（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海200011）

引 言

近年來，隨著我國經(jīng)濟突飛猛進的發(fā)展、國際合作交流日益增加、“一帶一路”倡議的提出以及海軍轉型的需求驅動，促使艦船裝備體系不斷完善。我國海軍艦船裝備體系向自主創(chuàng)新、綜合集成和信息化方向轉變。艦船裝備技術含量不斷提高，系統(tǒng)高度綜合，功能日益強大和完善，海軍實力不斷增強，為維護我國海上權益提供了堅強的后盾。著眼實戰(zhàn)化需求的艦船裝備建設，不僅對艦船裝備自身的功能特性有了更高的要求，同時強調裝備的通用質量特性（包括：可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性和環(huán)境適應性等質量特性，簡稱“六性”）。艦船裝備功能特性決定了其所具備的功能和性能指標，是艦船裝備的基本功能屬性；而通用質量特性決定了艦船裝備功能特性能否持久發(fā)揮，是決定艦船裝備“可靠頂用”、易于維修保障、提高綜合作戰(zhàn)效能以及降低全壽命周期費用的關鍵因素。

2014年頒布的《裝備通用質量特性管理工作規(guī)定》、GJB9001C 《質量管理體系要求》以及由國務院和中央軍委聯(lián)合頒布的《武器裝備質量管理條例》等文件強調了裝備研制階段通用質量特性工作的重要性。同時，依據(jù)海軍裝備部裝監(jiān)【2017】127號文，在新研艦船型號立項論證中，通用質量特性應作為獨立的論證工作開展，并在立項審查與設計階段軍審時獨立審查，此項舉措進一步體現(xiàn)了通用質量特性工作在艦船裝備研制過程中的重要性。艦船裝備作為多系統(tǒng)、多部件集成，多學科交叉的復雜系統(tǒng)，需要通過合理確定裝備通用質量特性要求，在壽命各階段逐步落實，以提高裝備戰(zhàn)備完好性、任務持續(xù)性和裝備完好率，為保證艦船裝備“好用、管用、耐用、頂用”發(fā)揮應有的推動作用。

1 通用質量特性與其他質量特性關系

艦船裝備質量特性主要包括性能特性、專門特性、經(jīng)濟性和時間性。作為艦船裝備質量特性的重要指標，通用質量特性是影響艦船裝備效能的重要因素。艦船裝備性能的發(fā)揮，很大程度上取決于通用質量特性水平。艦船裝備的效能取決于其固有能力、可用性和可信性，是艦船裝備性能、通用質量特性等特性的綜合反映。提高裝備的通用質量特性就可以提高裝備的效能。

裝備性能、通用質量特性等特性之間相互滲透、相互關聯(lián)，通過各特性指標、研制費用、時間進度等的綜合權衡，以獲得最佳消費比。通用質量特性與其他質量特性的關系如圖1所示。

2 艦船通用質量特性內涵及工作分析

2.1 可靠性

可靠性是裝備在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃灾笜酥饕Q于設計，同時與使用、管理和維修等因素有關?？煽啃苑从沉搜b備是否容易發(fā)生故障的特性。其中固有可靠性反映了裝備的固有設計特性，與艦船使用方式無關的特性，任務可靠性反映了艦船裝備使用時的功能特性，與任務模式、工作時間、維修保障活動有關。在艦船裝備設計過程中常用的可靠性指標包括：故障間隔時間（mean time between failures，MTBF）、嚴重故障間隔時間（mean time between critical failures，MTBCF）、使用壽命、任務可靠度等［1］。

在艦船可靠性設計分析方面通常開展任務剖面分析，可靠性建模、分析、預計，特性分析，可靠性關鍵件、重要件分析，壽命試驗，可靠性增長試驗，可靠性設計準則與符合性檢查，以及可靠性鑒定試驗和可靠性評估等工作。［2］

2.2 維修性

維修性是裝備在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，按規(guī)定功能的程序和方法進行維修時，保持和恢復到規(guī)定狀態(tài)的能力。維修性一般用平均修復時間（mean time to repair，MTTR）、拆裝時間、維修工時、維修可達性等參數(shù)來度量。

在艦船維修性設計分析方面通常開展維修性建模、分析、預計，以及虛擬維修設計、維修性演示驗證試驗、維修性設計準則及符合性檢查和維修性評估等工作。

2.3 測試性

測試性是裝備能及時并準確地確定其狀態(tài)，并隔離其內部故障的能力。為了達到產(chǎn)品的測試性要求所進行的一系列設計、研制生產(chǎn)和試驗工作， 這些工程活動的總稱就是測試性工程。測試性一般用檢測時間、技術準備時間、故障檢測率（failure detection rate，F(xiàn)DR）、故障隔離率（failure isolation rate，F(xiàn)IR）、虛警率（false alarm rate，F(xiàn)AR）等參數(shù)來度量。

