科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不僅改善了軍事裝備的性能，也使裝備本身復(fù)雜化。一方面，裝備的復(fù)雜化，對(duì)裝備的使用和保障技術(shù)提出了更高的要求，對(duì)相關(guān)技術(shù)的革新更加迫切；另一方面，重性能、輕效能傳統(tǒng)觀念的影響，忽視可靠性、維修性、保障性、安全性等的設(shè)計(jì)，造成裝備使用壽命短，故障嚴(yán)重，維修效率低，停用時(shí)間長(zhǎng)，壽命周期費(fèi)用高。實(shí)踐證明：可靠性是提高裝備作戰(zhàn)能力、控制全壽命周期費(fèi)用的主要因素，武器裝備復(fù)雜程度和技術(shù)含量越高，對(duì)裝備的可靠性要求也越來越高。隨著我軍武器裝備新型號(hào)研制中，較多采用了新技術(shù)、新材料、新設(shè)備等，因而，必然存在著較大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。加之在研制進(jìn)度、研制技術(shù)保障條件和研制經(jīng)費(fèi)等各方面因素的制約，也會(huì)給武器系統(tǒng)的研制帶來一定影響。因此，深入開展我軍武器裝備系統(tǒng)的可靠性分析與研究，既是預(yù)防和解決型號(hào)研制中技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的基本技術(shù)手段，又是降低裝備全壽命周期費(fèi)用，提高裝備整體效能的關(guān)鍵，同時(shí)也是實(shí)施綜合保障工程、開發(fā)配套保障資源、確保裝備在部署后盡快形成戰(zhàn)斗力的前提條件，因此，開展武器裝備可靠性設(shè)計(jì)研究是一項(xiàng)十分必要又迫在眉睫的研究課題。

1 我軍武器裝備可靠性研究現(xiàn)狀及問題

    我軍武器裝備的可靠性工作，由于多種因素的影響和制約，相對(duì)來說起步較晚，發(fā)展也比較遲緩，七十年代以前基本上是空白。進(jìn)入80年代以后，武器裝備的可靠性問題，作為一個(gè)具有明確內(nèi)涵的新概念，才在我國(guó)逐步被認(rèn)識(shí)、接受，并普及開來。特別是我國(guó)武器裝備研制和使用維修實(shí)踐中出現(xiàn)的許多重大質(zhì)量問題，更進(jìn)一步加深了對(duì)可靠性維修性保障性重要作用的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)了可靠性維修性保障性工作的發(fā)展。陸續(xù)編譯出版了一批可靠性維修性保障性文獻(xiàn)資料，制定了一批急需的可靠性維修性保障性軍用標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)，頒布了若干有關(guān)可靠性維修性保障性工作的指令性文件，如GJB368裝備維修性通用規(guī)范》、GJB450《裝備研制與生產(chǎn)的可靠性通用大綱》、GJB1371《裝備保障性分析》以及國(guó)防科工委《關(guān)于加強(qiáng)可靠性維修性工作的若干規(guī)定》、《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)武器裝備可靠性維修性工作的通知》等。在型號(hào)研制工作中也正在逐步貫徹落實(shí)可靠性維修性保障性要求，對(duì)可靠性、維修性、保障性方面的問題也進(jìn)行了一些研究，積累了不少有益經(jīng)驗(yàn)，但是，武器裝備的可靠性工作在我國(guó)仍面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)，主要面臨的一個(gè)明顯問題是可靠性分析與設(shè)計(jì)技術(shù)或方法越來越難以適應(yīng)武器系統(tǒng)日益復(fù)雜化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)高技術(shù)化的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，突出表現(xiàn)為：

    (1)可靠性分析、評(píng)估和試驗(yàn)常常要等到有了實(shí)體樣機(jī)才能進(jìn)行，難以跟上研制的進(jìn)程，在產(chǎn)品研制早期，可靠性設(shè)計(jì)與分析基本上是“看不見，摸不著”，設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)“心中無數(shù)”，使可靠性設(shè)計(jì)嚴(yán)重滯后于產(chǎn)品研制過程，不容易影響設(shè)計(jì)，從而使可靠性要求很難在裝備上實(shí)現(xiàn)。

    (2)在沒有實(shí)體樣機(jī)的早期階段可靠性分析、預(yù)計(jì)的準(zhǔn)確性相當(dāng)差，預(yù)計(jì)結(jié)果有時(shí)與實(shí)測(cè)值相差達(dá)一倍以上，對(duì)于某些復(fù)雜的武器系統(tǒng)甚至束手無策。

