第1章系统通用质量特性
除了系统的功能性会影响其可用度外，通用质量特性在保证系统可用度方面同样起着重要的作用。通用质量特性包括可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性和环境适应性，简称为“六性”。通用质量特性的研究工作覆盖系统的全寿命过程。通用质量特性是在论证中提出，在设计中落实，在研制生产中实现，在使用中发挥、保持和提高的。通用质量特性水平的形成和提高，需要通过一系列的设计、研制工作才能完成，一些重要通用质量特性指标甚至需要通过关键技术攻关来实现。通用质量特性水平能否达到设计要求，还必须通过试验手段来进行验证，通过使用方能确认。本章对系统的六大质量特性展开介绍。
随着计算机技术的发展和应用，工业设备逐渐进人了数字化时代。*早的工业智能系统的发展历史可以追溯到20世纪50年代和60年代，当时开始出现了*早的数字控制系统和自动化生产线，这些系统主要利用电子技术和控制理论来实现生产过程的自动化和智能化。到20世纪80年代和90年代，随着人工智能技术和专家系统的兴起，系统逐渐向智能化方向发展。专家系统被广泛应用于工业生产过程中的故障诊断、决策支持和生产调度等方面，为企业提高生产效率和质量提供了重要的支持。在21世纪，政府高度重视工业智能化的发展，提出了一系列支持政策和发展规划。由于大数据、云计算和物联网等新一代信息技术的快速发展，现代系统进人了全新的发展阶段。智能传感器、工业物联网平台和数据分析技术的成熟应用，使得现代系统具备了更高的智能化水平和数据化能力，可以实现生产过程的实时监测、预测维护、智能制造等功能，为工业企业提供了更多的增长点和发展机会。现代化系统成为了在制造业中应用计算机、机器人、传感器和通信网络等高科技的先进生产方式。
近年来，在供需两侧的共同推动下，现代系统领域的技术创新成果开始大规模地从实验室研究走向产业实践，智能化产业化进程不断加快。现有系统侧重于性能方面的突破，但对于可靠性领域的研究同样不容忽视。在可靠性工程领域，应用人工智能技术和数据分析方法，对工业设备进行智能化管理和优化。它结合了传感器、数据采集与分析、机器学习、自动化控制等多种技术手段，利用历史故障数据以及实时设备状态数据，实现缺陷识别与故障判定，进行智能化维护，从而实现系统性能评估的智能化和定制化。现代系统在国民经济关键部门发挥着重要作用，其故障和失效往往造成较为严重的社会以及经济影响。因此，如何保障系统稳定而安全地运行是可靠性工程领域研究的主要问题。
1.1系统可靠性
1.1.1可靠性相关概念
可靠性是指产品(组件或系统)在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。
基本可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，无故障工作的能力。基本可靠性反映产品对维修资源的要求。确定基本可靠性值时，应统计产品的所有寿命单位和所有的关联故障。
任务可靠性是指产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。
固有可靠性是指设计和制造赋予产品的，并在理想的使用和保障条件下所具有的可靠性。
使用可靠性是指产品在实际的环境中使用时所呈现的可靠性，它反映产品设计、制造、使用、维修、环境等因素的综合影响。
寿命剖面是指产品从交付到寿命终结或退役这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。它包括一个或几个任务剖面。
任务剖面是指产品完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述，其中包括任务成功或致命故障的判断准则。
1.1.2可靠性工作目标
1.可靠性管理要求
(1)系统总设计师对产品可靠性目标的实现全面负责；
(2)可靠性主管设计师协助产品总设计师制定可靠性工作项目并实施；
(3)产品可靠性设计师负责监督、指导、检查产品可靠性保证大纲的实施；
(4)质量保证部负责元器件检验、筛选及失效分析等工作的实施与监督；
(5)综合计划部负责将产品可靠性工作计划纳人科研计划中考核。
2.定性要求
可靠性定性要求是为获得可靠的产品，对产品设计、工艺、软件及其他方面提出的非量化要求，可靠性定性要求主要包括：
(1)充分继承相似型号的成熟技术；
(2)实施简化设计、标准化设计，消除不必要的功能和逻辑多余组件，减少
元器件和零件的品种、规格和数量；
(3)针对关键环节或可靠性较低的主要环节采用冗余设计；
(4)开展裕度设计、降额设计、热设计；
(5)开展贮存可靠性设计和耐环境设计；
(6)选择使用选用目录内及合格供方的元器件。
3.定量要求
可靠性定量要求包括平均故障间隔时间(MTBF)和系统运行可靠度，需要考虑它们的规定值、*低可接受值以及置信度。
1.1.3可靠性工作基本原则
一般按照系统相关标准执行，可结合型号具体特点，明确规定型号开展可靠性工作的基本原则。
1.1.4可靠性工作项目及实施要求
1.可靠性工作项目实施表
根据系统研制特点，确定研制各阶段可靠性工作项目，如表1-1所示。
2.可靠性管理
1)制定可靠性工作计划
