裝備通用質(zhì)量特性關(guān)系概述
[導(dǎo)讀]質(zhì)量特性關(guān)系探討
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可靠性賦予了裝備是否容易發(fā)生故障的屬性，目標(biāo)是少出故障；測(cè)試性賦予了裝備便于確定有無(wú)故障和何處發(fā)生了故障的特性，即定位故障；維修性賦予了裝備便于進(jìn)行預(yù)防性維修和修復(fù)性維修的特性，目標(biāo)是處理故障；保障性保證出現(xiàn)故障時(shí)可以快速供應(yīng)；安全性旨在出現(xiàn)故障以后降低風(fēng)險(xiǎn)；環(huán)境適應(yīng)性是可靠性發(fā)揮的保證，旨在發(fā)揮效能。
1.2 工作目的與特點(diǎn)
（1）工作目的開(kāi)展武器裝備六性工作目的是提高武器裝備，的戰(zhàn)備完好性、任務(wù)成功性，降低維修人力費(fèi)用和后勤保障費(fèi)用。六性指標(biāo)與裝備性能指標(biāo)同等重要，是保證裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能有效發(fā)揮的一組通用的非功能特性指標(biāo)，對(duì)裝備的作戰(zhàn)能力、生存能力、部署機(jī)動(dòng)性和維修保障費(fèi)用產(chǎn)生重要影響。提高裝備六性指標(biāo)要求有助于保持良好的裝備完好率和出動(dòng)率，從而提高裝備作戰(zhàn)能力，增強(qiáng)戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，降低使用保障費(fèi)用。
（2）特點(diǎn)
國(guó)內(nèi)外各類軍工單位均有開(kāi)展裝備通用質(zhì)量特性工作，通常技術(shù)越發(fā)達(dá)重視程度越高，從目前該領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)的發(fā)展來(lái)看，主要有以下三大特點(diǎn)：一是通用質(zhì)量特性工作覆蓋裝備的全壽命周期過(guò)程，即不僅要關(guān)注裝備的“優(yōu)生”問(wèn)題，還要關(guān)注“優(yōu)育”問(wèn)題；二是通用質(zhì)量特性工作要靠軍用標(biāo)準(zhǔn)或者相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范，是一項(xiàng)技術(shù)性、政策性很強(qiáng)的工作；三是通用質(zhì)量特性水平的形成和提高，需要經(jīng)歷設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)和試驗(yàn)等各個(gè)階段，有些甚至需要以關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和試驗(yàn)驗(yàn)證為基礎(chǔ)。
2.1 工作流程
根據(jù)上述相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，可以將六性工作流程概括為五個(gè)方面，即頂層要求、管理策劃、設(shè)計(jì)分析、試驗(yàn)評(píng)價(jià)和使用改進(jìn)，具體工作流程見(jiàn)圖2。
（1）頂層要求
通常由訂購(gòu)方，即總體或主機(jī)單位提出六性定性和定量要求，根據(jù)不同的武器裝備類型，規(guī)定的六性工作項(xiàng)目略有差異，但總體上一致；相比而言，六性指標(biāo)要求則差異較大。一般情況下，裝備的承制單位負(fù)責(zé)落實(shí)上述頂層要求。
（2）管理策劃
可靠性是設(shè)計(jì)出來(lái)、生產(chǎn)出來(lái)、管理出來(lái)的，其它五性亦是如此。在裝備全壽命周期過(guò)程中，會(huì)有不同的專業(yè)人員參與其中，各自分工明確地完成相應(yīng)的六性工作，期間也會(huì)產(chǎn)生各種六性數(shù)據(jù)與信息，這些都需要進(jìn)行管理和策劃，唯有如此才能保證六性工作井然有序地開(kāi)展。
（3）設(shè)計(jì)分析
六性是在設(shè)計(jì)中賦予的，具體落實(shí)還得由設(shè)計(jì)分析人員完成，六性工程師則提供方法理論與工具。一般流程主要是從建模、分配、預(yù)計(jì)和分析這四個(gè)方面進(jìn)行迭代工作，之后設(shè)計(jì)人員將六性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與理念融入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中去，實(shí)現(xiàn)六性指標(biāo)要求。
（4）試驗(yàn)評(píng)價(jià)
六性指標(biāo)在使用之前得到確認(rèn)的唯一辦法就是試驗(yàn)評(píng)價(jià)，因此開(kāi)展六性試驗(yàn)評(píng)價(jià)工作勢(shì)在必行，其目的是為了驗(yàn)證六性指標(biāo)是否達(dá)到要求，根據(jù)各個(gè)特性自身專業(yè)特點(diǎn)，試驗(yàn)類型各有差異，試驗(yàn)?zāi)康囊灾笜?biāo)驗(yàn)證、增長(zhǎng)為主。
（5）使用改進(jìn)
裝備在使用過(guò)程中，其六性水平會(huì)逐漸暴露出來(lái)，并得到相應(yīng)的確認(rèn)，這一階段六性水平已經(jīng)固定，提高同類產(chǎn)品六性水平，須針對(duì)其中以故障為核心的六性問(wèn)題制定改進(jìn)措施，進(jìn)而達(dá)到目的。
2.2 工作問(wèn)題隨著科技的發(fā)展，為了使武器裝備具有更強(qiáng)大的功能，內(nèi)部集成化程度越來(lái)越高，系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，由此帶來(lái)的通用質(zhì)量特性相關(guān)問(wèn)題也越來(lái)越突出，主要如下：（1）六性設(shè)計(jì)與產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)脫節(jié)；（2）六性設(shè)計(jì)各自為政，缺乏互相關(guān)聯(lián)；（3）數(shù)據(jù)來(lái)源不一致，更新不及時(shí)；（4）名義上的并行工程，未涉及保障環(huán)節(jié)；（5）缺乏頂層指標(biāo)；（6）六性工作不成體系，缺乏協(xié)同機(jī)制。
3 通用質(zhì)量特性關(guān)系研究
3.1 參數(shù)指標(biāo)關(guān)系
裝備的各個(gè)通用質(zhì)量特性不是獨(dú)立的，并且是一組與時(shí)間相關(guān)的質(zhì)量特性（quality over time），圖3列舉了六性主要參數(shù)。
其中可靠性參數(shù)主要可以分為四類：基本可靠性參數(shù)、任務(wù)可靠性參數(shù)、耐久性參數(shù)和貯存可靠性參數(shù)；維修性參數(shù)主要可以分為三類：維修時(shí)間參數(shù)、維修工時(shí)參數(shù)和測(cè)試性診斷類參數(shù)；保障性參數(shù)，主要有表示系統(tǒng)戰(zhàn)備完好性要求的使用參數(shù)；安全性參數(shù)主要有人員傷亡概率和事故概率；環(huán)境適應(yīng)性參數(shù)主要是人機(jī)適應(yīng)性參數(shù)。它們彼此之間存在著密切的關(guān)聯(lián)，共同對(duì)裝備的效能發(fā)揮產(chǎn)生影響，其中武器裝備效能是系統(tǒng)可用性（戰(zhàn)備完好）、可信性（任務(wù)成功）及固有能力的綜合反映。
在裝備六性指標(biāo)論證初期，可靠性指標(biāo)、維修性指標(biāo)、保障性指標(biāo)等要求都是截然分開(kāi)，以致六性設(shè)計(jì)各自單獨(dú)進(jìn)行，后果便是設(shè)計(jì)結(jié)果相互矛盾，實(shí)際上六性參數(shù)彼此關(guān)聯(lián)，六性設(shè)計(jì)可以相互權(quán)衡協(xié)調(diào)。針對(duì)這一問(wèn)題，眾多學(xué)者專家提出或者探討了 RMS（可靠性維修性保障性）綜合指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn) RMS 一體化綜合設(shè)計(jì)，對(duì)六性參數(shù)進(jìn)行權(quán)衡協(xié)調(diào)，避免各自按照單項(xiàng)參數(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)而產(chǎn)生的相互矛盾。根據(jù)文獻(xiàn)的描述，RMS 指標(biāo)體系可劃分為戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)、工程設(shè)計(jì)三個(gè)層次。
