鄧新文

（中國人民解放軍91388 部隊，廣東 湛江 524022）

0 引言

魚雷作為水面艦艇、潛艇和反潛直升機的主要攻擊武器，因其殺傷力大、隱蔽性好等優(yōu)點而備受各國海軍重視。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和國防建設(shè)的需要，魚雷裝備技術(shù)要求變得更高、系統(tǒng)變得更加復雜、使用環(huán)境也變得更加嚴酷。與此同時，魚雷裝備的可靠性也面臨新的需求和挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的研制過程中往往重點考慮裝備本身的功能特性，對裝備的可靠性關(guān)注不夠，未把可靠性工作全面落實到裝備研制的全系統(tǒng)、全特性和全過程中，造成裝備交付部隊后出現(xiàn)可靠性低、故障多和維修保障費用高等問題。為此，急需結(jié)合魚雷裝備研制，綜合權(quán)衡可靠性指標與技術(shù)性能指標，從系統(tǒng)工程角度進行可靠性工作規(guī)劃，系統(tǒng)引入一系列仿真、強化和加速等先進的設(shè)計和試驗技術(shù)，全面提高魚雷裝備可靠性工程實施效率，保障裝備的可靠性有計劃地穩(wěn)步提高，最終保證交付裝備的高質(zhì)量和高可靠。

本文按照裝備的全系統(tǒng)、全特性和全過程的質(zhì)量管理內(nèi)涵，根據(jù)魚雷裝備的使用要求、研制的不同階段和不同層次產(chǎn)品的特點等研究適應于魚雷裝備的可靠性工作方案，以期指導魚雷裝備可靠性工作的具體工程實現(xiàn)，為后續(xù)高新魚雷裝備的可靠性工作提供技術(shù)服務和方法支撐，提升魚雷裝備可靠性能力，促使裝備更快形成戰(zhàn)斗力，充分發(fā)揮裝備的效能。

1 可靠性工作總體思路

可靠性工作的目標是確保產(chǎn)品達到規(guī)定的可靠性要求，滿足戰(zhàn)備完好性和任務成功性要求、降低對保障資源的要求和減少壽命周期費用。

可靠性工程是貫穿魚雷型號全壽命周期的一項工作，涉及產(chǎn)品壽命周期各階段和產(chǎn)品各層次，必須與其研制工作緊密結(jié)合，應充分考慮研制進度，分析影響可靠性工作實現(xiàn)的關(guān)鍵因素，合理安排各項可靠性工作，確定可靠性設(shè)計分析和驗證試驗的工作重點，通過重點開展可靠性設(shè)計分析工作項目，提高型號總體設(shè)計質(zhì)量；通過將型號的性能試驗、功能試驗、環(huán)境試驗和專項可靠性試驗等納入到可靠性增長管理范圍，利用設(shè)計—試驗—分析—評估—改進的技術(shù)過程管理，實現(xiàn)裝備可靠性持續(xù)評估（評價）和過程控制，以確保裝備其能夠有計劃、按步驟地穩(wěn)步提高，滿足使用方鑒定要求。

可靠性工作的總體思路是沿著裝備壽命周期“1 條主線”（論證、方案、研制、鑒定和使用等），采取定性（對工作開展情況及效果）評估和定量（對產(chǎn)品進行分析及試驗）評價“2 種手段”，針對產(chǎn)品的 “3 個維度”（研制類型：沿用/新研/改進；產(chǎn)品層次：全雷/分系統(tǒng)/設(shè)備/組件；任務環(huán)境：庫房/艦艇/水中等），通過管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)持續(xù)評估（評價）和過程控制。

2 可靠性工作詳細流程

根據(jù)GJB 450A 《裝備可靠性工作通用要求》，結(jié)合魚雷裝備研制特點，各階段可靠性工作流程如圖1 所示，以下分階段詳細闡述各階段可靠性工作主要內(nèi)容。

