一、概述
美國國防裝備可靠性增長方法研究小組、國家統(tǒng)計(jì)委員會(huì)、國家研究委員會(huì)于2015年聯(lián)合發(fā)布了提高國防裝備可靠性相關(guān)建議，這些建議主要針對可靠性增長方面提出的。本文針對該研究小組發(fā)布的報(bào)告進(jìn)行梳理與分析，并結(jié)合國內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行淺析。
可靠性是美國國防部（DoD）采辦過程中跟蹤的關(guān)鍵性能屬性之一。盡管每一個(gè)裝備在被批準(zhǔn)采辦之前都要求達(dá)到規(guī)定的可靠性要求，但人們認(rèn)為在作戰(zhàn)上部署新技術(shù)和軍事能力更為緊迫，往往導(dǎo)致國防裝備在部署時(shí)沒有表現(xiàn)出足夠的可靠性。2006年至2011年間，美國國防部作戰(zhàn)試驗(yàn)與評(píng)估主任辦公室（DoD Office of Director，operation Test and Evaluation，DOT&E）向國會(huì)報(bào)告的52個(gè)主要國防裝備系統(tǒng)中，有一半未能達(dá)到規(guī)定的可靠性閾值，但所有裝備都進(jìn)入了滿負(fù)荷生產(chǎn)狀態(tài)。
不符合可靠性要求的國防裝備不僅不太可能成功執(zhí)行其預(yù)期任務(wù)，而且可能危及依賴它們的武裝部隊(duì)人員的生命。這樣的缺陷系統(tǒng)與可靠系統(tǒng)相比，它們更可能需要額外的定期和非定期維護(hù)，并在其生命周期內(nèi)需要更多的備件和更換件。此外，在系統(tǒng)部署之前沒有發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的根本缺陷的后果，可能包括系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)帶來的代價(jià)昂貴的戰(zhàn)略延遲，以及限制戰(zhàn)術(shù)部署實(shí)施。為此，2008年發(fā)起了一項(xiàng)研究，成立了專門的國防裝備可靠性增長方法研究小組，研究通過更多地使用可靠性技術(shù)設(shè)計(jì)、可靠性增長試驗(yàn)和規(guī)范的可靠性增長建模來提高可靠性，并修訂或新發(fā)布了手冊、指南、備忘錄等，以降低可靠性缺陷的頻率。美國國防裝備可靠性增長方法研究小組發(fā)布的報(bào)告提出了如下的建議。
一、備選方案分析方面的建議
建議1：負(fù)責(zé)采辦、技術(shù)和后勤的國防部副部長應(yīng)確保所有備選方案分析都包括系統(tǒng)可靠性與任務(wù)成功、系統(tǒng)可靠性與壽命周期成本之間關(guān)系的評(píng)估。
建議2：在發(fā)布采辦之前，負(fù)責(zé)采辦、技術(shù)和后勤的國防部副部長辦公室應(yīng)發(fā)布一份關(guān)于可靠性要求及其相關(guān)理由的技術(shù)報(bào)告。該報(bào)告應(yīng)包括系統(tǒng)可靠性與總采購和壽命周期成本之間的估計(jì)關(guān)系，以及建議的新系統(tǒng)的可靠性要求是可行的、可測量的和可測試的技術(shù)理由。在發(fā)布之前，本文件應(yīng)由具有可靠性工程專業(yè)知識(shí)的專家組、用戶方、試驗(yàn)領(lǐng)域和外部服務(wù)機(jī)構(gòu)的成員進(jìn)行審查。我們認(rèn)識(shí)到，在進(jìn)行任何系統(tǒng)開發(fā)之前，這些評(píng)估都是一些猜測，我們期望隨著對系統(tǒng)的更多了解的確定，評(píng)估能夠得到改進(jìn)。每個(gè)特定采購中涉及的服務(wù)的可靠性工程師應(yīng)完全可以訪問技術(shù)報(bào)告，并應(yīng)在RFP最終確定之前進(jìn)行咨詢。
二、可靠性計(jì)劃、大綱方面的建議
建議3：在發(fā)出提案書之前，負(fù)責(zé)采購、技術(shù)和后勤部的國防部副部長應(yīng)授權(quán)要求編制一份可靠性計(jì)劃，該計(jì)劃涵蓋國防部將如何測試系統(tǒng)以支持和評(píng)估系統(tǒng)可靠性增長。這些測試的說明應(yīng)包括將測試次數(shù)和相關(guān)測試試驗(yàn)條件以及如何定義故障。