第一個(gè)層次是由RMS參數(shù)組合而成實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)要求的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，即綜合參數(shù)，主要包括表達(dá)系統(tǒng)戰(zhàn)備完好和任務(wù)成功的使用可用度、任務(wù)成功度（可信度）等指標(biāo)；這些參數(shù)指標(biāo)，既是實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)要求，又是多參數(shù)合成，也是RMS 的頂層指標(biāo)，是六性設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和最終要求。
第二個(gè)層次是RMS參數(shù)的技術(shù)指標(biāo)，主要包括表征RMS各種單項(xiàng)能力特性的任務(wù)可靠度、基本可靠度、設(shè)備維修度、備件保障度等，這些參數(shù)指標(biāo)是相應(yīng)的單項(xiàng)參數(shù)和相應(yīng)的任務(wù)時(shí)間、再次出動(dòng)時(shí)間、備件補(bǔ)充時(shí)間的隨機(jī)函數(shù)，只有將它們進(jìn)行有機(jī)組合，才能成為實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)要求的RMS參數(shù)的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)。
第三個(gè)層次是RMS參數(shù)的工程設(shè)計(jì)指標(biāo)，它們是在工程設(shè)計(jì)中可以直接實(shí)現(xiàn)的，主要有平均致命故障間隔時(shí)間、平均故障間隔時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間、平均預(yù)防維修時(shí)間、平均維修延遲時(shí)間、平均備件延誤時(shí)間等。在六性工程領(lǐng)域，針對(duì)特定裝備的六性參數(shù)相互關(guān)系仍然缺乏系統(tǒng)的闡述，參數(shù)的理論模型還不完備，較為成熟的是上文提到的通用的或者普適性的RMS指標(biāo)體系，雖然它們有各自的應(yīng)用場(chǎng)景或者特定的假設(shè)，也有部分存在爭(zhēng)議的地方，但這里不針對(duì)其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行深入探究，只是利用其現(xiàn)有的形式描述六性參數(shù)的量化關(guān)系，其具體的數(shù)學(xué)模型不在文中研究范圍內(nèi)。下面選取表示戰(zhàn)備完好性的使用可用度和表示任務(wù)成功性的可信度、任務(wù)成功率三個(gè) RMS頂層參數(shù)來(lái)說(shuō)明RMS參數(shù)間的量化關(guān)系。
（1）使用可用度（AO）可靠性、維修性同為保障性的設(shè)計(jì)特性，可靠性與維修性共同決定了裝備的使用有可用度，也是RMS 戰(zhàn)術(shù)參數(shù)，當(dāng)任務(wù)剖面是連續(xù)工作狀態(tài)時(shí)，三者之間的量化關(guān)系可用下式表達(dá)
式中，MTBCF為平均致命故障間隔時(shí)間；MTTR為平均修復(fù)時(shí)間；MLDT為平均備件延誤時(shí)間；MTTPF為平均預(yù)防維修時(shí)間。由圖3可知，MTBCF屬于可靠性參數(shù)，MTTR和 MTTPF屬于維修性參數(shù)，MLDT屬于保障性參數(shù)。
由式（1）可知，可靠性、維修性和保障性三個(gè)工程設(shè)計(jì)類參數(shù)在 RMS 頂層參數(shù)或者戰(zhàn)術(shù)參數(shù)的約束下相互關(guān)聯(lián)，只有彼此相互協(xié)調(diào)才能在滿足單項(xiàng)指標(biāo)要求的同時(shí)滿足頂層要求。
（2）任務(wù)可信度根據(jù) IEC 60050-192：2015《電工術(shù)語(yǔ)可信性》 第 192-01-22 條的定義，可信性是指產(chǎn)品需要時(shí)按要求執(zhí)行的能力。它是產(chǎn)品與時(shí)間相關(guān)質(zhì)量特性的集合，包括可靠性、維修性、保障性，在某些情況下還包括環(huán)境適應(yīng)性和安全性等特性?？尚判耘c國(guó)內(nèi)通常說(shuō)的通用質(zhì)量特性大體上同義，也有文獻(xiàn)將可信性用來(lái)描述任務(wù)可信性或者任務(wù)成功性，其數(shù)學(xué)模型如下
（3）任務(wù)成功性
綜上所述，從RMS參數(shù)指標(biāo)體系的三個(gè)頂層參數(shù)出發(fā)，簡(jiǎn)單地描述了RMS參數(shù)間的量化關(guān)系，但是截至到目前，六性參數(shù)指標(biāo)體系仍然存在許多有待研究的問(wèn)題，如特定裝備的指標(biāo)體系如何選取頂層指標(biāo)、頂層指標(biāo)又需要包含哪些參數(shù)、理論模型的具體形式等。因此，六性參數(shù)間的量化關(guān)系也會(huì)隨理論模型的不同而不同。此外，六性參數(shù)指標(biāo)之間的量化關(guān)系不僅只有在頂層指標(biāo)約束下的相互制約關(guān)系，還包括其他關(guān)系，如簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系，這種關(guān)系將在下文 4.3 節(jié)以案例的形式重點(diǎn)說(shuō)明，此處不再贅述。
3.2 非量化關(guān)系
（1）發(fā)展歷程關(guān)系
可靠性工程是為了達(dá)到產(chǎn)品的可靠性要求而進(jìn)行的一套從管理策劃到使用改進(jìn)的貫穿全壽命周期的系統(tǒng)性工作；維修性是可靠性的一部分，由于其重要性越來(lái)越明顯，因此獨(dú)立分出了“維修性工程”；“保障性工程”又是從維修性工程中獨(dú)立出來(lái)的；在維修過(guò)程中，重要的環(huán)節(jié)是確定產(chǎn)品是否出故障，哪個(gè)部位出了故障，這是測(cè)試性賦予產(chǎn)品的特性，于是測(cè)試性工程又從維修性工程分離出來(lái)；安全性本是可靠性的一部分，是涉及機(jī)毀人亡、要求更高的可靠性，但可靠性只研究故障發(fā)生以前直到故障發(fā)生為止的系統(tǒng)狀態(tài)，然而故障發(fā)生為止的系統(tǒng)狀態(tài)有可能對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全造成隱患，所以需要安全性工程發(fā)揮作用，著重研究故障發(fā)生后對(duì)系統(tǒng)的影響，因此安全性也獨(dú)立成為了一門(mén)同可靠性同等重要的學(xué)科；可靠性工程技術(shù)于 20 世紀(jì) 50年代在美國(guó)萌芽，20世紀(jì)80年代后在我國(guó)得到了迅猛發(fā)展，而裝備環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題雖然在第二次世界大戰(zhàn)就已出現(xiàn)，但直到 20世紀(jì) 90年代美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家才開(kāi)始把裝備環(huán)境適應(yīng)性工作作為一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，因?yàn)檠芯靠煽啃允紫纫_定產(chǎn)品是否有足夠的環(huán)境適應(yīng)性，環(huán)境適應(yīng)性是可靠性的前提，是可靠性研究的基礎(chǔ)，環(huán)境適應(yīng)性這一概念的發(fā)展也是得益于可靠性工程在實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。隨著武器裝備研制技術(shù)的不斷提高，可靠性系統(tǒng)工程的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并逐漸衍生出維修性、保障性、測(cè)試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性這些概念，可靠性系統(tǒng)工程這一概念基本涉及并包括了維修性、保障性、測(cè)試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性這五大通用質(zhì)量特性的概念與含義。
