舰船装备试验质量管理与可靠性探讨

舰船装备试验质量管理与可靠性探讨

黄 楠

中国船舶集团有限公司第七一〇研究所，湖北 宜昌 443003

摘 要: 本文就舰船装备可靠性工作对舰船装备试验鉴定的影响问题从可靠性与质量风险的观点对试验质量管理进行了初步探讨，描述了二者之间的相互关系，强调了试验管理PDCA程序以及试验可能出现差错的六个方面，阐述了可靠性试验的基本内容。最后特别强调了舰船装备可靠性对国家国防建设的影响。

关键词：舰船装备；试验质量管理；程序；可靠性试验

1 引言

我们知道，被试验舰船装备的可靠性水平在试验质量管理和产品技术状态控制中尤为重要，由于有些型号的可靠性差，严重制约了产品的定型与装备部队，甚至有些舰船装备即便是装备了部队因可靠性性水平不高而无法形成战斗力，这给质量部门的试验鉴定职能和工作带来了一定的风险。如何降低这种风险是我们需要克服和解决的问题。

2 质量管理与可靠性

当前，舰船装备大量的应用新技术、新材料、新工艺，使装备系统变得越来越复杂，串联增多，导致系统失效的机会增多，为了确保新型舰船装备的战斗力，强化新型装备在设计、研制、试验、生产、使用各个阶段的质量管理与可靠性显得十分必要。

图1

现代舰船装备从全面质量管理的概念来说，其质量特性涵盖了产品的性能、可信性、安全性、经济性和寿命（图1）。而性能、可靠性、安全性体现了舰船装备的内在质量特性，经济性和寿命体现了舰船装备的外延质量特性。其中可靠性反映了舰船装备的基本特性，是评价舰船装备质量的重要指标，简言之为可靠性是舰船装备某一时间内对其质量的度量。质量管理与可靠性是相互支撑和紧密相连的，从广义定义讲，质量管理的目的是使生产制造出来的产品在规定的使用条件下和时间内最大限度的不出现故障。即:

F(t)=0 ………………………………………………（1）

可靠性的目的是使生产制造出来的产品在规定的条件下和时间内最大限度的完成其具有的功能。即：

R（t）＝1 ………………………………………………（2）

产品的设计、生产、试验鉴定等单位通过建立质量管理体系有效全面的开展履行质量程序，扎实做好可靠性工作，最终获得顾客满意。

3 试验质量管理

3.1试验质量管理的工作程序

为了确保试验质量管理活动活动能够有组织、有计划按照科学的程序开展工作，我们根据世界公认的美国质量专家戴明的质量管理工作程序”PDCA”进行试验质量管理工作。“PDCA”即“计划（Plan）、执行（Do）、检查（Check）、处理（Action）”四部循环流程。

1）P阶段，是试验质量管理的策划阶段。该阶段的任务是制定试验任务的质量方针和质量目标，策划试验从试验预先准备、试验直接准备、试验实施、试验撤收和试验结果报告编写全过程的活动计划。

2）D阶段，即试验任务执行阶段，该阶段的任务是针对试验过程的策划文件，对所有过程的程序文件和作业文件，结合被试品技术状态，按试验准备，试验实施、试验撤收、试验结构报告编写等不同过程的内容要求，认证开展试验方案论证、试验方法研究、靶场试验保障同步建设、试验大纲编写审批、试验实施文书编写等工作，采取具体措施，认真、严谨、精细，确保试验质量目标的实现。

3）C阶段，即试验任务检查阶段。其任务是针对试验计划、任务大纲、过程方案等检查执行情况。该阶段的检查并不是限于试验任务结束后的检查，而是试验任务的过程重要阶段的既是检查，根据检查结果，找出存在的问题。

4）A阶段，即处理整改阶段，针对C阶段的检查结果，存在的问题，采取有效措施进行处理，总结经验，吸取教训，改进工作。

PDCA程序是不停运转的循环流程（如图2），试验区将围绕试验质量方针和目标这个轴心不停地向前转到，周而复始，不断循环。PDCA程序循环不是在一个水平上循环，而是每循环一次提升一个新的水平，使试验质量管理工作提升到一个新的高度。

