機(jī)械產(chǎn)品可靠性保證體系的設(shè)想

張曉輝

摘 要：文章論述了機(jī)械產(chǎn)品的可靠性構(gòu)成，并分別從設(shè)計(jì)可靠性、制造工藝可靠性及可靠性試驗(yàn)等方面，論述了產(chǎn)品各階段可靠性工件的內(nèi)容與難點(diǎn)及其可能的解決途徑，提出了機(jī)械產(chǎn)品可靠性保證體系的設(shè)想。

關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品 可靠性 保證體系；

一、引言

目前，可靠性研究正在走向深入，有關(guān)理論正在走向?qū)嶋H應(yīng)用。產(chǎn)品可靠性變得越來越重要，也越來越迫切地要求解決相關(guān)理論與技術(shù)的應(yīng)用問題。同時(shí)，機(jī)械產(chǎn)品可靠性分析還存在一定的難度。對(duì)于我單位的產(chǎn)品相當(dāng)多的都是小批量、極少批量或單個(gè)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品又必須在使用前預(yù)先知道其可靠度，工程中也不具備開展產(chǎn)品級(jí)的可靠性試驗(yàn)的條件，所以，本文就小批量條件下機(jī)械產(chǎn)品的可靠性涉及的幾個(gè)問題進(jìn)行了初步的探討，提出了機(jī)械產(chǎn)品的可靠性保證體系的構(gòu)想，希望與學(xué)術(shù)同行共同探討。

二、機(jī)械產(chǎn)品的可靠性構(gòu)成

通常，產(chǎn)品的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定期限內(nèi)、規(guī)定條件下完成規(guī)定功能的概率。產(chǎn)品的可靠性由組成產(chǎn)品的零部件的可靠性構(gòu)成。

對(duì)于產(chǎn)品可靠性水平，是由設(shè)計(jì)來賦予、由制造來保證、由試驗(yàn)來確定的。因此，從這一方面來說，產(chǎn)品的可靠性是由產(chǎn)品設(shè)計(jì)的固有可靠性、制造的可靠性與產(chǎn)品檢驗(yàn)可靠性及儲(chǔ)存（含運(yùn)輸、養(yǎng)護(hù)）可靠性、使用可靠性組成，即：

R=RDRMRRRU…………………（1）

這里只限定產(chǎn)品可靠性為產(chǎn)品出廠時(shí)的可靠性，即產(chǎn)品可靠度R，

R=RDRMRU………………………（2）

式中，RD、RM、RR、RU分別為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可靠度（固有可靠度）、制造可靠度、儲(chǔ)存可靠度、使用可靠度。

三、設(shè)計(jì)可靠性及其保證

機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)是機(jī)械可靠性工程中研究得最多、較為成熟的一個(gè)部分。它包括應(yīng)力強(qiáng)度干涉理論、系統(tǒng)可靠性分配與預(yù)計(jì)、FMEA、FMECA、FTA以及可靠性試驗(yàn)等方面。針對(duì)零件或系統(tǒng)的失效模式，可以建立適當(dāng)?shù)目煽啃阅Ｐ?，進(jìn)行可靠性分析。

通常，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，零件的可靠性值可以通過類比試驗(yàn)數(shù)據(jù)、應(yīng)力分析求得。因可靠性水平與組成產(chǎn)品的故障模式機(jī)理相關(guān)，并不是所有的故障模式都能通過分析計(jì)算來解決。此時(shí)，如何確定小批量條件下的參數(shù)及其估計(jì)，成為當(dāng)前至關(guān)重要但又未能解決的問題。參考文獻(xiàn)[1]介紹了幾種強(qiáng)度問題中小樣本、極小樣本的工程統(tǒng)計(jì)處理方法可供參考。

通常產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可靠性（或稱固有可靠性） 是用戶所需要的。但可靠性設(shè)計(jì)可靠性應(yīng)包括兩個(gè)層次，即設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可靠性和設(shè)計(jì)過程的可靠性。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可靠性應(yīng)該由可靠的設(shè)計(jì)過程予以保證。假設(shè)某項(xiàng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程可靠性很低，那么由此過程所得的結(jié)果——產(chǎn)品的固有可靠性也不會(huì)高。影響設(shè)計(jì)過程可靠性的因素包括：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及其來源、設(shè)計(jì)程序、采用的方法、設(shè)計(jì)人員的能力等。因此，通過一系列的設(shè)計(jì)規(guī)范來規(guī)范、約束設(shè)計(jì)過程，建立健全設(shè)計(jì)過程可靠性保證體系，保證所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的固有可靠性的可信度。

