新产品标准化大纲.docx

1、新产品标准化大纲新产品标准化大纲 新产品标准化大纲是指导型号工程标准化工作的基本文件。在型号研制中具有如下重要作用：（1）承前启后，指导后续阶段的标准化工作。落实武器装备“研制总要求”、“总体技术方案”等顶层文件和订购方提出的实施标准要求和其他标准化要求，系统地规定工程研制阶段、定型阶段的标准化工作的目标和任务 评估测量的可靠性 在测量中可以避免随机误差，从而提供前后一致的数据的程度。 一般所说的“可靠性”指的是“可信赖的”或“可信任的”。我们说一个人是可靠的，就是说这个人是说得到做得到的人，而一个不可靠的人是一个不一定能说得到做得到的人，是否能做到要取决于这个人的意志、才能和机会。同样，一台

2、仪器设备，当人们要求它工作时，它就能工作，则说它是可靠的；而当人们要求它工作时，它有时工作，有时不工作，则称它是不可靠的。 根据国家标准的规定，产品的可靠性是指：产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。 在建筑结构可靠度设计统一标准中是指，“结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的能力”。 对产品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的产品，可以长时间正常工作（这正是所有消费者需要得到的）；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间就越长。 参考：/basic/glossary/*/57.html 可靠性在中小企业的应用 测试产品可靠性指标的试验就是可靠性

3、试验。可靠性试验中常常是几种方法是周而复始地循环，并且一个循环比一个循环产品的可靠性水平向上增长，另外可靠性试验除通过系统试验外，还应根据具体情况通过气候环境试验、机械环境试验和人为正常使用等各方面的试验来暴露产品生产的薄弱环节，进行综合的科学分析，做相应的改进，使得产品在设计研制阶段对其固有可靠性有进一步的提高。目前能实施产品可靠性试验的实验室主要是大国企如航天环境可靠性试验与检测中心、航天33所及少数的民营企业如环境可靠性与电磁兼容试验服务中心（北京梓恺兴业科技有限责任公司）等，各地计量质检单位也逐渐配套相关可靠性测试设备，可靠性的发展得到空前提高。 目前北京有大量的军工或民用企业、研究所

4、具有可靠性试验设备，在长三角、珠三角制造业发达地区或者成都西安军工企业聚集地区也有大量的可靠性实验室，华南地区私营可靠性实验室也逐渐增长，最有代表性的实验室为一通检测（TTS），其不但在环境可靠性方面专业性较强，并且在关于产品包装运输安全方面（如ISTA）也非常专业。 产品的可靠性设计方法，从表面上看都是技术问题，但实质上包含技术和管理两个方面，没有技术不行，有了技术，如何把技术贯彻到位也会有好多细节该注意。所以本文的可靠性提升方法中也包含进去一些设计管理方法的内容。 中小企业提升产品可靠性的几大难题，经过笔者多年来和各类企业的多位技术管理者的交流，不外乎几个问题： 1可靠性概念太复杂，又是概

5、率又是英文简写的专业词汇，不知道和我的产品有什么直接的联系，不知道这些技术指标如何用于评价产品的可靠性程度； 2可靠性试验一般要求较多的样本数量，公司规模较不大，生产的是专业化设备，批量很小，小批量设备下如何开展可靠性试验摸不着头绪； 3公司每年的营业额不过几百万几千万，没有那么多的资金用于可靠性试验费用和设备的购置； 4公司想提升产品可靠性，也想配备专业技术人员，但这方面技术人员难招到，即使招到大都是外企的背景，要价较高，干了一年多也没什么成效； 5以上措施都不好使时，那就寄希望于设计人员个人的技术水平比较高，设计出的东西能耐用，但是一台机器不能只靠一个人完成，就像木桶盛水多少取决于最短的那

6、块木板一样，机器的整体水平往往在最薄弱的环节暴露故障，我们也不可能保证每个项目的设计者都是梦之队成员。 6请专家帮助，如大学、科研院所、华为、中兴等大的机构的人员来进行指导，最后的结果往往不了了之，似乎是在听天书，专家说的全对，就是没办法实施，对中小企业这也是现状，也让人困惑无从下手。 以上这些问题，有些是我们中小企业管理者的错误认识，有些是我们的企业现状的无奈，还有就是国家整个的产业技术环境造成的，我们不必怨天尤人，在迷茫中立足于企业现实开始我们的产品可靠性提升之旅。 产品可靠性问题出现的原因分为两个，一个是设计的可靠性（也称固有可靠性）是否好；一个是固有可靠性在生产使用中是否能得到技术管理

