修性、保障性和安全性必须具备三方面的测试能力：①性能监测能力装备运行过程中能够实时监测性能差异和运行状态显示和存储故障信息通过声、光等信息提出告警以避免事故的发生；②故障检测能力检测装备是否存在故障是否可投入正常运行给出相应的指示信息；③故障隔离能力能够把检测到的故障准确定位隔离到规定的可更换上能够快速维修五保障性和综合保障的概念与内涵1、保障性的概念和内涵保障性是指装备的设计特性和计划的保障资源满足平时战备完好性和战时利用率要求的能力保障性是研究如何用最少的寿命周期费用为使用和维修提供持续的保障保障性好=好保障+保障好装备系统装备保障系统五保障性和综合保障的概念与内涵1、保障性的概念和内涵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即好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好的保障条件即保障好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五保障性和综合保障的概念与内涵五保障性和综合保障的概念与内涵2、装备综合保障的定义和内涵装备综合保障是指在装备的寿命周期内综合考虑装备的保障问题确定保障性要求影响装备设计规划保障并研制保障资源进行保障性试验与评价建立保障系统等以最低费用提供所需保障而反复进行的一系列管理和技术活动装备综合保障也称为保障性工程五保障性和综合保障的概念与内涵2、装备综合保障的定义和内涵在装备研制过程中同步考虑装备使用与维修保障的技术和管理活动主要包括三个方面：1装备论证时-提出装备保障性要求和综合保障计划；2装备研制时-开展保障性设计规划和研制装备的保障资源进行保障性试验与评价；3装备交付部队时-建立保障系统五保障性和综合保障的概念与内涵2、装备综合保障的定义和内涵综合的含义性能要求与保障要求综合考虑装备设计与保障系统设计综合分析新研装备与现役装备保障综合研究保障系统与费用综合权衡五保障性和综合保障的概念与内涵六安全性的概念与内涵安全性是指产品所具有的不导致人员伤亡、系统毁坏、重大财产损失或不危及人员健康和环境的能力造成人员伤亡、系统毁坏、重大财产损失或危及人员健康和环境的一系列事件称为事故而可能导致事故发生的状态称为危险引发装备不安全的因素称为危险源六安全性的概念与内涵危险源通常分为三类：1有毒、易燃、易爆等物资、产品；2有害环境称为一般危险源；3产品故障、人为差错引发的不安全因素称为故障危险源要保证装备安全最根本的安全性工作是准确识别并采取有效措施消除或控制这些危险七环境适应性的概念与内涵环境适应性是指装备在其寿命期可能遇到的各种环境作用下能实现其所有预定功能、性能和不被破坏的能力环境适应性反映了装备在变化的环境条件下仍能正常工作的能力是可靠性的一种特殊情况环境条件是指装备寿命期内规定使用的环境包括自热环境、诱发环境七环境适应性的概念与内涵自热环境如温度、湿度、灰尘、风、烟雾、太阳辐射、微生物等诱发环境如振动、冲击、电磁干扰、噪声、摇摆、跌落、加速度、污染物等装备环境适应性主要取决于选用的材料、构件、元器件耐环境的能力结构设计、工艺设计时采取的耐环境措施七环境适应性的概念与内涵环境工程—为确保装备以较高的费效比达到规定的环境适应性要求通过分析、设计和试验掌握环境的性质、特征和变化规律消除环境对装备造成的影响和危害实现提高装备耐环境能力的目标而开展的一系列技术和管理活动称为环境工程环境工程主要工作内容包括环境工程管理、环境分析、环境适应性设计和环境试验与评价等八通用质量特性的相互关系1、可靠性、维修性、保障性的相互关系都是与时间相关的装备质量特性；都对战备完好性产生影响它们之间又相互关联；各自的工程领域都有相通的理论和技术基础；参数大都具有随机特性；目标是一致的八通用质量特性的相互关系八通用质量特性的相互关系3、安全性与可靠性的关系可靠性----能力安全性----状态可靠是