科學技術(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，對裝備的使用和保障技術(shù)提出了更高的要求，對相關(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，造成裝備使用壽命短，故障嚴重，維修效率低，停用時間長，壽命周期費用高。實踐證明：可靠性是提高裝備作戰(zhàn)能力、控制全壽命周期費用的主要因素，武器裝備復(fù)雜程度和技術(shù)含量越高，對裝備的可靠性要求也越來越高。隨著我軍武器裝備新型號研制中，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)風險。加之在研制進度、研制技術(shù)保障條件和研制經(jīng)費等各方面因素的制約，也會給武器系統(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)防和解決型號研制中技術(shù)風險的基本技術(shù)手段，又是降低裝備全壽命周期費用，提高裝備整體效能的關(guān)鍵，同時也是實施綜合保障工程、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)計研究是一項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。進入80年代以后，武器裝備的可靠性問題，作為一個具有明確內(nèi)涵的新概念，才在我國逐步被認識、接受，并普及開來。特別是我國武器裝備研制和使用維修實踐中出現(xiàn)的許多重大質(zhì)量問題，更進一步加深了對可靠性維修性保障性重要作用的認識，促進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資料，制定了一批急需的可靠性維修性保障性軍用標準、手冊，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》以及國防科工委《關(guān)于加強可靠性維修性工作的若干規(guī)定》、《關(guān)于進一步加強武器裝備可靠性維修性工作的通知》等。在型號研制工作中也正在逐步貫徹落實可靠性維修性保障性要求，對可靠性、維修性、保障性方面的問題也進行了一些研究，積累了不少有益經(jīng)驗，但是，武器裝備的可靠性工作在我國仍面臨著嚴峻的形勢，主要面臨的一個明顯問題是可靠性分析與設(shè)計技術(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)計高技術(shù)化的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，突出表現(xiàn)為：

    (1)可靠性分析、評估和試驗常常要等到有了實體樣機才能進行，難以跟上研制的進程，在產(chǎn)品研制早期，可靠性設(shè)計與分析基本上是“看不見，摸不著”，設(shè)計人員對產(chǎn)品的可靠性設(shè)計“心中無數(shù)”，使可靠性設(shè)計嚴重滯后于產(chǎn)品研制過程，不容易影響設(shè)計，從而使可靠性要求很難在裝備上實現(xiàn)。

    (2)在沒有實體樣機的早期階段可靠性分析、預(yù)計的準確性相當差，預(yù)計結(jié)果有時與實測值相差達一倍以上，對于某些復(fù)雜的武器系統(tǒng)甚至束手無策。

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

    可見，傳統(tǒng)的可靠性分析、評估和試驗對實體樣機的依賴性相當大，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。其主要原因為缺乏信息的集成與共享，在早期的設(shè)計階段不能得到下游信息的支持，不能充分利用產(chǎn)品設(shè)計的信息來開展可靠性的設(shè)計與分析。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)計研究。

2 面向并行工程的武器裝備可靠性設(shè)計的基本理論

    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)計和制造過程中，在設(shè)計過程中就準確地把握市場與用戶需求，全面考慮產(chǎn)品全生命周期各個階段的質(zhì)量需求與質(zhì)量目標，通過為設(shè)計者提供實現(xiàn)產(chǎn)品的要求質(zhì)量所必需的知識及各類輔助手段，把一系列質(zhì)量保證工具與設(shè)計系統(tǒng)有機集成，確保設(shè)計和制造質(zhì)量，縮短設(shè)計和制造時間，降低設(shè)計和制造成本。

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

    2.2.1 并行可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)可靠性設(shè)計的區(qū)別

    并行可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)可靠性設(shè)計的根本區(qū)別就在于并行可靠性設(shè)計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)計由于更多地采用手工方式進行，是一種周期較長的串行過程，沒有信息的集成，因此不可能真正實現(xiàn)設(shè)計的并行。