在艦船維修性設計分析方面通常開展測試性建模、測試性驗證試驗、測試性狀態(tài)報告、測試性設計準則及符合性檢查以及測試性評估等工作。

2.4 保障性

保障性是裝備設計特性和計劃的保障資源能滿足平時戰(zhàn)備和戰(zhàn)時使用要求的能力。保障性描述的是裝備使用和維修過程中保障是否及時的能力。保障性一般用平均保障延誤時間、資源滿足率、資源利用率等參數(shù)來度量［3］。

在艦船保障性設計分析方面通常開展保障性分析、保障方案設計、備航時間計算、保障性設計準則及符合性檢查、保障性評估等工作。［4］

2.5 安全性

安全性是裝備在生產(chǎn)、運輸、儲存和使用過程中不導致人員傷亡，不危害健康及環(huán)境，不給設備或財產(chǎn)造成破壞或損傷的能力?？啥x為裝備在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，以可接受的風險執(zhí)行規(guī)定功能的能力。裝備的安全性一般用事故可能性（mishap probability）、事故嚴重性（mishap severity）、事故風險（mishap risk/risk）、損失率、安全可靠度等指標來度量。

在艦船安全性設計分析方面通常開展危險源識別與分析，重要區(qū)域安全性分析，重要流程安全性分析，安全性設計準則及符合性檢查，安全性評估等工作。

2.6 環(huán)境適應性

環(huán)境適應性是指裝備適應環(huán)境條件變化的能力，是可靠性的一種特殊情況。環(huán)境適應性反映裝備在變化的環(huán)境條件下仍能正常工作的能力。

在艦船環(huán)境適應性設計分析方面通常開展艦用條件分析，自然環(huán)境分析與適應性設計，誘發(fā)（作戰(zhàn)）環(huán)境分析與適應性設計，環(huán)境適應性設計準則及符合性檢查，環(huán)境適應性評估等工作。

3 通用質量特性標準和指標體系

3.1 通用質量特性標準體系

艦船裝備開展通用質量特性工作常用標準如下頁表1所示。其中，既包括國軍標也包括海軍標。國軍標規(guī)定了各軍兵種裝備通用質量特性設計分析與管理的通用化的要求。海軍標根據(jù)海軍裝備設計與使用特點，給出了針對性的要求。總體而言，通用質量特性標準體系中，可靠性相關的標準最多，涉及的內容最為全面、具體，由此可見可靠性在通用質量特性中的基石地位。在艦船的通用特性分析與設計過程中依據(jù)GJB/Z 69-1994《軍用標準的選用和剪裁導則》對現(xiàn)有標準進行適應性選用和剪裁，指導通用質量特性工作的開展。

表1 艦船裝備通用質量特性工作常用標準

續(xù)表1

3.2 艦船裝備通用質量特性指標體系

通用質量特性指標是評價艦船通用質量特性的重要準繩。艦船裝備常用的指標如圖2所示。

圖2 艦船通用質量特性評價參數(shù)體系

艦船通用質量特性指標體系涵蓋GJB 450A《裝備可靠性工作通用要求》、GJB 368B《裝備維修性工作通用要求》、GJB 2547A-2012《裝備測試性工作通用要求》、GJB 3872-1999 《裝備綜合保障通用要求》、GJB 900A-2012《裝備安全性工作通用要求》、GJB 4239-2001 《裝備環(huán)境工程通用要求》、GJB 451A-2005《可靠性維修性保障性術語》等標準中與艦船裝備相關的重要指標，是艦船裝備通用質量特性工作評價的重要依據(jù)。

4 艦船通用質量特性工作內容

4.1 “六性”之間的關系

可靠性著眼于減少或消除故障，而維修性則著眼于以方便、快捷、經(jīng)濟的方式使產(chǎn)品保持或恢復到完好狀態(tài)。維修性是可靠性的重要補充和延續(xù)，而維修性設計的目的是保持和恢復產(chǎn)品可靠性。某種意義上說，可靠性是維修性的基礎，維修性是可靠性持續(xù)保持的重要保障，同時受可靠性的制約和影響。

艦船裝備實現(xiàn)快捷維修又依賴于測試性設計提供實時的故障監(jiān)測和準確的故障隔離，與此同時，測試系統(tǒng)需要高的可靠性指標作為穩(wěn)定、準確工作的保障。

艦船裝備在正常使用、維修、測試過程中又必須依賴于保障予以支持，要求其易于保障。在實施上述過程中應少出甚至不出安全事故。安全性不等同于可靠性，系統(tǒng)可靠性并不能完全保障安全；但當故障后果導致危險時，可靠性問題就成了安全性問題。同時，艦船裝備的維修性和可靠性是保障性的重要條件［5］。

