研讨 |《可靠性工作计划》的编写

可靠性工作计划是企业根据合同和订购方“可靠性计划”的要求,制订相应的工作计划,以确保装备满足预定的可靠性要求。简单的说,就是一份工作计划,是企业开展可靠性工作的依据,是装备寿命周期管理计划的组成部分。但很多企业由于对GJB 450《装备可靠性工作通用要求》理解不够,经常出现未明确工作项目、与项目实际不符合、不按可靠性工作计划执行等等问题,今天我们就一起聊聊《可靠性工作计划》的编制,希望对大家有所裨益。

一、标准要求

GJB 9001C-2017《质量管理体系 要求》8.1g)条款明确规定:“按照GJB 450、GJB 368、GJB 3872、GJB

2547、GJB 900、GJB 4239以及GJB 1909等标准的要求,确定通用质量特性定性、定量要求及工作项目要求,制定通用质量特性工作计划。

按标准要求,确定通用质量特性要求工作项目要求,制定通用质量特性工作计划;也就是说,通用质量特性工作计划中必须包括“通用质量特性要求”和“工作项目要求”,一切没有明确“工作项目要求”的通用质量特性工作计划都是耍无赖(自我反省一下,你编写的通用质量特性工作计划明确工作项目要求了吗?)。

由于通用质量特性涵盖的内容较广,下文以可靠性工作计划为例进行介绍,其他内容可以参照执行。

二、通用要求

在GJB450B-2021《装备可靠性工作通用要求》中提到了两个概念:“可靠性计划”和“可靠性工作计划”,“可靠性计划”是订购方(一般指军方)在装备立项综合论证开始时制定的,全面规划装备全寿命周期的可靠性工作,是各企业开展可靠性工作的输入。“可靠性工作计划”是各企业根据订购方(一般指军方)的可靠性计划、研制总要求和研制合同要求制定的,确保装备产品满足合同规定的可靠性要求。

那么可靠性工作计划一般由谁来编写呢?我们回到可靠性工程的定义,可靠性工程是为了确定和达到产品的可靠性要求所进行的一系列技术与管理活动,既不是纯粹的技术活动,也不是纯粹的管理活动,所以建议由项目组编制较为合适,对于成立了项目管理机构或者实施项目管理的企业,由项目管理机构来编制也是可以的。

可靠性工作计划的编制时机通常认为在装备工程研制阶段方案设计期间,方案设计结束时固化。为了适应GJB 9001的要求和以过程为基础的质量管理模式需要,建议在项目策划时与项目管理计划、技术状态管理计划、风险管理计划、质量保证大纲等同时编制。

三、计划内容

结合GJB 450B-2021《装备可靠性工作通用要求》工作项目202,可靠性工作计划应根据订购方的可靠性计划、研制总要求和研制合同要求,制定《可靠性工作计划》,主要内容包括:概述、编写依据、可靠性要求、工作项目、工作项目实施要求、组织机构和职责、工作协调性说明、实施计划所需相关数据资料、可靠性评审、关键问题及解决方法、工作进度安排等,以下逐一进行说明。

3.1概述

概要说明产品的功能、组成及其装备对象。

3.2编写依据

说明编写可靠性工作计划所依据的合同、任务书、协议书或其它有关文件和标准。主要包括:研制总要求、研制合同、研制计划、可靠性要求、可靠性工作项目要求、可靠性计划、GJB 450B-2021《装备可靠性工作通用要求》等。

3.3可靠性要求

依据客户产品研制总要求、任务书或合同等规定内容,明确可靠性要求,包括定性要求和定量要求。

1)定性要求:为获得可靠的产品,对产品设计、工艺、软件及其他方面提出的非量化要求。如采用成熟技术、简化、冗余和模块化等设计要求、有关元器件使用、降额和热设计方面的要求等。

2)定量要求:包括产品可靠性的参数、指标及验证时机和验证方法。可靠性定量要求参数包括:① 基本可靠性参数,如平均故障间隔时间(MTBF)等;② 任务可靠性参数,如平均致命性故障间隔时间(MTBCF)、任务可靠度R(t)等;③ 耐久性参数,如使用寿命等;④ 贮存可靠性参数,如贮存可靠度等。可靠性指标的验证时机和方法可根据研制任务书或合同的要求确定;在没有明确规定时,可根据研制经费和进度的要求选择可靠性试验验证或可靠性评估验证。

3.4可靠性工作项目

可靠性工作项目包括在装备论证、研制、试验、生产和使用期间所开展的可靠性工作,GJB 450B-2021共包括37个可靠性工作项目,分为了5个系列:确定可靠性要求及其工作项目要求(100系列)、可靠性管理(200系列)、可靠性设计与分析(300系列)、可靠性试验与评价(400系列)、使用可靠性评估与改进(500系列)。

