可靠性

北京航空航天大学可靠性工程研究所 赵廷弟

世界上没有永恒的东西，高可靠和长寿命是我们永恒的追求——寿命与可靠性的哲学理念。

美国第51届可靠性和维修性年会（RAMS）将“可靠性和维修性——生命的机遇”作为其主题，足以体现可靠性在现代社会的地位与重要性。我们可从以下几个方面理解：

 对人生命的尊重。2004年美国航天飞机的解体事故，是这一命题成为年会主题的主要起因。

 企业经营层的理念——可靠性经营。一个企业得以持续稳定的生存与发展，根本上是企业的“可靠性与寿命”问题。企业可以看作为一个运行中的复杂系统，企业的问题即是“企业(系统)”的“故障”，高“可靠性”是企业生命的机遇。

 产品的机遇。可靠性是产品的固有属性，是产品在使用过程中，用户最为关心的问题之一，产品的可靠性也是企业可靠性经营的核心，没有了“可靠性”便没有了产品存在的价值，也没有了企业生存的基础。

1． 机遇与挑战

在当今经济全球化的信息时代，人们对产品的可靠性要求日益增高，同时日益复杂的产品也给我们带来更多的问题。企业面临的竞争日益加剧，特别是我国加入WTO后，本来不太健壮和可靠的企业，更要面临国际竞争，价格优势也将逐步消失。虽然竞争是多方面的，但产品质量与可靠性是竞争的核心之一，我国家电产品，如电视机、冰箱等经过几十年的努力，在国内市场占据主导地位，并向国际市场挺进，与其产品可靠性的不断提高是分不开的。“捷达”汽车为什么持久畅销，因为“皮实、可靠”。

当企业发展到一定规模和水平时，质量与可靠性的效应便成为企业核心竞争力的体现，也是企业长久可持续发展的需求，没有产品可靠性的企业是没有生命力的。在目前我国融入WTO的国际大环境下，我国的产品可靠性与国外产品相比，存在很大的差距，面临着巨大的挑战。同时，全球化的经济环境也该我们带来了学习与进步，提高产品可靠性，迎接挑战的机遇。

可靠性工程20世纪40年代诞生于美国，我国机械行业在上世纪70年代开始可靠性工程的研究与应用。目前我国军工产品已经广泛开展可靠性工程，民用产品可以说整体上刚起步，但国内外用户对可靠性的需求日益增长，未来的3~5年将是民用产品可靠性事业热潮的到来时期，这也正为我们企业创造了一个关键的机遇点。抓住机遇，创造企业发展的新空间。

2． 可靠性经营

可靠性经营可以从两个层面考虑：产品层面和企业经营层面。

可靠性是企业间高层次的竞争，产品的可靠性是企业的生命线。产品可靠性不仅仅是技术问题，更重要的是管理、认识与理念的问题。在企业经营层面上，应从企业经营和企业持续发展的战略层次认识产品的可靠性问题，可靠性给企业带来的是长远的效益，企业高层要充分认识可靠性对企业的重要性，从战略层次认识、规划企业的可靠性工作，持久发展。

同时，如上所说，企业也是一个运行中的“系统”，应用可靠性工程的理念、思维和方法进行企业的经营与管理，客观分析、诊断企业的“故障”，采取相应的措施，

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使企业长寿命、高可靠。

产品层面上，从产品研发与生产中的技术和管理两个具体工作方面，将“可靠性”工作作为提高企业核心竞争力的重点事项，建立长效机制，持久的开展下去，持续提高产品的可靠性。

3． 产品可靠性工程实践

故障是产品的固有属性，如图1所示，产品(系统)由此而导致产品可靠性、维修性等问题。可

可靠性维修性保障性靠性工程是为达到产品的可靠性要求而进行的一套设计、研制、生产和试验工作：设系统失效故障维修保障(不可靠)计分析、试验、管理、信息等，针对产品的可靠性而开展的有关工作。 诊断事故可靠性系统工程是更大范畴的研究“故(不安全)障”的一门科学，是由系统的可靠性(含安测试性全性)、维修性(含测试性)、保障性(以下简安全性称RMS)综合协调而构成，这三者之间相互图1 故障与RMS关联，围绕着产品的固有特性“故障”(使用保

