一种确定产品可靠性提升顺序的决策方法

技术领域

本发明属于航空，具体涉及一种确定可靠性提升项目的决策方法。

背景技术

军用飞机在外场使用过程中，暴露出产品故障频发，排故时间长，维修困 难等问题。一方面打乱飞机试飞计划，影响整机可靠性水平；另一方面不能形 成有效的战斗力，尤其是在特殊时期难以充分发挥装备的作战效能。这些问题 会导致用户产生飞机不好用的负面评价。另外，故障件的维修更换带来的时间 成本、人力成本以及产品成本，直接影响飞机使用的经济性。这些各方面的使 用因素共同决定了用户对飞机的满意度。

究其根源，主要是产品质量可靠性较差，原因在于目前国内技术基础相对 薄弱，部分先进的产品主要采用测仿的逆向设计方式，部分产品对技术原理、 使用要求和规范未完全吃透，对故障机理研究不充分，对可靠性耐久性相关技 术问题认识不到位，缺乏必要的仿真分析等设计分析工作，且相关的实验室验 证试验不能完全模拟实际使用条件，导致实验室不能充分暴露产品问题。

发明内容

发明目的：有必要开展军用飞机机载设备可靠性提升工作，以减少飞机在 外场的故障次数；如何在众多的机载设备中，确定开展可靠性提升的顺序，为 确定可靠性提升项目的决策提供依据，从而获得最优的效果。

技术方案：

一种确定产品可靠性提升顺序的决策方法，包括：

分析飞机在外场发生的大量的故障数据，选出由设计缺陷导致故障的产品；

根据产品故障后影响后果的严重程度，将选出的产品初步分为三类：一类 产品、二类产品和三类产品；一类产品故障后危害飞机飞行安全，有可能造成 机毁人亡；二类产品故障后导致飞机战训任失败或显著降低飞机安全裕度；三 类产品故障后飞机仍能保持可接受的安全水平放飞；

采用专家评分法确定各类产品的影响外场表现的关键因子的取值；关键因 子包括危害性因子、可靠性因子、维修性因子、测试性因子、经济性因子；

根据不同类产品的关键因子的取值和预设的权重，开展综合评估。

进一步的，根据不同类产品的影响因素的取值和预设的权重，开展综合评 估，包括：

对于目标产品，累加目标产品所属类的各关键因子的权重与相应的关键因 子的取值之积，得到了目标产品的综合评估结果。

进一步的，根据产品故障后影响后果的严重程度，将选出的产品初步分为 三类，包括：

判断对设计缺陷导致故障的产品在技术层面上开展可靠性提升是否可行；

若是，根据产品故障后影响后果的严重程度，将可行的产品初步分为三类。

进一步的，对于一个产品，根据产品故障后影响后果的严重程度，将可行 的产品初步分为三类，包括：

步骤1、判断该产品是否属于主最低设备清单MMEL项目；若是，则执行 步骤4，若否，则执行步骤2；

步骤2、判断该产品故障是否关联到FHA中I类或II类功能失效；若是， 则执行步骤3，若否，则执行步骤5。

步骤3、该产品为一类产品；

步骤4、判断该产品的修复期限是否为A类；若是，则执行步骤5，若否， 则执行步骤6。

步骤5、该产品为二类产品；

步骤6、该产品为三类产品。

进一步的，权重的选取规则：

对于一类产品，危害性因子的权重大于可靠性因子的权重大于维修性因子 的权重大于测试性因子的权重大于经济性因子的权重；

对于二类产品，危害性因子的权重大于可靠性因子的权重大于测试性因子 的权重大于维修性因子的权重大于经济性因子的权重；

对于三类产品，经济性因子的权重大于维修性因子的权重大于可靠性因子 的权重大于测试性因子的权重大于危害性因子的权重。

进一步的，针对每项产品，按综合评估结果的大小进行排序，分值越大， 提升的优先级越高。

进一步的，关键因子中可靠性因子的取值是根据该产品的可靠性提升率来 确定的；维修性因子的取值是根据该产品的维修性相对值来确定的；测试性因 子的取值是根据该产品的测试性相对值来确定的。

有益效果：提供了一套考虑因素全面、技术上合理、工程上可实施的可靠 性提升项目决策流程和方法，可以综合权衡产品设计特性、使用体验，相对全 面地评估目标产品开展进一步可靠性提升的必要性和紧迫性。

附图说明

图1为决策流程的流程图。

图2为逻辑决断的流程图。

具体实施方式

本发明主要包括以下步骤：

步骤一：研究评估产品外场表现的关键因素。

从五个维度，可靠性R、维修性M、测试性T、危害性C、经济性E，提 取产品外场表现的评价因素。

危害性(Hazard)：考虑产品故障后，带来的使用风险与危害。该因素直接 关系飞机的使用安全以及执行任务能力；

可靠性(Reliability)：考虑产品的故障发生频率，以MTBF作为评判指标。 该因素是评判飞机是否好用的根本原因，决定了飞机外场修复性维修频次，影 响飞机出勤率和可用度，直接影响使用经济性；