（2）故障聯(lián)接關(guān)系
可靠性著眼于減少或消滅故障，維修性著眼于以最短的時(shí)間、最低限度的保障資源及最省的費(fèi)用，使產(chǎn)品保持或迅速恢復(fù)到良好狀態(tài)；維修又依賴于測(cè)試，通過(guò)測(cè)試進(jìn)行故障檢測(cè)和隔離；產(chǎn)品在正常使用、維修、測(cè)試過(guò)程中又必須依賴于保障予以支持，要求其易于保障，產(chǎn)品的維修性和可靠性是保障性的重要條件，而保障性是可靠性和維修性的歸宿；在實(shí)施上述過(guò)程中應(yīng)少出或不出安全事故，當(dāng)故障后果導(dǎo)致不安全時(shí)，可靠性問(wèn)題就成了安全性問(wèn)題，所以故障是可靠性和安全性的聯(lián)接點(diǎn)，安全性是一種特殊的可靠性。產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性主要取決于選用的材料、構(gòu)件、元器件耐環(huán)境的能力，以及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)時(shí)采取的耐環(huán)境措施是否完整有效，如果提高了產(chǎn)品耐環(huán)境能力，產(chǎn)品就具備了足夠的耐環(huán)境裕度，也降低了產(chǎn)品的故障出現(xiàn)概率，即提高了可靠性。因此，環(huán)境適應(yīng)性是可靠性的前提和基礎(chǔ)，武器裝備沒(méi)有較高的環(huán)境適應(yīng)性，其可靠性就失去保證?？煽啃砸怨收项l度影響維修和保障資源配備，測(cè)試性以故障檢測(cè)和隔離的難易影響維修性和保障性，致命故障（可靠性）可能危及人員或財(cái)產(chǎn)安全，影響裝備的安全性等，六性因故障而緊密相連，開(kāi)展六性工作首先要理清其故障聯(lián)接關(guān)系，然后相互協(xié)調(diào)權(quán)衡，才不至于出現(xiàn)相互矛盾的結(jié)果。如果只是片面強(qiáng)調(diào)可靠性，而忽略了測(cè)試性、維修性和保障性，很可能出現(xiàn)不輕易發(fā)生故障，一旦發(fā)生故障，就難以定位故障、維修困難或維修備件不足等情況；反之，片面強(qiáng)調(diào)維修性，不注重可靠性，會(huì)造成裝備經(jīng)常發(fā)生故障的局面，盡管容易維修，但會(huì)嚴(yán)重影響裝備正常執(zhí)行任務(wù)。
（3）協(xié)同工作關(guān)系
六性工作之間有復(fù)雜的銜接關(guān)系，需要有良好的協(xié)同機(jī)制才能實(shí)現(xiàn)。例如可靠性的設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)傳遞給維修性和測(cè)試性設(shè)計(jì)過(guò)程，維修性和測(cè)試性設(shè)計(jì)的結(jié)果會(huì)傳遞給后續(xù)的保障性設(shè)計(jì)過(guò)程，可靠性設(shè)計(jì)分析工作中的 FMECA分析結(jié)果是測(cè)試性設(shè)計(jì)的輸入，測(cè)試性設(shè)計(jì)結(jié)果又影響維修性設(shè)計(jì)等。六性工作從管理策劃到使用改進(jìn)的全壽命周期過(guò)程中，無(wú)論是設(shè)計(jì)分析，還是試驗(yàn)評(píng)價(jià)都存在著協(xié)同關(guān)系。因此，開(kāi)展六性與性能綜合設(shè)計(jì)、同步設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)，將六性預(yù)測(cè)、分析發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)缺陷以及有效的預(yù)防措施及時(shí)反饋到設(shè)計(jì)師系統(tǒng)，改進(jìn)有缺陷的設(shè)計(jì)，才能提高產(chǎn)品的六性水平。GJB 450A-2004 、GJB 368B-2009、GJB 2547A-2012分別在其4.4節(jié)指出：可靠性、維修性、測(cè)試性工作應(yīng)與其他相關(guān)工作協(xié)調(diào)，并盡可能結(jié)合進(jìn)行，減少重復(fù)；GJB 3872-99 4.7 節(jié)指出：綜合保障與可靠性維修性等專業(yè)工程，同時(shí)為降低壽命周期費(fèi)用、滿足系統(tǒng)戰(zhàn)備完好性要求而開(kāi)展的，具有不同任務(wù)、不 同 工 作 內(nèi) 涵 且 密 切 相 關(guān) 的 工 程 領(lǐng) 域 ；GJB900A-2012 4.5 節(jié)指出：應(yīng)按 GJB450、GJB 368、GJB2547、GJB 3872協(xié)調(diào)安全性工作與其他工作。上述六性工作標(biāo)準(zhǔn)均指出六性工作需要協(xié)同進(jìn)行，但是相關(guān)工作項(xiàng)目的輸入輸出關(guān)系和接口關(guān)系并不明確，此外，環(huán)境適應(yīng)性盡管從設(shè)計(jì)的角度與其他五性密切關(guān)聯(lián)，但其工作項(xiàng)目較其他五性而言相對(duì)獨(dú)立，圖 4 描述了六性工作中一些主要工作項(xiàng)目的協(xié)同關(guān)系。
（4）內(nèi)在因果關(guān)系
如前所述，通用質(zhì)量特性參數(shù)指標(biāo)在頂層戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)約束下彼此關(guān)聯(lián)，因此在指標(biāo)選取時(shí)應(yīng)綜合權(quán)衡分析，這種關(guān)系可以定義為通用質(zhì)量特性在外部因素約束下的外在關(guān)系，通用質(zhì)量特性還存在著不受外部因素約束的內(nèi)在聯(lián)系，如在提高測(cè)試性參數(shù)指標(biāo)時(shí)，會(huì)增加 BIT電路，與此同時(shí)，由于元器件的增多導(dǎo)致電子設(shè)備基本可靠性的下降，這是測(cè)試性與可靠性之間一種內(nèi)在的相互制約關(guān)系；另外，測(cè)試性水平的提高，出現(xiàn)故障后便于進(jìn)行檢測(cè)隔離，進(jìn)一步縮短維修時(shí)間，間接促進(jìn)了維修性水平的提升，這又是一種促進(jìn)關(guān)系。文中所指的內(nèi)在因果關(guān)系主要是六性參數(shù)之間的相互制約關(guān)系和促進(jìn)關(guān)系。
4 通用質(zhì)量特性關(guān)系案例說(shuō)明
4.1 工程背景
隨著軍用光電偵測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，陸、海、 空、天傳感器網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的不斷發(fā)展，低空、艦空、空空武器光電精確制導(dǎo)能力的不斷提高，各種軍用平臺(tái)面臨日趨嚴(yán)重的光電威脅，在現(xiàn)代和未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)上，面對(duì)來(lái)自陸、海、空、天的各種光電威脅，光電對(duì)抗成為克敵制勝的一種有效手段，世界各主要軍事大國(guó)積極投入研制光電對(duì)抗裝備，使光電對(duì)抗技術(shù)和裝備成為電子戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展最快的領(lǐng)域，同時(shí)通用質(zhì)量特性工作在光電對(duì)抗領(lǐng)域也得以廣泛開(kāi)展。以某型機(jī)載平臺(tái)光電對(duì)抗裝備為例，選取其通用質(zhì)量特性工作過(guò)程中的典型工作項(xiàng)目，分別為可靠性預(yù)計(jì)、故障模式影響及危害性分析（FMECA）和測(cè)試性建模預(yù)計(jì)，從量化和非量化兩個(gè)角度，就其相互關(guān)系展開(kāi)說(shuō)明。首先，該型裝備定義為外場(chǎng)可更 換 單 元（LRU），主 要 由 四 個(gè) 內(nèi) 場(chǎng) 可 更 換 單 元（SRU）組成；其次，在充分分析設(shè)備組成和功能原理的基礎(chǔ)上，開(kāi)展上述通用質(zhì)量特性工作，工作結(jié)果在4.2節(jié)說(shuō)明。