障除外)，故障与RMS的关系如图1所示。对于复杂或大型机械产品或系统，仅仅考虑可靠性是不够的。

3.1 理念与管理

用户对产品的要求，特别是对费用高的复杂产品或大系统，不仅仅是其功能/性能，而是“效能”，并尽可能减少使用费用，RMS是决定效能的关键因素。

可靠性问题首先不是技术问题，而是认识和管理的问题，目前许多人意识不到可靠性对产品和企业的重要性，特别是企业高层领导的认识问题。没有企业高层领导的认识，可靠性工作是无法开展的，可靠性的投入主要体现在企业的长远效益上(也有短平快)，急功近利是难以成功的。产品可靠性自身是技术问题，产品的正常状态是确定性的，而产品的故障状态是不确定性的，而且是发散的，因为它与产品的设计、材料与加工、用户的使用模式与环境等紧密相关，可靠性水平的提高也需要时间的积累，这些经验便是企业的法宝。在我国可靠性首先还要解决管理的问题，需要企业建立长效机制，保持可靠性队伍的稳定，确保可靠性工作能够持续的开展。

3.2 需求牵引、抓住核心

产品可靠性是与用户的要求、用户的使用模式与环境分不开的，不同的用户和使用环境产品的可靠性表现会不同，从一定意义上讲，可靠性也是对环境的适应性。所以，可靠性工作必须“需求牵引”，深入了解掌握用户的需求，产品使用过程中的寿命剖面、环境剖面(振动、温度等)、任务剖面与工作模式等，并分析产品对环境与应力的敏感性。

设计是核心。产品的可靠性虽然在不同的用户表现有所不同，可靠性是产品如同其功能/性能一样的固有特性，是设计、制造与管理的结果，即产品的研制者赋予的、不可分割的固有特性，设计对产品的可靠性起决定性作用。在产品开发阶段，开展产品使用环境与应力分析、可靠性设计与分析、试验与评价，把握故障机理、采取有效设计措施是提高产品可靠性的关键所在。

可靠性是以设计为核心的，主要是设计部门的事，需要建立以设计师系统为主体的产品可靠性工作组织机构，也需要设立专门的可靠性管理机构。

产品的故障具有随机性，信息是可靠性工作的基础。开展可靠性工作，对于民用

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固有属性机械产品应首先从可靠性信息抓起(包含维修、备件供应等RMS信息)，特别是用户使用的可靠性信息。建立可靠性信息系统和故障报告分析与纠正措施系统(简称FRACAS——使用与设计融合的闭环控制)，摸摸家底，产品的可靠性处在什么水平上，主要的问题在哪？原因是什么等？，为进一步开展可靠性工作，抓主要矛盾、提高展品可靠性奠定基础。

3.3 基于并行工程的全寿命周期思维

对于简单的、设计量不大，特别是仿制的产品，可以以“FRACAS”为主线开展可靠性工作，以取得低成本、高效益(涉及安全的故障除外)。以产品设计、试验、生产与使用的数据为基础，发现问题(设计、试验中出现问题,使用中出现问题/特别是保修期间出现问题)，分析原因及其影响、权衡利弊，选择性地开展与可靠性相关的设计分析、试验等工作。

对于大型、复杂的机械产品，特别是购置与使用费用高的产品，可靠性工作贯穿于产品研制、生产与使用的全寿命周期，如图2所示。从产品的全寿命周期角度出发，从产品需求分析开始，到产品使用过程中的信息收集与改进开展可靠性工作。以故障为核心，考虑产品在全寿命周期的各种影响可靠性因素，同时考虑产品的使用维修与支持保障等方面，使得产品达到最佳使用效能，降低全寿命周期费用。

如前所述，可靠性是设计赋予产品的固有属性，是产品的可靠性视图，可靠性工作应基于并行工程，融入产品的研制中，与产品的研制并行、综合与协调的开展，同时，可靠性各项工作与信息也是相互关联，进行综合、协调的分析设计。总之，是围绕“故障”，减少/消除故障、降低故障的影响。

可靠性信息用户需求可靠性要求可靠性设计分析过程过程设计分析产品使用维护与保障生产及质量控制可靠性试验与评价可靠性管理

图2 基于并行工程的可靠性工作流程

4． 结论

可靠性已经成为21世纪产品开发的主题，企业高层次的竞争。我国的企业面临的机遇与挑战并存，抓住了可靠性，便抓住了产品与企业的持久未来，提升企业的竞争力和形象。

可靠性工程是产品研发过程中不可或缺的工作，转变思想、提高认识，从全寿命周期的角度出发，基于并行工程，以设计部门为主体，同步、综合协调开展可靠性工作，同时，做好可靠性信息工作，提高产品的可靠性。逐步向广义可靠性扩展，全面开展可靠性、安全性、维修性、测试性和保障性工作。

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