维修性(Maintainability)：考虑产品故障后，恢复到规定状态的难易程度， 以MTTR作为评判指标，该因素很大程度上影响了飞机的可用度水平，对维修 人员的技能水平、维修工具等保障因素提出要求，关系到飞机的外场保障压力；

测试性(Testability)：考虑产品故障后，准确定位故障的便利程度。该因 素直接影响飞机修复性维修的时间；

经济性(Economy)：考虑产品故障后，飞机停飞检修、备件调度造成的作 训计划取消从而带来的时间成本、以及物资消耗、人员工作、故障件替换等带 来的实际成本。该因素影响武器装备的采购计划和长期使用的效益。

步骤二：明确选取可靠性提升项目的原则。

产品的筛选原则和提升途径

分析了飞机在外场发生的大量的故障数据后，发现产品故障主要原因有：

产品本身的设计缺陷。例如：由于材料选取不当，结构设计不合理、控制 逻辑考虑不全面等原因导致的产品固有设计缺陷；

生产制造过程中引入的缺陷。例如：工艺设计不合理，过程控制不严格、 原材料管理不当等原因导致的产品制造缺陷；

使用维护过程中引入的人为差错。例如：未按照维护规程开展产品的日常 维护保养，维护过程中的错插、误插等由于使用不当的原因造成的产品损坏；

极端的使用环境带来的非预期的环境应力。例如：恶劣天气、XX的电磁 环境等条件激发产品出现非预期的故障。

本发明只考虑存在设计缺陷的产品，且从工业水平，技术研发角度，具备 可靠性提升的空间。对于此类产品，制定提升计划，从三个方面改进产品，提 高产品可靠性。

补充试验验证，模拟机上实际的环境应力，激发产品所有可能的故障，为 改进设计提供依据；

进行局部更改，例如优化材料选型、改变产品布局、增加补充功能、完善 控制逻辑等措施，降低产品故障率；

进行全局更改，对于无法基于现有产品进一步提升产品可靠性水平的，推 翻原有设计，重新开展正向设计。

产品的分类原则

根据产品故障后影响后果的严重程度，按照危害性大小，将产品初步分为 三类：

一类产品：产品故障后，极大地降低飞机的安全裕度，可能造成飞机损毁， 人员伤亡，不能满足最低安全性要求，危害后果不可接受。一旦发现故障，必 须完成修复、调试和检测后，才能执行下个飞行任务；

二类产品：1、产品故障后，导致飞机丧失部分功能，或出现性能降级，降 低了飞机执行任务的能力，影响飞行战训任务；2、产品故障后，对飞行安全和 可靠性影响很大，或对飞行条件要求很苛刻，或代替其功能的项目失效后会产 生严重后果(不满足最低安全要求)，或给空勤组增加了较大的操作负荷；

三类产品：产品故障后，根据飞机的性能和设计裕度，或通过简单的机组 活动补偿，或采取相应的应急处置等措施，使飞机仍能保持可接受的安全水平， 影响后果较为轻微。

产品的排序原则

针对每项产品，对步骤一确定的关键因素进行评分，并作加权计算，按照 总分值的大小进行排序，分值越大，提升的优先级越高；

根据步骤二确定的产品类别，步骤一确定的关键因素的影响权重不同：1、 对于一类产品，危害性>可靠性>维修性>测试性>经济性；2、对于二类产品， 危害性>可靠性>测试性>维修性>经济性；3、对于三类产品，经济性>维修性> 可靠性>测试性>危害性。

步骤三：制定选取可靠性提升项目的流程

按照图1的流程分析在外场出现故障的产品，为确定开展可靠性提升顺序 提供依据。

步骤四：明确选取可靠性提升项目的方法

确定产品类别划分

采用逻辑决断分析方法，划分产品类别，该逻辑决断流程充分借鉴产品研 制中开展的相关设计活动的结果，涉及：功能危险分析报告(FHA)、系统安全 性评估报告(SSA)以及主最低设备清单(MMEL)。

开展综合评估

完成产品分类后，开展综合评估。通过构造目标函数：

一类产品

f＝0.5*C

二类产品

f＝0.4*C

三类产品

f＝0.05*C

其中，C

各项因子的取值采用专家评分法确定，判断依据如下表1：

表1打分标准

假设共n个产品，第i个产品的可靠性提升率R、维修性相对值M和测试 性相对值T计算如下：

R＝MTBF

其中：

MTBF

MTBF

MTTR

FDR

实施例1

对飞机的26个产品进行综合评估，如表2所示。

表2