    (1)并行可靠性設(shè)計是現(xiàn)代集成制造、并行設(shè)計的一個有機組成部分，不僅實現(xiàn)高度的信息集成與共享，而且強調(diào)通過組織多學科、多領(lǐng)域的、跨部門的設(shè)計團隊共同來完成設(shè)計任務(wù)；傳統(tǒng)的可靠性設(shè)計往往不能與其它性能設(shè)計有機地結(jié)合起來，各自單獨開展，很難真正將可靠性設(shè)計到產(chǎn)品中，使得可靠性設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)計成為互不相關(guān)的兩個方面。

    (2)并行可靠性設(shè)計以現(xiàn)代CAD、CAX、DFX工具為基礎(chǔ)，更加強調(diào)與其它工具的集成，不是傳統(tǒng)可靠性設(shè)計分析方法的簡單計算機化。CAX工具是實現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化描述與定義的基礎(chǔ)，當前的CAD工具如Pro/E，NX等實現(xiàn)了產(chǎn)品的數(shù)字化描述與定義，并行可靠性設(shè)計所需的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)可直接從相關(guān)的工程數(shù)據(jù)庫中提取；而DFX工具如面向分配、預(yù)計結(jié)果、人為因素、環(huán)境因素的設(shè)計等可以在設(shè)計早期盡快發(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)計特征的工具；各種計算機輔助可靠性設(shè)計分析工具的應(yīng)用集成使得可靠性設(shè)計的輸入、輸出信息數(shù)字化，設(shè)計信息的共享更加方便、傳遞更加準確和迅速、設(shè)計過程更加快捷。

    (3)并行可靠性設(shè)計突出計算機仿真的應(yīng)用，分析的對象由傳統(tǒng)的圖紙變?yōu)樘摂M的數(shù)字化樣機，強調(diào)可靠性分析、可靠性分配、可靠性預(yù)計以及可靠性評估的一體化。并行可靠性設(shè)計利用數(shù)字化整機的可靠性數(shù)據(jù)仿真可以獲得早期的可靠性設(shè)計反饋，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)計錯誤或返工而引起的工程更改，通過數(shù)字化的樣機對故障率的仿真從而快速高效地對可靠性進行定性與定量的分析和評價，并以分析與評價結(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，重新進行可靠性仿真和評價，循環(huán)往復(fù)，直到得到最佳的設(shè)計方案。通過可靠性仿真以及與產(chǎn)品設(shè)計的實時交互，真正實現(xiàn)了可靠性設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)計的一體化，真正將可靠性設(shè)計到產(chǎn)品中。

    2.2.2 并行可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)可靠性設(shè)計的聯(lián)系

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

    (1)并行可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)可靠性設(shè)計有著共同的目標，那就是達到規(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，減少對維修人力和其它資源的要求，降低全壽命費用，并為裝備全壽命管理提供必要的信息。

    (2)并行可靠性設(shè)計所應(yīng)進行的可靠性設(shè)計、分析與評價的工作內(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)計的依據(jù)，進行可靠性分配以作為低層次的設(shè)計指標，進行可靠性預(yù)計以預(yù)測產(chǎn)品的可靠性水平，進行可靠性分析以確定與故障有關(guān)的可靠性設(shè)計信息，制訂可靠性設(shè)計準則作為產(chǎn)品可靠性設(shè)計的指導(dǎo)，對可靠性設(shè)計進行綜合分析以從可靠性的角度評估或優(yōu)選最佳的設(shè)計方案。

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

    3.1 實現(xiàn)武器裝備并行可靠性設(shè)計的使能技術(shù)

