產(chǎn)品生產(chǎn)定型掛飛可靠性試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

李根成

(中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽 471009)

0 引 言

武器裝備既要求功能強(qiáng)大、性能優(yōu)良，又要求安全可靠地工作，故障時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并方便維修，使用時(shí)盡量少依賴其他設(shè)備保障。前者被稱為裝備的專用質(zhì)量特性，后者被稱為通用質(zhì)量特性[1]。

可靠性作為裝備重要的通用質(zhì)量特性指標(biāo)，是裝備的固有屬性，不但要靠研制階段的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，也與生產(chǎn)階段的工藝控制密切相關(guān)[1]。設(shè)計(jì)定型時(shí)研制的用于靶場外試驗(yàn)和靶場試驗(yàn)的產(chǎn)品數(shù)量常常有限，但研制單位對設(shè)計(jì)定型比較重視，所以該時(shí)期生產(chǎn)出的產(chǎn)品往往質(zhì)量較好。批生產(chǎn)時(shí)需交付的產(chǎn)品數(shù)量多，若批產(chǎn)工藝不完善或控制不到位，生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量水平則會波動較大[2]。為避免此類問題發(fā)生，軍方要求對產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)定型，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)定型后的批產(chǎn)工藝是否完善和穩(wěn)定。

該產(chǎn)品研制總要求中規(guī)定的平均故障間隔掛飛時(shí)間MTBF指標(biāo)為：最低可接受值87 h，置信度0.70；規(guī)定值150 h，置信度0.80。在設(shè)計(jì)定型時(shí)選取GJB899A《可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)》中的定時(shí)試驗(yàn)方案，對MTBF的最低可接受值進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室可靠性鑒定試驗(yàn)，即總有效試驗(yàn)時(shí)間T為檢驗(yàn)下限θ1的2.44倍，若期間出現(xiàn)的責(zé)任故障數(shù)不大于1，則認(rèn)為產(chǎn)品通過了鑒定試驗(yàn)。按GJB899A等文獻(xiàn)，θ1取值為最低可接受值87 h[3-6]。

軍方要求，批量生產(chǎn)前應(yīng)對小批試生產(chǎn)出的產(chǎn)品進(jìn)行功能性能試驗(yàn)、環(huán)境鑒定試驗(yàn)、電磁兼容試驗(yàn)、供電特性試驗(yàn)、可靠性鑒定試驗(yàn)等靶場外試驗(yàn)，之后進(jìn)行靶場試驗(yàn)。通過這一系列的生產(chǎn)定型試驗(yàn)后才能批量生產(chǎn)和交付，其中生產(chǎn)定型試驗(yàn)中需對MTBF進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室可靠性鑒定試驗(yàn)。

在選取可靠性試驗(yàn)方案時(shí)，使用方主要關(guān)注檢驗(yàn)下限及相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。在滿足使用方要求的前提下，生產(chǎn)方希望確定的試驗(yàn)方案應(yīng)使好產(chǎn)品高概率通過鑒定試驗(yàn)。在設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案時(shí)，使用方提出既然生產(chǎn)定型后要大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)定型階段應(yīng)檢驗(yàn)產(chǎn)品可靠性是否達(dá)到150 h，并取θ1=150 h。

雖然國家軍工產(chǎn)品定型委員會在1992年就提出了裝備生產(chǎn)定型程序和要求[7]，但嚴(yán)格按GJB1362開展生產(chǎn)定型試驗(yàn)的裝備很少。經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，涉及生產(chǎn)定型可靠性鑒定試驗(yàn)研究的論文也很少，有限的文獻(xiàn)沒有涉及壽命型指標(biāo)的驗(yàn)證方案[8-13]。陶勇[8]基于可接收質(zhì)量水平和過程平均值這兩個(gè)參數(shù)，給出了確定抽樣及定型時(shí)機(jī)的兩種方法；府大興等[9]總結(jié)了某機(jī)載雷達(dá)生產(chǎn)定型中的工藝技術(shù)及工藝實(shí)踐，提出通過完善工藝文件、加強(qiáng)過程控制來維持產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；楊策、董理等[10-11]針對魚雷生產(chǎn)定型試驗(yàn)樣本量小的問題，提出了基于先驗(yàn)信息的Bayes可靠性評估方法；文獻(xiàn)[12]重點(diǎn)對生產(chǎn)定型鑒定試驗(yàn)中的下限如何選取進(jìn)行了詳細(xì)闡述；文獻(xiàn)[13]對生產(chǎn)定型時(shí)成敗型產(chǎn)品的靶試方案進(jìn)行了可靠性分析。