安全的基础不可靠不等于不安全有时两者又为互为矛盾第3部分通用质量特性要求及论证三、通用质量特性要求及论证一要求论证内容相关的约束条件定量要求定性要求工作项目要求三、通用质量特性要求及论证二要求论证程序1任务需求使用要求要求2初定指标确定指标3综合特性单一特性要求4需要反复进行协调、权衡5同时明确验证方法、时机和条件三、通用质量特性要求及论证二要求论证程序1、建立基准比较系统可以是一个装备；也可以是不同分系统或设备的组合；收集相关保障资源及装备的信息二要求论证程序2、相关的约束条件1装备使用方案确定装备机动性要求、部署情况、使用频数、持续时间、预定使用寿命、使用环境、维修环境、与其它系统的相关关系等；描述装备的寿命剖面；描述装备的任务剖面；使用环境要求二要求论证程序2、相关的约束条件2初步保障方案保障方案是对保障系统完整的总体说明它满足装备的保障要求并与设计方案及使用方案相互协调包括使用保障方案与维修方案三、通用质量特性要求及论证三、通用质量特性要求及论证四论证方法装备RMS指标论证主要有类别分析方法、计算分析方法、仿真分析方法三种方法：类比分析方法主要通过对国内外相似装备的RMS参数和指标进行比较分析考虑新研装备的复杂性和成熟性对RMS参数和指标进行专家评判或简单的加减确定新研装备的RMS参数和指标在缺乏基础数据和方法的情况下过去常用的较为落后的方法三、通用质量特性要求及论证四论证方法计算分析方法主要利用相似装备的RMS基础数据建立可靠性、维修性模型通过计算和图表的统计分析分别确定RMS指标这种方法针对性较强更便于对参数的分解和指标的分配是目前常用的方法但难以与作战需求、保障资源和费用等因素相结合不能有效的确定系统效能、战备完好性和任务成功性等顶层指标不能有效的对RMS指标综合权衡和系统优化三、通用质量特性要求及论证四论证方法仿真分析方法根据作战使用需求将装备的RMS与作战使用性能相结合建立系统效能或作战效能的仿真模型按照作战时序进行仿真试验通过不断权衡优化确定新研装备RMS综合指标仿真分析方法支持装备在作战性能和费用约束条件下的RMS指标优化权衡分析支持多方案的择优选取可实现装备效能-费用的优化权衡仿真分析方法的软件平台在一些先进国家已经实现并在不断完善也是我们奋斗的目标三、通用质量特性要求及论证七工作项目要求安全性工作项目可靠性工作项目维修性工作项目保障性工作项目测试性工作项目第4部分通用质量特性设计与分析四、通用质量特性设计与分析一可靠性设计与分析1、关键产品的识别与控制关键产品是指对系统可靠性、安全性、性能、可用性和费用具有重大影响的产品关键产品的识别与控制应当在方案阶段实施在技术设计阶段完成关键产品识别技术主要有：相似产品系统历史数据分析、安全性分析、可靠性分析、故障模式及影响分析、故障树分析等技术一可靠性设计与分析2、降额设计降额设计是指通过降低产品应力或增加产品强度及安全系数的方法使产品能够经受所有预期的使用环境提高产品的固有可靠性和安全性降额设计的准则应当在方案阶段确定并落实在RMS设计准则中一可靠性设计与分析电子元器件的降额设计对大部分电子元器件可靠性是电应力和热应力的函数降低应力条件对电路参数性能影响不大但可以提高使用寿命和可靠性电子元器件的电应力为：工作电压除以额定电压电应力=工作电压/额定电压一可靠性设计与分析机械和结构部件的降额设计对机械和结构部件降低应力或增加强度都是增加了产品的安全系数可以提高产品的使用寿命和可靠性根据应力/强度干涉方法有4种降额设计方法：增加平均强度；降低平均应力；降低应力变化使用限制；降低强度变化加工控制一可靠性设计与分析3、冗余和容错设计1冗余设计冗余设计是通过增加额外的软件、硬件单元、功能或设备保证系统发生特定故障的情况下仍能完成规定功能的一种设计特性冗余设计应当在方案阶段实施在技术设计阶段完成一可靠性设计与分析2容错设计安全性设计技术容错设计是指系统在其组成部分出现特定故障或差错的情况下仍能执行规定功能的一种设计特性与