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工业产品的军工“六性” 时间:2020-10-28 来源:中国电子学会
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可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性统称“六性”,这是GJB9001中明确提出做为产品实现策划必须要考虑和满足的要求,是武器装备产品开发中除功能特性外要满足的质量特性。我们搜集整理了这份资料,分两部分为大家详细的解读“六性”的基本概念和相互关联。

产品全特性质量特性

1、六性基础知识

1 可靠性

  • 1.1 可靠性的由来

    • 飞机上的电子管故障

  • 1.2 可靠性的发展

  • 1.3 产品质量与可靠性的关系

    • 质量管理与可靠性的关系

  • 1.4 可靠性的定义与内涵

    • 规定条件、规定时间、规定功能、能力

    • 固有可靠性和使用可靠性

    • 基本可靠性和任务可靠性

  • 1.5 关联故障与非关联故障

    • 责任故障与非责任故障

  • 1.6 产品故障浴盆曲线

    • 早期故障期

    • 偶然故障期

    • 耗损故障期

2 维修性

  • 2.1 基本概念

    • 维修性和时间相关的概念

    • 规定的条件、规定的程序和方法

    • 现场可更换单元(LRU)

    • 车间可更换单元(SRU)

  • 2.2 维修的分类

    • 预防性维修

    • 修复性维修

  • 2.3 维修级别

    • 基层级维修

    • 中继级维修

    • 基地级维修

  • 2.4 维修性要求

    • 维修性定量要求

    • 维修性定性要求

3 保障性

  • 3.1 基本概念

    • 设计特性、保障资源

    • 平时战备需求、战时使用需求

    • 战备完好性

    • 保障系统

  • 3.2 保障性参数

    • 可用度

  • 3.2 保障性与可靠性、维修性的关系

    • 保障性与战备完好性的关系

产品全特性质量特性

4 测试性

  • 4.1 测试性定义

测试性是产品(系统、子系统、设备或组建)能够及时而准确地确定其状态(可工作、不可工作或性能降低),并隔离其内部故障的一种设计特性。

    • 设计特性测试性是一种设计特性,它既包括了对主装备(任务系统)自身的要求,又包含了对测试设备的性能要求。

    • 状态确定能力

    • 故障隔离能力

  • 4.2 测试性参数

    • 故障检测率

    • 关键故障检测率

    • 故障隔离率

    • 虚警率

    • 不能复现率

    • 平均故障检测时间

    • 平均故障隔离时间

    • 平均虚警间隔时间

    • 平均诊断时间

    • 诊断有效性等等……

现对其中重要参数进行详细讲解:

5 安全性

  • 5.1 基本概念

安全性是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。安全性是各类装备都具有的一种固有属性,与可靠性、维修性和保障性等密切相关,是各种装备必须满足首要设计要求,是通过设计赋予的装备属性。

    • 危险可能导致事故的状态或情况。危险是事故发生的前提或条件,可以用危险模式或危险场景来描述。

    • 危险控制保证将发生危险事件的风险保持在可接受极限水平之内的过程,包括制定待实施的工程技术和管理决策,及时实施危险减少或消除措施,并监控控制措施的有效性。

    • 残余危险采取危险消除、减少等措施之后,系统虽满足安全性要求,但系统中仍存在的、不能或不打算采取进一步安全性改进措施的危险。

    • 安全可靠度在规定一系列的任务剖面中,不发生由于系统或其设备故障造成灾难性事故的概率。

  • 5.2 安全性与可靠性的关系

安全性与可靠性都是产品固有的质量特性,两者既有联系,又有区别。


  • 5.3 危险源及其分类

危险源是分为以下几类:

    • 产品自身的危险产品中或产品使用的材料中的固有危险、设计缺陷和制造缺陷。

    • 人为差错由使用或维修设备时的人为差错造成的危险,如地勤人员错将副翼控制导线交叉连接,会造成飞机飞行时的控制危险。

    • 设备故障对安全性产生直接影响的设备故障也是造成危险不容忽视的因素。例如飞机在飞行中发动机出现了空中停车故障,是一种很有可能造成机毁人亡事故的危险。常称为故障危险源。

    • 有害环境很多自然环境和诱发环境都可能造成灾难性后果,如雷击、龙卷风、地震、酸雨,以及密闭空间内(如飞机驾驶舱)的高温可能使里面的人无法忍受。常称为一般危险源序号。

    • 危险分类

  • 5.4 事故风险评价常用方法

危险源评价指数方法(RAC方法)将决定危险事件风险的两个因素——危险严重性和危险可能性,按其特点划分为相对的等级,形成事件风险评估矩阵来进行事故风险指数评估。

    • 危险可能性等级

    • 事故风险评价指数矩阵

    • 事故风险处理原则

6 环境适应性

  • 6.1 基本概念

环境适应性是装备(产品)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(或)不被破坏的能力。是装备(产品)的重要质量特性之一。