可靠性工作计划应明确、完整地写出装备研制生产过程中需要开展的可靠性工作项目(敲黑板,必须包含合同要求的工作项目)。工作项目的确定应结合产品要求的可靠性水平、产品类型和特点、复杂程度和关键性、新技术含量、所处阶段、费用、进度等因素,在确保装备可靠性要求的前提下,应尽可能选择最少且有效的工作项目(这一点非常重要,很多可靠性工作的工作量非常大,千万不能胡乱选择),并且工作成果应体现在可靠性设计分析报告或其他相关文件中。GJB 450B给出了可靠性工作项目应用矩阵表(表1),可作为选择可靠性项目的参考。

表1 可靠性工作项目应用矩阵表

3.5工作项目实施要求

可靠性工作计划应针对所选择的工作项目逐项进行叙述,包括工作项目的目的、内容、范围、实施程序、完成形式和对完成结果检查评价的方式(限于篇幅,本文只做简单介绍,详细内容请参加GJB 450B-2021标准)。对于工作项目101、102、201、202前文已介绍,工作项目501、502、503为使用可靠性内容,此处不再详述。

1)对供方的监督和控制(工作项目203)

企业在签订合同时应明确对供方产品和供应品的可靠性要求,并与装备的可靠性要求协调一致,根据产品可靠性要求、产品复杂程度等提出对供方监控的要求和措施。

2)可靠性评审(工作项目204)

可靠性评审分为企业内部可靠性评审和对供方可靠性评审,在可靠性工作计划中应明确评审节点、评审内容、评审类型、评审方式及要求。

3)故障报告、分析与纠正措施系统 (工作项目205)

按GJB 841建立故障报告、分析和纠正措施系统(FRACAS),确定并执行故障记录、分析和纠正程序,防止故障的重复出现,从而使产品的可靠性得到增长。

4)建立故障审查组织(工作项目206)

建立故障审查组织,负责审查重大故障、故障发展趋势、纠正措施的执行情况和有效性。

5)可靠性增长管理(工作项目207)

尽可能利用产品研制过程中各项试验的资源与信息,把有关试验与可靠性试验均纳入可靠性增长为目的的综合管理之下,促使产品经济且有效地达到预期的可靠性目标。

6)可靠性设计核查(工作项目208)

在研制过程中,采用设计分析资料审查、分析计算、建模仿真、物理检查以及必要的试验验证等方法,对可靠性关键产品开展可靠性设计核查,识别可靠性设计分析存在的问题及其纠正措施的有效性,促使可靠性设计分析工作落实。

7)建立可靠性模型(工作项目301)

采用GJB 813或其他相关标准规定的程序和方法建立可靠性模型(包括可靠性框图和相应的数学模型),用于可靠性要求的分配、预计和评价。根据需要分别建立产品的基本可靠性模型和任务可靠性模型。

8)可靠性分配(工作项目302)

可靠性分配是将产品(设备)的可靠性指标逐级分解为较低层次产品(分系统、设备等)的可靠性指标,是一个由整体到局部、由上到下的分解过程。可靠性分配可与预计工作结合进行,使分配结果符合实际。

9)可靠性预计(工作项目303)

可靠性预计是为了估计产品在规定工作条件下的可靠性而进行的工作。可靠性预计通过综合较低层次产品的可靠性数据依次计算出较高层次产品(设备、分系统、装备)的可靠性,是一个由局部到整体,由下到上的反复迭代过程。

10)故障模式、影响及危害度分析 (工作项目304)

故障模式、影响及危害度分析,是通过系统地分析发现潜在的薄弱环节,即可能出现的故障模式,分析每种故障模式可能产生的影响,以及每一种影响对安全性、战备完好性、任务成功性、维修及保障资源要求等方面带来的危害,并提出改进措施。

11)故障树分析(工作项目305)

FTA是通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境和人为因素等进行分析,画出故障树,从而确定产品故障原因的各种组合方式和(或)其发生概率的一种分析技术。

12)潜在分析 (工作项目306)

潜在分析是假设所有组成部分均处于正常工作状态下,分析确认能引起非期望的功能或抑制所期望功能的潜在状态的一种分析技术,主要针对安全和任务关键产品进行。

13)电路容差分析(工作项目307)

分析电路的组成部分在规定的使用温度范围内其参数偏差和寄生参数对电路性能容差的影响,并根据分析结果提出相应的改进措施。

14)可靠性设计准则的制定和符合性检查(工作项目308)

根据合同的可靠性要求,参照相关标准和手册,在总结工程经验的基础上制定并贯彻可靠性设计准则,以指导进行产品的可靠性设计。

15)元器件、零部件和原材料的选择与控制(工作项目309)

通过元器件、零部件和原材料的选择与控制,尽可能地减少元器件、零部件、原材料的品种,保持和提高产品的固有可靠性,降低保障费用和寿命周期费用。

16)确定可靠性关键产品 (工作项目310)

通过FMECA、FTA或其它分析方法确定可靠性关键产品,并确定可靠性关键产品所有故障,对可靠性关键产品实施重点控制。形成可靠性关键产品清单,按照GJB 190进行特性分析,确定可靠性关键产品的关键及重要特性(敲黑板,GJB450B把可靠性关键产品和关重特性进行挂钩,后续可靠性关键产品都需要明确关重特性),明确相应的控制方法和试验要求。

