提高舰船装备可靠性的对策研究

陈公昌

摘要：本文通过对舰船装备可靠性要求的重要性分析，提出了系统不能满足可靠性要求的五个可能的重要原因，相应的，文章分别从这五个方面探讨了如何提高可靠性的问题。

关键词：舰船装备；可靠性；对策研究

Abstract: This paper anlysizes the importance of reliability for ship equipment and dicusses five probable reasons for which a system do not meet the requiment of reliability. Finally, this paper puts forward suggestions how to improve the reliability of ship equipment.

Key words: Ship equipment;Reliability;Countermeasures

随着舰船装备系统性能越来越强大，其复杂性也大大增加，由于现代大型装备系统各种零部件复杂繁多，若要使系统正常而稳定的工作，发挥最大的作战效能，系统的可靠性就显的越来越重要。达不到可靠性要求会降低系统的任务效能，会增加系统寿命周期内大量甚至难以预测的额外使用和保障费用。然而，由于项目进度的要求或系统复杂程度的影响，经常出现装备系统不能满足其可靠性要求的情况。一般来说系统不能满足可靠性要求的原因有很多，导致其重复发生的主要原因有五个：①研制过程早期可靠性设计不够；②底层次的试验不充分；③主要依靠预计而不是依靠进行工程设计分析；④缺乏对所采用的现成设备的工程分析；⑤对提高可靠性缺乏有效的激励措施。本文从注重设计、底层试验、进行相应的分析、对现成设备进行评估和对可靠性提出激励等五个方面来探讨如何提高可靠性的问题。

1加强研制过程早期的可靠性设计工作

研制和总体单位要对系统、分系统或部件所处的作战使用环境有一个充分、全面的理解和认识，并在可靠性分配时确保供货方也对此有充分的理解和认识。有了这种深刻的认识为基础，在研制过程早期就可发现并排除许多潜在的失效，另外，应该最大程度的利用现有的外场试验结果来支持失效分析工作。

排除失效的工作需要采用多种技术方法和手段，包括做热分析和振动分析等，以研究潜在的失效机理和失效部位。这些分析经常用到疲劳分析工具、有限元模型、动态仿真、热传导分析和其他工程分析模型。目前，工业部门、科研单位和有些政府单位已经用大量成熟的工程工具和试验方法来进行该类试验，尤其在民用领域。如果设计低劣的部件进入系统级的研制试验、使用试验，甚至更高层次的试验，诸如一些电路板因设计和安装的问题，出现类似元件和导线间应力过大的问题，这类问题在设计过程早期花费很少的经费进行工程分析就可发现，而进一步去纠正发现的问题也只需要再多花更少的经费，而不过没有及时发现的话，面临的将可能是付出上百万经费的代价进行后续的补救。

2注重进行较底层次的试验

元器件级的底层次试验，如高加速度寿命试验和高加速环境应力筛选等试验项目，对于早期检测失效和识别设计缺陷极为重要，因此要鼓励多进行这种以工程和失效机理分析为基础的试验。如果对有些项目没有或只对一小部分部件进行了试验，或者只是对经过分析认为比较关键的部件进行了试验，这虽然减少了开支，但是也留下了后患。其实，这种试验一般都是比较经济的，可是一旦出现缩减预算情况时，它们却是首当其冲被砍掉的。如果设备没有经过这种早期试验，以便发现问题并在设备开发早期进行设计，那么后面就极有可能导致不可预见的问题，造成重大的进度拖延和使用保障费用的增加。另外，应该尽可能的尽早将用户纳入试验和研制过程，这可以避免影响用户使用的问题出现。此外，要重视研制试验，研制试验是上一层次纠正遗留问题和提高系统研制成功概率的最后一个机会。如果一个系统达到了研制试验的可靠性要求，那么就会有60%的概率符合使用试验的可靠性要求。一个研制项目的重大挫折经常发生在试验受进度或成本制约而减少或取消的时候。研制试验不仅对确保系统可靠性是必要的，而且可以降低使用试验过程中达不到可靠性要求的风险，不充分的研制试验方案经常会导致系统失效。