下面從方案設(shè)計(jì)、生產(chǎn)定型、接收概率等方面對產(chǎn)品生產(chǎn)定型可靠性試驗(yàn)的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。

1 定時(shí)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1 方案設(shè)計(jì)

可靠性試驗(yàn)有工程試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)之分。前者主要目的是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性薄弱環(huán)節(jié)，為設(shè)計(jì)改進(jìn)提供信息，如可靠性研制試驗(yàn)、可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)；后者主要用于評估產(chǎn)品可靠性水平，為產(chǎn)品是否達(dá)到要求提供判斷依據(jù)，如定型階段的可靠性鑒定試驗(yàn)、生產(chǎn)階段的可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)，以及適用于研制、使用中測試產(chǎn)品可靠性的測定試驗(yàn)[14-16]。本文是評定產(chǎn)品可靠性水平，為能否生產(chǎn)定型提供依據(jù)，故為統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)。

GJB899A將統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)中的可靠性鑒定試驗(yàn)和可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)統(tǒng)稱為可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)，并提供了故障服從指數(shù)分布時(shí)序貫、定時(shí)、全數(shù)三類統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案[3]。該類產(chǎn)品的可靠性鑒定試驗(yàn)通常選用定時(shí)試驗(yàn)方案。

GJB899A明確，產(chǎn)品在定時(shí)截尾試驗(yàn)中的接收概率如下[3]：

(1)

式中：θ為產(chǎn)品的MTBF真值；r為接收產(chǎn)品時(shí)試驗(yàn)中允許的責(zé)任故障數(shù)；T為總有效試驗(yàn)時(shí)間。

式(1)描述的抽樣特性函數(shù)實(shí)際上是近似表達(dá)式，這可以從以下推導(dǎo)看出。

隨機(jī)抽取樣本量為n的一個(gè)樣本進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，當(dāng)累計(jì)試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到預(yù)定時(shí)間T時(shí)結(jié)束。設(shè)試驗(yàn)中共出現(xiàn)k次故障，若k≤r，認(rèn)為批產(chǎn)品可靠性合格，做出接收判決；若k>r，認(rèn)為批產(chǎn)品可靠性不合格，做出拒收判決。

設(shè)試驗(yàn)進(jìn)行到t時(shí)刻產(chǎn)品可靠度為R(t)，不可靠度為F(t)，產(chǎn)品可靠性服從指數(shù)分布，且指數(shù)分布參數(shù)為λ，則R(t)=e-λt，F(xiàn)(t)=1-e-λt，到t時(shí)刻，n個(gè)產(chǎn)品出現(xiàn)k次故障的概率為

(2)

組合表達(dá)式為

(3)

故到t時(shí)刻，產(chǎn)品故障次數(shù)k≤r，被接收的概率為

(4)

由于一般情況下產(chǎn)品的λ值都很低，故

1-λt

(5)

F(t)=1-R(t)≈1-(1-λt)=λt

(6)

即接收概率為

(7)

在nλt≤5，F(xiàn)(t)≤0.1的條件下，式(7)的二項(xiàng)概率可用泊松概率近似[4, 6]，即

(8)

一般情況下，n比較小，T≈nt，從而有

(9)

