通信装备可靠性指标的确定及其验证

电子产品可靠性与环境试验　ｖｏ１．２４　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．．２００６　通信装备可靠性指标的确定及其验证　曾利伟　．吕川　（１．广卅ｌ海格通信有限公司，广东　广州　５１０６５６；　２．北京航空航天大学可靠性工程研究所．北京　１０００８３）　摘　要：划分了通信装备的３个层次可靠性指标，对３个指标的确定原则和方法做了说明，并对它们之间的　关系做了分析，也对当前的一些观点提出不同的看法。　关键词：可靠性指标；确定；验证　中国分类号：ＴＮ８０２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—５４６８（２００６）Ｏ１—００１５—０４　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｑｕａｌｉｉｆｃａｔｉｏｎ　０ｆ　Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　Ｉｎｄｅｘｅｓ　ｆｏｒ　Ｌ：一’　０ｎｌｍＵｎｌＣａｔｌ０ｎ　Ｅｑ　●　●●１ｎ　Ｕｉｐｍｅｎｔ　●　Ｊ　ＺＥＮＧ　Ｌｉ—ｗｅｉ。．ＬＵ　Ｃｈｕａｎ　（１．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｈａｉｇｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６５６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ　ｈｉｂｅｒａｒｃｈｙ　ｏｆ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ—ｌｅｖｅｌ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｗｅｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｌｅｖｅｌ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｏｍｅ　ｎｅｗ　ｖｉｅｗｓ　ａｂｏｕｔ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｌ　ｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎｄｅｘ；ｑｕａｌｉｉｆｃａｔｉｏｎ；ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｌ　引言　ＧＪＢ　１９０９．１—９４《装备可靠性维修性参数选择　和指标确定要求总则》中给出了可靠性使用和可　表述定购方对装备可靠性的要求。从所关联的对　象来划分，通信装备的可靠性指标可分为３个层　次：使用指标（目标值，门限值）、合同指标（规　定值和最低可接受值）和设计指标。用户关心的　靠性合同两个层次的指标。可靠性使用指标反映　用户对装备的使用需求，包括战备完好性、任务　是使用指标，而合同指标是用户和承研制单位之　间协商一致的结果，可靠性设计指标则是承研制　成功性、维修人力费用、保障资源费用等，并综　合考虑技术和经济的可行性。合同指标是经使用　方和承制方协商确定并纳入合同或研制任务书中，　单位在综合考虑研制周期、费用、技术可行性等　因素之后确定的一项装备研制目标。指标说明如　表１所示　收稿日期：２００５—０７—１３　作者简介：曾利伟（１９７７－），男，河南洛阳人，广州海格通信有限公司工程师，硕士，主要从事质量和可靠性工作。　Ｄ４ＡＮｚ４　ｃＨＡＮＰＩＮ　ＫＥＫＡ０ｘｔＮＧ　Ｙｕ　ＨＵＡＮＪｔＮＧ　ＳＨＩＹＡＮ　１５　维普资讯 http://www.cqvip.com

