劉京和

(總參信息化部軍事代表局，北京100840)

0 引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，可靠性問題已成為制約寬帶戰(zhàn)術(shù)電臺發(fā)揮其戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢的一個重要因素。要想提高戰(zhàn)術(shù)電臺的可靠性，必須從研制入手，在研制階段深入廣泛地貫徹可靠性工程思想，開展相應(yīng)的可靠性工作是提高裝備可靠性的必由之路［1］。

研制階段開展的可靠性工作項目主要包括可靠性參數(shù)的選擇與可靠性指標的確定、可靠性保證大綱和可靠性工作計劃的制定、可靠性設(shè)計、可靠性驗證。

研究寬帶戰(zhàn)術(shù)電臺可靠性指標的驗證方法，必須要弄清楚寬帶戰(zhàn)術(shù)電臺的可靠性參數(shù)和指標確定原則。為此，主要探討寬帶戰(zhàn)術(shù)電臺可靠性參數(shù)的種類、指標的確定及其相應(yīng)的驗證方法。

1 可靠性參數(shù)指標

寬帶戰(zhàn)術(shù)電臺的可靠性參數(shù)及指標一般分為使用參數(shù)及指標和合同參數(shù)及指標。

使用參數(shù)反映了使用方對裝備戰(zhàn)備完好、任務(wù)成功、維修人力費用和保障資源等4個方面的要求，這些參數(shù)的對應(yīng)量值為使用指標。使用參數(shù)和指標應(yīng)包含目標值和門限值。目標值即期望達到的使用指標，門限值是裝備必須達到的使用指標。

合同參數(shù)是合同或研制任務(wù)書中表述對裝備可靠性要求，且能夠在研制過程中可控的參數(shù)，其量值為合同指標。合同參數(shù)和合同指標應(yīng)包括規(guī)定值和最低可接受值。規(guī)定值是合同中規(guī)定的期望裝備達到的合同指標，是承制方進行可靠性設(shè)計的依據(jù)，最低可接受值是裝備必須達到的合同指標，是進行可靠性考核和驗證的依據(jù)。規(guī)定值由目標值轉(zhuǎn)換而來，最低可接受值由門限值轉(zhuǎn)換而來。

設(shè)備可靠性參數(shù)的選擇和指標的確定應(yīng)服從以下原則:

①根據(jù)設(shè)備分類及壽命特征，選擇合適的可靠性參數(shù)來表征其可靠性;

②根據(jù)使用需求、裝備的復(fù)雜程度、使用環(huán)境、使用重要度、保障條件等來確定可靠性指標的量值，量值的過高或過低都會造成“浪費”;

③可靠性參數(shù)選擇和指標確定應(yīng)參照GJB 1909.10《裝備可靠性維修性參數(shù)選擇和指標確定要求——(電子系統(tǒng))》的方法執(zhí)行［3］。

2 可靠性指標確定

相似裝備折衷系數(shù)法的總體思路是:參照相似裝備經(jīng)實際使用驗證得到的指標，綜合考慮使用方要求和承制方能力，將影響可靠性的因素進行合理分析、科學(xué)歸類，給出相應(yīng)的權(quán)重，然后采用折衷的辦法確定新裝備的可靠性指標［4］。

相似裝備折衷系數(shù)法主要包括5個步驟:

(1)選擇相似裝備指標RF

首先，需要搜集國內(nèi)外同類裝備的可靠性指標，這個指標應(yīng)該是驗證了的實際使用中達到的指標，是相似裝備折衷系數(shù)法參考的依據(jù)，在這些裝備中選擇一個作為相似裝備RF。

這里主要針對寬帶戰(zhàn)術(shù)電臺的可靠性，因此需要搜集國外寬帶戰(zhàn)術(shù)電臺在實際使用中達到的可靠性指標。

(2)確定使用方希望達到的指標RU

使用方所希望達到的指標也就是成熟期目標值，這是作戰(zhàn)部門根據(jù)作戰(zhàn)使用客觀需要確定的。指標確定的范圍，直接關(guān)系到裝備將來的作戰(zhàn)能力和使用保障費用。這個指標要從作戰(zhàn)使用的角度出發(fā)，根據(jù)當前國際政治、經(jīng)濟的復(fù)雜性和周邊環(huán)境的嚴峻性等情況提出。使用方期望達到的指標記作RU。

(3)確定承制方基本可達到的指標RC

影響裝備可靠性水平的因素主要有產(chǎn)品復(fù)雜度、研制費用、進度要求以及工業(yè)技術(shù)水平等。只要合理地給出各項的權(quán)重，并通過專家打分將新研裝備與現(xiàn)有相似裝備作比較，即可得到新研裝備承制方基本能達到的可靠性水平。

新研裝備得分矩陣為:

相似裝備得分矩陣為:

各因素權(quán)重為W=［w1w2… wn］，那么承制方可達到的指標值為:

式中，m為專家數(shù)，n為影響因素個數(shù)，k為得分越高、可靠性越低的因素個數(shù)。

(4)確定權(quán)重

確定權(quán)重采用層次分析法。具體方法是:將影響任務(wù)可靠性指標的各因素兩兩比較，得到判斷矩陣，對判斷矩陣的特征向量正則化(歸一化)處理，即可得到各要素的相對權(quán)重。

(5)確定指標

綜合考慮需要與可能，對指標越大越好的指標，確定時有2種情況。

① RC＜RU情況

當RC＜RU時，使用方期望的指標大于承制方可能達到的指標。這時，采用折衷的辦法，適當降低使用方期望的指標，同時適當升高承制方可能達到的指標，即:

