兌紅炎, 陳立偉, 陳剛

(1.鄭州大學(xué), 河南 鄭州　450001; 2.中國(guó)兵器試驗(yàn)中心, 陜西 華陰　714200)

?

基于重要度的改進(jìn)型裝備可靠性鑒定試驗(yàn)優(yōu)化方法

兌紅炎1, 陳立偉1, 陳剛2

(1.鄭州大學(xué), 河南 鄭州450001; 2.中國(guó)兵器試驗(yàn)中心, 陜西 華陰714200)

摘要：在對(duì)重要度理論和裝備可靠性鑒定試驗(yàn)方法研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了重要度計(jì)算方法對(duì)裝備可靠性鑒定試驗(yàn)優(yōu)化的作用機(jī)理，提出了一種基于重要度理論的改進(jìn)型裝備可靠性鑒定試驗(yàn)優(yōu)化方法；結(jié)合坦克可靠性鑒定試驗(yàn)過程，給出了重要度理論在改進(jìn)型裝備被試品和參試品確定、試驗(yàn)應(yīng)力選擇中的具體應(yīng)用方法，并通過對(duì)改進(jìn)型裝備可靠性鑒定試驗(yàn)優(yōu)化效果分析，討論了該方法的有效性和先進(jìn)性。

關(guān)鍵詞：成本降低;試驗(yàn)設(shè)計(jì);重要度;可靠性分析

可靠性鑒定試驗(yàn)[1]作為對(duì)裝備可靠性評(píng)估的有效手段，是目前裝備定型審查的規(guī)定做法，也是大型復(fù)雜裝備定型試驗(yàn)的必需考核項(xiàng)目。我國(guó)于1990年制定了《可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)》軍用標(biāo)準(zhǔn)[2]，并于2009年進(jìn)行了修訂，已經(jīng)成為指導(dǎo)我國(guó)國(guó)防科研領(lǐng)域的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，具有法律約束力。顏世剛等[3]詳細(xì)論述了艦炮火控系統(tǒng)可靠性鑒定試驗(yàn)原理。王春暉等[4]研究一種可靠性鑒定試驗(yàn)中受試樣品的軟硬件聯(lián)合測(cè)試方法。袁志勇等[5]制定了自導(dǎo)與引信系統(tǒng)的可靠性鑒定試驗(yàn)方案。

重要度[6]是指系統(tǒng)中單個(gè)或多個(gè)組(部)件失效或狀態(tài)改變時(shí)其對(duì)系統(tǒng)性能的影響程度，它是組(部)件可靠性參數(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的函數(shù)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，重要度用來幫助設(shè)計(jì)人員識(shí)別系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，為整個(gè)系統(tǒng)可靠性提升和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供支撐依據(jù)；在系統(tǒng)運(yùn)行階段，重要度用于合理分配資源到關(guān)鍵的組(部)件，從而最大化整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)間；在系統(tǒng)維修階段，重要度用來幫助維修人員以最小的成本來提高系統(tǒng)性能，從而延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命或提高系統(tǒng)性能。

1969年，Birnbaum[6]首先提出了可靠性重要度分析方法的概念，表示在已知組(部)件可靠性的情形下，組(部)件可靠性的變化對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響程度。在Birnbaum 提出系統(tǒng)重要度分析方法的基礎(chǔ)上，關(guān)鍵重要度、F-V重要度、B-P重要度、冗余重要度、組合重要度等相繼提出[7]，它們?cè)诓煌Y(jié)構(gòu)，不同狀態(tài)條件下，從不同層面分析了組(部)件的變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響程度，豐富了重要度理論。在國(guó)內(nèi)，北京理工大學(xué)的崔利榮研究團(tuán)隊(duì)[8]、西北工業(yè)大學(xué)的司書賓研究團(tuán)隊(duì)[9-11]、中國(guó)科學(xué)院的王海濤研究團(tuán)隊(duì)[12]、東北大學(xué)的田宏研究團(tuán)隊(duì)[13]、大連交通大學(xué)的畢衛(wèi)星研究團(tuán)隊(duì)[14]等對(duì)重要度分析方法進(jìn)行了擴(kuò)展，取得了良好的研究成果，為重要分析方法的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。