电子产品可靠性与环境试验　２００６正　表ｌ　３个层次可靠性指标　指标制定阶段指标层次说明　指标向合同指标转换。没有　公认的方式。文献［３】给出　使用论证阶段目标值　指标　是期卑装备达到的使用可靠性指标，它既能满足装备的使　期应能达到。　了使用指标到合同指标的线　对如何确定转换系数，并没　有作出明确的回答。考虑到　用需求，叉可使装备达到最佳的效费比。该值在装备服役　性和非线性转换模型，但是　门限值　是装备必须达到的使用指标．它能满足装备的使用需求。　是合同和研制任务书中规定的期望装备达到的合同指标，　是承制方进行呵靠性设计的依据．是成熟期必须达到的合　合同方案阶段规定值　指标　要确保装备能够满足使用要　求，文献［６】给出了电子设　同指标。　最低可接是合同和研制任务书中规定的、装备必须达到的合同指　备的建议性原则：最低可接　受值　标．是进行考核或验证的依据。　受值　要高于门限值　，一　设计方案与研设计目标为了降低研制风险。顺利达到合同指标。承制单位所设定　般取　】／　７＝１．２５。　指标制阶段　的期望设计方案达到的可靠性水平。　另外，在通信装备的研　制合同中．必须明确指定可　２通信装备可靠性指标及其确定　靠性最低可接受值．规定值则根据实际的需要来　通信装备可靠性指标的确定并没有固定的模　确定．也可以不作要求。　式，但应遵循一些原则：权衡性，协调性，完整　２．２．１　与规定值　的关系　性，阶段性以及可跟踪、验证、评估等原则。　在确定　，后，如何确定　呢？对于这个问题，　２．１使用指标及其确定　目前没有统一的看法。据了解，装备承制单位常　用户对新研制装备的作战能力和战备需求进　采用以下两种方式：　行论证时．一般针对可靠性指标按目标值和门限　１）取　１＝３，即０ｏ＝３　１；　值两种情况分别进行论证。目标值通常是不考核　２）参照町靠性鉴定试验方案，取Ｏｏ＝ｄｘＯ　，ｄ　的，直到装备进入成熟期后，才进行统计，而门　为可靠性鉴定试验方案中参数鉴别比。　限值却要转化为研制结束最低可接受值。作为使　这两种方式本质上一样，都是将　与可靠性　用方验收考核的依据。基于这个考虑，通信装备　鉴定试验方案中的检验上限　简单地等同，只是　的可靠性适用参数中．目标值并不是必需的，但　方式ｌ更保守一些。冈为规定值是确定设计指标　门限值却是一定要有的。因此，文献［３】、［４】中　的依据，统计表明，研制阶段的可靠性值约为预　都明确地指出在产品指标论证时可以只提出门限　计值的ｌＯ％～３Ｏ％＿７＿。如果技术可行．在　一定　值。　的条件下，　比值越大，在研制结束时，装备　在可靠性指标论证时，通常对门限值都是用　可靠性水平越容易达到最低可接受值，显然也就　目标值的百分数来表示。如美空军Ｒ＆Ｍ２０００中明　越容易通过可靠性鉴定试验。　确地要求“保证在开始生产时至少要达到９Ｏ％成　基于以上的考虑，是否可以取比　／　的比值　熟产品的各项要求，当大批量生产时则要满足全　３更大一些．这样在研制阶段结束时．岂不更容易　部成熟产品要求”　［２１。目前国内对目标值与门限　达到最低可接受值？这是不可以的。尽管目前通　值之间的关系还没有达成共识，对目标值的确定　信装备技术更新换代快，研制周期短，较少需要　也少有简易的方法，文献［２】提出了利用基于专　经过２～３年小批量生产，才进入成熟期而开始大　家评分的相似折衷系数法和基于Ｄｕａｎｅ模型的预　批量生产，并对其可靠性是否达到规定值进行验　测增长率法来确定门限值的方法，操作性较强。　