7、保障。现在大多数学者的可靠性研究集中在可靠性保障方面，中小企业技术管理者的几点困惑就是这种现象导致的，可靠性保障似乎成了可靠性的全部，但中小企业的现实是产品的固有可靠性设计的就很不好，后面再怎么保障能使可靠性维持在较高水平呢？设计是产品可靠性的基础，对军工企业、大企业，他们的设计可靠性是可以保证的，然后再讲可靠性试验、预计、保障是对的，但中小企业产品的设计可靠性就不好，就该把重心放在产品可靠性设计的技术方法和设计控制管理上才对。以下的方法就是基于这个基本思路展开。 1基于产品故障的失效分析和失效预防 产生上面几条感慨的企业一般都有几年的时间了，对于这种企业，其实掌握着一个宝藏，对这个宝藏妥善利

8、用了，产品的可靠性将有非常明显的提升。这个宝藏就是过去几年的投诉记录和质量分析记录。对这些记录统计，组织分析原因，实验确认这些原因确实是导致失效的因素，然后研究出预防措施，余下的就是在公司运营中确保预防措施被执行了。做到了这几点，产品的可靠性提升将是显而易见的。这个分析和 试验的过程会涉及一些较高难的技术方法，但依常规80%以上的问题会很容易就被解决的。 以笔者经历的一个案例来说明，一个液体流量阀，里面有一个靠弹簧顶住的截流板，偶尔有客户投诉我们的产品未开机就漏液，原来在研发实验室的时候，没有发生过这问题，技术人员也没太重视，此时就一直拖下去了，后来公司加了项考核指标“投诉问题解决率”（解决的

9、问题数占总投诉比例数的百分数），研发才真正重视起来，开会分析原因（如下图），然 后一项项试验，液体源实验也不用太复杂，塑料桶开个孔，把桶里水的液面抬高，出水管口的管压增大看阀是否漏水，发现不加压就漏，加压漏得更厉害；把截流板拆到另一个阀上试验配合是否紧密，确认了配合没有问题；最后确认换成原来研发用的弹簧，发现不漏液，换回来就又漏；初步确认为弹簧问题，检查弹簧在挂上相同重量的物体后，形变有差异，研发用的弹簧形变小。多次几个不同弹簧验证，确认失效原因是弹簧在多次使用后弹性系数发生变化，而设计图纸上又没有关于这项指标的检验方法，因为没有检测弹簧的工具，并且形变是发生在使用一段时间之后在公司也不好入检

10、。于是找采购人员查厂家的信息，发现研发样件的厂家和批量生产厂家不是同一家，所以就在外购件规格书上对供货厂商进行了指定，制定研发样件的厂家为供应商，并封样，要求厂家按照封样的弹簧的材料、规格和强度等指标供货，公司舍不得买台弹簧拉压测试仪，就通过非技术手段解决，不过后来此类问题也没再发生过。 从这个事例看出，很多问题的分析其实也并不是很复杂，解决问题的预防措施也未必就是改动设计。只要我们肯静下心来，静心分析，解决也并不难。液压变化的实验装置也是大家集思广益的结果。 通过这种方法，有了价值50元钱的电快速脉冲群测试仪、有了价值200元的辐射抗扰度测试仪、有了价值300元的盐雾试验箱，有了我们产品的常

11、见失效模式，然后有了针对性措施，产品可靠性有了明显增长。 这个方法的执行要素有几点：有故障数据和现象记录；有技术分析会议；针对分析的实验；针对试验结论的分析结论；针对结论的预防措施和实施到位。有人说，这么简单，但事实上就是这样简单的事情没做好，最常见问题的两个地方是：针对分析的实验方面不具体；针对试验结论草率下结论。这都是人存在的弱点，不是技术的难度。 总结到一点：针对故障投诉作失效分析，得出失效机理，针对失效机理制定实施预防措施 人员可靠性在系统可靠性计算中占的比重越来越大，人因失误事件的分析及其管理也成为安全管理的重要组成部分。为更加有效、准确地进行人员可靠性分析和人因失误事件的管理，提高