改進(jìn)型裝備是在原有裝備的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而來，其結(jié)構(gòu)與上一代裝備有相同之處?？煽啃澡b定試驗(yàn)通常需要付出高昂的試驗(yàn)成本(包括裝備樣品的壽命耗盡、試驗(yàn)環(huán)境的模擬、油料、電力、彈藥及人工成本等等)。如果對(duì)改進(jìn)型裝備與上一代裝備相同的組(部)件進(jìn)行重復(fù)可靠性試驗(yàn)，勢(shì)必造成資源浪費(fèi)，降低可靠性鑒定試驗(yàn)的效率。本文利用重要度理論，識(shí)別改進(jìn)型裝備的薄弱環(huán)節(jié)，得出組(部)進(jìn)行可靠性鑒定試驗(yàn)的排序，對(duì)可靠性鑒定試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，從而節(jié)約裝備研制成本和縮短研制周期。

1可靠性重要度

1.1假設(shè)條件

1)系統(tǒng)和組(部)件具有故障和工作2個(gè)狀態(tài)，其中狀態(tài)0表示故障，狀態(tài)1表示工作。

2)組(部)件之間相互獨(dú)立。

1.2符號(hào)說明

n為系統(tǒng)中的組(部)件數(shù)量

Xi(t)為t時(shí)刻組(部)件i的狀態(tài)

Φ(X(t))為t時(shí)刻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù),Φ(X(t))=Φ(X1(t),X2(t),…,Xn(t))

Pi1(t)為t時(shí)刻組(部)件i的可靠性,Pi1(t)=Pr{Xi(t)=1}

R(t)為t時(shí)刻系統(tǒng)可靠性,R(t)=Pr{Φ(X(t))=1}

Ii(t)為t時(shí)刻組(部)件i的可靠性重要度

1.3可靠性重要度

可靠性重要度[6]描述了一個(gè)組(部)件可靠性變化對(duì)于系統(tǒng)可靠性變化的影響,如(1)式所示。從系統(tǒng)狀態(tài)概率分布和結(jié)構(gòu)函數(shù)的角度分析,(1)式還可進(jìn)一步變換為(2)式,其物理意義是指組(部)件i從工作狀態(tài)變?yōu)槭顟B(tài)時(shí),系統(tǒng)可靠性的變化值。

(1)

(2)

2改進(jìn)型裝備可靠性鑒定試驗(yàn)優(yōu)化

改進(jìn)型裝備可靠性鑒定試驗(yàn)優(yōu)化的基本思路是:將裝備結(jié)構(gòu)和應(yīng)力施加作為可靠性試驗(yàn)中可以進(jìn)行優(yōu)化的2個(gè)方面為出發(fā)點(diǎn),將各自看做一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng),通過重要度的方法分別進(jìn)行優(yōu)化,從而達(dá)到對(duì)可靠性鑒定試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化的目的,以提高試驗(yàn)效率,降低試驗(yàn)成本。具體研究步驟如下:

1) 以串聯(lián)和并聯(lián)作為系統(tǒng)的演化推進(jìn)方式,研究系統(tǒng)重要度的漂移規(guī)律,找出系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié),確定被試品中需重點(diǎn)考核和適應(yīng)性考核的組(部)件;

2) 以第一步確定的被試品考核組(部)件為對(duì)象,研究不同應(yīng)力組合對(duì)組(部)件的影響,基于重要度對(duì)應(yīng)力進(jìn)行取舍,實(shí)現(xiàn)可靠性鑒定試驗(yàn)的優(yōu)化。

2.1基于重要度的改進(jìn)型裝備結(jié)構(gòu)演化規(guī)律

改進(jìn)型裝備的結(jié)構(gòu)發(fā)展經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,再到簡(jiǎn)單的過程,在復(fù)雜裝備的高可靠性要求下,復(fù)雜裝備的結(jié)構(gòu)被要求越簡(jiǎn)單越好。裝備從以前的復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)展為簡(jiǎn)單的串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)構(gòu),降低了組(部)件之間的相互關(guān)聯(lián)性,提高了其獨(dú)立性。本節(jié)主要以串聯(lián)和并聯(lián)作為系統(tǒng)的演化推進(jìn)方式。

2.1.1串聯(lián)結(jié)構(gòu)

在圖1中,系統(tǒng)演化過程為單個(gè)的組(部)件1串聯(lián)組(部)件2形成結(jié)構(gòu)1,繼續(xù)串聯(lián)組(部)件3形成結(jié)構(gòu)2,繼續(xù)串聯(lián)n-3個(gè)組(部)件,形成n個(gè)組部件串聯(lián)的結(jié)構(gòu)3。