    (3)在國(guó)防科技部門，CAD技術(shù)越來越得到廣泛的使用，許多研制單位開始實(shí)施“無紙化設(shè)計(jì)”計(jì)劃，傳統(tǒng)的可靠性分析、驗(yàn)證或演示技術(shù)將跟不上設(shè)計(jì)的步伐。

    可見，傳統(tǒng)的可靠性分析、評(píng)估和試驗(yàn)對(duì)實(shí)體樣機(jī)的依賴性相當(dāng)大，究其原因，核心的問題是沒有將上下游結(jié)合好，沒有并行的觀念。其主要原因?yàn)槿狈π畔⒌募膳c共享，在早期的設(shè)計(jì)階段不能得到下游信息的支持，不能充分利用產(chǎn)品設(shè)計(jì)的信息來開展可靠性的設(shè)計(jì)與分析。因此本文提出以并行工程的理論為指導(dǎo)，開展面向并行工程的武器裝備可靠性性設(shè)計(jì)研究。

2 面向并行工程的武器裝備可靠性設(shè)計(jì)的基本理論

    2.1 并行工程內(nèi)涵

    并行工程的基本思想是將產(chǎn)品質(zhì)量需求和質(zhì)量特征融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中，在設(shè)計(jì)過程中就準(zhǔn)確地把握市場(chǎng)與用戶需求，全面考慮產(chǎn)品全生命周期各個(gè)階段的質(zhì)量需求與質(zhì)量目標(biāo)，通過為設(shè)計(jì)者提供實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的要求質(zhì)量所必需的知識(shí)及各類輔助手段，把一系列質(zhì)量保證工具與設(shè)計(jì)系統(tǒng)有機(jī)集成，確保設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)和制造時(shí)間，降低設(shè)計(jì)和制造成本。

    2.2 并行可靠性設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的區(qū)別與聯(lián)系

    2.2.1 并行可靠性設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的區(qū)別

    并行可靠性設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的根本區(qū)別就在于并行可靠性設(shè)計(jì)是建立在信息高度集成基礎(chǔ)之上的，而傳統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)由于更多地采用手工方式進(jìn)行，是一種周期較長(zhǎng)的串行過程，沒有信息的集成，因此不可能真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的并行。

    (1)并行可靠性設(shè)計(jì)是現(xiàn)代集成制造、并行設(shè)計(jì)的一個(gè)有機(jī)組成部分，不僅實(shí)現(xiàn)高度的信息集成與共享，而且強(qiáng)調(diào)通過組織多學(xué)科、多領(lǐng)域的、跨部門的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)共同來完成設(shè)計(jì)任務(wù)；傳統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)往往不能與其它性能設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來，各自單獨(dú)開展，很難真正將可靠性設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中，使得可靠性設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)成為互不相關(guān)的兩個(gè)方面。

    (2)并行可靠性設(shè)計(jì)以現(xiàn)代CAD、CAX、DFX工具為基礎(chǔ)，更加強(qiáng)調(diào)與其它工具的集成，不是傳統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)分析方法的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)化。CAX工具是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化描述與定義的基礎(chǔ)，當(dāng)前的CAD工具如Pro/E，NX等實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的數(shù)字化描述與定義，并行可靠性設(shè)計(jì)所需的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)可直接從相關(guān)的工程數(shù)據(jù)庫(kù)中提??；而DFX工具如面向分配、預(yù)計(jì)結(jié)果、人為因素、環(huán)境因素的設(shè)計(jì)等可以在設(shè)計(jì)早期盡快發(fā)現(xiàn)下游與可靠性相關(guān)的各種問題，是最具并行可靠性設(shè)計(jì)特征的工具；各種計(jì)算機(jī)輔助可靠性設(shè)計(jì)分析工具的應(yīng)用集成使得可靠性設(shè)計(jì)的輸入、輸出信息數(shù)字化，設(shè)計(jì)信息的共享更加方便、傳遞更加準(zhǔn)確和迅速、設(shè)計(jì)過程更加快捷。

    (3)并行可靠性設(shè)計(jì)突出計(jì)算機(jī)仿真的應(yīng)用，分析的對(duì)象由傳統(tǒng)的圖紙變?yōu)樘摂M的數(shù)字化樣機(jī)，強(qiáng)調(diào)可靠性分析、可靠性分配、可靠性預(yù)計(jì)以及可靠性評(píng)估的一體化。并行可靠性設(shè)計(jì)利用數(shù)字化整機(jī)的可靠性數(shù)據(jù)仿真可以獲得早期的可靠性設(shè)計(jì)反饋，發(fā)現(xiàn)各種相關(guān)故障問題和干涉現(xiàn)象，從而有效地減少因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或返工而引起的工程更改，通過數(shù)字化的樣機(jī)對(duì)故障率的仿真從而快速高效地對(duì)可靠性進(jìn)行定性與定量的分析和評(píng)價(jià)，并以分析與評(píng)價(jià)結(jié)果來修正產(chǎn)品的數(shù)字化模型，然后生成新的數(shù)字樣機(jī)，重新進(jìn)行可靠性仿真和評(píng)價(jià)，循環(huán)往復(fù)，直到得到最佳的設(shè)計(jì)方案。通過可靠性仿真以及與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)交互，真正實(shí)現(xiàn)了可靠性設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一體化，真正將可靠性設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中。