在方案阶段初期编制可靠性工作计划，在后续阶段视情完善，可靠性工作计划通常由总体单位编制，由总师批准，经用户会签并通过评审，各分系统单位及重要单机产品根据总体单位编制的可靠性工作计划制定更加具体的可靠性工作计戈|J。可靠性工作计划是产品研制计划的重要组成部分，应与产品其他研制计划相适应、相协调，并纳人产品的研制计划，统一组织实施、考核。可靠性工作计划的主要内容应包括可靠性工作项目、工作要求、完成时间、完成形式、责任单位、检查评价方式等。
2)对转承制方和供方的监控
对转承制方和供方的可靠性工作进行及时有效的监督和控制，必要时应向转承制方提供可靠性技术培训，宣贯可靠性工作要求。承制方应在合同、任务书或其他技术文件中规定并实施以下监控内容：
(1)应遵循的可靠性技术管理文件、标准规范；
(2)可靠性定性、定量要求及其验证时机和方法；
(3)对转承制方可靠性工作实施监督和检查的安排；
(4)可靠性工作项目要求；
(5)转承制方执行故障报告、分析与纠正措施系统(Failure Report Analysis andCorrective Action System，FRACAS)的要求；
(6)承制方应参加的可靠性评审、可靠性试验的要求；
(7)转承制方或供应方提供的可靠性数据资料和其他技术文件等要求。
3)可靠性评审
对各研制阶段可靠性评审工作进行策划，可靠性评审节点及方式一般包括以下几方面：
(1)型号可靠性工作计划评审，一般组织专项评审；
(2)型号可靠性设计评审，结合型号方案设计、转阶段评审开展；
(3)故障模式影响及危害性分析（Failure Mode Effects and Criticality Analysis，FMECA)评审，一般组织专项评审；
(4)可靠性试验大纲、试验总结评审，须组织专项评审；
(5)各类型设备运行试验出厂前，组织可靠性专项评审或结合出厂质量分析开展可靠性评审；
(6)可靠性相关评审尽可能与维修性、测试性、安全性、保障性和环境适应性评审结合进行，必要时可单*进行；
(7)可靠性评审应按相关标准的有关内容进行；
(8)评审组织方应对可靠性评审中的问题进行跟踪并督促解决落实。
4)建立故障报告、分析与纠正措施系统(FRACAS)
故障报告、分析与纠正措施系统一般可结合本单位质量问题归零工作来实现。各级产品在研制过程中，对在设计、制造、检验、试验、测试、操作及运行过程中出现的问题均应按规定填写故障报告表以及故障分析、纠正和预防措施实施报告表，同时应举一反三，以防止故障重复发生，实现产品可靠性增长。
5)建立故障审查组织
建立故障审查组织，负责审查重大故障、故障发展趋势、纠正措施的执行情况和有效性。可成立专门的故障审查组织，或指定现有的某个机构负责故障审查工作，故障审查组织至少应包括设计、试验、生产和使用单位等各方面的代表，负责审查故障原因分析的正确性，审查纠正措施的执行情况和有效性，批准故障处理关闭。
3.可靠性设计与分析
1)可靠性建模与指标分配
可靠性建模与指标分配一般同步开展，形成可靠性建模与分配报告。根据任务剖面分别建立产品、分系统、单机的可靠性模型，包括可靠性框图和数学模型，并随研制阶段进展、技术状态变化对可靠性模型进行修改完善。
可靠性指标应按照从系统、分系统到单机的顺序进行逐级分配并预留适当的余量，确保分配结果覆盖可靠性指标涵盖的所有产品，分配结果是可验证的并满足指标要求。各级可靠性分配结果应列人研制任务书或设计技术要求中，作为开展可靠性设计的依据。可靠性指标分配时应考虑各组成单元的重要性、复杂性、继承性、工作环境严酷性、技术水平现实性、经济与周期局限性等因素，并根据工程经验进行必要的修正。可靠性分配的结果可随研制阶段进展、技术状态变化进行修改完善。
2)可靠性预计
对各级产品开展可靠性预计工作，以确定是否需要改进设计或确定能够满足可靠性指标要求的设计方案。总体单位要向分系统、单机单位明确可靠性预计的环境条件、任务时间等参数。
3)故障模式影响及危害性分析(FMECA)
与产品设计同步开展故障模式、影响及危害性分析工作，其实施程序与方法参照相关标准具体要求执行。故障模式、影响及危害性分析分析结果应形成专题报告，识别可靠性关键项目及涉及的重要特性，以确定管控措施，在设计评审、转阶段评审、产品验收、出厂评审时提交备查，对新研关键产品等应重点开展FMECA评审。
4)故障树分析(Fault Tree Analysis，FTA)
根据型号总体和分系统指定的顶事件自上而下进行故障树分析，分析各个底事件对顶事件发生影响的组合方式和传播途径，识别导致顶事件发生的各种可能的故障原因，并采取措施预防故障发生。
5)可靠性设计准则的制定与符合性检查
根据合同规定的可靠性要求，参照相关的标准和手册，并在认真总结工程经验的基础上制定专用的可靠性设计准则，供设计人员在产品设计中贯彻实施，应重视对相似产品曾经发生过的问题及其有效的纠正措施进行系统总结，纳人产品可靠性设计准则，以杜绝相同或相似问题的重复发生。
可针对型号研制特点制定专用可靠性设计准则，各研制单位结合型号可靠性设计准则及本单位的产品可靠性设计准则开展可靠性设计及符合性检查。
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