圖1　串聯(lián)結(jié)構(gòu)演化圖

在結(jié)構(gòu)0中,由于只有1個(gè)組部件,因此系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)為Φ(X(t))=min{X1(t)}。系統(tǒng)的可靠性函數(shù)為R(t)=P11(t)。各組(部)件重要度為 I1(t)=1。

在結(jié)構(gòu)1中,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)為Φ(X(t))=min{X1(t),X2(t)}。系統(tǒng)的可靠性函數(shù)為R(t)=P11(t)P21(t)。各組(部)件重要度為 I1(t)=P21(t),I2(t)=P11(t),所以如果P21(t)≥P11(t),那么I1(t)≥I2(t)。

同理,在結(jié)構(gòu)2中,如果P31(t)≥P21(t)≥P11(t),那么I1(t)≥I2(t)≥I3(t)。由此可推得在n組(部)件串聯(lián)系統(tǒng)中,可靠性越小的組(部)件,其相對(duì)系統(tǒng)來說重要度越高。

性質(zhì)1在串聯(lián)結(jié)構(gòu)演化系統(tǒng)中,如果新增加的組(部)件可靠性最小,那么在可靠性鑒定試驗(yàn)中,該組(部)件應(yīng)作為被試品。

假設(shè)在串聯(lián)結(jié)構(gòu)演化系統(tǒng)中,組(部)件n是新增加的組(部)件,如果Pn1(t)≤…≤P21(t)≤P11(t),那么I1(t)≤I2(t)≤…≤In(t)。所以在串聯(lián)結(jié)構(gòu)演化系統(tǒng)中,可靠性越小的組(部)件,其對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響就越大,那么在可靠性鑒定試驗(yàn)中,該新增加的組(部)件應(yīng)作為被試品。

由此可見,在相互獨(dú)立的串聯(lián)系統(tǒng)中,當(dāng)增加一個(gè)串聯(lián)組(部)件形成下一代裝備時(shí),其薄弱環(huán)節(jié)取決于新系統(tǒng)的所有組(部)件各自的可靠性,而不僅僅是新增加的組(部)件,可靠性越低的組(部)件,對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響就越大。因此從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度來講,為了提高系統(tǒng)可靠性應(yīng)該對(duì)可靠性低的組(部)件采取措施,使其可靠性提高。對(duì)于鑒定試驗(yàn)來講,應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注可靠性低的組(部)件,并進(jìn)行針對(duì)性的應(yīng)力設(shè)計(jì),從而能快速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)或通過鑒定。

2.1.2并聯(lián)結(jié)構(gòu)

在圖2中,系統(tǒng)演化過程為單個(gè)的組(部)件1并聯(lián)組(部)件2形成結(jié)構(gòu)1,繼續(xù)并聯(lián)組(部)件3形成結(jié)構(gòu)2,繼續(xù)串聯(lián)n-3個(gè)組(部)件,形成n個(gè)組部件并聯(lián)的結(jié)構(gòu)3。

圖2　并聯(lián)結(jié)構(gòu)演化圖

在結(jié)構(gòu)0中, I1(t)=1。

在結(jié)構(gòu)1中,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)為Φ(X(t))=max{X1(t),X2(t)}。系統(tǒng)的可靠性函數(shù)為R(t)=P11(t)+P21(t)-P11(t)P21(t)。各組(部)件重要度為 I1(t)=1-P21(t),I2(t)=1-P11(t),所以如果P21(t)≥P11(t),那么I1(t)≤I2(t)。

同理,在結(jié)構(gòu)2中,如果P31(t)≥P21(t)≥P11(t),那么I1(t)≤I2(t)≤I3(t)。由此可推得在n組(部)件的并聯(lián)系統(tǒng)中,可靠性越大的組(部)件,其相對(duì)系統(tǒng)來說重要度越高。

性質(zhì)2在并聯(lián)結(jié)構(gòu)演化系統(tǒng)中,如果新增加的組(部)件可靠性最大,那么在可靠性鑒定試驗(yàn)中,該組(部)件應(yīng)作為被試品。

假設(shè)在并聯(lián)結(jié)構(gòu)演化系統(tǒng)中,組(部)件n是新增加的組(部)件,如果Pn1(t)≥…≥P21(t)≥P11(t),那么I1(t)≤I2(t)≤…≤In(t)。所以在并聯(lián)結(jié)構(gòu)演化系統(tǒng)中,可靠性越大的組(部)件,其對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響就越大,那么在可靠性鑒定試驗(yàn)中,該新增加的組(部)件應(yīng)作為被試品。

