裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制中可靠性比測(cè)試驗(yàn)方案探討*

陳 穎

（武漢數(shù)字工程研究所 武漢 430205）

1 引言

隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的日漸完善，國(guó)防科技工業(yè)的管理體制發(fā)生了巨大調(diào)整，傳統(tǒng)軍工企業(yè)均逐漸轉(zhuǎn)型為自負(fù)盈虧的裝備研制單位。部分優(yōu)勢(shì)民營(yíng)企業(yè)也在軍民融合戰(zhàn)略下，紛紛參與到軍事裝備的研發(fā)工作中，因此，競(jìng)爭(zhēng)性研制日漸成為軍事裝備的發(fā)展趨勢(shì)，這不僅降低了軍事裝備的研發(fā)成本，也加快了軍事裝備的技術(shù)迭代更新速度［1～4］。

開展競(jìng)爭(zhēng)性研制的裝備常通過(guò)對(duì)系列試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)完成優(yōu)選，主要包括功能性能試驗(yàn)、環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)、電磁兼容性試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)等。特別地，由于裝備尚處于研制階段，直接開展可靠性鑒定試驗(yàn)的成本高，而參與競(jìng)爭(zhēng)性研制單位較多，經(jīng)常面臨研制經(jīng)費(fèi)不足、考核過(guò)嚴(yán)等問(wèn)題。如何降低試驗(yàn)的費(fèi)用，最大限度給予各參研單位通過(guò)機(jī)會(huì)，并選出可靠性水平較高的產(chǎn)品，這是作為裝備競(jìng)爭(zhēng)性采購(gòu)發(fā)標(biāo)單位需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。本文基于裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制工作的特點(diǎn)，對(duì)可靠性比測(cè)試驗(yàn)方案進(jìn)行了研究，并給出相關(guān)建議。

2 裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制可靠性比測(cè)存在問(wèn)題

2.1 裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制工作存在的問(wèn)題

我國(guó)的武器裝備研制工作已經(jīng)從模仿逐步走向創(chuàng)新化發(fā)展，現(xiàn)代化武器裝備所包含的所包含的新技術(shù)、新工藝、新材料越來(lái)越多，單純依靠軍工國(guó)企來(lái)開展創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用難以適應(yīng)國(guó)際形勢(shì)快速變化，高新武器裝備面臨的研制風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越高。裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制就是要通過(guò)市場(chǎng)化的手段，來(lái)積極調(diào)動(dòng)國(guó)企和民企的主動(dòng)性，是在裝備競(jìng)爭(zhēng)性采購(gòu)大趨勢(shì)下必須要開展的工作，主要包括公開招標(biāo)采購(gòu)、競(jìng)爭(zhēng)性談判采購(gòu)、邀請(qǐng)招標(biāo)采購(gòu)和詢價(jià)采購(gòu)。武器裝備作為商品，存在許多相同的承研單位，自然的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)促使裝備的價(jià)格大幅降低并確保裝備采購(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)可控，使得裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制工作具有公平競(jìng)爭(zhēng)、廣泛參與、創(chuàng)新性強(qiáng)等特點(diǎn)［5～8］。

同時(shí)，在裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制的工程實(shí)踐中，比測(cè)試驗(yàn)存在諸多問(wèn)題，包括：

1）裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制工作的標(biāo)準(zhǔn)欠缺，尤其是實(shí)物裝備的試驗(yàn)比測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)武器裝備相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于繁雜和詳細(xì)，總裝備部、各軍兵種、各大軍工集團(tuán)以及各單位內(nèi)部等均有大量的參照標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常出現(xiàn)某型號(hào)裝備適合于多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而難以在開展競(jìng)爭(zhēng)性采購(gòu)過(guò)程中拿出統(tǒng)一的要求，特別地，針對(duì)裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制工作的可靠性比測(cè)試驗(yàn)，目前還沒(méi)有合適的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)適用；

2）試驗(yàn)的成本高，部分中小企業(yè)難以承受。為了獲得功能性能、通用質(zhì)量特性均優(yōu)良的裝備，競(jìng)爭(zhēng)性研制過(guò)程中會(huì)安排大量的比測(cè)試驗(yàn)。對(duì)于中小企業(yè)來(lái)講，很難有大量的時(shí)間、人力、物力等花費(fèi)在裝備的競(jìng)爭(zhēng)性比測(cè)試驗(yàn)中，亟需將競(jìng)爭(zhēng)性研制裝備的比測(cè)試驗(yàn)進(jìn)行合理優(yōu)化；