17)确定功能测试、包装、贮存、装卸、运输、维修等对可靠性的影响 (工作项目311)

可靠性工作计划中应明确功能测试、包装、贮存、装卸、运输、维修等对产品可靠性影响的分析、试验方法,明确受影响的产品和对产品主要特性的影响程度,以及消除其影响的设计要求。

18)振动仿真分析(工作项目312)

采用工程仿真分析方法分析振动对产品的影响,尽早发现结构和材料的抗振设计薄弱环节,并采取相应的设计改进措施。

19)温度仿真分析(工作项目313)

采用计算流体力学分析(CFD)和有限元分析(FEA)等方法,在设计过程中分析温度对产品的影响,尽早发现相关薄弱环节,及时采取设计改进措施。

20)电应力仿真分析(工作项目314)

采用电路自动化设计分析(EDA)等分析方法对电路功能和性能进行仿真分析,分析电应力对产品的影响,尽早发现相关薄弱环节,及时采取设计改进措施。

21)耐久性分析(工作项目315)

通过分析发现可能过早发生耗损故障的零部件,确定故障的根本原因和可能采取的纠正措施。应尽早对关键零部件或已知的耐久性问题进行耐久性分析,并随着产品设计过程的进展不断迭代进行分析。

21)软件可靠性需求分析与设计(工作项目316)

分析软件的可靠性要求及运行剖面,形成软件可靠性需求并开展软件可靠性设计。

22)可靠性关键产品工艺分析与控制(工作项目317)

通过识别可靠性关键产品的工艺和生产过程薄弱环节,形成关键过程明细表,针对关键过程提出控制方法和检验要求,对关键过程的受控状态及过程控制能力进行分析和评价。

23)环境应力筛选(ESS)(工作项目401)

通过按照GJB 1032建立并实施ESS程序,从而发现和排除不良元器件、制造工艺和其它原因引入的缺陷造成的早期故障。

24)可靠性研制试验(工作项目402)

通过向产品施加适当的环境应力和工作应力,寻找产品的设计缺陷,并进行改进设计以提高产品固有可靠性水平。

25)可靠性鉴定试验(工作项目403)

有可靠性指标要求的产品,应开展可靠性鉴定试验,一般应在第三方的试验机构进行,以验证产品的设计是否达到了规定的可靠性要求。

26)可靠性验收试验 (工作项目404)

可靠性验收试验是为了验证批生产产品的可靠性是否保持在规定的水平,在可靠性工作计划中的要求参考可靠性鉴定试验。

27)可靠性分析评价(工作项目405)

可靠性分析评价可采用可靠性预计、FMECA、FTA、同类产品可靠性水平对比分析、低层次产品的可靠性试验数据综合等方法,评价装备是否能达到规定的可靠性水平。

28)寿命试验(工作项目406)

对有寿命要求的产品应进行寿命试验,验证产品的首翻期、翻修间隔期或总寿命要求是否满足要求。

29)软件可靠性测试(工作项目407)

测试验证软件可靠性需求实现的充分性和有效性,同时对测试中发现的问题进行分析和定位,采取纠正措施实现软件可靠性增长。

3.6组织机构和职责

为保证可靠性工作的切实开展,应建立可靠性工作机构,明确可靠性工作管理机构及其职责。

3.7工作协调性说明

说明可靠性工作与其他相关工作的协调要求,主要包括:

1)可靠性工作应与综合保障、维修性、测试性、安全性、质量管理等相关的工作相协调,并尽可能结合进行,减少重复;

2)企业从可靠性工作获得的信息应能满足有关保障性、维修性、安全性等分析工作的输入要求,应明确这些接口关系,例如与保障性分析计划(GJB 1371)中规定的各项分析工作的输入与输出关系等。

3.8实施计划所需相关数据资料

明确进行可靠性工作所需数据资料种类和获取途径,制定进行可靠性工作所需数据资料的收集、传递、分析、处理、反馈的程序。

3.9可靠性评审

明确需要进行的可靠性评审,提出对评审工作的要求和安排,即制定可靠性评审计划,提供有关评审的文件和资料,与作战性能、安全性、维修性、综合保障等评审的协调情况,形成文件的评审结果等方面的要求。

3.10关键问题及解决方法

确定关键问题,分析关键问题对可靠性要求实现的影响;针对关键问题,提出解决方法或技术途径。

3.11工作进度安排

明确可靠性工作进度安排,可靠性各工作项目的工作进度安排应与产品研制各阶段工作安排相协调,同时也应符合可靠性工作自身规律。

四、最后的话

《可靠性工作计划》是开展可靠性工作的前提和依据,主要内容包括:可靠性要求、工作项目和实施要求、可靠性评审、关键问题及解决方法等内容,一定要结合项目实际客观务实地编写,空洞无物的官样文章对项目可靠性工作没有任何意义。

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