4.2 工作結(jié)果
（1）可靠性預(yù)計(jì)相關(guān)結(jié)果經(jīng)分析該型設(shè)備基本可靠性模型為串聯(lián)模型，如圖5所示。
在充分掌握該型設(shè)備功能原理和 FMECA 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用商業(yè)測(cè)試性建模軟件構(gòu)建出該型設(shè)備基于故障-信號(hào)-測(cè)試（F-S-T）之間的交聯(lián)關(guān)系，即測(cè)試性模型，如圖6所示。
測(cè)試性建模預(yù)計(jì)的目標(biāo)旨在通過(guò)多信號(hào)流圖模型預(yù)計(jì)光電對(duì)抗設(shè)備的故障檢測(cè)率（FDR）和故障隔離率（FIR）。對(duì)于故障檢測(cè)率來(lái)說(shuō)，用于預(yù)計(jì)的定量數(shù)學(xué)模型可表示為
對(duì)于故障隔離率來(lái)說(shuō)，用于預(yù)計(jì)的定量數(shù)學(xué)模型為
4.3 實(shí)際案例中的六性關(guān)系闡釋
（1）量化關(guān)系
在光電對(duì)抗裝備可靠性設(shè)計(jì)過(guò)程中，硬件設(shè)計(jì)人員根據(jù)國(guó)軍標(biāo)和技術(shù)協(xié)議相關(guān)要求采取一系列措施提升電子設(shè)備的可靠性水平，比較常見(jiàn)的措施有元器件應(yīng)力篩選、優(yōu)選元器件、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)等，故障發(fā)生的概率變小，在一定程度上會(huì)影響測(cè)試性水平，這種影響取決于可靠性與測(cè)試性之間的量化關(guān)系表達(dá)式，即 4.2節(jié)中給出的故障檢測(cè)率和故障隔離率的數(shù)學(xué)模型，從中可以清晰地看到，測(cè)試性參數(shù)與可靠性參數(shù)之間存在著某種簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系，這種關(guān)系的核心是由已知量來(lái)求未知量，對(duì)于測(cè)試性指標(biāo)數(shù)學(xué)模型，其中未知量是故障檢測(cè)率和故障隔離率，已知量則是可靠性參數(shù)指標(biāo)故障率，二者之間并非具有嚴(yán)格函數(shù)表達(dá)式的量化關(guān)系也可以歸為六性參數(shù)指標(biāo)關(guān)系。
（2）協(xié)同關(guān)系
上述實(shí)際工程案例體現(xiàn)了可靠性工作與測(cè)試性工作的協(xié)同關(guān)系，首先可靠性預(yù)計(jì)工作為FMECA提供故障率數(shù)據(jù)，其次 FMECA又是測(cè)試性建模的輸入，圖 4 很好地描述了三者之間的協(xié)同關(guān)系。在工程實(shí)際操作中，也遵照這種協(xié)同關(guān)系有序開(kāi)展相關(guān)工作，F(xiàn)MECA表格中故障率數(shù)據(jù)來(lái)源通常是可靠性預(yù)計(jì)、工程統(tǒng)計(jì)等，在缺乏產(chǎn)品故障數(shù)據(jù)的情況下，可靠性預(yù)計(jì)不乏為一種獲取手段，此外在開(kāi)展測(cè)試性建模過(guò)程中需要從 FMECA 表格中獲取故障、信號(hào)和測(cè)試之間的關(guān)系，據(jù)此建立基于多信號(hào)流圖模型的交聯(lián)關(guān)系，為測(cè)試性指標(biāo)的定量預(yù)計(jì)建立圖示化模型。
（3）制約關(guān)系
在該型光電對(duì)抗裝備通用質(zhì)量特性設(shè)計(jì)過(guò)程中，為提高測(cè)試性水平，達(dá)到要求的測(cè)試性指標(biāo)，硬件設(shè)計(jì)人員在完成電路功能設(shè)計(jì)的同時(shí)設(shè)置了BIT電路，增加電路的不穩(wěn)定性，降低設(shè)備的基本可靠性水平。這也是測(cè)試性與可靠性在設(shè)計(jì)過(guò)程中相互制約關(guān)系的體現(xiàn)，是一種反相關(guān)的關(guān)系，不同于上文提到的函數(shù)關(guān)系，就可靠性故障率之于測(cè)試性故障檢測(cè)率和隔離率來(lái)說(shuō)，它是一種正相關(guān)的函數(shù)關(guān)系，即故障率越低，可靠性越好，測(cè)試性水平越高。
5 總結(jié)與建議
通用質(zhì)量特性的目標(biāo)是提升裝備的戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性，最大限度地發(fā)揮其效能。只有將通用質(zhì)量特性綜合一體化設(shè)計(jì)，并作為影響裝備效能的因素整體考慮，才能達(dá)到預(yù)期的效能目標(biāo)。因此，理清裝備通用質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系，做好裝備通用質(zhì)量特性之間的權(quán)衡協(xié)調(diào)至關(guān)重要。目前，雖然有不少通用質(zhì)量特性頂層指標(biāo)體系方面的研究，但各種理論模型還不完善，距離應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段距離。日后該方向有待進(jìn)一步研究，現(xiàn)階段基于前文通用質(zhì)量特性相互關(guān)系的概述，給出通用質(zhì)量特性工作的一些建議，具體有以下兩方面：其一是加強(qiáng)六性指標(biāo)綜合一體化設(shè)計(jì)，六性參數(shù)選擇和指標(biāo)確定必須是一體化的、協(xié)調(diào)的，建議運(yùn)用系統(tǒng)工程和軍事運(yùn)籌學(xué)等理論方法，以多指標(biāo)綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)分析和費(fèi)用管理評(píng)估為基礎(chǔ)，以戰(zhàn)備完好和任務(wù)成功為六性指標(biāo)體系優(yōu)化論證目標(biāo)函數(shù)，以裝備研制全壽命周期費(fèi)用為約束條件，建立裝備六性一體化論證數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)裝備六性指標(biāo)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)；其二是在六性指標(biāo)要求下，實(shí)現(xiàn)六性工作的協(xié)同并行，明確輸入輸出關(guān)系、接口關(guān)系等。
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01 引言
武器裝備通用質(zhì)量特性主要由“六性”（可靠性、維修性、保障性、測(cè)試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性）組成，是在論證中提出，設(shè)計(jì)中落實(shí)，生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)，使用中發(fā)揮和提高的。由此可見(jiàn)，六性工作覆蓋了武器裝備全壽命周期過(guò)程，此外裝備六性是否滿足使用需求，將直接影響裝備效能的發(fā)揮，也是關(guān)系到軍事裝備能否形成和保持戰(zhàn)斗力的重要因素，關(guān)乎戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)、官兵生死存亡。如今，雖然六性技術(shù)隨著各方面重視程度的不斷提高而穩(wěn)步提升，但是六性工作仍然存在諸多問(wèn)題，如廣受工程界詬病的“兩張皮”現(xiàn)象、六性設(shè)計(jì)各自為政，缺乏相互關(guān)聯(lián)等等，而其中六性之間的相互關(guān)聯(lián)問(wèn)題雖然有不少文獻(xiàn)簡(jiǎn)要提及，但是學(xué)術(shù)界還沒(méi)有對(duì)此做出系統(tǒng)性概述或者深入研究，從量化和非量化兩個(gè)角度，針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，旨在理清裝備研制中六性之間的相互關(guān)系，為后續(xù)六性參數(shù)之間的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及六性協(xié)同工作提供參考。
1 通用質(zhì)量特性概況1.1 基本概念與內(nèi)涵（1）裝備質(zhì)量定義
