1.2　可靠性工程

造成产品不可靠的因素是多方面的，既有客观上的因素也有主观上的因素，既与技术水平有关也与认知水平及管理水平有关。我国的可靠性工作开展了五十多年，取得了很大的进步，各领域、各行业对产品可靠性的重要性认识也慢慢提高。在很多的产品设计、开发过程中，都开展了可靠性工作。但是，要提高产品的可靠性是一项非常艰巨的任务，它不仅需要管理者的重视、技术人员的参与，还需要各环节人员将可靠性工作视为一项系统工程。可靠性工作要与实际的产品相结合开展才有意义。

1.2.1　可靠性工程概要

从工程视角来看，可靠性工作可理解为使产品保持无故障状态完成规定功能所实施的一系列活动。GJB 451B对“可靠性工程”的定义是：为了确定和达到产品的可靠性要求所进行的一系列技术与管理活动。可靠性工程涉及产品可靠性要求论证、可靠性设计与分析、可靠性试验与评价、使用可靠性评估与改进，以及产品寿命周期可靠性管理等内容。

可靠性工程贯穿产品寿命周期从概念、方案设计、样机研制、生产、使用到报废处置各阶段。它涉及原材料、元器件、设备和系统等各个方面。不同的产品，可能在开展可靠性工作时，会有不同的侧重点，即有所区别。

可靠性工程是装备系统工程的一个重要组成部分，它包括：确定可靠性要求、进行可靠性管理、开展可靠性设计与分析、实施可靠性试验、验证和评价可靠性要求以及改进可靠性等一系列工作。可靠性工程活动的目的是使产品在使用中不发生或少发生故障，达到要求的或更高的可靠性水平，为此，必须掌握产品故障发生的规律和机理，通过设计、分析、试验、管理、合理使用等途径，控制和预防故障的发生。在产品研制时应更强调通过设计、暴露（如通过试验或分析等手段暴露故障或缺陷）、再设计的过程，使产品设计得更“健壮”。

GJB 450B—2021《装备可靠性工作通用要求》（简称GJB 450B）规范了可靠性工作内容，提出了5大系列的可靠性工作项目，分别是可靠性要求论证、管理、设计与分析、试验与评价、使用可靠性评估与改进。图1-2概括梳理了GJB 450B中规定的工作项目，包括5大系列、37个子项。

1.2.2　可靠性工程的基本内容

装备可靠性工作是指应用工程化的方法、技术和专业知识，通过策划与实施一系列技术与管理工作，识别、消除故障或降低其发生概率，以达到装备的可靠性要求。装备可靠性工作是一项综合性、系统性的工作，它需要各部门之间共同努力和密切协作。

装备可靠性工作的目标是在现有技术水平、进度、费用等条件的约束下，通过一系列活动确保新研和改型装备确定合理的可靠性要求，并达到规定的可靠性要求，保持和提高现役装备的可靠性水平，以满足装备系统战备完好性和任务成功性要求，降低对保障资源的要求并减少寿命周期费用。

装备可靠性工作贯穿装备寿命周期，从论证立项、工程研制到列装定型，涉及原材料、元器件、设备、软件、系统和装备体系等各个方面。

造成装备不可靠的因素是多方面的，既有客观上的因素也有主观上的因素，既与技术水平有关，也与管理水平有关。装备可靠性水平的提升不仅需要管理者的重视与技术人员的参与，而且要与装备研制工作结合开展才有意义。一般而言，装备可靠性工程包括可靠性管理工作和可靠性技术工作两方面。

1.2.2.1　可靠性管理工作

可靠性管理工作范围很广，包括可靠性规划制订、实施该规划所需的人力物力资源调度、实施可靠性规划的体制以及可靠性标准规范制订、可靠性教育培训、可靠性信息反馈等。

可靠性工作是一项综合性的技术工作，它需要各部门之间共同努力和密切协作。由谁来组织各部门之间的平衡和协调？由谁来下达可靠性任务？由谁来制订可靠性计划并督促实施？由谁来组织可靠性审查？这些都涉及可靠性管理工作。在任何机构里，凡是与可靠性有关的各项措施都必须自上而下地贯彻执行，也就是说，可靠性管理工作，不光是管理人员的工作，应该全员参与。可靠性管理工作在可靠性工程中起着决定性的作用。“三分技术，七分管理”恰如其分地说明了管理工作的重要性。只有加强可靠性管理工作，才能提高产品的可靠性。某厂为了给工程上提供一批高可靠性的元器件，并没有引入什么新的技术装备，只是加强了管理，把技术上过硬的熟练工人调到专用生产线上，并且组织有关人员在每一道关键工序后进行严格的检验，最终使筛选淘汰率从10％～20％降到1％～3％，达到了较高的可靠性水平。据统计，1996—2000年美国80％的装备都达不到要求的可靠性水平，为此，美国国防部一方面深入改革防务采办的政策、程序和方法，另一方面积极制订可靠性标准。如2008年，美国信息技术协会发布了GEIA-STD-0009《系统设计、研制和制造用可靠性工作标准》；为贯彻和落实该标准，2009年颁布了MIL-HDBK-00189A《可靠性增长管理手册》。随着可靠性工程的不断发展，装备的可靠性工作项目越来越多，与其他工作的接口越来越复杂，可靠性管理工作更显其重要性。