图2

3.2 试验质量管理的重点方面

试验质量管理可以说是防差错管理，在任务实施过程中差错将来自以下方面：

1）任务执行人，2）被试品、检测专用设备，3）试验材料，4）试验方法，5）试验测量，6）试验环境。

4 可靠性

可靠性作为舰船装备的重要技术指标，是通过对其系统的设计、生产而确立，经过试验验证保证并在舰船装备的部队使用中显现出来的一种固有质量属性。

舰船装备的可靠性是一项复杂、艰难、耗费高、周期长的系统工程，可分为固有可靠性和使用可靠性，前者是舰船装备在设计和生产中能控制的故障事件，用于描述产品的设计和制造的可靠性水平；后者综合考虑舰船装备设计、制造、安装环境、维修策略和修理等因素，用于描述舰船装备在计划的环境中使用的可靠性水平。从设计的角度出发，把可靠性分为基本可靠性及任务可靠性。前者考虑要求保障的所有故障的影响，用于度量舰船装备无需保障的工作能力，包括与维修和供应有关的可靠性，通常用MTBF(mean time between failure)来度量；后者仅考虑造成任务失败的故障影响，用于描述舰船装备完成任务的能力，通常用任务可靠度MR(mean time between failure)和致命性故障间隔时间MTBCF(mission time between critical failure)来度量。舰船装备可靠性特征量表述内容量繁多这里不再赘述。

4.1可靠性试验

可靠性试验是指为分析、评定舰船装备的可靠性和提高其可靠性所进行的试验。通过可靠性试验，可以对试验结果进行统计分析和故障分析，评价舰船装备的可靠性，找出其可靠性的薄弱环节，推荐改进建议，以便提高舰船装备的可靠性。舰船装备可靠性试验是获得高可靠性产品的重要环节。

舰船装备可靠性试验可分为两大类，即可靠性工程试验和可靠性统计试验。

（1）可靠性工程试验包括：环境应力筛选试验和可靠性增长试验。前者是通过对舰船装备(样机)作用于各种环境应力条件下，使产品元器件和工艺方面的潜在缺陷以故障的形式表现出来，而达到产品筛选的目的。后者是通过试验，找出舰船装备可靠性的薄弱环节，以便提出改进措施，达到提高舰船装备可靠性的目的。

（2）可靠性统计试验则包括：可靠性的测定、验证、鉴定和验收试验。其试验内容决定于试验目的。测定试验的目的是确定舰船装备的可靠性特性及测度；验证是为了确定舰船装备可靠性特征量是否达到了所要求的水平；鉴定试验是为了确定舰船装备可靠性与设计要求可靠性的一致性；最后验收试验是确定舰船装备是否符合规定的可靠性要求。

4.2 可靠性的分析与评定

在舰船装备在试验过程中，通过对可靠性试验结果的分析与评定，促进可靠性的提高，并评定可靠性的实际水平，以保证舰船装备的质量。

可靠性分析与评定，指的是根据确定的数学模型利用试验信息和验前信息对武器系统可靠性参数做出在一定置信度下的点估计或区间估计。从现代统计学角度看，可舰船装备靠性评定方法主要是Bayes方法。在工程实践中，成败型可靠性评定方法和指数型可靠性评定方法是较为常用的舰船装备可靠性评定方法。

贝叶斯方法

对于舰船装备成败型串联系统：

设有m个分系统组成的成败型串联系统试验信息(Ni,Si)时，则可推导出系统折合公式：

…………………………………（3）

………………………………………（4）

指数寿命型系统综合

设有m个分系统组成的指数寿命型串联系统试验信息(Nｉ,Ti),则可推导出系统折合公式：

…………………………（5）

……………………………………（6）

指数寿命型验前概率计算可由验前信息(T0，N0）由下式求得：

…………………………（7）

式中，T为系统总试验时间；d为检验鉴别比，d＝θ0／θ1 ；π₀、π₁为系统验前概率。

5 结束语

现代舰船装备试验质量管理以把可靠性管理纳入国防舰船装备建设风险防范的关键工程。新型舰船装备建设的可靠性质量水平直接影响着部队的战斗力的生成与未来战争的胜负，因此舰船装备试验质量管理是国家军队舰船装备建设的重要一关，要求我们的每一员要高度重视质量管理，学习理解质量管理知识，用科学的方法将舰船装备的可靠性管理与试验质量管理相融合，为部队提供高可靠性、高质量水平的舰船装备。

参考文献

[1] 温德成.质量管理学,中国计量出版社

[2] 岳剑平等.水中兵器试验与鉴定,国防工业出版社