GJB9001C-2017标准8.1条明确要求:“g)……确定通用质量特性定性、定量要求及工作项目要求,制定通用质量特性工作计划……”。今天,我们就以可靠性为核心切入点,从通用质量特性工作计划编制视角,侃侃定性要求、定量要求、工作项目要求的核心要点,以及工作计划的编制精髓,干货拉满还送模板!
一、定量要求:军工可靠性的“硬指标”,谈价还价的依据
可靠性的数理指标繁杂,在军工产品研制合同(如研制总要求、研制任务书、技术协议书等,下同)中,常用的核心指标如图1所示。

图1:主要可靠性指标解析
需重点明确:可靠性指标分为合同指标和使用指标两大类,二者存在明确的换算关系——合同指标Y=a+bX,其中X为使用指标,a和b为甲方结合装备复杂性、使用环境、保障条件及指挥管理水平等因素设定的转换系数。由此可见,研制合同中约定的合同指标Y,远高于甲方实际的使用指标X,这也是乙方与甲方谈判时“讨价还价”的依据。使用指标进一步分为门限值和目标值:门限值是装备必须达到的最低使用标准,若未达标,研制出的装备将无法满足使用需求,且难以开展技术保障;目标值是甲方期望装备达到的使用水平,也是确定合同指标规定值的核心依据。合同指标对应分为最低可接受值和规定值:最低可接受值是研制合同明确的、乙方装备在状态鉴定前必须达到的指标,是开展可靠性验证的唯一依据;规定值是甲方期望乙方装备达到的合同指标,需在列装定型前实现,同时可作为乙方开展可靠性设计的基准。
可靠性定性要求涵盖定性设计要求和定性分析要求,这些要求也可称为可靠性核心技术。
GJB450B-2021标准中,部分技术已纳入工作项目要求,因篇幅限制,本文仅对常用核心技术进行简要拆解,助力大家快速掌握关键要点。(一)核心可靠性定性设计要求(技术)1. 简化设计:产品结构越复杂、单元数量越多,固有可靠性越低,故障发生率、维修保障难度及全生命周期成本也会同步攀升。因此,简化设计的核心的是“去冗余、保核心”,具体包括:删减多余或非必要功能;在保障核心功能的前提下,减少硬件、软件数量;压缩元器件、零部件的品种规格;优先采用数字电路替代模拟电路;通过布尔代数简化系统结构函数等。最典型的案例便是“老人机”——在满足老年人通话、短信、大音量、时间显示、长待机等核心需求的基础上,删减冗余功能、硬件及软件,最终实现“皮实耐用”的核心目标。2. 余度设计:又称“冗余设计”,核心是为系统或设备配置两套及以上可完成特定功能的单元,仅当所有规定单元均发生故障时,系统或设备才会丧失功能,从而大幅提升任务可靠性。例如,飞机系统中,发动机、燃油、液压泵、电源、飞控、通讯等关键分系统,均采用两套或三套余度设计,确保飞行任务顺利完成。需注意的是,余度设计与简化设计存在“博弈关系”,是否采用余度设计,需满足四大前提:一是可靠性、安全性指标要求极高;二是基础元器件及成品的可靠性水平较低;三是余度方案在技术上具备可行性;四是综合权衡研制周期、费用、使用维护保障条件,以及重量、体积、功耗限制后,余度方案整体可行。3. 降额设计:核心是让元器件或设备工作时承受的应力(如电应力、磁应力、冲击力等),适当低于其额定值,从而延缓参数老化、延长使用寿命。
GJB/Z35-93中明确给出了各类元器件的降额参数(如电源电压、输入输出电压差、输出电流、功率、频率、反向电压、集电极-发射极电压、最高结温等)对应的降额等级(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级),以及不同降额等级下的应力比(元器件工作应力与额定应力之比,又称降额因子)。应力比越小,降额等级越高(Ⅰ级最高,Ⅲ级最低),航天航空产品多采用Ⅰ级或Ⅱ级降额。4. 选择可靠性关键产品:GJB450B标准明确规定,可靠性关键产品共12类,其中a)、d)类可视为特性分析后确定的关键重要件,其余均通过FMECA(故障模式、影响及危害性分析)、FTA(故障树分析)等方法确定。具体包括:故障后无法获取系统安全、可用性、任务成功性及维修所需必要数据的产品;新技术含量较高的产品;应力超出规定降额准则的产品;需在冲击、振动等特殊环境下控制的产品;需采取专门装卸、运输、贮存或测试预防措施的产品;难以采购或制造的产品;历史使用中可靠性较差的产品;使用时间较短、无足够可靠性验证证据的产品;历史应用、功能及故障处置情况缺乏可追溯性的产品;大量批量使用的产品。按照GJB450B要求,组织需编制《可靠性关键产品清单》,并依据清单实施重点控制,包括标识相关文件、成立故障审查组织、跟踪产品鉴定情况、监视产品装配、试验、维修及使用全过程,同时将其作为工艺可靠性设计的核心输入。5. 环境防护设计:通过选择可抵消或缓解环境影响的设计方案及材料,提升产品固有可靠性。针对不同环境威胁,具体措施如下:抗击冲击可采用加固构件、降低惯性动量、安装缓冲装置;减轻振动可采用加固构件、控制谐波、安装减震装置;抵御潮湿可选用耐潮材料、密封处理、放置干燥剂及涂抹防护涂层;应对高低温可采用散热/加热、冷却、隔热技术,选用耐高低温材料及元器件;抵御盐雾侵蚀可采用密封、放置干燥剂、安装非金属防护盖、选用同材质金属接触件;减轻霉菌影响可采用密封技术、抗霉材料、防护涂层、放置干燥剂;防止核辐射可采用核屏蔽、核加固等措施。6. 热设计:持续高温环境(包括外部高温及产品内部发热)会导致产品绝缘性能退化、元器件损坏、材料热老化,以及低熔点焊缝开裂、焊点脱落。热设计的核心任务是构建低热阻散热通道,加速热量散发,具体措施包括:选用散热能力优于空气的冷却剂;提高冷却剂流速;采用粗糙或间断表面,增大散热面积等。7. 制定可靠性设计准则:结合产品类型、特点、任务要求及其他约束条件,剪裁通用标准、规范,融入同类成熟产品经验,形成设计人员需严格遵循的具体、有效的可靠性技术细则。它既是产品设计的约束条件(针对某一型号产品的共性要求),也是工程经验的总结,为设计人员开展可靠性设计提供明确原则和方法。8. 制定并实施元器件大纲:该大纲是设计过程中元器件/零部件选用的核心指导文件,主要内容包括:建立元器件/零部件选用控制机构(明确组成及职责);确定控制方案(明确控制深度、广度,列出优选元器件/零部件名称、种类,规定选用优先级及审批程序);编制优选清单(原则:优先选择标准件、通用件、借用件;结合质量、供应能力、可靠性及筛选等级选用;动态收集使用及质量评比情况,定期修订清单)。9. 包装、装卸、运输和贮存设计:核心目的是防止装备在非工作状态下受损,具体包括防护设计、包装及装箱设计(针对潮湿、霉菌、盐雾的防护设计;针对装卸、运输冲击振动及贮存环境的内包装设计;防止搬运、运输及内包装损坏的外包装设计),以及储存期定期检验设计等。装备非工作状态示意图如图2所示。