早期的底层试验加上有针对性的较高层次试验，是产生高可靠性产品的关键。如果没有对大部分或所有关键装配件的全面的较底层次试验，没有重大集成综合和研制试验，就几乎没有可能实现高水平的可靠性。

3在项目中多进行精确的工程设计分析，减少使用可靠性预计

现在很多装备和项目，如果需要了解可靠性工作情况时，我们看到的往往是一套系统或子系统的可靠性预计结果，但是，可靠性预计与产品的实际可靠性毕竟不会完全一致的。很多情况下，给出预计结果的人可能并不在研究设计团队中。一直以来，设计单位注重预计结果的统计，而不注重如何在设计过程中尽量消除失效，这极大的限制了生产出高可靠性产品的能力。另外，在某些情况下，在研制试验中，将预计结果作为回避对合同规范进行验证的一种手段，导致不能符合使用试验要求。高可靠性不是通过可靠性预计就能获得的。

大部分人想到可靠性模型时，都会想到可靠性预计、可靠性框图、失效模式影响与危害性分析、故障树和可靠性增长等工具，当然，产品设计过程中采用上述工具以提高其可靠性是十分必要的。然而，最重要和最基本的可靠性工具是结构、热、疲劳、故障机理和振动模型，设计单位使用他们来确保拿出无故障工作时间足够长的产品。承制单位要经常进行热分析和振动分析，研究潜在的失效机理和失效部位。当系统的可靠性工作的重点放在可靠性预计上时，很有可能会导致不确定的结果。

4对系统中采用的现成设备和部件进行可靠性工程分析

现成的民用设备为提高可靠性、减少成本和采用最新技术提供了很大的机会。然而，现成的民用设备并不意味着我们要摒弃工程分析和早期试验。在许多场合，我们会听到这样一句话“那个设备是现成的产品，其可靠性就那样了”。这种认识是十分片面的。热、振动、疲劳和失效机理建模，以及早期的加速试验，可以量化和最大限度降低现成民用设备在军事使用环境中失效的几率，毕竟军用装备有其特殊、严酷的使用环境。哪怕进行相对简单的振动和热分析也可以检测出大部分潜在的故障。而如果不充分进行早期分析，导致的损失也可能是巨大的。此外，在采用现成民用部件时前，也应该进行严格和高标准的可靠性分配工作。

5在项目要求中明确激励措施，提高承制单位对产品可靠性工作的投入力度和积极性

通常情况下，即使可靠性要求在技术规格书或规范中作了明确要求，装备承制单位和设备厂也没有太高的积极性来提高产品的可靠性，因为装备承制单位经常不得不以低价投标来增强其竞争力。在他们调整其项目时，可靠性通常是首先被去掉的。更有甚者，对装备承制单位特别是设备厂来说，不可靠的设备会导致部队大量采购维修备件，从而从后续补充备件中获得很大利润。除非采用一定的方式激发装备承制单位提高产品可靠性的积极性，否则尽管装备承制单位有足够的提高设备可靠性的技术能力，我们将会眼睁睁的将可靠性水平远低于民用消费品的装备投入战场。

6结论

据估算，使用和保障费用占了装备系统整个寿命周期费用的60%，提高可靠性直接影响到大部分的使用和保障费用。在一个重大系统的整个寿命周期内，适度的提高可靠性可以节省大量的维护保障费用。许多人认为高水平的可靠性必须花高价才能取得，这种认识基于这样一种概念：只有昂贵的军用的部件和顶级的材料才具有高可靠性水平，更高的可靠性等同于增加试验次数和延迟项目进度。我们必须改变这种观念。当把各种可靠性试验和改进技术作为装备设计和研制过程的一个组成部分时，就能得到良好性价比的高可靠性的装备。另一方面，通过对如何提高可靠性问题的探讨，从观念和意识上，对如何提高和保证民用船舶设备质量和可靠性有一定的借鉴作用。

参考文献

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[2] 杨为民,等. 21世纪初装备可靠性维修性保障性工程发展框架研究 [J],中国机械工程, 1998(12).