圖1 各階段可靠性工作流程

2.1 論證階段

論證階段關(guān)于可靠性最重要的工作是確定裝備的可靠性和壽命各指標和要求，將其納入裝備立項論證報告。畢竟無論是使用方還是承制方均是圍繞“如何提出可靠性要求” “如何實現(xiàn)可靠性要求”開展工作的，所以科學且合理地確定裝備的可靠性要求是開展型號可靠性工作的前提，也直接影響著裝備的作戰(zhàn)效能、使用適用性和全壽命周期費用。

論證階段，可靠性要求論證的基本程序和應確定的內(nèi)容主要包括以下幾個方面。

a）明確論證依據(jù)和收集分析信息

在開展可靠性和壽命定量要求論證之前，必須獲得和明確論證依據(jù)和信息，主要包括：裝備的任務需求和作戰(zhàn)使用方案、裝備的壽命剖面和任務剖面、初步的總體研制方案設(shè)想和初始保障方案設(shè)想、國內(nèi)外相似裝備的可靠性現(xiàn)狀等。

b）確定裝備可靠性與壽命參數(shù)集和指標初步要求

結(jié)合裝備任務需求、初步技術(shù)方案、使用方案和初始保障方案等，根據(jù)GJB 1909A 和通用規(guī)范，從裝備可靠性基本參數(shù)中選擇適用于魚雷裝備的可靠性與壽命參數(shù)，同時根據(jù)裝備戰(zhàn)備完好、任務成功準則和典型任務剖面，初步確定裝備可靠性、壽命參數(shù)和相應指標要求。

c）權(quán)衡并確定可靠性與壽命指標要求

可靠性與壽命指標要求目標值初步確定后，應進行綜合權(quán)衡分析，分析可靠性指標與其他戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標、可用性指標、作戰(zhàn)效能和全壽命周期費用之間的綜合權(quán)衡，最終確定出裝備可靠性和壽命的定性和定量指標。

d）確定擬采取的可靠性方案、工作項目和工作計劃

全面規(guī)劃魚雷全壽命周期的可靠性工作，制訂可靠性計劃；根據(jù)合同要求制定可靠性工作計劃，明確可靠性要求和可靠性工作項目的要求，以保證可靠性工作順利進行。

2.2 方案階段

方案階段是整個型號研制過程的起點，制定的型號可靠性工作計劃是各分系統(tǒng)開展可靠性工作的輸入，直接影響著整個型號可靠性工程的成敗，也決定著裝備的可靠性指標是否能夠順利達標，故做好型號研制全過程可靠性工作頂層規(guī)劃是方案階段可靠性工作的重中之重。

方案階段應完成的可靠性工作主要如下所述。

a）制定可靠性工作計劃

可靠性工作計劃是承制方執(zhí)行可靠性管理的基本文件，更是各分系統(tǒng)開展裝備可靠性工程研制的重要依據(jù)。針對具體可靠性工作項目，必要時由承制方總體編制相關(guān)工作項目的指導性文件、工作指南、模版和工程案例，包括可靠性指標分配方法與要求、可靠性預計方法與要求和可靠性設(shè)計準則等，下發(fā)給各分系統(tǒng)設(shè)計師，以供參考使用。