10. 软件可靠性设计:核心是建立软件可靠性过程框架,规范各研制阶段的可靠性工作;搭建软件可靠性工程管理体系;开展软件可靠性评审,确保软件可靠性与硬件适配,满足整体装备要求。(二)可靠性定性分析要求
常见可靠性定性分析要求的项目名称、方法特点、作用及目的,如图3所示。这些要求也可称为可靠性定性分析技术,具体细节将在后续侃文中详细拆解,敬请关注。

GJB450B-2021标准附录A中,明确给出37个可靠性工作项目(见图4截图)。

图4:GJB450B标准表A.4
很多同行困惑于这些工作项目的责任分工,这里明确界定:将军方机关或使用部队称为订购方,供应链直接订货方称为合同甲方,承制单位称为合同乙方,37个工作项目的责任分工如下:1. 订购方单独负责:101、102、201、502,共4个项目;2. 订购方、甲方、乙方共同完成:203、204、206、501、503,共5个项目;3. 甲方、乙方共同完成:202、205、207、208、301-317、401、402、404-407,共27个项目;4. 甲方单独完成:403(可靠性鉴定试验)项目。关键提醒:图4截图出自GJB450B标准附录A,该附录为资料性附录,各单位在选择工作项目时,需结合产品特点合理取舍。例如,纯机械产品无需选择306(潜在分析)、307(电路容差分析)、314(电应力仿真分析)、316(软件可靠性需求与设计)、407(软件可靠性测试)等与电子、软件相关的项目。同时,若甲方在研制合同中要求乙方实施可靠性工作项目,乙方需与甲方协商确定具体项目编号,切勿笼统表述为“按照GJB450B标准附录A执行”,否则会给乙方后续工作带来极大困扰,难以落地执行。
GJB450B-2021标准6.2.2.1明确要求:“承制方应根据订购方的可靠性计划、研制总要求和研制合同要求,制定可靠性工作计划”。结合该条款要求,为大家整理了可直接套用的工作计划模板(见图5),省去从零编制的麻烦,高效落地工作。
图5:可靠性工作计划模板(可直接套用)
好了,今天的可靠性工作计划的问题就侃到这里!若你需要更多军工可靠性相关知识点,可添加微信xp510168950,咨询《装备通用质量特性管理》《装备研制质量策划和控制》相关课程。码字不易,恳请大家关注、点赞、转发!你的每一份支持,都是我持续输出军工科普干货的前进动力,谢谢大家!
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