12、系统的安全性，建立一个人员可靠性分析及人员可靠性数据管理系统是非常必要的：首先为人员可靠性分析和人因事件管理提供一个有用的计算机辅助工具；再者通过建立具有一定规模的人员可靠性数据库，以便为今后进一步的研究提供良好的数据支持。笔者简述了该系统的一些基本原理和实现的主要功能。 在现代社会中，人因失误在系统安全中的重要性越来越受到重视。由于随着机械、电子部件可靠性的不断提高，系统安全越来越取决于人的行为。然而人的可靠性及其研究(人员可靠性分析），一直是世界各国可靠性问题专家攻克的一大难题。在这方面，国际原子能机构（IAEA）和美国核管会（NRC）曾做过大量的工作，包括对人员可靠性分析方法的研究和建立

13、有效的人员可靠性数据库。传统方法将机械、电子设备的可靠性分析方法移植到人员可靠性分析中的做法虽有其一定道理和易行性，但至少存在两方面的问题。 一是机械、电子设备由于长期的积累，已有大量可用的可靠性数据，而有关人的可靠性数据，相对而言要少得多，在实践中也更难以收集； 二是简单地将机械、电子设备可靠性研究方法移植到人员可靠性分析中，其合理性仍受到专家、学者的置疑。 计算技术的飞速发展让人们看到了人员可靠性分析工作的曙光。计算机发明以来，一直试图模拟人脑的计算、思维方式；而人们进行人员可靠性分析，也是要充分了解人的思维、行为方式，然后对人的行为进行某种程度的预测和评估。因而可以利用计算机领域的专家们

14、多年积累的关于人的智能方面的知识（如人工智能、模拟和仿真等），将其引入到人员可靠性分析领域，在某种条件下，让计算机来模拟人的行为，从而对人的行为做出更准确的预测。数据库技术和网络技术的发展，给人们提供了前所未有的处理大量数据的能力，充分利用收集世界各地的人因数据进行有效的分析，从而更深刻地发现人的思维和行为的规律性。 2 人员可靠性分析的难点 由于人具有生理和心理因素，并且与系统和周围环境交互性和相关性，导致在某种程度上人的行为不象机械电子设备那样具有确定性，并难以进行定量化描述。因此，对一个复杂系统中人的可靠性的分析相对于对机械、电子部件的可靠性分析就要难得多。目前，许多行业或企业都建立了人

15、员可靠性数据库，但由于数据来源的“匮乏”和缺少对数据有效的、规范化的处理及分析，人员可靠性数据库在人员可靠性分析以及人因工程所起的作用受到很大的限制2，3。 人员可靠性分析存在的主要困难可归纳如下： （1） 缺乏可信的、规范化的大量的数据支持； （2） 分析方法不足，以往的一些人员可靠性分析方法及其所基于人的认知行为模型，往往不能全面地反映人的行为，因而分析结果难免失之偏颇； （3） 基于大量现实人因数据或实验数据的人员可靠性分析，需处理的数据量和考虑的因素太多，靠手工处理不仅繁杂，也不方便； （4） 分析的结果难得以验证，分析结果也很难得到有效的再利用或再验证； （5） 随着实时概率安全分析

16、（Living Probabilistic Safety Analysis）在大型工业系统中的应用，作为其中重要的部分，人员可靠性分析也面临越来越高的要求。而实时人员可靠性分析（Living Human Reliability Analysis）亦会成为现实性的需要； （6） 人员可靠性分析过多依赖于专家判断或人员可靠性分析者的个人特性，使得人员可靠性分析标准化程度太差，人员可靠性分析结果的一致性不好，作为一种实用的工程技术来说，就难以接受的。 以上困难，必须在人员可靠性分析理论研究基础上，结合数据库技术，人工智能（推理逻辑），及计算机模拟和仿真技术，构造一个基于大量数据的计算机辅助人员可靠性

17、分析及人员可靠性数据管理系统 35，上述问题才有可能得以解决 为此，笔者结合某核电站的实际情况，开发了一套人员可靠性分析及人员可靠性数据管理系统，以期为该核电站的人因事件管理工作及概率安全分析项目（PSA）提供有力的支持和有益的帮助。 3 系统的功能需求 31 系统对数据库的要求 作为人员可靠性分析不可或缺的基础，迫切需要一个有一定规模的、经长期实践（实验）检验的可信赖的数据库的支持。该数据库应具备以下特点： （1） 数据库设计遵循统一的标准，规范性好，数据格式统一，易与国际上和国内已存在的一些类似数据库系统（如其他的可靠性数据库）进行数据交换。 （2） 初始建库时，数据库应达到一定的规模，这