证和考核。但是，这并不意味着规定值就可以随　意地定的很高。因为，可靠性设计指标是依据规　２．２合同指标及其确定　定值而确定的，过高的可靠性设计指标势必会带　通信装备的可靠性合同指标可分为规定值和　来过高的研发和生产成本，以及更长的研制周期。　最低可接受值。规定值根据目标值来确定，最低　甚至造成技术方案无法达到设计指标要求，不具　可接受值根据门限值来确定。但是，如何从使用　有可行性。因此，可靠性规定值不适宜过高。　１６　ＤＩＡＮＺＩＣＨＡＮＰＩＮＫＥＫＡＯＸＩＮＧ　ＹＵＨＵＡⅢ｜ＮＧ　ＳＨＩＹＡＮ　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１期　曾利伟等：通信装备可靠性指标的确定及其验证　２＿３　０　与设计值　的关系　得出“研制阶段的可靠性值约为预计值的１Ｏ　％～３Ｏ％”这种结论的前提是．研制阶段没有采取　能够促使可靠性增长的有效措施．通信装备在研　制结束时远没有达到技术成熟的状态。如果在研　制阶段的后期，开展了有效的可靠性增长试验．　并达到了可靠性增长试验的目标，以上结论就不　险、使用方风险、检验下限、检验上限、鉴别比。　对于通信装备来说，其寿命分布为指数分布，可　靠性鉴定试验方案的几个参数如下所示：　Ｌ（ｅ　）＝　ｅｘｐ（一Ｔ／Ｏ　｛ｆ（　，２　ｃ＋２）ｄｘ＝ｌ一Ⅱ　２　，　（４）　能成立了。可靠性增长试验一般要求如下：　１．２５ｘＯｏｈ￣≤　同时也有：　（１）　（２）　Ｌ（０＇Ｉ）：尸（　≤ｃ　：∑　ｉ：０　・　。　ｐ（一　，　）：　（５）　（６）　１．２５ｘＯｇ＜￣Ｏｐ　因此，可取：　＝　，｛ｆ（　，２　ｃ＋２）　２Ｔ／０　‘　（３）　ｄ＝０　ｏｍ　１　在产品可靠性水平达到可靠性增长目标时，　结束增长试验。而　的确定是要保证在可靠性达　到　加时，可以高概率地通过可靠性鉴定试验Ｉ７Ｊ。　式（４）、　（５）、　（６）中：Ｌ（ｅ）一接收函数；　ｃ一可接收责任故障数；　卜总试验台时数：　为此，有　≥０　即可，即满足　≥ｅｏ即可。但是，　考虑到通信装备要技术升级，对可靠性的要求也　会越来越高，所以，在确定可靠性设计指标时，　ｆ（　，２　ｃ＋２）一自由度为（２　ｃ＋２）的　分布　密度函数。　如果用ｚ（ｅ）表示接收概率密度函数，以上公　式含义可用图１来说明。　３．２　０　与０　。的含义辨析与取值　要综合考虑装备技术升级换代对可靠性的要求，　尽量避免整体设计因为需要满足更高的指标而做　大的改动。建议　≥１．５　０　。考虑到一般取ｏ￣＝ｅｏ，　ＧＪＢ　８９９中称　。为拒收的ＭＴＢＦ值，　。为可　接收的ＭＴＢＦ值。我认为这样的描述是不恰当的，　往往会在工程中引起混乱。实际上，　相当于极　则在研制计划中如耍进行可靠性增长试验时．只　要　≥１．５　０。就可满足用户对装备可靠性的要求，　并可以兼顾到未来的一段时间内在装备技术升级　后对可靠性更高的要求。　限质量ＬＱ，　。相当于可接受质量ＡＱ，只要产品　另外，由于可靠性增长试验的试验周期过长，　实际的可靠性比　大，使用方都可以接收。在通　信装备的研制生产过程中，实际的操作过程也确　实如此。文献『８１中分别称　实际　和　。为可接收的　ＭＴＢＦ下限值和可接收的ＭＴＢＦ．这种称法更符合　对资源要求过高，难以适应军用通信装备较短研　制周期的要求。网此．当前广泛使用的ＨＡＬＴ／　｝ｌＡＳＳ试验技术有更大的应用价值。有关数据表　明，有效的ＨＡＬＴ／ＨＡＳＳ试验可以暴露大部分的缺　陷，这对于在有限的研制周期里．促进产品技术　成熟，加快可靠性增长有着积极的作用。显然，　在研制过程中应用ＨＡＬＴ／ＨＡＳＳ试验，可靠性设计　指标不用定得很高．