由此可見,在相互獨(dú)立的并聯(lián)系統(tǒng)中,當(dāng)增加一個(gè)并聯(lián)組(部)件形成下一代裝備時(shí),其薄弱環(huán)節(jié)取決于新系統(tǒng)的所有組(部)件各自的可靠性,而不僅僅是新增加的組(部)件,可靠性越高的組(部)件,對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響就越大。對(duì)于鑒定試驗(yàn)來講,應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注可靠性高的組(部)件,如果為了發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷可以逐步隔離可靠性高的組(部)件,并進(jìn)行針對(duì)性的應(yīng)力設(shè)計(jì),從而能快速發(fā)現(xiàn)使系統(tǒng)性能降低的關(guān)鍵環(huán)節(jié)或通過鑒定。

2.2基于應(yīng)力的裝備可靠性鑒定試驗(yàn)優(yōu)化

根據(jù)GJB150-86《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》試驗(yàn)應(yīng)力主要有低氣壓、高溫、低溫、溫度沖擊、濕熱、太陽輻射、振動(dòng)、沖擊、電應(yīng)力等。在可靠性鑒定試驗(yàn)中,應(yīng)力的來源主要是根據(jù)裝備在實(shí)際使用過程中所面臨的應(yīng)力環(huán)境而制定的。

構(gòu)建應(yīng)力施加模型時(shí),各種應(yīng)力對(duì)裝備的影響是相互獨(dú)立的。因?yàn)樵诳煽啃澡b定試驗(yàn)中,任何一種應(yīng)力造成裝備出現(xiàn)致命故障,則該可靠性鑒定試驗(yàn)就不能通過,即裝備必須在所有可能的應(yīng)力環(huán)境中穩(wěn)定工作。因此在應(yīng)力的施加模型中,可以認(rèn)為應(yīng)力施加過程是一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng),如圖3所示。

圖3　應(yīng)力施加結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)上述的應(yīng)力重要度計(jì)算,針對(duì)被試品對(duì)不同應(yīng)力敏感度的不同,將其通過該應(yīng)力的概率作為重要度計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),基于重要度對(duì)應(yīng)力進(jìn)行排序。在不同的應(yīng)力環(huán)境下,各單元對(duì)可靠性試驗(yàn)中的不同應(yīng)力敏感度是不一樣,即有些應(yīng)力可以使某個(gè)單元以較大概率失效,有些應(yīng)力對(duì)某些單元沒有任何影響,不會(huì)影響可靠性試驗(yàn)的結(jié)果。因此在可靠性試驗(yàn)的應(yīng)力設(shè)計(jì)時(shí)可以進(jìn)行取舍,從而實(shí)現(xiàn)可靠性鑒定試驗(yàn)的優(yōu)化。

3案例分析

本節(jié)以坦克電子綜合化系統(tǒng)為例對(duì)上述優(yōu)化方法進(jìn)行驗(yàn)證,以確定其正確性。坦克電子綜合化系統(tǒng)[15]可靠性框圖如圖4所示。

圖4　坦克電子綜合化系統(tǒng)可靠性框圖

在整個(gè)電子綜合化系統(tǒng)中,電源控制分配為整個(gè)電子系統(tǒng)供電;在整個(gè)作戰(zhàn)流程中,由戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)對(duì)坦克進(jìn)行任務(wù)下達(dá),由觀瞄跟蹤系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo),由火控計(jì)算機(jī)、綜合導(dǎo)航定位系統(tǒng)提供的坐標(biāo)信息和車體姿態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果發(fā)送與炮控系統(tǒng)進(jìn)行火力線對(duì)準(zhǔn),由炮長(zhǎng)通過車際通信系統(tǒng)指揮其他人員(如車長(zhǎng)、裝填手等)進(jìn)行射擊準(zhǔn)備,最后完成射擊。車長(zhǎng)監(jiān)控系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控坦克各種狀態(tài)信息;綜合防護(hù)系統(tǒng)用于防護(hù)導(dǎo)彈、核生化等襲擊。車長(zhǎng)監(jiān)控系統(tǒng)和綜合防護(hù)系統(tǒng)提高了整個(gè)坦克完成任務(wù)的概率,不介入主要作戰(zhàn)流程,在分析時(shí)應(yīng)單獨(dú)考慮,這里用虛線表示其與主要作戰(zhàn)組(部)件的關(guān)系。