式中，α為折衷系數(shù)，一般取0.4～0.6之間。

② RC≥RU情況

指標選取以承制方的為準，即:

3 可靠性指標驗證

驗證是指通過客觀證據(jù)的提供與檢查，來驗明已符合規(guī)定的要求?？煽啃则炞C分為工程驗證和統(tǒng)計驗證兩大類。工程驗證包括環(huán)境應(yīng)力篩選和可靠性增長驗證，目的在于暴露產(chǎn)品的缺陷并加以排除。統(tǒng)計驗證包括可靠性鑒定驗證和可靠性驗證，目的在于測定或驗證產(chǎn)品的可靠性特征值。

在對通信裝備的可靠性進行考核時，可靠性鑒定驗證方案的幾個參數(shù)α，β，θ1，θ0，d分別表示:生產(chǎn)方風(fēng)險、使用方風(fēng)險、檢驗下限、檢驗上限和鑒別比。對于電臺類通信設(shè)備來說，其壽命分布為指數(shù)分布，可靠性鑒定試驗方案的幾個參數(shù)可表示為:

式中:L(θ)為接受函數(shù)，c為可接受責(zé)任故障數(shù)，T為總實驗臺時數(shù)，f(x，2c+2)為自由度為(2c+2)的 X2分布密度函數(shù)［1］。

3.1 可靠性增長驗證

通過逐步改正產(chǎn)品設(shè)計和制造中的缺陷，不斷提高產(chǎn)品可靠性的過程，是保證通信裝備可靠性的重要保證。這里采用現(xiàn)役裝備可靠性增長的方法，即“收集－分析－改進”(Collection Analyses and Fix，CAAF方法)可靠性增長方法。CAAF方法的試驗流程如圖1所示［5］。主要可以分為數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析和設(shè)備改進3個階段，其中數(shù)據(jù)分析又可以分為故障確認、故障分析與糾正和驗證3個階段。

圖1 CAAF方法的試驗流程

3.2 可靠性鑒定驗證

為了減少現(xiàn)場試驗時間，項目采用Bayes序貫截尾檢驗方法［6］。

通信裝備的可靠性試驗數(shù)據(jù)綜合的思路是根據(jù)λ=－lnR/tr(R為系統(tǒng)可靠度，λ為失效率，tr為完成任務(wù)時間)，當λ的驗前密度給定時，確定R的驗前密度，由此計算出R的驗后密度及一、二階原點距。

根據(jù)杰夫萊規(guī)則，無驗前信息時，失效率λ的驗前密度π(λ)∝1/，則:

于是R的驗后密度為:

式中，η0=t0/tr，R的驗后密度為負對數(shù)Gamma密度函數(shù)，R的驗后一、二階原點距為:

無驗前信息可用時，π0=0.5，若有驗前信息:

4 算法分析

4.1 指標確定

一種寬帶戰(zhàn)術(shù)電臺的可靠性指標確定如下［4］:

①國外某戰(zhàn)術(shù)寬帶電臺的可靠度為RF=0.95;

②使用方期望指標為RU=0.94;

③裝備可靠性得分矩陣如表1所示。

表1 可靠性得分矩陣

④各指標的權(quán)重確定為:

表1中只有復(fù)雜度屬于得分越高可靠度越低的項目，因此就可以計算:

⑤確定指標:取折衷系數(shù)為α=0.6，那么該戰(zhàn)術(shù)電臺的可靠度門限值為:

4.2 指標驗證

綜合考慮可利用的驗前信息、允許的平均試驗時間以及試驗失效次數(shù)及實際風(fēng)險等因素，可選定表2中的4種Bayes序貫截尾檢驗方案。表3為方案1～方案4的判決標準。

表2 4種Bayes序貫截尾檢驗方案

表3 判決標準表

表3中時間為總試驗時間，其對應(yīng)值為≤θ1的倍數(shù)，如方案1中，總試驗時間為t≤1.386θ1，失效時間為3時拒收。

5 結(jié)束語

提出的寬帶戰(zhàn)術(shù)電臺可靠性指標確定及驗證方法，對寬帶戰(zhàn)術(shù)電臺的可靠性參數(shù)選擇、可靠性指標確定及可靠性指標驗證方法具有指導(dǎo)意義，為提升寬帶戰(zhàn)術(shù)電臺裝備的可靠性提供了依據(jù)。此外，文中的可靠性驗證方法不僅適用于電臺類通信裝備的可靠性驗證，對其他通信裝備的可靠性評定也有較好的推廣價值。

［1］曾利偉，呂川.通信裝備可靠性指標的確定及其驗證［J］.電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2006，24(1)：15 －18.

［2］劉偉，喬明鋒，成兵.大型復(fù)雜通指系統(tǒng)裝備可靠性指標的驗證［J］.電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2007，25(2)：10 －13.

［3］GJB 1909.10.裝備可靠性維修性參數(shù)選擇和指標確定要求——(電子系統(tǒng))［S］.

［4］任建軍，張恒喜，尚柏林.航空裝備可靠性使用指標確定方法研究［J］.系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2002，24(12)：123－126.

［5］林杰.現(xiàn)役裝備可靠性增長的方法［J］.電子標準化與質(zhì)量，2001(3)：20 －24.

［6］許雪梅.靶場通信系統(tǒng)可靠性驗收試驗評定方法［J］.無線電通信技術(shù)，2009，35(1)：58 －60.

［7］丁以華.可靠性試驗技術(shù)與可靠性增長效果［J］.航空電子技術(shù)，2000(3)：70 －74.