装备竞争性研制中可靠性比测试验方案探讨*

陈 颖

（武汉数字工程研究所 武汉 430205）

1 引言

随着我国社会主义市场经济的日渐完善，国防科技工业的管理体制发生了巨大调整，传统军工企业均逐渐转型为自负盈亏的装备研制单位。部分优势民营企业也在军民融合战略下，纷纷参与到军事装备的研发工作中，因此，竞争性研制日渐成为军事装备的发展趋势，这不仅降低了军事装备的研发成本，也加快了军事装备的技术迭代更新速度［1～4］。

开展竞争性研制的装备常通过对系列试验结果的评价完成优选，主要包括功能性能试验、环境适应性试验、电磁兼容性试验和可靠性试验等。特别地，由于装备尚处于研制阶段，直接开展可靠性鉴定试验的成本高，而参与竞争性研制单位较多，经常面临研制经费不足、考核过严等问题。如何降低试验的费用，最大限度给予各参研单位通过机会，并选出可靠性水平较高的产品，这是作为装备竞争性采购发标单位需要重点考虑的问题。本文基于装备竞争性研制工作的特点，对可靠性比测试验方案进行了研究，并给出相关建议。

2 装备竞争性研制可靠性比测存在问题

2.1 装备竞争性研制工作存在的问题

我国的武器装备研制工作已经从模仿逐步走向创新化发展，现代化武器装备所包含的所包含的新技术、新工艺、新材料越来越多，单纯依靠军工国企来开展创新技术的应用难以适应国际形势快速变化，高新武器装备面临的研制风险越来越高。装备竞争性研制就是要通过市场化的手段，来积极调动国企和民企的主动性，是在装备竞争性采购大趋势下必须要开展的工作，主要包括公开招标采购、竞争性谈判采购、邀请招标采购和询价采购。武器装备作为商品，存在许多相同的承研单位，自然的竞争会促使装备的价格大幅降低并确保装备采购的风险可控，使得装备竞争性研制工作具有公平竞争、广泛参与、创新性强等特点［5～8］。

同时，在装备竞争性研制的工程实践中，比测试验存在诸多问题，包括：

1）装备竞争性研制工作的标准欠缺，尤其是实物装备的试验比测相关标准。我国武器装备相关的标准过于繁杂和详细，总装备部、各军兵种、各大军工集团以及各单位内部等均有大量的参照标准，经常出现某型号装备适合于多个标准的要求，从而难以在开展竞争性采购过程中拿出统一的要求，特别地，针对装备竞争性研制工作的可靠性比测试验，目前还没有合适的标准来适用；

2）试验的成本高，部分中小企业难以承受。为了获得功能性能、通用质量特性均优良的装备，竞争性研制过程中会安排大量的比测试验。对于中小企业来讲，很难有大量的时间、人力、物力等花费在装备的竞争性比测试验中，亟需将竞争性研制装备的比测试验进行合理优化；

3）比测试验考核过于严格，否决项试验设置过多。参加竞争性研制的很多均是中小企业，或者是刚刚进入该装备领域的企业，对于很多要求仍在熟悉过程中，一票否决容易过早将综合质量水平较高的企业排除，应尽量让企业有较多机会参与后续试验，从而选出综合表现优良的装备。

因此，在设计可靠性比测试验方案时，需要综合考虑试验成本以及承研单位的产品质量水平，并尽量选择有合理依据的试验方案。

2.2 可靠性比测试验面临的问题

在装备竞争性研制工作中开展的可靠性比测试验，主要是通过设计合理的试验剖面、试验统计方案以及开展相应的功能性能检测，完成对参研单位实物装备可靠性水平的必选。对于舰载装备，可靠性试验剖面可直接根据装备的安装平台（水面舰船、潜艇）及安装环境（舱外、舱内有温控、舱内无温控）选用GJB899A-2009规定的试验剖面；功能性能的检测，则根据产品特点以及在实验室内的环境条件限制，设计统一的检测项目，采用统一的检测手段。因此，在实际工程中，主要面临的困难包括：

1）选择合适的试验统计方案。常规的可靠性试验主要包括环境应力筛选、可靠性强化试验、可靠性增长试验、可靠性鉴定试验和可靠性验收试验，其具体对比参见表1。前两类试验均与产品的MTBF要求无关，属于定性分析类的试验；后三类试验与产品的MTBF要求相关，若产品MTBF要求过高时，试验时间过长，并且均属于否决型试验，一旦试验不通过，则竞争性研制单位就面临出局的问题。