除了工作项目的管理外，可靠性信息管理也是可靠性工程中的重要环节。可靠性信息是指有关装备的可靠性和费用等数据、报告与资料的总称。可靠性信息管理是对上述信息进行收集、传递、处理、贮存和使用等的一系列活动，是可靠性管理工作的一项重要工作。

可靠性信息是反映装备可靠性要求、状态、变化和相关要素及相互关系的信息，包括数据、资料和文件等。可靠性信息是进行可靠性设计、试验、管理、提高和保障产品可靠性的重要依据。按照信息来源，可靠性信息可以分为内部信息和外部信息，它们的区别在于是否由所管理的可靠性信息系统产生。可靠性信息管理工作包括对信息的收集、加工处理、贮存、反馈与交换，以及对信息利用情况的跟踪等内容。信息收集是开展可靠性信息工作的起点，没有信息就无法进行信息的加工和应用，收集的程序包括确定信息收集的内容和来源、编制规范的信息收集表格，以及采集、审核和汇总信息。通过对所收集到的、分散的原始信息，按照一定的程序和方法进行审查、筛选、分类、统计计算、分析，对信息进行加工处理。信息经加工处理后，要分类贮存，以便随时查询、使用。

进行可靠性信息管理的主要手段是建立可靠性信息管理系统。可靠性信息管理系统是指以装备（产品）为受控对象，以系统论和控制论为指导，由一定的组织、人员、设备和软件组成的，按照规定的程序和要求，从事可靠性信息工作，以支持和控制可靠性工程活动有效运行的系统。典型的可靠性信息管理系统是故障报告、分析和纠正措施系统（FRACAS）。该系统按规定的程序进行，使可靠性信息管理形成闭环，能够及时报告产品的故障，分析故障原因，制订和实施有效的纠正措施，以防止故障再现，提升产品可靠性水平。FRACAS的主要任务就是对可靠性信息系统的建立和运行的管理，其主要工作内容包括制订必要的规章制度和有关规定、进行信息工作技术的基础建设、进行信息需求的分析、实施信息的闭环管理、信息员的技术培训、考核和评定信息系统的有效性等。

1.2.2.2　可靠性技术工作

可靠性技术工作包括可靠性论证、分析、设计、试验、评价，生产过程的可靠性控制，以及使用和维护阶段的可靠性数据收集、处理和评估等技术工作。在不同寿命周期阶段，装备研制所要开展的可靠性技术工作各有侧重。

论证立项阶段，通过开展立项综合论证和研制总要求论证，初步确定可靠性定性、定量要求，将其作为装备技术指标的一部分；同时给出可靠性工作项目要求，作为可靠性工作大纲的重要组成部分，明确装备研制后续需要开展的各项可靠性工作。

工程研制阶段，一方面需进行系统可靠性指标的分配，并制订初步的可靠性设计准则及优选元器件清单（PPL），指导系统设计；另一方面建立可靠性模型，开展可靠性预计，故障模式、影响分析（FMEA），故障树分析（FTA）等可靠性设计分析工作，发现设计的薄弱环节，改进设计，并判断设计方案是否满足系统可靠性要求，完成装备方案设计。然后进一步开展可靠性建模、分配、预计、FMEA、FTA等可靠性设计分析工作，判断工程设计方案是否满足系统的可靠性指标要求，发现并改进设计的薄弱环节，并贯彻可靠性设计准则，进行可靠性设计准则符合性检查和PPL符合性检查等工作。另外，还应充分开展可靠性研制试验等工作，暴露设计缺陷并及时加以纠正。

列装定型阶段，按照规定的可靠性要求，制订装备的可靠性试验大纲，按要求开展可靠性鉴定等试验工作，发现产品设计、工艺等缺陷，并确认产品的可靠性水平是否符合规定的可靠性要求。

生产阶段，通过开展环境应力筛选和可靠性验收等试验，剔除产品制造过程中引入的各种潜在缺陷，剔除早期故障，并验证产品的可靠性是否符合合同要求。

使用阶段，通过收集可靠性信息，主要开展使用可靠性评估和使用可靠性改进工作，进而摸清现役装备的可靠性水平，找出薄弱环节，改进现役装备的可靠性。全寿命周期可靠性技术工作如图1-3所示。