三、提高可靠性優(yōu)先級(jí)方面的建議
建議4：負(fù)責(zé)采購、技術(shù)和后勤的國防部副部長應(yīng)該確?？煽啃允且粋€(gè)關(guān)鍵的性能參數(shù)。也就是說，它應(yīng)該是國防采購計(jì)劃中的一個(gè)強(qiáng)制性合同要求。
建議5：負(fù)責(zé)采辦、技術(shù)和后勤的國防部副部長應(yīng)要求所有提案都應(yīng)詳細(xì)說明承包商在硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中將使用的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)。投標(biāo)預(yù)算應(yīng)包含可靠性技術(shù)設(shè)計(jì)成本、可靠性工程方法的相關(guān)應(yīng)用以及進(jìn)度遵守情況的明細(xì)項(xiàng)目。
建議6：負(fù)責(zé)采購、技術(shù)和后勤的國防部副部長應(yīng)要求所有提案包括系統(tǒng)可靠性和鑒定的初步計(jì)劃(包括用于合同驗(yàn)證的故障定義和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn))，以及對其可靠性組織和報(bào)告結(jié)構(gòu)的描述。一旦授予合同，計(jì)劃應(yīng)該定期更新，應(yīng)建立一個(gè)動(dòng)態(tài)文檔，其中包含承包商對組件、子系統(tǒng)和系統(tǒng)級(jí)別的硬件和軟件可靠性所知情況的最新評(píng)估。美國國防部應(yīng)該有權(quán)獲得這項(xiàng)計(jì)劃、其最新情況，以及開發(fā)這些計(jì)劃所必需的所有相關(guān)數(shù)據(jù)和分析。
四、電子器件的可靠性評(píng)估方面的建議
建議7：國防裝備研發(fā)人員應(yīng)使用現(xiàn)代可靠性設(shè)計(jì)（DFR）技術(shù)，尤其是基于失效物理（PoF）的方法來支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)和可靠性評(píng)估。 DoD在審查提案和可靠性方案文件時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)DFR和PoF的實(shí)現(xiàn)。
五、可靠性增長模型方面的建議
建議8：對應(yīng)用可靠性增長模型所依據(jù)的假設(shè)的有效性進(jìn)行仔細(xì)評(píng)估。在這種假設(shè)有效性仍然存在疑問的情況下：（1）重要決策應(yīng)考慮結(jié)果對替代模型公式的敏感性；（2）不應(yīng)使用可靠性增長模型對未來進(jìn)行實(shí)質(zhì)性預(yù)測。例外情況是在系統(tǒng)開發(fā)的早期，可以調(diào)用可靠性增長模型并結(jié)合相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，幫助擴(kuò)展開發(fā)測試程序的規(guī)模和設(shè)計(jì)。（編者注：可靠性增長模型更多應(yīng)是指導(dǎo)裝備可靠性設(shè)計(jì)的改進(jìn)，而非用于預(yù)測未來產(chǎn)品的可靠性。由于裝備處于持續(xù)的設(shè)計(jì)改進(jìn)過程中，不能以未穩(wěn)定的狀態(tài)下的裝備數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)品未來可靠性的預(yù)測。）
六、可靠性增長試驗(yàn)方面的建議