b）開展魚雷裝備環(huán)境應力實測

開展魚雷裝備環(huán)境應力實測，為確定環(huán)境技術(shù)條件、開展耐環(huán)境設(shè)計和制定陸上可靠性試驗條件提供依據(jù)。

c）開展可靠性設(shè)計分析工作

開展可靠性建模、分配和預計，制定可靠性設(shè)計準則，明確各分系統(tǒng)可靠性與壽命定性和定量要求，作為分系統(tǒng)開展研制的基本輸入和要求。

d）制定可靠性試驗與評估總體策劃

可靠性試驗作為發(fā)現(xiàn)裝備研制潛在缺陷和考核裝備可靠性水平的重要手段，貫穿于裝備研制全壽命周期，涉及產(chǎn)品研制過程中各階段和產(chǎn)品各層次。因此，應在方案階段對裝備研制周期內(nèi)的可靠性試驗進行總體策劃，明確研制全過程可靠性試驗工作思路，確定全雷/分系統(tǒng)/設(shè)備/組件各級產(chǎn)品在各研制階段應開展的可靠性試驗項目、內(nèi)容、方法、實施程序、完成形式和檢查評價方式，對可靠性試驗、評估和評價進行系統(tǒng)規(guī)劃，以便在不同研制階段對不同層次產(chǎn)品規(guī)劃相應的可靠性試驗內(nèi)容，最終實現(xiàn)并科學驗證產(chǎn)品滿足使用方提出的可靠性要求。魚雷可靠性試驗工作策劃如圖2 所示，各階段的可靠性試驗項目和目的如表1 所示。

表1 各類試驗項目對比及適用階段

圖2 魚雷裝備可靠性試驗工作策劃示意圖

e）制定可靠性監(jiān)督管理辦法和可靠性評審計劃

應制定可靠性監(jiān)督管理辦法，明確可靠性管理工作項目，監(jiān)督管理內(nèi)容、程序、時機和方法；同時制定轉(zhuǎn)承制方和供應方監(jiān)督管理辦法，并在研制過程中全面實施。

應根據(jù)魚雷研制實際和使用方要求，制定可靠性評審計劃，明確各研制階段可靠性評審節(jié)點設(shè)置、評審類型、評審內(nèi)容、評審方式、評審管理、組織程序和評審要求。

f）制定元器件、零部件和原材料優(yōu)選目錄及選用指南

根據(jù)產(chǎn)品特點制定元器件、零部件和原材料的選擇和使用控制要求，編制元器件、零部件和原材料優(yōu)選目錄及選用指南，進行配套元器件的可靠性管理，加強元器件選用控制，建立和實施超目錄元器件審批制度，保證元器件質(zhì)量和技術(shù)水平、可獲得性和國產(chǎn)化要求。

2.3 研制階段

該階段是可靠性研制的重要階段，絕大部分可靠性設(shè)計分析、試驗驗證和改進都是在該階段完成的，必須采取有效措施，加強監(jiān)督管理，使可靠性設(shè)計和分析試驗工作落到實處。本階段重點應抓好以下工作。

a）開展可靠性試驗及評估技術(shù)研究

鑒于魚雷可靠性試驗技術(shù)尚無軍標可依，為了適應型號可靠性驗證試驗的需要，需要承試方開展可靠性驗證試驗方法的研究工作，制定魚雷產(chǎn)品可靠性實航工作可靠性、裝載可靠性、貯存可靠性試驗和壽命試驗方法與評估方法，研究并提出適用于產(chǎn)品的陸上可靠性試驗剖面、試驗方案、判別標準和評估方法等。

b）制定貯存壽命綜合評估方案和壽命試驗策劃

根據(jù)魚雷組成、各組件的結(jié)構(gòu)特點、失效機理和承受的環(huán)境應力等，規(guī)劃各類組件的貯存壽命試驗方法、實施要求和評估要求等，包括新研非金屬材料的加速老化試驗、元器件、零部件的檢測分析、電子組件的加速壽命試驗、關(guān)鍵部件加速退化試驗和全雷的加速壽命試驗等。

c）制定環(huán)境條件和可靠性試驗剖面

根據(jù)方案階段獲得的環(huán)境實測數(shù)據(jù)和魚雷任務剖面，制定環(huán)境條件和可靠性試驗剖面，同時針對方案階段測試樣本量少、部分工況未測到等情況，在研制階段進一步開展環(huán)境應力實測和實測數(shù)據(jù)分析，完善環(huán)境條件和可靠性試驗剖面。

d）系統(tǒng)開展可靠性設(shè)計分析工作

系統(tǒng)開展可靠性建模、可靠性預計、故障樹（FTA）、故障模式影響/危害度分析（FMECA）、可靠性設(shè)計準則和關(guān)重件確定等可靠性設(shè)計分析工作。通過有限元分析、概率設(shè)計、耐久性分析、熱設(shè)計、降額設(shè)計和各種仿真設(shè)計分析方法，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計薄弱環(huán)節(jié)，及時采取糾正措施，確保在產(chǎn)品設(shè)計早期階段消除故障源、提高健壯性、減少試驗量和縮短研制周期。