    2.2.2 并行可靠性設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的聯(lián)系

    并行可靠性設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的聯(lián)系主要體現(xiàn)在可靠性設(shè)計(jì)的目標(biāo)相同、工作內(nèi)容相同以及可靠性設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)技術(shù)的繼承性。

    (1)并行可靠性設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)有著共同的目標(biāo)，那就是達(dá)到規(guī)定的可靠性要求，以提高武器裝備的戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性，減少對(duì)維修人力和其它資源的要求，降低全壽命費(fèi)用，并為裝備全壽命管理提供必要的信息。

    (2)并行可靠性設(shè)計(jì)所應(yīng)進(jìn)行的可靠性設(shè)計(jì)、分析與評(píng)價(jià)的工作內(nèi)容并沒有本質(zhì)的變化，所需要做的工作仍然是提出可靠性定性、定量要求以作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，進(jìn)行可靠性分配以作為低層次的設(shè)計(jì)指標(biāo)，進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)以預(yù)測(cè)產(chǎn)品的可靠性水平，進(jìn)行可靠性分析以確定與故障有關(guān)的可靠性設(shè)計(jì)信息，制訂可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則作為產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的指導(dǎo)，對(duì)可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合分析以從可靠性的角度評(píng)估或優(yōu)選最佳的設(shè)計(jì)方案。

    (3)傳統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)分析方法在并行可靠性設(shè)計(jì)中仍然起著重要的作用，如可靠性分配、可靠性預(yù)計(jì)、FMEA、可靠性分析、可靠性綜合分析等方法在并行可靠性設(shè)計(jì)中仍會(huì)使用。各種可靠性設(shè)計(jì)分析方法和技術(shù)是并行設(shè)計(jì)中進(jìn)行維修性設(shè)計(jì)與分析的技術(shù)支撐，因此傳統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)分析方法和技術(shù)仍然是進(jìn)行并行可靠性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只是將用到這些方法與技術(shù)的過程進(jìn)行了優(yōu)化重組，將應(yīng)用這些方法與技術(shù)的工具進(jìn)行了集成，使它們之間可以方便的進(jìn)行信息交互與共享，避免了信息的不一致和信息的冗余。

3 面向并行工程的武器裝備可靠性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

    3.1 實(shí)現(xiàn)武器裝備并行可靠性設(shè)計(jì)的使能技術(shù)

    并行可靠性設(shè)計(jì)是武器裝備全生命周期的可靠性設(shè)計(jì)信息的集成與可靠性設(shè)計(jì)過程的集成，它不僅需要集成框架的支持，還需要以下各種使能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)：

    (1)質(zhì)量功能配置(QFD)。通過瀑布分解把用戶使用需求層層分解為對(duì)產(chǎn)品及其部件可靠性方面的需求以及保證可靠性質(zhì)量的后續(xù)過程的要求。

    (2)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與仿真工具的集成。各種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與仿真工具在可靠性設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)并行可靠性設(shè)計(jì)，需要將這些工具進(jìn)行集成，使它們能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交換與共享。

    (3)基于STEP的信息集成。并行可靠性設(shè)計(jì)基于STEP的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)表達(dá)與交換標(biāo)準(zhǔn)，建立完整的產(chǎn)品可靠性信息集成模型，并將其放在共享數(shù)據(jù)庫(kù)中，任一階段的設(shè)計(jì)修改信息都能直接反映到其它相關(guān)活動(dòng)中，保證數(shù)據(jù)的唯一性，后續(xù)可靠性設(shè)計(jì)過程可充分利用已有的信息進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)結(jié)果反饋給上游進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)和修改。

    (4)計(jì)算機(jī)支持群組協(xié)同工作環(huán)境?；诰W(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)協(xié)同工作環(huán)境，包括白板、音頻、視頻及應(yīng)用共享等基本功能，可支持異地并行可靠性設(shè)計(jì)。

    3.2 實(shí)現(xiàn)并行可靠性設(shè)計(jì)的瓶頸技術(shù)