冗余设计相比容错设计包含的内容更为广泛设计中通过采取容差识别、故障检测、定位、隔离以及系统重构等手段提高系统安全性和可靠性的目标容错设计应当在方案阶段实施在技术设计阶段完成一可靠性设计与分析4、故障模式及影响分析FMEA严酷度：故障模式所产生后果的严重程度Ⅰ类：引起人员死亡或系统毁坏的故障；Ⅱ类：引起人员严重伤害或重大经济损失或导致任务失败的系统损坏的故障；Ⅲ类：引起人员轻度伤害或一定的经济损失或导致任务延误或降级的系统轻度损坏的故障；Ⅳ类：不足以导致人员伤害、一定的经济损失或系统损坏的故障但它会导致非计划性维护或修理一可靠性设计与分析5、故障树分析FTA安全性、维修性故障树分析是通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素等进行分析画出故障树从而确定产品故障原因的各种可能组合发生和或其发生概率的一种分析技术故障树分析也是产品安全性分析的重要方法一可靠性设计与分析8、软件可靠性美国2000年统计：软件产品在交付时通产残留15%的缺陷；软件失效率往往比硬件高一个数量级某型潜艇首舰的作战系统：2001.6-2001.11陆上联调试验发生154个故障其中软件138个占89.6%；2002.5-2002.6在建造厂做陆上联调试验发生36个故障其中软件31个占86%1软件可靠性的重要地位一可靠性设计与分析8、软件可靠性软件需求论证不充分软件开发过程不规范软件文档不完整软件透明度差软件测试不充分配置管理不严格2软件研制过程的主要问题一可靠性设计与分析8、软件可靠性3提高软件可靠性的工程方法四、通用质量特性设计与分析二维修性设计与分析1、维修性设计标准化和互换性设计可达性设计：检查、测试、修理测试性设计与分析防差错设计与标识人的因素四、通用质量特性设计与分析三测试性设计与分析测试性设计工作被测参数及测试点的选择与配置传感器选择与布置指示数据、显示方式警告方式、告警装置诊断程序接口装置及程序外部测试设备ETE包括专用、通用和自动化测试设备ATE有关测试的规定、程序、方法和技术的文件、手册等四安全性设计与分析安全性分析方法1危险分析技术；2故障模式、影响及危害性分析FMECA;3故障树分析FTA；4事件树分析ETA；5报警时间分析；6警示与报警分析四安全性设计与分析危险控制方法能量控制；内在安全设计：容错设计结构设计；隔离措施：物理隔离如惰性气体隔离漫水隔离温度隔离；闭锁、锁定和连锁：防止误操作；故障-安全设计：单个故障不引起安全事故；安全系数：材料、结构；告警装置：监测与报警；安全标记：警告靠近、触摸、拆卸等；减少和遏制伤害和损伤：防护措施如安全帽、安全带、气囊；逃逸和营救：逃逸设施、营救接口五环境适应性设计与分析自然环境适应性设计：如1、温度防护：冷、热是化学和物理变化的媒介对稳定热源必须使散热效率与发热效率相等材料的热胀和冷缩引起的零件之间的公差配合2、潮湿防护：湿气是所有化学损坏因素中重要一员采取排水和空气循环消除湿气；采取干燥气除湿；采用气密部件、密封器件；采用耐腐蚀、防霉、防潮材料等五环境适应性设计与分析自然环境适应性设计：如3、沙尘防护：沙尘导致部件磨损增加空气、油、液的过滤器；过滤器应当易于更换清洗4、静电防护：静电对MOS等集成电路造成破环五环境适应性设计与分析诱发环境适应性设计：如1、振动、冲击防护：采用粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、空气阻尼器等阻尼装置减少震荡峰值；采用具有较高固有频率的弹簧冲击隔振器抗击冲击；提高强度、减少惯性等2、电磁防护：避开电磁辐射源；采用金属等结构屏蔽；采取滤波器等手段四、通用质量特性设计与分析六装备综合保障1、保障性分析保障性分析是指装备的设计特性和计划的保障资源满足平时战备完好性和战时利用率要求的能力保障性分析是一个反复迭代、有序进行的过程保障性分析的主要任务：制定保障性要求；制定和优化保障方案；确定保障资源要求；评价新研装备的保障性；建立保障性分析数据库四、通用质量特性设计与分析六装备综合保障2、保障性分析记录保障性分析记录是指保障性分析过程产生的数据的记录包括有关装备保障资源需求的详细数据装备保障性分析记录将所需的保障信息按功能类别划分为大十类每一类又按不同保障数据属性划分成数量不等的关系表GJB3837推荐了41个保障性分析记录关系表四、通用质量特性设计与分析六装备综合保障5.