    并行可靠性設(shè)計是武器裝備全生命周期的可靠性設(shè)計信息的集成與可靠性設(shè)計過程的集成，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)計算機輔助設(shè)計與仿真工具的集成。各種計算機輔助設(shè)計與仿真工具在可靠性設(shè)計領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，為了實現(xiàn)并行可靠性設(shè)計，需要將這些工具進行集成，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)計基于STEP的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)表達與交換標準，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)庫中，任一階段的設(shè)計修改信息都能直接反映到其它相關(guān)活動中，保證數(shù)據(jù)的唯一性，后續(xù)可靠性設(shè)計過程可充分利用已有的信息進行設(shè)計，并將設(shè)計結(jié)果反饋給上游進行設(shè)計評價和修改。

    (4)計算機支持群組協(xié)同工作環(huán)境。基于網(wǎng)絡(luò)的計算機協(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。

    3.2 實現(xiàn)并行可靠性設(shè)計的瓶頸技術(shù)

    實現(xiàn)并行可靠性設(shè)計必須解決以下問題：產(chǎn)品可靠性信息的一致性描述，信息的數(shù)字化表達，信息的快速共享與應(yīng)用，面向產(chǎn)品壽命周期的設(shè)計以及對各種數(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)管理是實現(xiàn)并行維修性設(shè)計的瓶頸技術(shù)。

    (1)并行可靠性設(shè)計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)進行集成管理，將它們組織在同一個邏輯環(huán)境中，以實現(xiàn)對信息的一致性描述。

    (2)并行可靠性設(shè)計必須基于計算機網(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的設(shè)計、分析與評價，因此相關(guān)的信息描述必須實現(xiàn)數(shù)字化，便于計算機對數(shù)據(jù)的理解和處理。

    (3)并行可靠性設(shè)計為了提高設(shè)計效率，要求信息的快速共享與應(yīng)用，因此必須對信息進行集成管理，將它們分層歸類，建立各種引用關(guān)聯(lián)，實現(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)計需要解決產(chǎn)品壽命周期內(nèi)各個階段的可靠性相關(guān)問題，其有別于傳統(tǒng)的串行可靠性設(shè)計的特點是實現(xiàn)相鄰階段設(shè)計活動的盡量并行，這要求上游階段對下游階段的信息預(yù)發(fā)布以及下游階段對上游階段的信息反饋，因此必須將壽命周期內(nèi)各個階段的可靠性信息進行集成的管理，以支持壽命周期內(nèi)各階段可靠性工程活動之間的信息交互。

    (5)并行可靠性設(shè)計需要多種產(chǎn)品設(shè)計數(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)計領(lǐng)域所產(chǎn)生的信息，但在可靠性設(shè)計過程中需要以它們?yōu)榛A(chǔ)，對它們進行參照或引用，因此，必須對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行集成管理，以方便可靠性工程活動對產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)的參照與引用。

    3.3 武器裝備并行可靠性設(shè)計流程模型

    由上述分析可見，可靠性設(shè)計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)計設(shè)計流程總模型。以軍用工程機械的并行可靠性設(shè)計為例，可看到信息交流是實施并行可靠性設(shè)計的關(guān)鍵。由于所有工作在工程實施中是并行進行的，要求所有成員能隨時了解工程、產(chǎn)品設(shè)計及實施的變化，工程進度以及其他情況，這就要求各部門之間必須能夠即時進行信息交流。在武器裝備并行可靠性設(shè)計流程程中有兩條并行的主線：一條是武器裝備的設(shè)計開發(fā)，另一條是裝備的可靠性設(shè)計技術(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)計的全過程。

所以，通過軍用工程機械的設(shè)計過程可看出，武器裝備的開發(fā)可分為（戰(zhàn)術(shù)）技術(shù)指標論證、方案論證及確認、工程研制（包括初步設(shè)計與詳細設(shè)計階段）、設(shè)計定型、生產(chǎn)定型五個階段。

    根據(jù)并行可靠性設(shè)計流程，主要的可靠性設(shè)計技術(shù)方法包括可靠性分析、可靠性分配、可靠性預(yù)計、可靠性增長試驗與評估等。

4 結(jié)束語

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