    實(shí)現(xiàn)并行可靠性設(shè)計(jì)必須解決以下問題：產(chǎn)品可靠性信息的一致性描述，信息的數(shù)字化表達(dá)，信息的快速共享與應(yīng)用，面向產(chǎn)品壽命周期的設(shè)計(jì)以及對(duì)各種數(shù)據(jù)的依賴等，而這些問題的解決都需要集成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)的支持。因此我們說，集成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理是實(shí)現(xiàn)并行維修性設(shè)計(jì)的瓶頸技術(shù)。

    (1)并行可靠性設(shè)計(jì)要求能在不同的階段、不同的領(lǐng)域交互信息，因此不同階段、不同領(lǐng)域?qū)π畔⒌拿枋霰仨毷且恢碌?，不能產(chǎn)生二義性，這需要將不同階段、不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理，將它們組織在同一個(gè)邏輯環(huán)境中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的一致性描述。

    (2)并行可靠性設(shè)計(jì)必須基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境協(xié)同工作，充分應(yīng)用各種仿真技術(shù)，尤其是依靠虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)、分析與評(píng)價(jià)，因此相關(guān)的信息描述必須實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，便于計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的理解和處理。

    (3)并行可靠性設(shè)計(jì)為了提高設(shè)計(jì)效率，要求信息的快速共享與應(yīng)用，因此必須對(duì)信息進(jìn)行集成管理，將它們分層歸類，建立各種引用關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)雜而不亂的目的，以方便信息的快速導(dǎo)航與檢索。

    (4)并行可靠性設(shè)計(jì)需要解決產(chǎn)品壽命周期內(nèi)各個(gè)階段的可靠性相關(guān)問題，其有別于傳統(tǒng)的串行可靠性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)相鄰階段設(shè)計(jì)活動(dòng)的盡量并行，這要求上游階段對(duì)下游階段的信息預(yù)發(fā)布以及下游階段對(duì)上游階段的信息反饋，因此必須將壽命周期內(nèi)各個(gè)階段的可靠性信息進(jìn)行集成的管理，以支持壽命周期內(nèi)各階段可靠性工程活動(dòng)之間的信息交互。

    (5)并行可靠性設(shè)計(jì)需要多種產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的支持，包括幾何數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)等，它們不是可靠性設(shè)計(jì)領(lǐng)域所產(chǎn)生的信息，但在可靠性設(shè)計(jì)過程中需要以它們?yōu)榛A(chǔ)，對(duì)它們進(jìn)行參照或引用，因此，必須對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理，以方便可靠性工程活動(dòng)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的參照與引用。

    3.3 武器裝備并行可靠性設(shè)計(jì)流程模型

    由上述分析可見，可靠性設(shè)計(jì)過程與武器裝備的研發(fā)過程是并行的。根據(jù)可靠性設(shè)計(jì)是面向全壽命周期和面向并行工程的思想，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提出武器裝備并行可靠性設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流程總模型。以軍用工程機(jī)械的并行可靠性設(shè)計(jì)為例，可看到信息交流是實(shí)施并行可靠性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。由于所有工作在工程實(shí)施中是并行進(jìn)行的，要求所有成員能隨時(shí)了解工程、產(chǎn)品設(shè)計(jì)及實(shí)施的變化，工程進(jìn)度以及其他情況，這就要求各部門之間必須能夠即時(shí)進(jìn)行信息交流。在武器裝備并行可靠性設(shè)計(jì)流程程中有兩條并行的主線：一條是武器裝備的設(shè)計(jì)開發(fā)，另一條是裝備的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)方法。這兩條主線相互聯(lián)系、相互作用，構(gòu)成了基于并行工程的武器裝備可靠性設(shè)計(jì)的全過程。

所以，通過軍用工程機(jī)械的設(shè)計(jì)過程可看出，武器裝備的開發(fā)可分為（戰(zhàn)術(shù)）技術(shù)指標(biāo)論證、方案論證及確認(rèn)、工程研制（包括初步設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)階段）、設(shè)計(jì)定型、生產(chǎn)定型五個(gè)階段。

    根據(jù)并行可靠性設(shè)計(jì)流程，主要的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)方法包括可靠性分析、可靠性分配、可靠性預(yù)計(jì)、可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)與評(píng)估等。

4 結(jié)束語(yǔ)

    本文提出了基于并行工程的武器裝備可靠性設(shè)計(jì)思想，與傳統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，能夠真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的并行，充分考慮全過程的各種因素。本文分析闡述了武器裝備實(shí)現(xiàn)并行可靠性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)需要解決的問題，為武器裝備并行可靠性設(shè)計(jì)的研究指明了方向。