e）關(guān)鍵、重要的新研電子組件可靠性仿真試驗

針對關(guān)鍵、薄弱和大功率電子組件實施基于故障物理的可靠性仿真試驗技術(shù)，分析其在熱和振動環(huán)境下的環(huán)境效應，模擬其在各類失效物理模式下的可靠性水平，確保在產(chǎn)品設(shè)計早期階段消除故障源、提高健壯性、減少試驗量且縮短開發(fā)周期。

f）主要結(jié)構(gòu)件和關(guān)鍵運動機構(gòu)耐久性仿真試驗

針對主要結(jié)構(gòu)件和關(guān)鍵運動機構(gòu)開展耐久性仿真試驗，分析其在疲勞、腐蝕和磨損等環(huán)境下耐久性水平，采取必要的優(yōu)化改進措施。耐久性仿真試驗所發(fā)現(xiàn)的耐久性薄弱環(huán)節(jié)應及時分析，以指導耐久性設(shè)計改進。承制方在更改設(shè)計后應更新數(shù)字樣機，并再次進行耐久性仿真試驗，以此循環(huán)迭代直至達到規(guī)定的要求。

g）關(guān)鍵組件可靠性強化試驗

針對關(guān)鍵、重要組件和設(shè)備實施可靠性強化試驗，幫助承制方了解產(chǎn)品的設(shè)計水平及失效模式，快速激發(fā)產(chǎn)品設(shè)計及工藝缺陷，提出改進優(yōu)化措施，以盡快提高產(chǎn)品設(shè)計健壯性，降低產(chǎn)品使用過程中發(fā)生故障的概率，從而加快研制進度，降低研制成本和外場試驗風險，有助于承制方建立產(chǎn)品設(shè)計能力資料庫，使其作為研發(fā)依據(jù)并縮短設(shè)計制造的進程。

h）新研和改進產(chǎn)品（組件、設(shè)備或分系統(tǒng)）可靠性摸底試驗

選取復雜的、重要度較高的和無繼承性的新研或改型產(chǎn)品進行可靠性摸底試驗，一方面評估產(chǎn)品在模擬實際環(huán)境下的可靠性水平，另一方面是通過綜合應力試驗暴露產(chǎn)品缺陷，提高產(chǎn)品的固有可靠性。

i）機械產(chǎn)品使用壽命摸底試驗

對有使用壽命要求的機械組件或設(shè)備開展使用壽命摸底試驗。

j）非金屬材料加速老化摸底試驗及新研結(jié)構(gòu)件、元器件等天然暴露試驗

為評估新研非金屬材料、金屬材料、結(jié)構(gòu)件和元器件等的貯存壽命，選取非金屬材料進行加速老化摸底試驗，選取典型結(jié)構(gòu)件、元器件和新工藝材料在貼近裝備的實際工況環(huán)境的海島天然暴露試驗場，開展自然環(huán)境下天然暴露試驗。

k）元器件優(yōu)選

制定材料和元器件控制要求，嚴格執(zhí)行元器件大綱及元器件優(yōu)選目錄，控制元器件的選擇和使用，杜絕設(shè)計源頭可靠性問題。

l）可靠性信息收集

制定可靠性信息收集處理計劃，根據(jù)可靠性增長管理要求，確定分系統(tǒng)或組件所需要的可靠性信息量，保證陸上可靠性試驗數(shù)據(jù)充分且有效，并通過加強對陸上試驗和湖海實航試驗數(shù)據(jù)的綜合分析，使各研制階段產(chǎn)品的可靠性水平受控且有本質(zhì)上的增長。

m）依托第三方可靠性技術(shù)支撐專家系統(tǒng)開展可靠性設(shè)計核查

依托技術(shù)支撐專家系統(tǒng)開展魚雷裝備可靠性設(shè)計指導、過程控制和節(jié)點檢查，確保承制方嚴格按照工作要求開展可靠性工作。核查內(nèi)容包括可靠性設(shè)計準則核查，可靠性預計核查，F(xiàn)ME（C）A 核查，元器件、零部件和原材料選擇與控制核查，元器件降額核查，熱設(shè)計核查，振動設(shè)計核查等。