指數(shù)分布中θ=1/λ，故式(9)可寫為式(1)。

試驗(yàn)方案應(yīng)能保證可靠性不大于檢驗(yàn)下限θ1的產(chǎn)品被低概率接收，可靠性不小于檢驗(yàn)上限θ0的產(chǎn)品被高概率接收。一般要求P(θ1)=β(β為使用方風(fēng)險(xiǎn))，P(θ0)=1-α(α為生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn))，即

(10)

(11)

將α，β，θ0，θ1代入式(10)～(11)，可得定時(shí)試驗(yàn)方案中的T和r。由于r為整數(shù)，故T和r通常是近似解。將近似值T和r再代入式(10)～(11)，可得定時(shí)試驗(yàn)方案(T，r)中實(shí)際的生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)α′和使用方風(fēng)險(xiǎn)β′。GJB899A中的表A.6標(biāo)準(zhǔn)型定時(shí)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方案簡表和表A.7高風(fēng)險(xiǎn)定時(shí)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方案簡表就是這樣設(shè)計(jì)的。

1.2 算例分析

以GJB899A中表A.7中的定時(shí)試驗(yàn)方案20為例，方案中生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)和使用方風(fēng)險(xiǎn)的名義值α=β=30%，鑒別比d=θ0/θ1=2。將α，β和d代入式(10)～(11)，可得近似解T=3.7θ1，r=2。將T和r代入式(10)，可得α′=28.28%，約等于表A.7中的28.3%；將T和r代入式(11)，可得β′=28.54%，約等于表A.7中28.5%[3]。

GJB899A僅給出鑒別比d分別為1.5，2和3時(shí)的定時(shí)試驗(yàn)方案，當(dāng)直接選GJB899A的試驗(yàn)方案不符合產(chǎn)品實(shí)際時(shí)，可由式(10)～(11)設(shè)計(jì)定時(shí)試驗(yàn)方案[5]。

受到試驗(yàn)時(shí)間、產(chǎn)品數(shù)量等限制，有時(shí)無法采用同時(shí)滿足式(10)～(11)的試驗(yàn)方案。對武器裝備的鑒定是軍方要求，保證使用方風(fēng)險(xiǎn)排在第一位，即設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案時(shí)首先要滿足P(θ1)=β。在此基礎(chǔ)上，生產(chǎn)方考慮準(zhǔn)許的試驗(yàn)時(shí)間、受試產(chǎn)品數(shù)量、能承受的最大風(fēng)險(xiǎn)等，再設(shè)計(jì)鑒定試驗(yàn)方案。GJB899A中圖A.22～A.24分別給出了使用方風(fēng)險(xiǎn)β分別為10%，20%，30%時(shí)的定時(shí)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方案，這些方案就是依據(jù)式(11)設(shè)計(jì)的[3, 5]。

以GJB899A中圖A.23中的方案20-2為例，將β=20%，r=1代入式(11)，可得T/θ1=2.99，即有效試驗(yàn)時(shí)間為θ1的2.99倍。將T/θ1=2.99，d=2.73，r=1代入式(10)，可得α=29.92%，約等于圖A.23中的30%；將T/θ1=2.99，d=3.63，r=1代入式(10)，可得α=19.97%，約等于圖A.23中的20%；將T/θ1=2.99，d=5.63，r=1代入式(10)，可得α=9.977%，約等于圖A.23中的10%[3, 5]。

該型產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型時(shí)的方案30-2是依據(jù)β=30%，θ1=87 h直接從GJB899A中選定的，能保證通過可靠性鑒定試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)品MTBF小于87 h的概率不大于30%，即保證了使用方風(fēng)險(xiǎn)。如上所述，生產(chǎn)方希望好產(chǎn)品高概率通過試驗(yàn)，事實(shí)是這樣嗎？