質(zhì)量的定義是一組固有特性滿足要求的程度，即用戶需求的滿意程度?，F(xiàn)代質(zhì)量觀認(rèn)為，質(zhì)量特性包括了產(chǎn)品的專用特性、通用特性、經(jīng)濟(jì)性、時(shí)間性、適應(yīng)性等方面。對(duì)于武器裝備而言，可把這些特性分為專用特性和通用特性，專用特性是反映不同武器裝備類別和自身特點(diǎn)的個(gè)性特征；通用特性則描述了武器裝備保持規(guī)定功能和性能指標(biāo)要求的能力，反映了不同武器裝備均應(yīng)具有的共性特征。（2）通用質(zhì)量特性定義
如前所述，通用質(zhì)量特性是武器裝備的固有質(zhì)量屬性，表1列舉了各個(gè)特性的國(guó)軍標(biāo)定義。
可靠性賦予了裝備是否容易發(fā)生故障的屬性，目標(biāo)是少出故障；測(cè)試性賦予了裝備便于確定有無(wú)故障和何處發(fā)生了故障的特性，即定位故障；維修性賦予了裝備便于進(jìn)行預(yù)防性維修和修復(fù)性維修的特性，目標(biāo)是處理故障；保障性保證出現(xiàn)故障時(shí)可以快速供應(yīng)；安全性旨在出現(xiàn)故障以后降低風(fēng)險(xiǎn)；環(huán)境適應(yīng)性是可靠性發(fā)揮的保證，旨在發(fā)揮效能。
1.2 工作目的與特點(diǎn)
（1）工作目的開(kāi)展武器裝備六性工作目的是提高武器裝備，的戰(zhàn)備完好性、任務(wù)成功性，降低維修人力費(fèi)用和后勤保障費(fèi)用。六性指標(biāo)與裝備性能指標(biāo)同等重要，是保證裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能有效發(fā)揮的一組通用的非功能特性指標(biāo)，對(duì)裝備的作戰(zhàn)能力、生存能力、部署機(jī)動(dòng)性和維修保障費(fèi)用產(chǎn)生重要影響。提高裝備六性指標(biāo)要求有助于保持良好的裝備完好率和出動(dòng)率，從而提高裝備作戰(zhàn)能力，增強(qiáng)戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，降低使用保障費(fèi)用。
（2）特點(diǎn)
國(guó)內(nèi)外各類軍工單位均有開(kāi)展裝備通用質(zhì)量特性工作，通常技術(shù)越發(fā)達(dá)重視程度越高，從目前該領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)的發(fā)展來(lái)看，主要有以下三大特點(diǎn)：一是通用質(zhì)量特性工作覆蓋裝備的全壽命周期過(guò)程，即不僅要關(guān)注裝備的“優(yōu)生”問(wèn)題，還要關(guān)注“優(yōu)育”問(wèn)題；二是通用質(zhì)量特性工作要靠軍用標(biāo)準(zhǔn)或者相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范，是一項(xiàng)技術(shù)性、政策性很強(qiáng)的工作；三是通用質(zhì)量特性水平的形成和提高，需要經(jīng)歷設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)和試驗(yàn)等各個(gè)階段，有些甚至需要以關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和試驗(yàn)驗(yàn)證為基礎(chǔ)。
2 通用質(zhì)量特性工作簡(jiǎn)述
GJB 9001C-2017《質(zhì)量管理體系要求》在 4.1.1節(jié)中規(guī)定：根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)，建立并實(shí)施可靠性、維修性、保障性、測(cè)試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性等通用質(zhì)量特性工作過(guò)程；此外，在 8.1 節(jié)中規(guī)定：按照GJB 450、GJB 368、GJB 3872、GJB2547、GJB 900、GJB 4239以及GJB 1909等標(biāo)準(zhǔn)的要求，確定通用質(zhì)量特性定性、定量要求及工作項(xiàng)目要求，制定通用質(zhì)量特性工作計(jì)劃；結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)，綜合權(quán)衡、分解通用質(zhì)量特性定性定量要求，開(kāi)展通用質(zhì)量特性分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證，提出并落實(shí)預(yù)防和改進(jìn)措施。2.1 工作流程
根據(jù)上述相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，可以將六性工作流程概括為五個(gè)方面，即頂層要求、管理策劃、設(shè)計(jì)分析、試驗(yàn)評(píng)價(jià)和使用改進(jìn)，具體工作流程見(jiàn)圖2。
（1）頂層要求
通常由訂購(gòu)方，即總體或主機(jī)單位提出六性定性和定量要求，根據(jù)不同的武器裝備類型，規(guī)定的六性工作項(xiàng)目略有差異，但總體上一致；相比而言，六性指標(biāo)要求則差異較大。一般情況下，裝備的承制單位負(fù)責(zé)落實(shí)上述頂層要求。
（2）管理策劃
可靠性是設(shè)計(jì)出來(lái)、生產(chǎn)出來(lái)、管理出來(lái)的，其它五性亦是如此。在裝備全壽命周期過(guò)程中，會(huì)有不同的專業(yè)人員參與其中，各自分工明確地完成相應(yīng)的六性工作，期間也會(huì)產(chǎn)生各種六性數(shù)據(jù)與信息，這些都需要進(jìn)行管理和策劃，唯有如此才能保證六性工作井然有序地開(kāi)展。
（3）設(shè)計(jì)分析
六性是在設(shè)計(jì)中賦予的，具體落實(shí)還得由設(shè)計(jì)分析人員完成，六性工程師則提供方法理論與工具。一般流程主要是從建模、分配、預(yù)計(jì)和分析這四個(gè)方面進(jìn)行迭代工作，之后設(shè)計(jì)人員將六性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與理念融入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中去，實(shí)現(xiàn)六性指標(biāo)要求。
（4）試驗(yàn)評(píng)價(jià)
六性指標(biāo)在使用之前得到確認(rèn)的唯一辦法就是試驗(yàn)評(píng)價(jià)，因此開(kāi)展六性試驗(yàn)評(píng)價(jià)工作勢(shì)在必行，其目的是為了驗(yàn)證六性指標(biāo)是否達(dá)到要求，根據(jù)各個(gè)特性自身專業(yè)特點(diǎn)，試驗(yàn)類型各有差異，試驗(yàn)?zāi)康囊灾笜?biāo)驗(yàn)證、增長(zhǎng)為主。
（5）使用改進(jìn)
裝備在使用過(guò)程中，其六性水平會(huì)逐漸暴露出來(lái)，并得到相應(yīng)的確認(rèn)，這一階段六性水平已經(jīng)固定，提高同類產(chǎn)品六性水平，須針對(duì)其中以故障為核心的六性問(wèn)題制定改進(jìn)措施，進(jìn)而達(dá)到目的。
2.2 工作問(wèn)題隨著科技的發(fā)展，為了使武器裝備具有更強(qiáng)大的功能，內(nèi)部集成化程度越來(lái)越高，系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，由此帶來(lái)的通用質(zhì)量特性相關(guān)問(wèn)題也越來(lái)越突出，主要如下：（1）六性設(shè)計(jì)與產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)脫節(jié)；（2）六性設(shè)計(jì)各自為政，缺乏互相關(guān)聯(lián)；（3）數(shù)據(jù)來(lái)源不一致，更新不及時(shí)；（4）名義上的并行工程，未涉及保障環(huán)節(jié)；（5）缺乏頂層指標(biāo)；（6）六性工作不成體系，缺乏協(xié)同機(jī)制。
3 通用質(zhì)量特性關(guān)系研究
3.1 參數(shù)指標(biāo)關(guān)系
裝備的各個(gè)通用質(zhì)量特性不是獨(dú)立的，并且是一組與時(shí)間相關(guān)的質(zhì)量特性（quality over time），圖3列舉了六性主要參數(shù)。