3）比測(cè)試驗(yàn)考核過(guò)于嚴(yán)格，否決項(xiàng)試驗(yàn)設(shè)置過(guò)多。參加競(jìng)爭(zhēng)性研制的很多均是中小企業(yè)，或者是剛剛進(jìn)入該裝備領(lǐng)域的企業(yè)，對(duì)于很多要求仍在熟悉過(guò)程中，一票否決容易過(guò)早將綜合質(zhì)量水平較高的企業(yè)排除，應(yīng)盡量讓企業(yè)有較多機(jī)會(huì)參與后續(xù)試驗(yàn)，從而選出綜合表現(xiàn)優(yōu)良的裝備。

因此，在設(shè)計(jì)可靠性比測(cè)試驗(yàn)方案時(shí)，需要綜合考慮試驗(yàn)成本以及承研單位的產(chǎn)品質(zhì)量水平，并盡量選擇有合理依據(jù)的試驗(yàn)方案。

2.2 可靠性比測(cè)試驗(yàn)面臨的問(wèn)題

在裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制工作中開展的可靠性比測(cè)試驗(yàn)，主要是通過(guò)設(shè)計(jì)合理的試驗(yàn)剖面、試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方案以及開展相應(yīng)的功能性能檢測(cè)，完成對(duì)參研單位實(shí)物裝備可靠性水平的必選。對(duì)于艦載裝備，可靠性試驗(yàn)剖面可直接根據(jù)裝備的安裝平臺(tái)（水面艦船、潛艇）及安裝環(huán)境（艙外、艙內(nèi)有溫控、艙內(nèi)無(wú)溫控）選用GJB899A-2009規(guī)定的試驗(yàn)剖面；功能性能的檢測(cè)，則根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)以及在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的環(huán)境條件限制，設(shè)計(jì)統(tǒng)一的檢測(cè)項(xiàng)目，采用統(tǒng)一的檢測(cè)手段。因此，在實(shí)際工程中，主要面臨的困難包括：

1）選擇合適的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方案。常規(guī)的可靠性試驗(yàn)主要包括環(huán)境應(yīng)力篩選、可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)、可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)、可靠性鑒定試驗(yàn)和可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)，其具體對(duì)比參見表1。前兩類試驗(yàn)均與產(chǎn)品的MTBF要求無(wú)關(guān)，屬于定性分析類的試驗(yàn)；后三類試驗(yàn)與產(chǎn)品的MTBF要求相關(guān)，若產(chǎn)品MTBF要求過(guò)高時(shí)，試驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，并且均屬于否決型試驗(yàn)，一旦試驗(yàn)不通過(guò)，則競(jìng)爭(zhēng)性研制單位就面臨出局的問(wèn)題。

表1 常見可靠性試驗(yàn)類型［9～10］

2）試驗(yàn)過(guò)程結(jié)束后合理的評(píng)分規(guī)則。產(chǎn)品的功能性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果往往具有很大的隨機(jī)性，受到供電電壓、模擬信號(hào)強(qiáng)度等因素的影響，同時(shí)可靠性比測(cè)試驗(yàn)是在已經(jīng)完成功能性能比測(cè)試驗(yàn)之后開展的，再以產(chǎn)品的功能性能指標(biāo)合格的測(cè)試結(jié)果作為比測(cè)，容易受到產(chǎn)品研制單位的質(zhì)疑，故作為可靠性試驗(yàn)應(yīng)盡量從產(chǎn)品的可靠性表現(xiàn)角度出發(fā)來(lái)設(shè)計(jì)評(píng)分規(guī)則。

3 可靠性比測(cè)試驗(yàn)方案

3.1 MTBF保證試驗(yàn)方案介紹

MTBF保證試驗(yàn)又叫可靠性保證試驗(yàn)，是MIL-HDBK-781A提出的一種可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)方案，未納入GJB899A-2009的試驗(yàn)方案范疇，主要用于在產(chǎn)品批生產(chǎn)階段以一定的置信度來(lái)考核產(chǎn)品的可靠性水平。通過(guò)MTBF保證試驗(yàn)的產(chǎn)品，可認(rèn)為是消除了較高早期失效并達(dá)到了設(shè)計(jì)的MTBF值，工程上可用于推斷產(chǎn)品的MTBF水平［11～12］。

MTBF保證試驗(yàn)主要采用無(wú)故障工作時(shí)間的方式，規(guī)定一個(gè)長(zhǎng)度為2T的試驗(yàn)時(shí)間，僅當(dāng)產(chǎn)品連續(xù)無(wú)故障工作時(shí)間達(dá)到T時(shí)，通過(guò)試驗(yàn)考核。MTBF保證試驗(yàn)的無(wú)故障試驗(yàn)時(shí)間T確定公式如下［13］：

式中，Ps為通過(guò)MTBF保證試驗(yàn)的概率值；θ為產(chǎn)品MTBF的要求值，h；T為無(wú)故障試驗(yàn)時(shí)間，h。

當(dāng)Ps=0.98，計(jì)算得到無(wú)故障試驗(yàn)時(shí)間T=0.212θ；當(dāng)Ps=0.99，計(jì)算得到無(wú)故障試驗(yàn)時(shí)間T=0.148θ。