2 檢驗(yàn)下限和檢驗(yàn)上限

2.1 檢驗(yàn)下限確定

GJB899A明確規(guī)定，可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)中檢驗(yàn)下限應(yīng)取MTBF的最低可接受值[3]，即無論是設(shè)計(jì)定型時(shí)的可靠性鑒定試驗(yàn)、生產(chǎn)定型時(shí)的可靠性鑒定試驗(yàn)，或是適用于生產(chǎn)與使用階段的可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)，檢驗(yàn)下限都取最低可接受值。設(shè)計(jì)定型時(shí)可靠性鑒定試驗(yàn)的檢驗(yàn)下限取最低可接受值不被質(zhì)疑，但生產(chǎn)定型時(shí)檢驗(yàn)下限是否應(yīng)比最低可接受值高一些？ 這種質(zhì)疑的主要理由如下：

一是產(chǎn)品一旦通過生產(chǎn)定型，其可靠性就不再增長了，所以生產(chǎn)定型可靠性鑒定試驗(yàn)的檢驗(yàn)下限應(yīng)比設(shè)計(jì)定型時(shí)的檢驗(yàn)下限適當(dāng)提高，否則生產(chǎn)定型后批量生產(chǎn)的產(chǎn)品可靠性不高。實(shí)際上，隨著對產(chǎn)品使用中發(fā)現(xiàn)問題的不斷改進(jìn)，特別是隨著生產(chǎn)工藝的不斷完善和成熟，即使在設(shè)計(jì)定型后，產(chǎn)品可靠性也會不斷提高[6, 14-18]。如GJB450A《裝備可靠性工作通用要求》明確，要對使用時(shí)的可靠性工作充分重視，特別是剛投入使用的初期，產(chǎn)品的使用可靠性不高，一方面是由于產(chǎn)品使用維護(hù)說明書不完善、使用者操作不熟練、技能未達(dá)到要求等引起，另一方面也暴露了導(dǎo)致產(chǎn)品固有可靠性不高的設(shè)計(jì)、工藝制造等方面的薄弱環(huán)節(jié)。因此，應(yīng)對使用中發(fā)現(xiàn)的問題盡可能進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)完善使用維護(hù)說明書，加強(qiáng)對使用操作者的技能培訓(xùn)，從而使產(chǎn)品的固有可靠性盡快達(dá)到規(guī)定值，使用可靠性盡快達(dá)到成熟期目標(biāo)值[19]。

另外，GJB899A明確“本標(biāo)準(zhǔn)適用于GJB450A規(guī)定的可靠性鑒定試驗(yàn)(工作項(xiàng)目404)和可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)(工作項(xiàng)目405)”[3]，而GJB450A中明確可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)的目的是“驗(yàn)證批生產(chǎn)產(chǎn)品的可靠性是否保持在規(guī)定的水平”[19]。在產(chǎn)品壽命周期中，生產(chǎn)定型介于設(shè)計(jì)定型之后、批生產(chǎn)及使用之前，所以介于設(shè)計(jì)定型與生產(chǎn)使用之間的生產(chǎn)定型，該時(shí)期進(jìn)行的可靠性鑒定試驗(yàn)的檢驗(yàn)下限不應(yīng)比最低可接受值高。

2.2 檢驗(yàn)上限確定

另一個(gè)錯(cuò)誤觀點(diǎn)是可靠性只要達(dá)到最低可接受值，產(chǎn)品就能順利通過鑒定試驗(yàn)，基于此推斷出通過設(shè)計(jì)定型的產(chǎn)品可靠性離規(guī)定值尚有不少差距。這是對設(shè)計(jì)定型時(shí)產(chǎn)品可靠性應(yīng)至少達(dá)到最低可接受值的錯(cuò)誤理解。從可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)公式P(θ1)=β可知，若產(chǎn)品可靠性僅達(dá)到最低可接受值，則通過驗(yàn)證試驗(yàn)的概率為β，即通過可靠性鑒定試驗(yàn)的概率低。事實(shí)上，只有產(chǎn)品可靠性真值約等于鑒定試驗(yàn)中選取的檢驗(yàn)上限時(shí)才能大概率通過試驗(yàn)，而可靠性鑒定試驗(yàn)中的檢驗(yàn)上限一般應(yīng)約等于規(guī)定值[5, 17-18]。從GJB899A中任意一個(gè)定時(shí)試驗(yàn)方案的抽樣特性曲線也可以直觀看出：θ在檢驗(yàn)下限θ1附近時(shí)，接收概率約為β；θ在檢驗(yàn)上限θ0附近時(shí)，接收概率約為1-α[3]。