近年來，在貫徹通用可靠性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用需要，我部門已先后發(fā)布實(shí)施了《產(chǎn)品可靠性通用大綱》、《可靠性工作程序》等頂層管理標(biāo)準(zhǔn)，下發(fā)了《XX裝置可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》、《XX裝置維修性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》、《元器件管理大綱》等企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展；結(jié)合信息收集的需要，下發(fā)了《產(chǎn)品可靠性信息管理規(guī)定》等一系列可靠性設(shè)計(jì)、管理等企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)管理方面正逐步建全和完善設(shè)計(jì)過程的可靠性保證體系，并在設(shè)計(jì)部門開展了一系列的設(shè)計(jì)報(bào)告模版的貫徹實(shí)施，從一定程度上對(duì)提高所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的固有可靠性的可信度提供了基礎(chǔ)保證。

四、 制造工藝可靠性

零件制造工藝可靠性（RM）包括工藝方法可靠性、工藝過程可靠性、設(shè)備精度及其可靠性等幾個(gè)方面。工藝過程可靠性由加工精度、工藝穩(wěn)定性、工序可靠性構(gòu)成。RM的影響因素多，有些是無法定量的。原則上，通過工藝管理可以控制工藝的影響以保證工藝可靠性，使得由工序能力指數(shù)定量地計(jì)算出工藝可靠度成為可能。

工序的可靠度可以用工序能力指數(shù)來綜合評(píng)價(jià)。工序能力指數(shù)可以通過一系列的工藝試驗(yàn)或者正常生產(chǎn)數(shù)據(jù)來確定。

綜上所述，制造工藝可靠性在很大程度上依賴于制造階段的可靠性管理。包括以下幾個(gè)方面：

1）制造工藝的可靠性管理，審查選擇工序、設(shè)備、工裝與量具、測量方法等；

2）生產(chǎn)操作的管理。

3）工量卡具及測量儀器的管理。

4）外購件、外協(xié)件的管理。

制造階段的可靠性管理與制造質(zhì)量保證是緊密相連的、相輔相成的，隨著近年來公司精益生產(chǎn)線的不斷增加，小形多樣化的流水生產(chǎn)線覆蓋面已包含從機(jī)械加工至產(chǎn)品總裝配的各階段，并先后發(fā)布了一系列的工藝制造過程控制標(biāo)準(zhǔn)，這使得產(chǎn)品制造過程的可靠度較以前得以提高。

五、可靠性試驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理

可靠性工程中，小批量產(chǎn)品可靠性的統(tǒng)計(jì)推斷是一個(gè)既重要又很難的問題。文獻(xiàn)[1]在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題的小樣本、極小樣本的試驗(yàn)結(jié)果處理方面作了一些探討，提出了幾種簡便適用且有一定精度的方法，尤其是其同類母體綜合法與計(jì)算公式串組法，是兩個(gè)物理概念明確、操作性好的方法，值得推廣應(yīng)用。

隨著小批量產(chǎn)品可靠性應(yīng)用問題研究的深入及工程問題的增多，有必要針對(duì)我單位的典型產(chǎn)品研究相應(yīng)的小樣本試驗(yàn)結(jié)果處理方法，目前我們通過與高等院校合作等方式，已在開展該方面的應(yīng)用研究。

六、小批量機(jī)械產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)體系

總的來說，產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計(jì)人員賦予、制造過程保證、檢測（試驗(yàn)）評(píng)定的。產(chǎn)品從設(shè)計(jì)開始、到提交用戶使用，其可靠性最終體現(xiàn)是在用戶的使用階段。如前所述，我們不難看出，對(duì)于小批量產(chǎn)品，由于樣本數(shù)的限制，此時(shí)運(yùn)用常規(guī)的機(jī)械可靠性工程方法缺乏相應(yīng)的理論基礎(chǔ)，其結(jié)果勢必是可信度低。

解決的方法：一方面，要加強(qiáng)小樣本機(jī)械產(chǎn)品可靠性理論與方法的理論學(xué)習(xí)和研究；另一方面，需要從管理的角度，建立一系列的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則來規(guī)范產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)等工作，建立小批量機(jī)械產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)體系。加強(qiáng)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到提付用戶使用全過程的可靠性管理工作，以保證產(chǎn)品的可靠性。這就需要除了一些可靠性管理方法的通用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、條例外，針對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造過程中的具體問題，訂立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或條例。如近期研制的采用氣體能源作動(dòng)中所使用的壓力容器，就需要對(duì)其設(shè)計(jì)中的工況選擇、應(yīng)力強(qiáng)度分析等建立一些規(guī)范與條例。只有這樣才可能把可靠性工作落實(shí)到實(shí)際工作中去，才能夠從體制、方法、程序等方面保證所要求的產(chǎn)品可靠性。

綜上所述，機(jī)械產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)體系至少要有三個(gè)層次，即通用標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械產(chǎn)品基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)及特定產(chǎn)品規(guī)范。

八、結(jié)束語

對(duì)于小批量機(jī)械產(chǎn)品的可靠性工作，由于其固有的特殊性，不能完全套用一般機(jī)械可靠性的理論與方法。需要尋找產(chǎn)品研制各個(gè)階段的可靠性工作標(biāo)準(zhǔn)，完善機(jī)械產(chǎn)品的可靠性標(biāo)準(zhǔn)體系，通過全過程管理來保障研制產(chǎn)品的可靠性。

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