18、对当前的应用才有一定的价值，因为基于贫乏数据所做的人员可靠性分析是缺乏说服力的。 （3） 由于人因数据的特点，人员可靠性数据库在使用中应不断地更新，包括修正以前不够准确的数据和增添新的内容，最好能够从某些工业运行系统中实时地采集数据，以保持数据量持续、快速增长，大样本数据才能较准确地反映事物的规律。 因此，系统应有数据录入、修改、采集、浏览以及数据库正确性检验的功能。 32 系统应具有人员可靠性及人因事件定性分析功能 系统应能对已发生的一些人因事件进行分析，从中找出该人因事件发生的根本原因，亦能根据现实情况，预测可能发生的人因事件。在具体实现时参考人员可靠性分析方法CREAM（Cognitiv

19、e Reliability and Error Analysis Method），并对其进行必要的扩展和改进。 33 系统应具有人员可靠性及人因事件定量分析功能 对人因事件计算其发生的概率，以充分满足LPSA的需要。具体实现时可参考CREAM中的定量分析方法和THERP+HCR（Technique of Human Error Rate Prediction，Human Cognitive Reliability）定量分析方法2，78。 34 系统应具有对外来及现有数据进行维护和再分析的功能。 4 系统涉及的定性、定量分析基本模型和方法 在人员可靠性分析系统中，涉及两种重要的人员可靠性分析方法

20、，以下对其做一简要介绍。 41 CREAM定量分析法 CREAM是Erik Hollnagel建立起来的人员可靠性分析方法。它有其独特的认知模型、前因后果分类方案和分析技术，既可进行回溯性分析，又可进行预测性分析。该法考虑到与概率安全分析（PSA）的结合，提供了一种较好的定量化的方法，可将HRA有机地融入PSA。CREAM的另一个显著特点是把对人的行为的描述置于一个环境背景中（Context），并在分析的早期阶段就考虑环境背景对人的绩效的影响。 411 模型 CREAM的认知模型称为COCOM模型（Contextual Control Model）。该模型把人的行为按认知功能分为4个基本的类，

21、即观察（Observation）、解释（Interpretation）、计划（Planning）、执行（Execution）。人的行为是在现实的环境背景下，按照一定的预期目的和计划进行的，但是，人又根据环境背景的反馈信息随时调整自己的行为，这是一个多次交互的循环过程。在COCOM模型中，环境背景用控制模式（Control model）来描述，可分为4种控制模式，即混乱的（Scrambled）、机会的（Opportunistic）、战术的（Tactical）、战略的（Strategic），分别表示不同环境背景下对人的行为影响的程度。 412 分类方案 分类方案定义了后果和可能前因之前的联系，形式

22、类似于产生式规则，因而很容易利用计算机方法进行处理。后果和前因之间可相互转换，如某一后果的一个前因，可能又是另外一个前因造成的后果。 前因又分为一般前因和特殊前因。一般前因指导致某一后果的比较概括的一个前因；而特殊前因则是在各种条件非常确定的情况下，一个非常具体的前因。即一般前因是在许多条件还不确定的情况下，许多同类特殊前因的一个总称。分类方案是CREAM分析技术实施的基础。由于分类方案在CREAM方法中的基础作用，因而其正确性、完备性和有效性是非常重要的，而且其内容针对不同的行业领域也有所区别。在系统实现时，必须根据应用领域的特点，对其进行扩展并进行正确性、完备性和有效性验证。 413 分析

23、技术 CREAM的分析技术有两种，即回溯性分析和预测性分析。前者主要用于事故和事件分析，从事故现象（模式）推导出造成事故的原因；而后者主要用于人员可靠性分析和预测可能发生的人因失误。 42 THERP+HCR定量分析法 THERP+HCR分析技术是综合THERP和HCR两种方法的特点而成的方法。THERP模式主要基于人因可靠性事件树模型，它将人因事件中涉及的人员行为按事件发展过程进行分析，并在事件树中确定失效途径后进行定量计算。人因可靠性事件树描述人员进行操作过程一系列操作事件序列，按时间为序，以两态分支扩展，其每一次分叉表示该系统处理任务过程的必要操作，有成功和失败两种可能途径。因而某作业过