GJB1909A《裝備可靠性維修性保障性要求論證》中定義，規(guī)定值是“用戶期望裝備達(dá)到的合同指標(biāo)”[20]。事實(shí)上，生產(chǎn)方常將規(guī)定值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，并通過元器件、原材料、標(biāo)準(zhǔn)件的選用，以及可靠性設(shè)計(jì)分析、可靠性試驗(yàn)等，盡可能使產(chǎn)品的可靠性達(dá)到、甚至超過規(guī)定值。如通過可靠性預(yù)計(jì)從不同的設(shè)計(jì)方案中選優(yōu)，預(yù)計(jì)值大于規(guī)定值(通常要求為規(guī)定值的1.1～1.2倍)的方案常被選用[21]；通過可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)暴露產(chǎn)品的可靠性薄弱環(huán)節(jié)并盡可能改進(jìn)，以快速提高產(chǎn)品可靠性至規(guī)定值附近。

當(dāng)產(chǎn)品可靠性達(dá)到規(guī)定值時(shí)，說明產(chǎn)品可靠性好，應(yīng)大概率接收產(chǎn)品。若選用的檢驗(yàn)上限大于規(guī)定值，則勢必使生產(chǎn)方承受較大風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榭煽啃哉嬷到咏鼨z驗(yàn)上限時(shí)才大概率被接收。所以GJB899A明確，不能僅為快速做出試驗(yàn)判決而選擇過大的鑒別比。檢驗(yàn)上限=檢驗(yàn)下限×鑒別比，鑒別比過大會導(dǎo)致檢驗(yàn)上限大，若檢驗(yàn)上限大于可靠性的規(guī)定值，將導(dǎo)致可靠性達(dá)到規(guī)定值的好產(chǎn)品通過可靠性鑒定試驗(yàn)的概率不會高[3, 22]。

2.3 算例分析

查GJB899A可知，設(shè)計(jì)定型時(shí)選擇的方案30-2在α=30%時(shí)，鑒別比d=2.22[3]，對應(yīng)的檢驗(yàn)上限θ0=d×θ1=2.22×87=193.14 h，即MTBF達(dá)到193.14 h的產(chǎn)品通過方案30-2的概率為1-α=70%。由式(10)計(jì)算的結(jié)果為

(12)

若設(shè)計(jì)定型時(shí)MTBF已達(dá)到規(guī)定值150 h，由式(1)可得，通過鑒定試驗(yàn)的概率為

(13)

即MTBF達(dá)到規(guī)定值的好產(chǎn)品通不過設(shè)計(jì)定型可靠性鑒定試驗(yàn)的概率約為1-0.588 2=0.411 8=41.18%，其根源在于選擇的鑒別比d。

由GJB899A中圖A.24可知，d取2.22時(shí)，生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)名義值為30%；d=2.96時(shí)，α=20%；d=4.59時(shí)，α=10%。鑒別比越大，檢驗(yàn)上限越高，對應(yīng)的生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)名義值越小。如前所述，檢驗(yàn)上限應(yīng)約等于可靠性的規(guī)定值，這樣方案中的生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)名義值才與實(shí)際的生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)相近。對于本文中的產(chǎn)品，d=4.59時(shí)，檢驗(yàn)上限θ0=d·θ1=4.59×87=399.33 h，即產(chǎn)品可靠性達(dá)到399.33 h時(shí)，通過方案30-2的鑒定試驗(yàn)的概率為1-10%，而399.33 h遠(yuǎn)高于150 h這一設(shè)計(jì)指標(biāo)，故d=4.59時(shí)的名義值α=10%與實(shí)際的生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)41.18%差別很大。