同样也可以使产品顺利地达　到可靠性最低可接受值。　３通信装备可靠性指标的验证　３．１可靠性鉴定试验方案的参数含义　图１　鉴定试验方案的参数示意图　在对通信装备的可靠性进行考核时．可靠性　鉴定试验方案的几个参数　、ＪＢ、０　、０ｏ、ｄ（记检　验上下限０。、０ｏ为０　、０　。）分别表示：生产方风　Ｏ｜ＡＮｚ｜ｃＨＡＮＰＩＮ　ＫＥＫＡｏｘｔＮＧ　Ｙｕ　ＨｕＡＮＪ｜ＮＧ　ｓＨｔＹＡＮ　ＧＪＢ　４５０《装备研制与生产的可靠性通用大　纲》中要求，ＭＴＢＦ的检验下限０　。应取为产品的　最低可接受值。文献［１】中虽然提到０　。不取决于　１７　维普资讯 http://www.cqvip.com

电子产品可靠性与环境试验　２００６拄　指标要求值，但却提出参考指标要求值，并在指　参考文献：　标要求值附近取值。这个提法值得商榷。实际上，　［１】张学渊．检验值ｏｏ、０。及其相互关系［Ｊ］．环境技术，　ＭＴＢＦ的检验上限０　。和规定值没有必然的联系。０　２００ｏ，１８（１）：７—９．　。的取值唯一考虑的因素是试验的设备台时数，也　【２】任建军，杨云，张恒喜．装备可靠性门限值确定方法研　就是取决于能投入试验的资源。高０　。的试验方案　究…．装备指挥技术学院学报，２００３，１４（５）：４９—　意味着在一定的置信水平下．产品可靠性的真值　５２．　精度较低，显然这样的方案所要求的数据量有限，　［３］ＧＪＢ　１９０９．１—９４，装备可靠性维修性参数选择和指标确定　要求总则［Ｓ】．　试验总台时数较短，费用较低；反之，较低０　。的　ｆ４１　ＧＪＢ　１９０９．１０—９８，装备可靠性维修性参数选择和指标确　试验方案．产品可靠性的真值精度高，必然要求　定要求一电子系统［Ｓ】．　更大的试验信息，试验总台时必然较多，费用也　【５】ＧＪＢ　８９９－９０，可靠性鉴定与验收试验［Ｓ］．　会高一些。另外，需要说明的是，高０　。方案并不　【６】王锡吉。电子设备可靠性工程【Ｍ】。陕西：陕西科学技　意味着要求产品有更高的设计指标要求。文献［１］　术出版社，１９９９．　中提到高的　可以更顺利地通过鉴定试验，这是　［７】曾纪科．可靠性管理【Ｍ】．广州：信息产业部电子第五　毫无疑问的，但是限定　≥０　。却没有必要，理由　研究所．１９８６．　如２．３中所论述。　［８】何国伟．可靠性试验技术［Ｍ】．北京：国防Ｉ￣ｌｌ，出版社，　１９９５．　４　结束语　［９】ＧＢ　９３８２－８８，彩色电视广播接收机可靠性验证试验贝叶　斯方法ｆＳ】．　本文通过对现有通信装备可靠性指标方面存　在的争议作了些澄清，并有助于装备承研制单位　更好地开展可靠性工作。　。　铲　铲　铲　妒　事　铲铲　。　铲：　铲　铲铲　铲　广　毋　惑　、厂厂　、ｌ田ｌ田田ｌ　——一常见的非法定计量单位与法定计量单位的换算关系（一…一…一一一一——一一一一　一）　长度　米　海里　１　ｎ　ｍｉｌｅ＝ｌ　８５２ｍ（海里只用于航行）　英寸　１　ｉｎ＝０．０２５　４　ｍ＝２５．４　ｍｍ　英尺　１　ｆｔ＝１２　ｉｎ＝０．３０４　８ｍ　码　１　ｙｄ＝３　ｆｔ＝３６　ｉｎ＝０．９１４　４ｍ　英里　１　ｍｉｌｅ＝５　２８０　ｆｔ＝１　６０９．３４４　ｍ　光年　１　１．ｖ　９．４６０　７３０ｘ　１０１５　ｍ　天文单位　１　ＡＵ＝１．４９５　９７８　７ｘ１０“ｍ　秒差距　１　ｐｃ＝２０６　２６４．８　ＡＵ＝３０．８５６　７８ｘ１０ｉｓ　ｍ　埃　１　Ａ＝１０　０　ｍ＝０．１　ｎｍ　浪　１浪＝２０１．１６８　ｍ　费密　１　Ｆｅｒｍｉ＝１０　ｍ－－１　ｆｍ　西格马　１　ｏ＇＝１０一ｌ　ｍ＝１　ｐｍ　密耳　１　ｒａｉｌ＝２．５４ｘ１０　ｍ　［市】里　Ｉ　ｆ市１里＝５００　ｍ　丈　１丈＝１０／３　ｍ＝３．３　ｍ　１８　ｍ