根據(jù)圖4可靠性框圖可以得到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)為

(3)

則系統(tǒng)可靠性為

(4)

基于(1)式,各組(部)件的重要度分別為

P21(t)P31(t))P41(t)·P51(t)·P61(t)·P71(t);

P51(t)·P61(t)·P71(t);

P51(t)·P61(t)·P71(t);

P21(t)P31(t))·P11(t)·P51(t)·P61(t)·P71(t);

P21(t)P31(t))·P11(t)·P41(t)·P61(t)·P71(t);

P21(t)P31(t))·P11(t)·P41(t)·P51(t)·P71(t);

P21(t)P31(t))·P11(t)·P41(t)·P51(t)·P61(t)

在前述坦克綜合化系統(tǒng)中可假設(shè)戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)和導(dǎo)航定位系統(tǒng)為新研單元,其可靠性根據(jù)研制階段所得數(shù)據(jù)為0.9,即:P21(t)=0.9,P51(t)=0.9;其他單元據(jù)資料計(jì)算所得的可靠性分別為:P11(t)=0.98;P31(t)=0.98;P41(t)=0.98;P61(t)=0.98;P71(t)=0.98;P81(t)=0.98;P91(t)=0.98;代入重要度表達(dá)式計(jì)算得各單元重要度排序如表1所示。

表1　坦克電子綜合化系統(tǒng)組(部)件重要度排序

由表1可知,對(duì)于坦克電子綜合化系統(tǒng)來說,對(duì)系統(tǒng)可靠性影響最大的可更換單元為導(dǎo)航定位系統(tǒng),其次為電源控制分配、火控計(jì)算機(jī)、炮控系統(tǒng)及車際通信系統(tǒng),然后是觀瞄跟蹤系統(tǒng),最后是戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)。因此在可靠性鑒定試驗(yàn)中應(yīng)該把新研的導(dǎo)航定位系統(tǒng)作為重點(diǎn),因?yàn)樗鼘?duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性影響最大,也是最重要的單元。電源控制分配等排序第二的作為一般單元,觀瞄系統(tǒng)排序靠后且為已定型產(chǎn)品,可作為參試品,在可靠性試驗(yàn)應(yīng)力設(shè)計(jì)時(shí)可不再單獨(dú)考慮。戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)雖然是新研產(chǎn)品,但從整個(gè)作戰(zhàn)角度來講并不是最重要的,因?yàn)橛^瞄系統(tǒng)可以部分取代其功能,在其失效的情況下,整個(gè)坦克電子綜合化系統(tǒng)仍然可以完成基本戰(zhàn)斗任務(wù)(降級(jí)使用),但作為新研單元,在可靠性鑒定試驗(yàn)中還是應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)力安排,但整個(gè)系統(tǒng)因?yàn)閼?zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)的原因而出現(xiàn)系統(tǒng)致命故障的概率很低,對(duì)整個(gè)可靠性鑒定試驗(yàn)的結(jié)論影響仍然十分有限。基于圖3,針對(duì)坦克電子綜合化系統(tǒng),在沖擊、振動(dòng)應(yīng)力條件下,光纖陀螺導(dǎo)航定位系統(tǒng)比機(jī)械陀螺導(dǎo)航定位系統(tǒng)通過可靠性鑒定試驗(yàn)的概率大。以現(xiàn)在流行的光纖陀螺導(dǎo)航定位系統(tǒng)為例,其對(duì)太陽輻射不敏感,可以賦予P51(t)極高概率值,抗沖擊、振動(dòng)應(yīng)力效果良好,可以賦予P71(t)、P61(t)較高概率值,對(duì)高溫、低溫、溫度沖擊敏感度一般,可以賦予P11(t)、P21(t)、P31(t)一般概率值,對(duì)濕熱、電應(yīng)力和低氣壓較為敏感可以賦予P41(t)、P81(t)、P91(t)較低概率值,由此,可以得到一個(gè)在不同應(yīng)力條件下通過概率的排序,代入各應(yīng)力計(jì)算公式可得到各種應(yīng)力的重要度排序

(5)