其中可靠性參數(shù)主要可以分為四類：基本可靠性參數(shù)、任務(wù)可靠性參數(shù)、耐久性參數(shù)和貯存可靠性參數(shù)；維修性參數(shù)主要可以分為三類：維修時(shí)間參數(shù)、維修工時(shí)參數(shù)和測(cè)試性診斷類參數(shù)；保障性參數(shù)，主要有表示系統(tǒng)戰(zhàn)備完好性要求的使用參數(shù)；安全性參數(shù)主要有人員傷亡概率和事故概率；環(huán)境適應(yīng)性參數(shù)主要是人機(jī)適應(yīng)性參數(shù)。它們彼此之間存在著密切的關(guān)聯(lián)，共同對(duì)裝備的效能發(fā)揮產(chǎn)生影響，其中武器裝備效能是系統(tǒng)可用性（戰(zhàn)備完好）、可信性（任務(wù)成功）及固有能力的綜合反映。
在裝備六性指標(biāo)論證初期，可靠性指標(biāo)、維修性指標(biāo)、保障性指標(biāo)等要求都是截然分開(kāi)，以致六性設(shè)計(jì)各自單獨(dú)進(jìn)行，后果便是設(shè)計(jì)結(jié)果相互矛盾，實(shí)際上六性參數(shù)彼此關(guān)聯(lián)，六性設(shè)計(jì)可以相互權(quán)衡協(xié)調(diào)。針對(duì)這一問(wèn)題，眾多學(xué)者專家提出或者探討了 RMS（可靠性維修性保障性）綜合指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn) RMS 一體化綜合設(shè)計(jì)，對(duì)六性參數(shù)進(jìn)行權(quán)衡協(xié)調(diào)，避免各自按照單項(xiàng)參數(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)而產(chǎn)生的相互矛盾。根據(jù)文獻(xiàn)的描述，RMS 指標(biāo)體系可劃分為戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)、工程設(shè)計(jì)三個(gè)層次。
第一個(gè)層次是由RMS參數(shù)組合而成實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)要求的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，即綜合參數(shù)，主要包括表達(dá)系統(tǒng)戰(zhàn)備完好和任務(wù)成功的使用可用度、任務(wù)成功度（可信度）等指標(biāo)；這些參數(shù)指標(biāo)，既是實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)要求，又是多參數(shù)合成，也是RMS 的頂層指標(biāo)，是六性設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和最終要求。
第二個(gè)層次是RMS參數(shù)的技術(shù)指標(biāo)，主要包括表征RMS各種單項(xiàng)能力特性的任務(wù)可靠度、基本可靠度、設(shè)備維修度、備件保障度等，這些參數(shù)指標(biāo)是相應(yīng)的單項(xiàng)參數(shù)和相應(yīng)的任務(wù)時(shí)間、再次出動(dòng)時(shí)間、備件補(bǔ)充時(shí)間的隨機(jī)函數(shù)，只有將它們進(jìn)行有機(jī)組合，才能成為實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)要求的RMS參數(shù)的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)。
第三個(gè)層次是RMS參數(shù)的工程設(shè)計(jì)指標(biāo)，它們是在工程設(shè)計(jì)中可以直接實(shí)現(xiàn)的，主要有平均致命故障間隔時(shí)間、平均故障間隔時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間、平均預(yù)防維修時(shí)間、平均維修延遲時(shí)間、平均備件延誤時(shí)間等。在六性工程領(lǐng)域，針對(duì)特定裝備的六性參數(shù)相互關(guān)系仍然缺乏系統(tǒng)的闡述，參數(shù)的理論模型還不完備，較為成熟的是上文提到的通用的或者普適性的RMS指標(biāo)體系，雖然它們有各自的應(yīng)用場(chǎng)景或者特定的假設(shè)，也有部分存在爭(zhēng)議的地方，但這里不針對(duì)其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行深入探究，只是利用其現(xiàn)有的形式描述六性參數(shù)的量化關(guān)系，其具體的數(shù)學(xué)模型不在文中研究范圍內(nèi)。下面選取表示戰(zhàn)備完好性的使用可用度和表示任務(wù)成功性的可信度、任務(wù)成功率三個(gè) RMS頂層參數(shù)來(lái)說(shuō)明RMS參數(shù)間的量化關(guān)系。
（1）使用可用度（AO）可靠性、維修性同為保障性的設(shè)計(jì)特性，可靠性與維修性共同決定了裝備的使用有可用度，也是RMS 戰(zhàn)術(shù)參數(shù)，當(dāng)任務(wù)剖面是連續(xù)工作狀態(tài)時(shí)，三者之間的量化關(guān)系可用下式表達(dá)
式中，MTBCF為平均致命故障間隔時(shí)間；MTTR為平均修復(fù)時(shí)間；MLDT為平均備件延誤時(shí)間；MTTPF為平均預(yù)防維修時(shí)間。由圖3可知，MTBCF屬于可靠性參數(shù)，MTTR和 MTTPF屬于維修性參數(shù)，MLDT屬于保障性參數(shù)。
由式（1）可知，可靠性、維修性和保障性三個(gè)工程設(shè)計(jì)類參數(shù)在 RMS 頂層參數(shù)或者戰(zhàn)術(shù)參數(shù)的約束下相互關(guān)聯(lián)，只有彼此相互協(xié)調(diào)才能在滿足單項(xiàng)指標(biāo)要求的同時(shí)滿足頂層要求。
（2）任務(wù)可信度根據(jù) IEC 60050-192：2015《電工術(shù)語(yǔ)可信性》 第 192-01-22 條的定義，可信性是指產(chǎn)品需要時(shí)按要求執(zhí)行的能力。它是產(chǎn)品與時(shí)間相關(guān)質(zhì)量特性的集合，包括可靠性、維修性、保障性，在某些情況下還包括環(huán)境適應(yīng)性和安全性等特性?？尚判耘c國(guó)內(nèi)通常說(shuō)的通用質(zhì)量特性大體上同義，也有文獻(xiàn)將可信性用來(lái)描述任務(wù)可信性或者任務(wù)成功性，其數(shù)學(xué)模型如下
（3）任務(wù)成功性
綜上所述，從RMS參數(shù)指標(biāo)體系的三個(gè)頂層參數(shù)出發(fā)，簡(jiǎn)單地描述了RMS參數(shù)間的量化關(guān)系，但是截至到目前，六性參數(shù)指標(biāo)體系仍然存在許多有待研究的問(wèn)題，如特定裝備的指標(biāo)體系如何選取頂層指標(biāo)、頂層指標(biāo)又需要包含哪些參數(shù)、理論模型的具體形式等。因此，六性參數(shù)間的量化關(guān)系也會(huì)隨理論模型的不同而不同。此外，六性參數(shù)指標(biāo)之間的量化關(guān)系不僅只有在頂層指標(biāo)約束下的相互制約關(guān)系，還包括其他關(guān)系，如簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系，這種關(guān)系將在下文 4.3 節(jié)以案例的形式重點(diǎn)說(shuō)明，此處不再贅述。
3.2 非量化關(guān)系
（1）發(fā)展歷程關(guān)系