表1 常见可靠性试验类型［9～10］

2）试验过程结束后合理的评分规则。产品的功能性能指标测试结果往往具有很大的随机性，受到供电电压、模拟信号强度等因素的影响，同时可靠性比测试验是在已经完成功能性能比测试验之后开展的，再以产品的功能性能指标合格的测试结果作为比测，容易受到产品研制单位的质疑，故作为可靠性试验应尽量从产品的可靠性表现角度出发来设计评分规则。

3 可靠性比测试验方案

3.1 MTBF保证试验方案介绍

MTBF保证试验又叫可靠性保证试验，是MIL-HDBK-781A提出的一种可靠性验收试验方案，未纳入GJB899A-2009的试验方案范畴，主要用于在产品批生产阶段以一定的置信度来考核产品的可靠性水平。通过MTBF保证试验的产品，可认为是消除了较高早期失效并达到了设计的MTBF值，工程上可用于推断产品的MTBF水平［11～12］。

MTBF保证试验主要采用无故障工作时间的方式，规定一个长度为2T的试验时间，仅当产品连续无故障工作时间达到T时，通过试验考核。MTBF保证试验的无故障试验时间T确定公式如下［13］：

式中，Ps为通过MTBF保证试验的概率值；θ为产品MTBF的要求值，h；T为无故障试验时间，h。

当Ps=0.98，计算得到无故障试验时间T=0.212θ；当Ps=0.99，计算得到无故障试验时间T=0.148θ。

3.2 比测试验具体方案

结合装备竞争性研制过程中可靠性比测试验面临的问题，从尽量降低试验成本、最大限度给予通过机会的角度，制定如下可靠性比测试验方案：

1）试验剖面。开展竞争性研制的装备根据其安装平台，采用GJB899A-2009中规定的综合环境试验剖面，主要包括地面固定装备、地面移动装备、水面舰船舱内有温控装备、潜艇装备等；

2）试验时间。采用3.1节所述的MTBF保证试验方案，根据装备故障情况，最短试验时间为0.212θ，最长试验时间为0.424θ。也即是若装备在试验时间区间［0，0.212θ］内发生故障，可以在故障修复后继续开展试验；若在（0.212θ，0.424θ］内发生故障，则试验立即终止并退出竞争性研制后续试验；

3）功能性能检测。按照试验箱内的检测条件限制，制定统一的检测表格并要求检测项目相同、检测方法一致、检测设备共用；

4）设备的摆放。由于试验箱容积的限制，很难让各参研单位的设备摆放在相同的试验箱、相同的位置，一般是事先将各摆放位置进行编号，然后各参研单位通过抽签确定其设备摆放位置；

5）试验过程的监督。为了对试验过程进行全程监督，便于试验过程中及试验后的争议处理，通常在试验过程中进行全程录像，确保每台设备均在摄像范围内；

6）试验工作组。试验前成立试验工作组，由订购方、试验单位和各研制单位共同组成；

7）试验过程。试验前组织对试验大纲、试验程序进行评审，并对产品技术状态、现场试验条件进行确认；试验后对试验结果进行评审确认；

8）故障处理。试验过程中允许发生故障，故障后进行修复即可，故障的修复时间不计入试验时间；

9）评分指标。可靠性比测试验常用具有一定区分度的指标包括首次故障时间、试验中的故障次数、通过试验时累计试验时间、故障的严重程度，特别地，针对故障严重程度指标，可以定量化为是否需要更换备品备件。

4 结语

可靠性比测试验作为可靠性试验中一种基于装备竞争性研制而衍生出来的试验类型，其试验目的即不是要剔除产品的早期失效，也不是要验证产品的可靠性指标要求，而是快速地将各参研单位实物装备的可靠性水平进行高低排序，为后续的装备采购工作提供客观依据。可靠性作为装备的重要指标，必须要慎重对待，但也应该考虑到装备竞争性研制工作中各研制单位的成本输出和客观风险，尽量在试验设置上给予研制单位一定的容错，避免因偶然的故障而使参研单位立刻出局，可以提高中小企业参加军事装备竞争性采购的积极性。本文基于MTBF保证试验给出的可靠性比测试验方案，可以为后续装备竞争性研制可靠性比测试验方案的制定提供参考。