其中約等號(hào)表示重要度數(shù)值接近,但不完全相等。

根據(jù)各種應(yīng)力的重要度排序,在實(shí)際試驗(yàn)應(yīng)力的設(shè)計(jì)中就可以將太陽輻射、沖擊、振動(dòng)等應(yīng)力舍去,高溫、低溫和溫度沖擊做一般適應(yīng)性考核,對(duì)電應(yīng)力、濕熱和低氣壓做嚴(yán)格考核。

根據(jù)以上的分析,基于表1和公式(5),優(yōu)化后的重點(diǎn)被試品為導(dǎo)航定位系統(tǒng);獨(dú)立考核為綜合防護(hù)系統(tǒng)、車長(zhǎng)監(jiān)控系統(tǒng);一般被試品為電源控制分配、炮控系統(tǒng)、火控計(jì)算機(jī)、車際通信系統(tǒng)、戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)。優(yōu)化后的重點(diǎn)應(yīng)力為電應(yīng)力、濕熱、低氣壓;一般應(yīng)力為高溫、低溫、溫度沖擊。所以優(yōu)化前被試品為9個(gè),優(yōu)化后重點(diǎn)被試品1個(gè),一般被試品5個(gè),獨(dú)立考核2個(gè)。優(yōu)化前應(yīng)力為9種,優(yōu)化后為重點(diǎn)應(yīng)力3種,一般應(yīng)力3種。

由此可見,在對(duì)被試品進(jìn)行優(yōu)化后,再在前者的基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)力的設(shè)計(jì)及優(yōu)化會(huì)使整個(gè)試驗(yàn)的對(duì)象和應(yīng)力施加種類大為減少,而做了此類優(yōu)化后,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響概率極低。對(duì)于改進(jìn)型裝備來說,在定型試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行此類優(yōu)化的風(fēng)險(xiǎn)也是極低的,節(jié)約了時(shí)間,降低了成本。

4結(jié)論

本文利用可靠性重要度對(duì)被試品進(jìn)行了優(yōu)化，得到了改進(jìn)型裝備在可靠性鑒定試驗(yàn)中被試品各單元對(duì)系統(tǒng)通過試驗(yàn)的影響程度排序，以此為基礎(chǔ)對(duì)被試對(duì)象進(jìn)行了等級(jí)劃分，在試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的考核。在此基礎(chǔ)上，利用被試對(duì)象對(duì)試驗(yàn)應(yīng)力的敏感程度得到在各種應(yīng)力條件下被試品出現(xiàn)故障的概率，采用重要度的方法，對(duì)試驗(yàn)應(yīng)力進(jìn)了重要程度劃分，并以此為依據(jù)在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)應(yīng)力進(jìn)行取舍，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)改進(jìn)型裝備在可靠性鑒定試驗(yàn)中的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]Awad M. Economic Allocation of Reliability Growth Testing Using Weibull Distributions[J]. Reliability Engineering and System Safety, 2016, 152: 273-280

[2]楊喜存，單軍勇. 從某正樣機(jī)的鑒定試驗(yàn)談可靠性試驗(yàn)設(shè)計(jì)[J]. 裝備環(huán)境工程，2015，12(1): 93-96

Yang Xicun, Shan Junyong. Reliability Test Desigh Based on Reliability Qualification Test of a Main Sample Machine[J]. Equipment Environment Engineering, 2015, 12(1): 93-96 (in Chinese)

[3]顏世剛, 劉向明, 李峻年. 定時(shí)截尾的艦炮火控系統(tǒng)可靠性鑒定試驗(yàn)方法[J]. 火力與指揮控制, 2014, 39: 172-175

Yan Shigang, Liu Xiangming, Li Junnian. Reliability Test for Qualification Method of Shipborne Gun Fire Control System Based on Type-I[J]. Fire Control & Command Control, 2014, 39: 172-175 (in Chinese)

[4]王春暉, 邱述斌. 可靠性鑒定試驗(yàn)受試樣品的軟硬件聯(lián)合測(cè)試技術(shù)[J]. 裝備環(huán)境工程, 2014, 11: 64-68

Wang Chunhui, Qiu Shubin. Study on Hardware-Software Join Test Technology for Reliability Qualification Test[J]. Equipment Environmental Engineering, 2014, 11: 64-68 (in Chinese)

[5]袁志勇, 陳宜輝. 自導(dǎo)深彈中自導(dǎo)與引信系統(tǒng)的Bayes可靠性鑒定試驗(yàn)方案[J]. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào), 2015(2): 73-75