可靠性工程是為了達(dá)到產(chǎn)品的可靠性要求而進(jìn)行的一套從管理策劃到使用改進(jìn)的貫穿全壽命周期的系統(tǒng)性工作；維修性是可靠性的一部分，由于其重要性越來(lái)越明顯，因此獨(dú)立分出了“維修性工程”；“保障性工程”又是從維修性工程中獨(dú)立出來(lái)的；在維修過(guò)程中，重要的環(huán)節(jié)是確定產(chǎn)品是否出故障，哪個(gè)部位出了故障，這是測(cè)試性賦予產(chǎn)品的特性，于是測(cè)試性工程又從維修性工程分離出來(lái)；安全性本是可靠性的一部分，是涉及機(jī)毀人亡、要求更高的可靠性，但可靠性只研究故障發(fā)生以前直到故障發(fā)生為止的系統(tǒng)狀態(tài)，然而故障發(fā)生為止的系統(tǒng)狀態(tài)有可能對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全造成隱患，所以需要安全性工程發(fā)揮作用，著重研究故障發(fā)生后對(duì)系統(tǒng)的影響，因此安全性也獨(dú)立成為了一門(mén)同可靠性同等重要的學(xué)科；可靠性工程技術(shù)于 20 世紀(jì) 50年代在美國(guó)萌芽，20世紀(jì)80年代后在我國(guó)得到了迅猛發(fā)展，而裝備環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題雖然在第二次世界大戰(zhàn)就已出現(xiàn)，但直到 20世紀(jì) 90年代美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家才開(kāi)始把裝備環(huán)境適應(yīng)性工作作為一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，因?yàn)檠芯靠煽啃允紫纫_定產(chǎn)品是否有足夠的環(huán)境適應(yīng)性，環(huán)境適應(yīng)性是可靠性的前提，是可靠性研究的基礎(chǔ)，環(huán)境適應(yīng)性這一概念的發(fā)展也是得益于可靠性工程在實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。隨著武器裝備研制技術(shù)的不斷提高，可靠性系統(tǒng)工程的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并逐漸衍生出維修性、保障性、測(cè)試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性這些概念，可靠性系統(tǒng)工程這一概念基本涉及并包括了維修性、保障性、測(cè)試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性這五大通用質(zhì)量特性的概念與含義。
（2）故障聯(lián)接關(guān)系
可靠性著眼于減少或消滅故障，維修性著眼于以最短的時(shí)間、最低限度的保障資源及最省的費(fèi)用，使產(chǎn)品保持或迅速恢復(fù)到良好狀態(tài)；維修又依賴于測(cè)試，通過(guò)測(cè)試進(jìn)行故障檢測(cè)和隔離；產(chǎn)品在正常使用、維修、測(cè)試過(guò)程中又必須依賴于保障予以支持，要求其易于保障，產(chǎn)品的維修性和可靠性是保障性的重要條件，而保障性是可靠性和維修性的歸宿；在實(shí)施上述過(guò)程中應(yīng)少出或不出安全事故，當(dāng)故障后果導(dǎo)致不安全時(shí)，可靠性問(wèn)題就成了安全性問(wèn)題，所以故障是可靠性和安全性的聯(lián)接點(diǎn)，安全性是一種特殊的可靠性。產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性主要取決于選用的材料、構(gòu)件、元器件耐環(huán)境的能力，以及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)時(shí)采取的耐環(huán)境措施是否完整有效，如果提高了產(chǎn)品耐環(huán)境能力，產(chǎn)品就具備了足夠的耐環(huán)境裕度，也降低了產(chǎn)品的故障出現(xiàn)概率，即提高了可靠性。因此，環(huán)境適應(yīng)性是可靠性的前提和基礎(chǔ)，武器裝備沒(méi)有較高的環(huán)境適應(yīng)性，其可靠性就失去保證?？煽啃砸怨收项l度影響維修和保障資源配備，測(cè)試性以故障檢測(cè)和隔離的難易影響維修性和保障性，致命故障（可靠性）可能危及人員或財(cái)產(chǎn)安全，影響裝備的安全性等，六性因故障而緊密相連，開(kāi)展六性工作首先要理清其故障聯(lián)接關(guān)系，然后相互協(xié)調(diào)權(quán)衡，才不至于出現(xiàn)相互矛盾的結(jié)果。如果只是片面強(qiáng)調(diào)可靠性，而忽略了測(cè)試性、維修性和保障性，很可能出現(xiàn)不輕易發(fā)生故障，一旦發(fā)生故障，就難以定位故障、維修困難或維修備件不足等情況；反之，片面強(qiáng)調(diào)維修性，不注重可靠性，會(huì)造成裝備經(jīng)常發(fā)生故障的局面，盡管容易維修，但會(huì)嚴(yán)重影響裝備正常執(zhí)行任務(wù)。
（3）協(xié)同工作關(guān)系
六性工作之間有復(fù)雜的銜接關(guān)系，需要有良好的協(xié)同機(jī)制才能實(shí)現(xiàn)。例如可靠性的設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)傳遞給維修性和測(cè)試性設(shè)計(jì)過(guò)程，維修性和測(cè)試性設(shè)計(jì)的結(jié)果會(huì)傳遞給后續(xù)的保障性設(shè)計(jì)過(guò)程，可靠性設(shè)計(jì)分析工作中的 FMECA分析結(jié)果是測(cè)試性設(shè)計(jì)的輸入，測(cè)試性設(shè)計(jì)結(jié)果又影響維修性設(shè)計(jì)等。六性工作從管理策劃到使用改進(jìn)的全壽命周期過(guò)程中，無(wú)論是設(shè)計(jì)分析，還是試驗(yàn)評(píng)價(jià)都存在著協(xié)同關(guān)系。因此，開(kāi)展六性與性能綜合設(shè)計(jì)、同步設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)，將六性預(yù)測(cè)、分析發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)缺陷以及有效的預(yù)防措施及時(shí)反饋到設(shè)計(jì)師系統(tǒng)，改進(jìn)有缺陷的設(shè)計(jì)，才能提高產(chǎn)品的六性水平。GJB 450A-2004 、GJB 368B-2009、GJB 2547A-2012分別在其4.4節(jié)指出：可靠性、維修性、測(cè)試性工作應(yīng)與其他相關(guān)工作協(xié)調(diào)，并盡可能結(jié)合進(jìn)行，減少重復(fù)；GJB 3872-99 4.7 節(jié)指出：綜合保障與可靠性維修性等專業(yè)工程，同時(shí)為降低壽命周期費(fèi)用、滿足系統(tǒng)戰(zhàn)備完好性要求而開(kāi)展的，具有不同任務(wù)、不 同 工 作 內(nèi) 涵 且 密 切 相 關(guān) 的 工 程 領(lǐng) 域 ；GJB900A-2012 4.5 節(jié)指出：應(yīng)按 GJB450、GJB 368、GJB2547、GJB 3872協(xié)調(diào)安全性工作與其他工作。上述六性工作標(biāo)準(zhǔn)均指出六性工作需要協(xié)同進(jìn)行，但是相關(guān)工作項(xiàng)目的輸入輸出關(guān)系和接口關(guān)系并不明確，此外，環(huán)境適應(yīng)性盡管從設(shè)計(jì)的角度與其他五性密切關(guān)聯(lián)，但其工作項(xiàng)目較其他五性而言相對(duì)獨(dú)立，圖 4 描述了六性工作中一些主要工作項(xiàng)目的協(xié)同關(guān)系。
（4）內(nèi)在因果關(guān)系
如前所述，通用質(zhì)量特性參數(shù)指標(biāo)在頂層戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)約束下彼此關(guān)聯(lián)，因此在指標(biāo)選取時(shí)應(yīng)綜合權(quán)衡分析，這種關(guān)系可以定義為通用質(zhì)量特性在外部因素約束下的外在關(guān)系，通用質(zhì)量特性還存在著不受外部因素約束的內(nèi)在聯(lián)系，如在提高測(cè)試性參數(shù)指標(biāo)時(shí)，會(huì)增加 BIT電路，與此同時(shí)，由于元器件的增多導(dǎo)致電子設(shè)備基本可靠性的下降，這是測(cè)試性與可靠性之間一種內(nèi)在的相互制約關(guān)系；另外，測(cè)試性水平的提高，出現(xiàn)故障后便于進(jìn)行檢測(cè)隔離，進(jìn)一步縮短維修時(shí)間，間接促進(jìn)了維修性水平的提升，這又是一種促進(jìn)關(guān)系。文中所指的內(nèi)在因果關(guān)系主要是六性參數(shù)之間的相互制約關(guān)系和促進(jìn)關(guān)系。