3.2 比測(cè)試驗(yàn)具體方案

結(jié)合裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制過(guò)程中可靠性比測(cè)試驗(yàn)面臨的問(wèn)題，從盡量降低試驗(yàn)成本、最大限度給予通過(guò)機(jī)會(huì)的角度，制定如下可靠性比測(cè)試驗(yàn)方案：

1）試驗(yàn)剖面。開展競(jìng)爭(zhēng)性研制的裝備根據(jù)其安裝平臺(tái)，采用GJB899A-2009中規(guī)定的綜合環(huán)境試驗(yàn)剖面，主要包括地面固定裝備、地面移動(dòng)裝備、水面艦船艙內(nèi)有溫控裝備、潛艇裝備等；

2）試驗(yàn)時(shí)間。采用3.1節(jié)所述的MTBF保證試驗(yàn)方案，根據(jù)裝備故障情況，最短試驗(yàn)時(shí)間為0.212θ，最長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間為0.424θ。也即是若裝備在試驗(yàn)時(shí)間區(qū)間［0，0.212θ］內(nèi)發(fā)生故障，可以在故障修復(fù)后繼續(xù)開展試驗(yàn)；若在（0.212θ，0.424θ］內(nèi)發(fā)生故障，則試驗(yàn)立即終止并退出競(jìng)爭(zhēng)性研制后續(xù)試驗(yàn)；

3）功能性能檢測(cè)。按照試驗(yàn)箱內(nèi)的檢測(cè)條件限制，制定統(tǒng)一的檢測(cè)表格并要求檢測(cè)項(xiàng)目相同、檢測(cè)方法一致、檢測(cè)設(shè)備共用；

4）設(shè)備的擺放。由于試驗(yàn)箱容積的限制，很難讓各參研單位的設(shè)備擺放在相同的試驗(yàn)箱、相同的位置，一般是事先將各擺放位置進(jìn)行編號(hào)，然后各參研單位通過(guò)抽簽確定其設(shè)備擺放位置；

5）試驗(yàn)過(guò)程的監(jiān)督。為了對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)督，便于試驗(yàn)過(guò)程中及試驗(yàn)后的爭(zhēng)議處理，通常在試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行全程錄像，確保每臺(tái)設(shè)備均在攝像范圍內(nèi)；

6）試驗(yàn)工作組。試驗(yàn)前成立試驗(yàn)工作組，由訂購(gòu)方、試驗(yàn)單位和各研制單位共同組成；

7）試驗(yàn)過(guò)程。試驗(yàn)前組織對(duì)試驗(yàn)大綱、試驗(yàn)程序進(jìn)行評(píng)審，并對(duì)產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件進(jìn)行確認(rèn)；試驗(yàn)后對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)審確認(rèn)；

8）故障處理。試驗(yàn)過(guò)程中允許發(fā)生故障，故障后進(jìn)行修復(fù)即可，故障的修復(fù)時(shí)間不計(jì)入試驗(yàn)時(shí)間；

9）評(píng)分指標(biāo)。可靠性比測(cè)試驗(yàn)常用具有一定區(qū)分度的指標(biāo)包括首次故障時(shí)間、試驗(yàn)中的故障次數(shù)、通過(guò)試驗(yàn)時(shí)累計(jì)試驗(yàn)時(shí)間、故障的嚴(yán)重程度，特別地，針對(duì)故障嚴(yán)重程度指標(biāo)，可以定量化為是否需要更換備品備件。

4 結(jié)語(yǔ)

可靠性比測(cè)試驗(yàn)作為可靠性試驗(yàn)中一種基于裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制而衍生出來(lái)的試驗(yàn)類型，其試驗(yàn)?zāi)康募床皇且蕹a(chǎn)品的早期失效，也不是要驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)要求，而是快速地將各參研單位實(shí)物裝備的可靠性水平進(jìn)行高低排序，為后續(xù)的裝備采購(gòu)工作提供客觀依據(jù)?？煽啃宰鳛檠b備的重要指標(biāo)，必須要慎重對(duì)待，但也應(yīng)該考慮到裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制工作中各研制單位的成本輸出和客觀風(fēng)險(xiǎn)，盡量在試驗(yàn)設(shè)置上給予研制單位一定的容錯(cuò)，避免因偶然的故障而使參研單位立刻出局，可以提高中小企業(yè)參加軍事裝備競(jìng)爭(zhēng)性采購(gòu)的積極性。本文基于MTBF保證試驗(yàn)給出的可靠性比測(cè)試驗(yàn)方案，可以為后續(xù)裝備競(jìng)爭(zhēng)性研制可靠性比測(cè)試驗(yàn)方案的制定提供參考。