Yuan Zhiyong, Chen Yihui. A Bayesian Plan of Reliability Verification Test about Homing and Fuse System of Homing Depth Charge[J]. Journal of Projectiles, Rockets, Missiles and Guidance, 2015(2): 73-75 (in Chinese)

[6]Birnbaum Z W. On the Importance of Different Components in a Multi-Component System[M]. New York, Academic Press, 1969, 581-592

[7]Kuo W, Zhu X. Importance Measures in Reliability, Risk, and Optimization: Principles and Applications[M]. New York, John Wiley & Sons, 2012

[8]Cui L. The IFR Property for Consecutive-k-out-of-n: F Systems[J]. Statistics & Probability Letters, 2002, 59(4): 405-414

[9]Si S, Dui H, Zhao X, et al. Integrated Importance Measure of Component States Based on Loss of System Performance[J]. IEEE Trans on Reliability, 2012, 61(1): 192-202

[10] Dui H, Si S, Cui L, et al. Component Importance for Multi-State System Lifetimes with Renewal Functions[J]. IEEE Trans on Reliability, 2014, 63(1): 105-117

[11] Dui H, Si S, Zuo M, et al. Semi-Markov Process-Based Integrated Importance Measure for Multi-State Systems[J]. IEEE Trans on Reliability, 2015, 64(2): 754-765

[12] 王海濤, 吳宜燦, 李亞洲,等. 核電站實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)部件重要度計(jì)算方法研究[J]. 核科學(xué)與工程, 2008, 28(1): 61-65

Wang Haitao, Wu Yican, Li Yazhou, et al. Study on the Algorithm of the Calculation of the Components′ Importance Measures in A Risk Monitor[J]. Journal of Nuclear Science and Engineering, 2008, 28(1): 61-65 (in Chinese)

[13] 田宏, 陳寶智, 吳穹,等. 多態(tài)系統(tǒng)可靠性及元素的不確定性重要度[J]. 東北大學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 21(6): 634-636

Tian Hong, Chen Baozhi, Wu Qiong, et al. Multistate System Reliability and Uncertainty Importance of Its Components[J]. Journal of Northeastern University, 2000, 21(6): 634-636 (in Chinese)

[14] 畢衛(wèi)星, 陳建軍. 一種改良的聯(lián)合重要度算法[J]. 大連交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 30(5): 74-76

Bi Weixing, Chen Jianjun. An Improved Algorithm on Joint Failure Importance[J]. Journal of Dalian Jiaotong University, 2009, 30(5): 74-76 (in Chinese)

[15] 周啟煌, 常慶天, 邱曉波. 戰(zhàn)車火控系統(tǒng)與指控系統(tǒng)[M]. 北京:國(guó)防工業(yè)出版社, 2003

Zhou Qihuang, Chang Qingtian, Qiu Xiaobo. Fire Control System, Command and Control System of Combat Vehicle[M]. Beijing, National Defense Industry Press, 2003 (in Chinese)

Optimization Method of Improved Equipment Reliability Analysis Test based on Importance Measure

Dui Hongyan1, Chen Liwei1, Chen Gang2

1.Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China;2.China Ordnance Test Center, Huayin 714200, China

Abstract:The introduction of the full paper reviews a number of papers in the open literature and then proposes the representation method in the title, which is explained in sections 1 and 2. Section 1 briefs the system assumptions and the equation of reliability importance measure. The core of section 2 consists of: (1) we build the reliability model of the tank integrated system, which is given by Fig. 2; (2) we analyze the component reliability in the tank integrated system, give the computation of component importance, and discuss the order of different component importance as in Table 1; (3) we get the scheme of the reliability test by determining the test object based on the component importance. Section 3 presents the optimal scheme of the reliability test based on the stresses sensibility. Results comparisons, presented in Table 2, and its analysis verify that the importance measure can determine the test objects and stresses, so as to crop military and the test cost.

Keywords:cost reduction, design of experiment, importance measure, reliability analysis

收稿日期：2016-03-22基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(71501173, 61401403)、河南省基礎(chǔ)與前沿研究基金(142300410359)與鄭州大學(xué)青年教師啟動(dòng)基金(1511326001)資助

作者簡(jiǎn)介：兌紅炎(1982—)，鄭州大學(xué)管理工程學(xué)院講師，主要從事可靠性和重要度的研究。

中圖分類號(hào)：N945.17

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào):1000-2758(2016)04-0571-07