面向并行工程的武器装备可靠性设计研究

3 面向并行工程的武器装备可靠性设计的关键技术

    3.1 实现武器装备并行可靠性设计的使能技术

    并行可靠性设计是武器装备全生命周期的可靠性设计信息的集成与可靠性设计过程的集成，它不仅需要集成框架的支持，还需要以下各种使能技术来实现：

    (1)质量功能配置(QFD)。通过瀑布分解把用户使用需求层层分解为对产品及其部件可靠性方面的需求以及保证可靠性质量的后续过程的要求。

    (2)计算机辅助设计与仿真工具的集成。各种计算机辅助设计与仿真工具在可靠性设计领域得到了广泛的应用，为了实现并行可靠性设计，需要将这些工具进行集成，使它们能够实现数据交换与共享。

    (3)基于STEP的信息集成。并行可靠性设计基于STEP的统一的数据表达与交换标准，建立完整的产品可靠性信息集成模型，并将其放在共享数据库中，任一阶段的设计修改信息都能直接反映到其它相关活动中，保证数据的唯一性，后续可靠性设计过程可充分利用已有的信息进行设计，并将设计结果反馈给上游进行设计评价和修改。

    (4)计算机支持群组协同工作环境。基于网络的计算机协同工作环境，包括白板、音频、视频及应用共享等基本功能，可支持异地并行可靠性设计。

    3.2 实现并行可靠性设计的瓶颈技术

    实现并行可靠性设计必须解决以下问题：产品可靠性信息的一致性描述，信息的数字化表达，信息的快速共享与应用，面向产品寿命周期的设计以及对各种数据的依赖等，而这些问题的解决都需要集成的产品数据管理技术的支持。因此我们说，集成的产品数据管理是实现并行维修性设计的瓶颈技术。

    (1)并行可靠性设计要求能在不同的阶段、不同的领域交互信息，因此不同阶段、不同领域对信息的描述必须是一致的，不能产生二义性，这需要将不同阶段、不同领域的数据进行集成管理，将它们组织在同一个逻辑环境中，以实现对信息的一致性描述。

    (2)并行可靠性设计必须基于计算机网络环境协同工作，充分应用各种仿真技术，尤其是依靠虚拟样机的设计、分析与评价，因此相关的信息描述必须实现数字化，便于计算机对数据的理解和处理。

    (3)并行可靠性设计为了提高设计效率，要求信息的快速共享与应用，因此必须对信息进行集成管理，将它们分层归类，建立各种引用关联，实现杂而不乱的目的，以方便信息的快速导航与检索。

    (4)并行可靠性设计需要解决产品寿命周期内各个阶段的可靠性相关问题，其有别于传统的串行可靠性设计的特点是实现相邻阶段设计活动的尽量并行，这要求上游阶段对下游阶段的信息预发布以及下游阶段对上游阶段的信息反馈，因此必须将寿命周期内各个阶段的可靠性信息进行集成的管理，以支持寿命周期内各阶段可靠性工程活动之间的信息交互。

    (5)并行可靠性设计需要多种产品设计数据的支持，包括几何数据、管理数据、配置数据等，它们不是可靠性设计领域所产生的信息，但在可靠性设计过程中需要以它们为基础，对它们进行参照或引用，因此，必须对产品数据进行集成管理，以方便可靠性工程活动对产品设计数据的参照与引用。

    3.3 武器装备并行可靠性设计流程模型

    由上述分析可见，可靠性设计过程与武器装备的研发过程是并行的。根据可靠性设计是面向全寿命周期和面向并行工程的思想，结合网络技术，提出武器装备并行可靠性设计设计流程总模型。以军用工程机械的并行可靠性设计为例，其工作模型如图1所示，由图可看到信息交流是实施并行可靠性设计的关键。由于所有工作在工程实施中是并行进行的，要求所有成员能随时了解工程、产品设计及实施的变化，工程进度以及其他情况，这就要求各部门之间必须能够即时进行信息交流。在武器装备并行可靠性设计流程程中有两条并行的主线：一条是武器装备的设计开发，另一条是装备的可靠性设计技术方法。这两条主线相互联系、相互作用，构成了基于并行工程的武器装备可靠性设计的全过程。

图1 军用工程机械的并行可靠性设计工作模型

    所以，通过军用工程机械的设计过程可看出，武器装备的开发可分为（战术）技术指标论证、方案论证及确认、工程研制（包括初步设计与详细设计阶段）、设计定型、生产定型五个阶段。

    根据并行可靠性设计流程，主要的可靠性设计技术方法包括可靠性分析、可靠性分配、可靠性预计、可靠性增长试验与评估等。

4 结束语

    本文提出了基于并行工程的武器装备可靠性设计思想，与传统可靠性设计相比具有很大的优势，能够真正实现设计的并行，充分考虑全过程的各种因素。本文分析阐述了武器装备实现并行可靠性设计的关键技术，重点需要解决的问题，为武器装备并行可靠性设计的研究指明了方向。