艦船裝備的環(huán)境適應性主要取決于選用的材料、構件、元器件耐環(huán)境的能力，以及其結構設計、工藝設計時采取的耐環(huán)境措施是否完整有效，以產(chǎn)品是否失效或有故障為判據(jù)。環(huán)境適應性是可靠性的前提和基礎。武器裝備若沒有較高的環(huán)境適應性，其可靠性就失去保證。

4.2 艦船各階段通用質量特性工作

為保障艦船裝備通用質量特性工作的落實，需在艦船裝備的論證、方案設計、深化方案設計、技術設計、施工設計、建造試驗交付、使用等階段開展相應設計分析工作。各論證機構、設計單位、建造單位和使用部隊，在各階段履行自己的職責確保艦船裝備通用質量特性融入裝備設計之中，為部隊交付可靠、頂用裝備，提高艦船作戰(zhàn)使用效能，降低全壽命周期費用。［6］艦船裝備設計各階段通用質量特性工作項目如表2所示。

表2 艦船裝備設計各階段通用質量特性工作項目

續(xù)表2

5 主要問題及解決方案

與航空航天、通信電子領域相比，艦船通用質量特性工作起步較晚，近年來各項工作逐步完善，工作流程和工作方法日趨完善。與此同時，艦船通用質量特性設計分析工作仍存在很多問題。

5.1 人員與培訓

艦船裝備涉及多個學科和領域的交叉，通用質量特性工作的開展難度很大。于此同時，通用質量特性的人才隊伍還不完善，相關工作開展主要依托少數(shù)“六性”（即可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性、環(huán)境適應性）專業(yè)人員完成，工作量較集中，工作開展十分困難。

作為一項龐大的系統(tǒng)工程，通用質量特性設計分析工作不能僅依托六性專業(yè)人員完成，需要將艦船設計師與六性設計師緊密結合，協(xié)調工作。通過工作分解，共同完成全船通用質量特性設計與分析工作。

從目前的工作實踐過程來看，較有效的一種方法是除了對整個設計師系統(tǒng)進行通用質量特性培訓外，需要在各系統(tǒng)專業(yè)中挑選1～2名人員進行系統(tǒng)化的通用質量特性培訓，在“六性”工程師指導下開展各系統(tǒng)通用質量特性設計分析。

5.2 可靠性定量分析模型尚需完善

目前，在艦船設計中，可靠性定量分析模型均采用指數(shù)分布。但是，此種模型更適合于電子類產(chǎn)品，而對于以機械類為主的艦船而言，在可靠性模型越來越詳盡復雜的情況下，這樣的指數(shù)分布數(shù)學模型的不足之處愈來愈顯現(xiàn)了出來。因此，有必要在可靠性定量分析過程中，根據(jù)不同的設備特性，采用更符合各類設備的數(shù)學模型，使可靠性定量分析這項工作更為實用。

5.3 通用質量特性數(shù)據(jù)信息的收集

艦船裝備通用質量特性指標的前期論證和交付后的驗證評估存在很大困難，很大部分是由數(shù)據(jù)信息收集的不足與不真實。作為艦船通用質量特性工作基礎的數(shù)據(jù)，目前還很不夠完善，直接導致最終評估的無法令人信服。因此，有必要將通用質量特性數(shù)據(jù)信息的相應要求反映在更具有約束力的文件中，比如技術規(guī)格書。此外，由于目前艦船各系統(tǒng)設備單位的通用質量特性水平相差較大，有必要采用定期召開工作會的形式，對系統(tǒng)設備單位特別是重要系統(tǒng)設備單位進行通用質量特性工作的宣貫，以此交流在通用質量特性數(shù)據(jù)收集過程中的問題與經(jīng)驗。同時，根據(jù)數(shù)據(jù)收集需求，制定各個階段標準化的數(shù)據(jù)收集表格，增強數(shù)據(jù)收集的標準化，降低數(shù)據(jù)收集難度。

6 結 語

隨著海軍實戰(zhàn)化作戰(zhàn)使用要求的不斷提高，在艦船全壽命保障思想的指導下，通用質量特性對艦船裝備效能的發(fā)揮起著越來越重要的作用，需要在艦船論證、研制、建造、試驗、使用等全壽命周期各階段中全面開展通用質量特性設計分析工作，明確相應的工作內容和指標要求，并通過設計、反饋、修改等過程逐步全面落實到艦船的設計之中。綜合艦船目前的設計情況來看，通用質量特性工作雖已鋪開，但是距離真正指導艦船設計與提高裝備效能尚有不小差距，需要不斷消化吸收相應標準規(guī)范，正視并逐步解決現(xiàn)有問題，建立有效的通用質量特性工作體系。

相信隨著各方的不斷重視與努力以及工作經(jīng)驗的不斷積累，通用質量特性工作在提高艦船裝備建設的整體效益和軍事效益方面的作用將越來越明顯。