所以可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)的檢驗(yàn)上限θ0雖不取決于規(guī)定值，但應(yīng)參照規(guī)定值選取，即θ0應(yīng)約等于規(guī)定值。本文中取α=β=30%，θ1=87，θ0=150，按式(10)～(11)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，得出近似值r=3，T=4.76θ1，將T和r再代入式(10)，可得

(14)

將T和r再代入式(11)，可得

(15)

即該方案中的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)為：α′=0.299 4，β′=0.300 3。

按產(chǎn)品可靠性參數(shù)設(shè)計(jì)的方案與GJB899A中方案30-2的對比如表1所示。

表1 兩種方案的對比

從表1可以看出，兩種方案中使用方風(fēng)險(xiǎn)實(shí)際值幾乎相同，生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)實(shí)際值差別很大，這可以從設(shè)計(jì)的方案中允許故障數(shù)為方案30-2的3倍、而試驗(yàn)時(shí)間不足其2倍直觀地理解。

3 生產(chǎn)定型可靠性試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

3.1 生產(chǎn)定型鑒定試驗(yàn)時(shí)間確定

使用方初始提出生產(chǎn)定型可靠性鑒定試驗(yàn)仍采用方案30-2，只不過將規(guī)定值及其置信度作為確定θ1及β的依據(jù)，即θ1=150 h，β=1-置信度=20%。由以上分析知，P(150)=P(θ1)=β≈20%，即可靠性達(dá)到規(guī)定值的產(chǎn)品通過該試驗(yàn)的概率約為20%，這顯然違背初衷。原因在于將檢驗(yàn)生產(chǎn)定型階段是否達(dá)到規(guī)定值錯(cuò)誤地理解為θ1=150 h，β=20%。

如上所述，生產(chǎn)定型試驗(yàn)方案仍應(yīng)保證θ1=87 h，β=30%。為對生產(chǎn)定型時(shí)產(chǎn)品可靠性是否達(dá)到規(guī)定值150 h(置信度0.80)進(jìn)行摸底，可以按照定時(shí)截尾可靠性評估確定可靠性鑒定試驗(yàn)的最少試驗(yàn)時(shí)間：

(16)

將r=0，p=0.80，θL=150 h代入式(16)，可得最少試驗(yàn)時(shí)間T=241.42 h。設(shè)計(jì)定型時(shí)方案30-2對應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間為2.44θ1=2.44×87 h=212.28 h，小于最少試驗(yàn)時(shí)間241.42 h，故方案30-2不能對產(chǎn)品是否達(dá)到規(guī)定值150 h(置信度0.80)進(jìn)行摸底。

從GJB899A圖A.24可知，方案30-3(r=2，T=3.62θ1)和方案30-4(r=3，T=4.76θ1)的試驗(yàn)時(shí)間分別為3.62×87=314.94 h和4.76×87=414.12 h，都大于241.42，即在滿足θ1=87 h，β=30%的基礎(chǔ)上，這兩個(gè)試驗(yàn)方案都能對規(guī)定值150 h(置信度0.80)進(jìn)行摸底。

由式(1)可知，可靠性達(dá)到150 h的產(chǎn)品，通過方案30-3的概率為

(17)

通過方案30-4的概率為

(18)

與方案30-4相比，方案30-3的試驗(yàn)時(shí)間較短，但MTBF達(dá)到150 h的產(chǎn)品通過試驗(yàn)的概率比方案30-4低約5%。

3.2 試驗(yàn)方案分析

經(jīng)生產(chǎn)方權(quán)衡并征得使用方及承試方同意，最終確定的生產(chǎn)定型可靠性鑒定試驗(yàn)方案為：對產(chǎn)品進(jìn)行314.94 h的定時(shí)截尾試驗(yàn)，若試驗(yàn)未進(jìn)行至314.94 h時(shí)產(chǎn)品已出現(xiàn)3個(gè)責(zé)任故障，則提前結(jié)束試驗(yàn)，并做出未通過鑒定試驗(yàn)的結(jié)論；若314.94 h的試驗(yàn)中產(chǎn)品責(zé)任故障數(shù)不大于3，則做出通過鑒定試驗(yàn)的結(jié)論，并評估產(chǎn)品的實(shí)際可靠性水平。