    • 自然环境在自然界中由非人为因素构成的那部分环境。

    • 诱发环境任何人为活动、平台、其他设备或设备自身产生的局部环境。

    • 平台环境装备(产品)连接或装载于某一平台后经受的环境。平台环境受平台和平台环境控制系统诱发或改变的环境条件的影响。

  • 6.2 环境适应性设计

两种途径:

    • 采取改善环境或减缓环境影响。

    • 选用耐环境能力强的结构、材料、元器件和工艺等。

环境适应性设计应与环境适应性研制试验使用环境试验自然环境试验和其他工程研制试验紧密结合,充分利用试验信息,对所发现的环境适应性薄弱环节采取设计措施加以纠正。

    • 环境适应性设计要点

在装备(产品)设计过程中应根据环境适应性要求,参考相应的环境适应性设计手册,采用适当的技术和方法是产品达到规定的环境适应性水平。

    • 成熟的环境适应性设计技术

    • 适当的设计余量

    • 防止瞬态过应力作用的措施

    • 选用耐环境能力强的零部件、原材料

    • 采用改善环境或减缓环境影响的措施,如冷却、减震

    • 环境防护设计,如涂层保护、密封设计

  • 可靠性、安全性、维修性、测试性、保障性均直接或间接与故障密切相关

    • 可靠性、环境适应性代表了产品高可靠(无故障)工作

    • 耐久性代表了产品长时间无故障工作的能力

    • 安全性部分代表了产品故障安全能力

    • 维修性代表了便于预防和修复产品故障的能力

    • 测试性代表了快速诊断产品故障的能力

    • 保障性代表了与故障相关的维修保障能力

    • 用“故障”可以把上述属性横向串联起来,形成一个整体

  • 六性——围绕故障工作

六性技术方法应用

  • “六性”有相对完善的理论基础和工程技术体系

  • 需要在研制、生产过程中综合运用“六性”技术,系统开展“六性”设计、分析、试验、验证工作,对“六性”工程活动有效管理

  • 针对武器装备研制、使用和保障要求,对武器装备的功能特性、“六性”、进度、费用等要求综合考虑权衡分析不断优化武器装备的设计方案和保障方案


1 、测试性技术常用方法

  • 可靠性建模、预计、分配技术

  • 故障模式影响及其危害性分析(FMECA)

  • 故障树分析(FTA)

  • 潜通路分析

  • 电路容差分析

  • 耐久性分析技术

  • 环境应力筛选

  • 可靠性评估

  • 可靠性增长

  • FRACAS等……详见GJB450A《装备可靠性工作通用要求》等可靠性工程技术标准

2、维修性技术常用方法

  • 维修性建模、预计、分配技术

  • 故障模式影响及其危害性分析(FMECA)

  • 维修性分析

  • 可达性分析

  • 标准化与模件化设计

  • 维修性验证

  • 维修性核查技术

  • 维修性分析评价

  • 维修性增长管理等……详见GJB368B《装备维修性工作通用要求》等维修性工程技术标准

3 、保障性技术常用方法

保障性设计是将保障性的要求、保障资源及费用纳入系统设计的一系列方法和活动。

  • 保障性设计

  • 保障性分析

  • 故障模式影响及其危害性分析(FMECA)

  • 以可靠性为中心的维修分析(RCMA)

  • 维修级别分析(LORA)

  • 使用与维修工作分析(O&MTA)

  • 保障性试验、评价、验证技术等……详见GJB3872《装备综合保障通用要求》等保障性工程技术标准

4 、测试性技术常用方法

测试性设计是把产品测试性要求设计到产品中,使产品具有故障检测能力。测试性设计的主要工作

  • 被测单元和外部测试设备之间的兼容性设计

  • 被测单元的机内测试(BIT)设计

  • 被测单元的结构设计等……

装备测试性技术方法常用的有:

  • 测试性指标制定

  • 测试性数据收集与分析

  • 测试性建模预计、诊断技术

  • 测试性设计准则

  • 测试性初步设计与分析技术

  • 测试性详细设计与分析技术

  • 测试性验证技术等……详见GJB2547《装备测试性大纲》等测试性工程技术标准

5 、安全性技术常用方法

安全性设计是产品实现安全性要求的工程设计,以确保产品在任务过程中不发生导致人员伤亡、健康恶化、设备损坏和环境损害的各种意外事故。

安全性设计主要内容是识别在产品中存在的两类危险源故障危险源与一般危险源,并采取相应的有效措施加以克服和防止。其中故障危险源是指既导致任务失败(可靠性降低)同时又会引发安全事故的故障,一般危险源是指虽不直接影响任务成败,但存在安全事故隐患的事件。