4 通用質(zhì)量特性關(guān)系案例說(shuō)明
4.1 工程背景
隨著軍用光電偵測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，陸、海、 空、天傳感器網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的不斷發(fā)展，低空、艦空、空空武器光電精確制導(dǎo)能力的不斷提高，各種軍用平臺(tái)面臨日趨嚴(yán)重的光電威脅，在現(xiàn)代和未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)上，面對(duì)來(lái)自陸、海、空、天的各種光電威脅，光電對(duì)抗成為克敵制勝的一種有效手段，世界各主要軍事大國(guó)積極投入研制光電對(duì)抗裝備，使光電對(duì)抗技術(shù)和裝備成為電子戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展最快的領(lǐng)域，同時(shí)通用質(zhì)量特性工作在光電對(duì)抗領(lǐng)域也得以廣泛開(kāi)展。以某型機(jī)載平臺(tái)光電對(duì)抗裝備為例，選取其通用質(zhì)量特性工作過(guò)程中的典型工作項(xiàng)目，分別為可靠性預(yù)計(jì)、故障模式影響及危害性分析（FMECA）和測(cè)試性建模預(yù)計(jì)，從量化和非量化兩個(gè)角度，就其相互關(guān)系展開(kāi)說(shuō)明。首先，該型裝備定義為外場(chǎng)可更 換 單 元（LRU），主 要 由 四 個(gè) 內(nèi) 場(chǎng) 可 更 換 單 元（SRU）組成；其次，在充分分析設(shè)備組成和功能原理的基礎(chǔ)上，開(kāi)展上述通用質(zhì)量特性工作，工作結(jié)果在4.2節(jié)說(shuō)明。
4.2 工作結(jié)果
（1）可靠性預(yù)計(jì)相關(guān)結(jié)果經(jīng)分析該型設(shè)備基本可靠性模型為串聯(lián)模型，如圖5所示。
在充分掌握該型設(shè)備功能原理和 FMECA 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用商業(yè)測(cè)試性建模軟件構(gòu)建出該型設(shè)備基于故障-信號(hào)-測(cè)試（F-S-T）之間的交聯(lián)關(guān)系，即測(cè)試性模型，如圖6所示。
測(cè)試性建模預(yù)計(jì)的目標(biāo)旨在通過(guò)多信號(hào)流圖模型預(yù)計(jì)光電對(duì)抗設(shè)備的故障檢測(cè)率（FDR）和故障隔離率（FIR）。對(duì)于故障檢測(cè)率來(lái)說(shuō)，用于預(yù)計(jì)的定量數(shù)學(xué)模型可表示為
對(duì)于故障隔離率來(lái)說(shuō)，用于預(yù)計(jì)的定量數(shù)學(xué)模型為
4.3 實(shí)際案例中的六性關(guān)系闡釋
（1）量化關(guān)系
在光電對(duì)抗裝備可靠性設(shè)計(jì)過(guò)程中，硬件設(shè)計(jì)人員根據(jù)國(guó)軍標(biāo)和技術(shù)協(xié)議相關(guān)要求采取一系列措施提升電子設(shè)備的可靠性水平，比較常見(jiàn)的措施有元器件應(yīng)力篩選、優(yōu)選元器件、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)等，故障發(fā)生的概率變小，在一定程度上會(huì)影響測(cè)試性水平，這種影響取決于可靠性與測(cè)試性之間的量化關(guān)系表達(dá)式，即 4.2節(jié)中給出的故障檢測(cè)率和故障隔離率的數(shù)學(xué)模型，從中可以清晰地看到，測(cè)試性參數(shù)與可靠性參數(shù)之間存在著某種簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系，這種關(guān)系的核心是由已知量來(lái)求未知量，對(duì)于測(cè)試性指標(biāo)數(shù)學(xué)模型，其中未知量是故障檢測(cè)率和故障隔離率，已知量則是可靠性參數(shù)指標(biāo)故障率，二者之間并非具有嚴(yán)格函數(shù)表達(dá)式的量化關(guān)系也可以歸為六性參數(shù)指標(biāo)關(guān)系。
（2）協(xié)同關(guān)系
上述實(shí)際工程案例體現(xiàn)了可靠性工作與測(cè)試性工作的協(xié)同關(guān)系，首先可靠性預(yù)計(jì)工作為FMECA提供故障率數(shù)據(jù)，其次 FMECA又是測(cè)試性建模的輸入，圖 4 很好地描述了三者之間的協(xié)同關(guān)系。在工程實(shí)際操作中，也遵照這種協(xié)同關(guān)系有序開(kāi)展相關(guān)工作，F(xiàn)MECA表格中故障率數(shù)據(jù)來(lái)源通常是可靠性預(yù)計(jì)、工程統(tǒng)計(jì)等，在缺乏產(chǎn)品故障數(shù)據(jù)的情況下，可靠性預(yù)計(jì)不乏為一種獲取手段，此外在開(kāi)展測(cè)試性建模過(guò)程中需要從 FMECA 表格中獲取故障、信號(hào)和測(cè)試之間的關(guān)系，據(jù)此建立基于多信號(hào)流圖模型的交聯(lián)關(guān)系，為測(cè)試性指標(biāo)的定量預(yù)計(jì)建立圖示化模型。
（3）制約關(guān)系
在該型光電對(duì)抗裝備通用質(zhì)量特性設(shè)計(jì)過(guò)程中，為提高測(cè)試性水平，達(dá)到要求的測(cè)試性指標(biāo)，硬件設(shè)計(jì)人員在完成電路功能設(shè)計(jì)的同時(shí)設(shè)置了BIT電路，增加電路的不穩(wěn)定性，降低設(shè)備的基本可靠性水平。這也是測(cè)試性與可靠性在設(shè)計(jì)過(guò)程中相互制約關(guān)系的體現(xiàn)，是一種反相關(guān)的關(guān)系，不同于上文提到的函數(shù)關(guān)系，就可靠性故障率之于測(cè)試性故障檢測(cè)率和隔離率來(lái)說(shuō)，它是一種正相關(guān)的函數(shù)關(guān)系，即故障率越低，可靠性越好，測(cè)試性水平越高。
5 總結(jié)與建議
通用質(zhì)量特性的目標(biāo)是提升裝備的戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性，最大限度地發(fā)揮其效能。只有將通用質(zhì)量特性綜合一體化設(shè)計(jì)，并作為影響裝備效能的因素整體考慮，才能達(dá)到預(yù)期的效能目標(biāo)。因此，理清裝備通用質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系，做好裝備通用質(zhì)量特性之間的權(quán)衡協(xié)調(diào)至關(guān)重要。目前，雖然有不少通用質(zhì)量特性頂層指標(biāo)體系方面的研究，但各種理論模型還不完善，距離應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段距離。日后該方向有待進(jìn)一步研究，現(xiàn)階段基于前文通用質(zhì)量特性相互關(guān)系的概述，給出通用質(zhì)量特性工作的一些建議，具體有以下兩方面：其一是加強(qiáng)六性指標(biāo)綜合一體化設(shè)計(jì)，六性參數(shù)選擇和指標(biāo)確定必須是一體化的、協(xié)調(diào)的，建議運(yùn)用系統(tǒng)工程和軍事運(yùn)籌學(xué)等理論方法，以多指標(biāo)綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)分析和費(fèi)用管理評(píng)估為基礎(chǔ)，以戰(zhàn)備完好和任務(wù)成功為六性指標(biāo)體系優(yōu)化論證目標(biāo)函數(shù)，以裝備研制全壽命周期費(fèi)用為約束條件，建立裝備六性一體化論證數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)裝備六性指標(biāo)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)；其二是在六性指標(biāo)要求下，實(shí)現(xiàn)六性工作的協(xié)同并行，明確輸入輸出關(guān)系、接口關(guān)系等。
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