(1)若產(chǎn)品在314.94 h的試驗(yàn)中出現(xiàn)3個(gè)責(zé)任故障，由式(16)可知，置信度0.70時(shí)，θL=66.13 h，小于87 h的最低可接受值。若尚未進(jìn)行到314.94 h時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)3個(gè)責(zé)任故障，產(chǎn)品MTBF不會大于66.13 h，故可做出提前結(jié)束試驗(yàn)的判決，并給出未通過生產(chǎn)定型可靠性鑒定試驗(yàn)的結(jié)論。

(2)若產(chǎn)品在314.94 h的試驗(yàn)中出現(xiàn)2個(gè)責(zé)任故障，則置信度0.70時(shí)，θL=87.11 h，大于最低可接受值87 h(置信度0.70)，可做出通過可靠性鑒定試驗(yàn)的結(jié)論；置信度0.80時(shí)，θL=73.60 h，遠(yuǎn)小于規(guī)定值150 h(置信度0.80)，即雖然產(chǎn)品通過了可靠性鑒定試驗(yàn)，但其MTBF離規(guī)定值差距很大。

(3)若產(chǎn)品在314.94 h的試驗(yàn)中出現(xiàn)1個(gè)責(zé)任故障，置信度0.70時(shí)，θL=129.12 h>87 h；置信度0.80時(shí)，θL=105.18 h<150 h，即可做出通過可靠性鑒定試驗(yàn)的結(jié)論，產(chǎn)品MTBF離規(guī)定值尚有距離。

(4)若產(chǎn)品在314.94 h的試驗(yàn)中無責(zé)任故障，置信度0.70時(shí)，θL=261.58 h>87 h；置信度0.80時(shí)，θL=195.68 h，超過了規(guī)定值150 h(置信度0.80)，即可做出如下結(jié)論：產(chǎn)品通過可靠性鑒定試驗(yàn)，且MTBF已達(dá)到并超過規(guī)定值。

因此，314.94 h的試驗(yàn)時(shí)間能對產(chǎn)品是否達(dá)到規(guī)定值進(jìn)行摸底。試驗(yàn)中不同責(zé)任故障數(shù)對應(yīng)的可靠性評估值如表2所示。

當(dāng)時(shí)，1發(fā)產(chǎn)品經(jīng)歷了314.94 h的生產(chǎn)定型可靠性鑒定試驗(yàn)，試驗(yàn)中出現(xiàn)1次責(zé)任故障(導(dǎo)引部件不截獲故障)，從表2可看出，置信度0.70時(shí)掛飛MTBF下限值為129.12 h，大于最低可接受值87 h，故判定產(chǎn)品順利通過試驗(yàn)；置信度0.80時(shí)掛飛MTBF下限值為105.18 h，離規(guī)定值150 h仍有差距，可通過持續(xù)改進(jìn)促進(jìn)可靠性的不斷提高。

表2 不同責(zé)任故障數(shù)的可靠性試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 束 語

本文基于壽命型產(chǎn)品定時(shí)試驗(yàn)中的接收概率，對某產(chǎn)品原設(shè)計(jì)定型可靠性鑒定試驗(yàn)中的方案進(jìn)行了剖析。雖然設(shè)計(jì)定型時(shí)產(chǎn)品通過了可靠性鑒定試驗(yàn)，但實(shí)際的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)為41.8%，遠(yuǎn)高于名義值10%。通過對兩種錯(cuò)誤觀點(diǎn)的分析，設(shè)計(jì)出既能考核掛飛MTBF不低于最低可接受值，又能對MTBF是否達(dá)到規(guī)定值進(jìn)行摸底的生產(chǎn)定型可靠性鑒定試驗(yàn)方案。