  • 安全性设计准则

  • 安全性评审

  • 初步危险分析

  • 系统危险分析

  • 使用与保障危险分析

  • 设施与设备的危险分析

  • 职业健康危险分析

  • 安全性试验、评价与验证等……详见GJB900《系统安全性通用大纲》等安全性工程技术标准

6 、环境适应性技术常用方法

  • 环境分析

  • 环境适应性设计准则

  • 环境适应性预计

  • 实验室环境适应性研制试验

  • 自然环境试验

  • 使用环境试验

  • 环境适应性评价等……详见GJB4239《装备环境工程普通要求》等环境适应性工程技术标准

“六性”技术方法应用要点

  • 1 、进行专项策划、运用“六性”技术

    • 建立先进的设计理念,进行专项策划,形成“六性”顶层要求,规定具体工作项目要求

    • 制定并贯彻“六性”设计准则,开展“六性”专项设计、分析

    • 实现“六性”与战术技术性能同步策划同步设计同步验证

  • 2 开展综合权衡,优化设计方案

    • 开展各特性的综合设计分析及与专用特性的同步设计、分析

    • 进行“六性”参数指标与战技指标之间的权衡,“六性”参数指标与进度费用之间的权衡、基本可靠性与任务可靠性之间的权衡等

    • 在规定的约束条件下,得到最合理的设计方案,确保系统效能最优

3、六性管理


六性工作目的

  • “第一次就把事情做正确”,实现一次成功是从六性设计与分析、实验与评价、管理与控制等方面开展的一系列活动,从而有效节约时间和资源。

  • 预防故障和缺陷是可靠性工程的核心

  • 发现缺陷和故障是可靠性工程的关键

  • 纠正缺陷和故障是实现增长的重要手段

1、 六性管理重要内容

  • 制定六性发展战略

    • 六性是设计出来的、制造出来的、管理出来的

    • 在设计中赋予、在生产制造中保证、在使用中发挥——离不开的六性管理

    • 从系统工程的观点出发,对设计开发、生产、使用各阶段开展六性策划、组织、监督和控制

    • 企业应制定和实施六性发展战略

    • 发展战略包括:

      • 提出六性目标

      • 明确六性工作指导思想和基本原则

      • 建立六性研究机构和队伍

      • 制定中长期六性培训计划

      • 建立信息系统

      • 制定六性工作规范或标准

      • 明确各类人员的六性职责等……

  • 六性工作基本原则

    • 六性工作必须遵循预防为主、早期投入的方针,应把预防、发现和纠正设计、制造、元器件及原材料等方面的缺陷和消除单点故障作为六性工作重点。

    • 六性要求源于系统战备完好性、任务成功性,六性要求要相协调,确保合理、可实现。

    • 在研制阶段,六性工作必须纳入装备研制工作,统一规划,统一管理。

    • 六性设计必须遵循“采用成熟设计”的原则,控制新技术在新研装备中所占的比例。

    • 六性评审时转阶段决策的提供依据,必须加强对研制和生产过程中六性工作的监督与控制,严格进行六性评审。

    • 尽可能通过规范化的工程途经,利用有关标准或有效的工程经验,开展六性工作。

    • 在选择六性工作项目时,应根据产品所处阶段、复杂和关键程度、使用(贮存)环境、新技术含量、费用、进度等因素对工作项目的适用性和有效性进行分析,以选择效费比交稿的工作项目

  • 六性工作计划

    • 六性工作计划的主要内容:六性工作计划应明确研制各阶段中,要做哪些工作,怎样做,由谁做,何时做以及需要哪些保证条件与资源等内容

    • 在编制六性工作计划时,应注意:

      • 明确六性工作管理和实施机构及其职责,以及保证计划得以实施所需的组织、人员和经费等资源配备

      • 六性工作与产品研制计划中其他工作协调的说明

      • 应明确实施计划所需的数据资料的获取途径或传播方式与程序

      • 相应的保证条件

  • 六性评审

    • 六性评审基本原则

    • 六性评审点的设置

2、 归零管理

  • 技术归零:定位准确、机理清楚、问题复现、措施有效、举一反三

  • 管理归零:过程清楚、责任明确、措施落实、严肃处理、完善规章

3、FRACAS

建立故障报告、分析和纠正措施系统(FRACAS),是为及时发现并报告产品故障、分析故障原因,制定和实施有效的纠正措施,对故障进行闭环控制,以防止故障重复出现,从而改善其可靠性。它是促进产品可靠性增长,提高产品质量的重要手段。

  • 建立FRACAS要求

  • FRACAS实施要点