建議9：負(fù)責(zé)采購、技術(shù)和后勤的國防部副部長應(yīng)要求所有提案都要求承包商明確一個(gè)初步的可靠性增長計(jì)劃和支持該計(jì)劃的試驗(yàn)計(jì)劃大綱，同時(shí)認(rèn)識(shí)到這兩個(gè)計(jì)劃都是初步的，將在開發(fā)過程中進(jìn)行修改。所需的試驗(yàn)計(jì)劃將至少包括以下信息：每次試驗(yàn)是組件測試、子系統(tǒng)測試還是整個(gè)系統(tǒng)測試；預(yù)期日期；試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)；試驗(yàn)環(huán)境條件；以及每個(gè)環(huán)境的重復(fù)次數(shù)。如果試驗(yàn)是加速試驗(yàn)，則需要說明加速系數(shù)。承包商的預(yù)算和總進(jìn)度表應(yīng)包含指定試驗(yàn)計(jì)劃的成本和時(shí)間的明細(xì)項(xiàng)目。
建議10：負(fù)責(zé)采購、技術(shù)和后勤的國防部副部長應(yīng)要求承包商存檔并向美國國防部(包括相關(guān)作戰(zhàn)測試機(jī)構(gòu))提交可靠性試驗(yàn)的所有數(shù)據(jù)，以及進(jìn)行的其他與可靠性相關(guān)的分析(例如建模和仿真)。這應(yīng)該是全面的數(shù)據(jù)，包括來自所有相關(guān)評(píng)估的數(shù)據(jù)，包括在生產(chǎn)過程中的任何點(diǎn)部件質(zhì)量測試失敗的頻率、篩選缺陷的頻率、功能測試缺陷的頻率以及根本原因分析不成功的故障(例如，重復(fù)失敗、未發(fā)現(xiàn)故障、重新測試正常的情況的頻率)。它還應(yīng)包括所有故障報(bào)告、故障發(fā)生次數(shù)和故障解決次數(shù)。采購合同的預(yù)算應(yīng)包括一個(gè)明細(xì)項(xiàng)目，為國防部提供對此類數(shù)據(jù)和其他分析的完全訪問權(quán)限。
七、結(jié)合加速試驗(yàn)的建模方面的建議
建議11：負(fù)責(zé)采辦、技術(shù)和后勤的國防部長辦公室，或在適當(dāng)情況下，相關(guān)服務(wù)項(xiàng)目執(zhí)行辦公室，應(yīng)邀請獨(dú)立的外部專家小組審查（1）嚴(yán)重依賴加速壽命試驗(yàn)或加速退化試驗(yàn)的研制試驗(yàn)計(jì)劃的擬定設(shè)計(jì)（2）此類試驗(yàn)的結(jié)果和解釋。當(dāng)加速測試推理比外圍重要時(shí)應(yīng)進(jìn)行審查。例如，如果在主要子系統(tǒng)或系統(tǒng)級(jí)別應(yīng)用，有限的系統(tǒng)測試提供的證據(jù)不足，并且結(jié)果對系統(tǒng)升級(jí)決策至關(guān)重要。（編者注：由于加速壽命、加速退化試驗(yàn)在試驗(yàn)樣本、試驗(yàn)時(shí)間以及應(yīng)對高可靠產(chǎn)品可靠性評(píng)估方面的優(yōu)越性，越來越多企業(yè)逐步采用加速壽命試驗(yàn)、加速退化試驗(yàn)進(jìn)行產(chǎn)品的可靠性分析，甚至可靠性評(píng)估、鑒定，此時(shí)，需要慎重審查加速壽命試驗(yàn)、加速退化試驗(yàn)的適用性，以及試驗(yàn)方案的合理性。比如加速壽命試驗(yàn)是否可行，是否破壞了產(chǎn)品的故障機(jī)理，是否反應(yīng)了產(chǎn)品的主要故障問題，未納入加速試驗(yàn)范圍的應(yīng)力，是否有其他方式進(jìn)行驗(yàn)證等等。在加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等方面，可通過PosVim的加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析模塊或PosWeibull的加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行深度分析。）
建議12：對于所有軟件系統(tǒng)和子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)采辦、技術(shù)和后勤的國防部副部長應(yīng)授權(quán)承包商向美國國防部（DoD）提供自動(dòng)化軟件測試能力，以使DoD能夠自行對軟件系統(tǒng)和子系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化測試。