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可靠性历史与发展

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2. 由于高技术兵器的综合化和系统化,系统可靠性与维修性设计更为突出,新的系统可靠性设计技术将要出现,其建模技术和建模方法将要有新的突破,这样才能科学有效地进行可靠性预计、分配与分析。

3. 由于高技术兵器系统越来越复杂,而可靠性要求越来越高。按目前的设计方法和控制方法难以保证,因而将出现3C革命,即计算机辅助设计(CAD),计算机辅助生产(CAM),计算机辅助工程(CAE)。传统的人工设计、装配、测试和老一套管理模式不但效率低,质量与可靠性不能保证,成本高,可以说没有3C就无法进行设计和生产。

4. 由于系统的多功能及复杂性,为了保证系统的战备完好和任务成功性,减少维修人力和保障费用,必须进行故障自动检测设计(BIT)和切换。为此,必须进行模块化设计。未来的军事电子产品将不再由成千上万个元器件所构成,而是由若干功能模块所组成。

5. 为了减少复杂的综合武器系统的体积、重量及提高可靠性,发展大规模集成和高密度组装技术是必然的趋势。美国空军1985年提出了“可靠性和维修性计划”(R&M2000),要求达到“可靠性增倍、维修减半”的目标,也就是说武器装备可靠性提高一倍,维修时间、维修人员、维修费用全部减半。达到这一目标的首要措施就是提高集成度。日本NEC全固体化的微波中继设备的MTBF可达5万小时,野战电台的MTBF已达2万~5万小时。

6. 由于高技术兵器的智能化,大量计算机被采用,计算机的可靠性就面临严重问题。关于计算机可靠性有两方面问题,一是硬件的可靠性,二是软件的可靠性。关于硬件可靠性问题,目前一般的计算机的可靠性及其环境适用性不能满足兵器系统要求,因而必须推出军用计算机,如美国各计算机公司纷纷推出“加固”机和“MIL-SPEC”机器。美国的加固计算机是按军用标准(MIL-STP-810CCD)设计的,能承受战争环境对冲击、振动、湿度、温度、加速度、泥水烟雾和碎屑等的苛刻要求。星载计算机运行期间无法直接维护,可靠性要求极高。卫星在空间环境运行时又无法避免宇宙射线、捕获辐照、日耀及核爆炸辐射等,这就需要进行环境防护设计。为了适应各种恶劣环境,保证其可靠性,必须进行容错设计,如冗余与重构等技术手段。随着计算机被大量采用,硬件可靠性不断提高,软件的可靠性问题显得比较重要。目前软件可靠性遇到一些难题,其中有软件可靠性模型、软件可靠性设计、软件故障检测及软件可靠性评估方法等。

7. 由于高技术兵器的复杂性,如何可靠地操作使用及维护将是一个严重的问题。随着高技术兵器的自动化程度越来越高,人类工程学、人机工程将是人们最为关注的课题之一,可使用性设计将得到很大重视。

8. 由于高技术兵器的综合化和系统化,使得兵器系统相当庞大和复杂,且可靠性指标又很高,用目前的可靠性鉴定和验收试验方法试验时间长,试验费用高,实施技术难度大,进行一次完整的试验已不可能。因而可靠性试验与评价技术和方法将有新的突破和革新,这也是可靠性工作者面临的一个新的课题。

9. 由于高技术兵器的综合化和系统化,一个兵器系统将由众多兵器厂家联合研制而成,因而传统的质量与可靠性管理已不相适应,必须突破目前管理模式,如实施全方位和立体矩阵式管理,要有一个很强的信息传递和故障报告、分析与纠错措施系统(FRACAS)。

10. 伴随着高技术兵器时期的到来,必须制订与其相适应的高技术标准,而且标准的制订应有超前意识。应该看到,目前我国的标准整体比较混乱,而且与技术的发展不相适应。为了适应高技术兵器的需要,应给予投资,大力开展标准化工作,以促进技术进步和提高武器装备的技术性能、质量及可靠性水平。

通过上述分析,为了适应高技术兵器的发展,应树立当代质量观,把产品质量的内涵,从狭义的概念扩展到包括性能、经济性、安全性、寿命及可靠性、维修性保障性等在内的广义质量观念。质量管理应前伸后延,从研制早期抓起,直到生产、用户使用全过程。质量管理的发展,从事后把关,加强检验,到预防为主,再到一次成功。要作到一次成功,首先要对产品研制的全过程进行可靠性、维修性及保障性的严密监控。

目前国际上建立了一种新概念,即可信性。可信性这个概念包括了可靠性、维修性及保障性。为了加强产品在全寿命周期内的可信性管理,国际电工委员会(IEC)与国际标准化组织(ISO)协调一致讨论颁发了IEC300-1《可信性大纲管理》、IEC300-2《可靠性大纲要求和任务》、IEC300-3《应用指南》等。这些规定与ISO9000要求标准协调一致。

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