2.4 鑒定階段

鑒定階段主要工作是開展可靠性鑒定試驗，按照規(guī)定的可靠性評估方法，對相關(guān)可靠性指標進行評估，具體包括以下幾個方面的工作。

a）分系統(tǒng)、全雷可靠性鑒定試驗

為驗證分系統(tǒng)、全雷是否達到規(guī)定的可靠性要求，按選定的抽樣方案在規(guī)定的條件下開展可靠性鑒定試驗。

經(jīng)過使用方同意，成功的可靠性增長試驗可代替可靠性鑒定試驗。

b）裝載/貯存可靠度驗證試驗

針對裝載/貯存可靠性，可采用陸上裝載/貯存可靠性加速試驗和實際裝載/貯存試驗相結(jié)合的方式進行。在不改變裝備故障模式和失效機理的條件下，采用加大試驗應力（如溫度應力、振動應力和電應力等）方法，開展裝載/貯存可靠性加速試驗，利用與物理失效規(guī)律相關(guān)的統(tǒng)計模型對在超出正常應力水平的加速環(huán)境下獲得的全雷裝載/貯存可靠性信息進行轉(zhuǎn)換，快速評估產(chǎn)品在額定應力水平下的可靠性。

c）貯存壽命試驗

壽命試驗的目的為：1）發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中可能過早發(fā)生損耗的零部件，以確定影響產(chǎn)品壽命的根本原因和可能采取的糾正措施；

2）驗證產(chǎn)品在規(guī)定條件下的使用壽命、貯存壽命是否達到規(guī)定的要求。

選取全雷、分系統(tǒng)或組件開展加速貯存壽命試驗、關(guān)鍵部件加速退化試驗和全雷環(huán)境適應性試驗驗證等，對全雷壽命進行驗證和評估。

d）可靠性評估

按照規(guī)定的可靠性評估方法，對相關(guān)可靠性指標進行評估，確認產(chǎn)品的可靠性水平是否達到規(guī)定的指標要求。

2.5 生產(chǎn)和使用階段

該階段的主要工作是開展可靠性驗收試驗，并根據(jù)使用階段的可靠性信息對可靠性進行評估，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)并進行改進，促進可靠性的進一步增長。具體包括：

a）開展環(huán)境應力篩選；

b）開展可靠性驗收試驗；

c）對裝備使用和維護數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計分析，改進綜合保障方案；

d）建立產(chǎn)品使用可靠性信息收集、反饋系統(tǒng)，有計劃地收集魚雷使用期間的使用、維修、貯存、作戰(zhàn)值班和運輸?shù)扔嘘P(guān)數(shù)據(jù)，為魚雷的使用可靠性評估與改進、完善使用與維修工作，以及后續(xù)新裝備的論證與研制提供信息；

e）制訂使用可靠性評估計劃，開展魚雷可靠性使用指標的補充驗證；通過部隊大量的實際貯存和裝載使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對魚雷貯存可靠性、裝載可靠性指標進行客觀評價；

f）在使用階段，承制方應對魚雷使用中暴露的可靠性問題采取改進措施，重點是對發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品可靠性設(shè)計和生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，采取針對性措施加以改進，使產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高并趨于穩(wěn)定。

3 結(jié)束語

本文針對魚雷產(chǎn)品特點及研制過程，按照裝備的全系統(tǒng)、全特性和全過程的質(zhì)量管理內(nèi)涵，研究適應于魚雷裝備的可靠性工作方案，規(guī)劃了各階段可靠性工作的詳細流程，全面提高魚雷裝備可靠性工程實施效率，保障裝備的可靠性有計劃地穩(wěn)步提高，最終保證交付裝備的高質(zhì)量和高可靠。