计算机资源保障规划计算机软件和硬件保障资源通过分析系统和设备所用计算机的硬件系列、总线体制和接口方式；计算机软件使用的计算机语言和操作系统按照下表记录汇总该舰使用的所有计算机软件和硬件资源7、装备保障方案六装备综合保障8.舰船综合保障信息管理系统舰船在研制过程总体、系统和设备分别利用其相似装备的保障信息通过自下而上的进行保障性分析工作形成使用和维修保障性分析记录、各级所需的保障资源和保障方案；这些信息不仅为建立经济有效的舰船保障体系提供了依据而且为今后部队的使用、维修管理提供了依据四、通用质量特性设计与分析七RMS综合●RMS都是装备固有特性是设计出来的、生产出来的、管理出来的它们之间相互关联必须在研制过程中综合考虑七RMS综合1在设计过程中：※通过历史信息、FMEA、FAT确定薄弱环节、关键产品、提出改进措施；※重点对影响系统安全和任务的关键产品开展可靠性设计和安排可靠性试验；※对于影响安全和任务的系统和设备开展测试性设计监视和报警设计；※对难以提高可靠性的产品加强维修性设计；※在维修性设计的同时考虑备品备件的配置保障设备、设施、维修人员的配置；七RMS综合2工程研制过程中：※开展各项试验对发现的故障采取纠正措施；※对难以解决的故障改进设计提高维修性；※根据部件的寿命配置备品备件、保障设备四、通用质量特性设计与分析七RMS综合3各项试验过程中：※借助性能、环境等各项试验综合考核装备的可靠性、维修性和保障性；※利用各项试验信息评估装备的可靠性、维修性和保障性水平※利用各项试验信息确定装备的易损件、有寿件确定维护保养项目、周期和规程第5部分通用质量特性试验与评价五、通用质量特性试验与评价一试验与评价目的1暴露装备RMS存在的问题以便采取纠正措施；2验证装备RMS要求；3为确定装备的易损件、有寿件确定维修保养项目、周期和规程提供依据五、通用质量特性试验与评价一试验与评价方法分类五、通用质量特性试验与评价二可靠性试验与评价※环境应力筛选※可靠性研制试验※可靠性增长试验※可靠性鉴定验收试验※加速寿命试验※可靠性分析评价※寿命试验五、通用质量特性试验与评价二环境应力筛选试验五、通用质量特性试验与评价二可靠性鉴定试验五、通用质量特性试验与评价二可靠性鉴定试验五、通用质量特性试验与评价二可靠性分析评价※可靠性仿真※可靠性综合评估※零部件寿命分析五、通用质量特性试验与评价二可靠性分析评价五、通用质量特性试验与评价二可靠性分析评价五、通用质量特性试验与评价二可靠性分析评价五、通用质量特性试验与评价二加速寿命试验示例五、通用质量特性试验与评价二加速寿命试验示例五、通用质量特性试验与评价二加速寿命试验示例第6部分通用质量特性管理一通用质量特性管理要点一通用质量特性管理要点在每个型号中重点的管理工作：制定六性的建立故障报告、分析和纠正措施系统对转承制方和供应方的监督和控制加强六性工作的评审和审查建立故障审查组织实施装备的六性信息的收集与管理一通用质量特性管理要点一通用质量特性管理要点一通用质量特性管理要点一通用质量特性管理要点小结装备的通用质量特性是在论证中确立的研制和生产中实现的试验和评价中验证的、使用和维修中保持的改进和改装中完善的搞好装备通用质量特性工作应遵循以下原则：1遵循自上而下推动的原则；2遵循过程控制的原则；3遵循系统研究的原则；4遵循全员参与的原则；5遵循全寿命管理的原则相关标准概念与内涵相互关系要求论证确定质量特性指标、建立模型选定工作项目质量特性与设计与分析质量特性与试验与评价通用质量特性概念