24、程中的人因可靠性事件树，便可描述出该作业过程中一切可能出现的人因失误模式及其后果。对树的每个分枝赋予其发生的概率，则可最终导出作业成功或失败的概率。 HCR是用来量化作业班组未能在有限时间内完成动作概率的一种模式。它基于Rasmussen的三级行为模型，将系统中所有人员动作的行为类型，依据其是否为例行工作、规程书情况和培训程度等情况，分为技能型、规则型和知识型三种。同时它认为每一种行为类型的失误概率决定于允许操作人员进行响应的时间t 操作人员执行时间T1/2之比，且遵从三参数的威布尔分布： 式中，、与行为类型有关的参数。 对THERP和HCR分析可知，两种模式各自解决问题的侧重点是不同的。前者

25、主要针对与时间无关的序列动作；而后者的着眼点恰在与时间密切相关的认知行为上。然而，在现代复杂人机系统中，人员的行为是多样的。例如，在核电站，当一个需要操纵员响应并干予的事故发生后，操纵员首先要依据各种信息，如报警、显示、记录等对事故进行诊断，并进入相关事故规程，继而按规程的要求实施具体的操作干预。一般而论，复杂人机系统中人的行为均包括感知、诊断和操作3个阶段。若只用THERP，则可能使人因事件中事实存在的“诊断步骤”度量太粗糙；若只用HCR，对具体操作，又不如THERP可反映出各类操作的不同失误特征。因此，较好的方法是THERP与HCR相结合，在诊断阶段，用HCR方法对该阶段可能的人员响应失效

26、概率进行评价，而对感知阶段和操作阶段中可能的失误用THERP方法评价，两者相互补充，共同构成一个有机整体。 5 系统的总体结构设计 51 数据库结构设计 部分数据表中的字段有中、英文两种方式，以便在某些时候使用起来会更方便。主要有以下几大类： （1） 基本人误数据表类。来源于以前的研究者在长期的研究和实践中总结出来的人误数据，主要包括CREAM方法中提供的数据，以及THERP手册和HCR手册中提供的各类人误数据。以及笔者通过模拟机实验得出的数据和核电站运行实践中统计归纳出来的一些典型的人的行为数据。 （2） 各种前因、后果描述表类。来源于CREAM主法中对各种人因事件的前因、后果的描述。 （3

27、） 前因后果联系及概率表（知识库）类。来源于CREAM方法中定义的各种原因结果联系，以及笔者根据核电行业特点补充的一些联系。联系是状结构。 知识库分两类：后果与一般前因的关系知识库，后果与特殊前因的联系知识库。 （4） CREAM中的其他表包含如影响人的行为的一般绩效条件（Common Performance Condition，CPC）的定义、描述，认知行为的描述类，认知功能失效的描述类等。 （5） 核电站特定人因事件的概率类。来源于核电站的PSA（概率安全分析）报告中的人员可靠性分析结果。 （6） 人因事件档案类。记录来自核电站在以往运行中发生的人因事件（通过数据采集），并用来保存每次利用

28、本系统所分析的人因事件的结果。 52 系统结构设计 系统采用客户/服务器（C/S）+浏览器/服务器（B/S）方式实现。数据全部存放在服务器上。在客户端，较专业的用户（如人员可靠性分析或PSA分析者）使用专业的客户端界面进行人因事件的定性、定量分析及数据库的维护工作，因为这一部分需要一定的专业背景。而浏览器作为另一个数据访问工具，提供给非专业用户如管理人员等进行一些人因数据的查询及简单的分析工作，如图1所示。 系统服务器的操作系统平台为Windows2000 server或Unix，数据管理系统为Oracle，客户端的操作系统平台为Windows2000或Windows98。通讯协议采用TCP/

29、IP。系统采用数据库应用开发工具 Powerbuilder7.0 和Web开发工具开发。在系统的程序功能实现上，有如图2所示结构。 图1 系统结构图 图2 系统功能模块图 CREAM分析模块和THERP+HCR分析模块以数据库为基础完成人员可靠性分析，同时又将分析结果回送数据库，以便对分析结果再利用。数据维护模块通过录入、修改等完成对数据库的更新，同时又可供浏览、查询数据库。数据分析模块则是通过对大量人因事件档案的深层次的自动分析，以期得出或验证一些隐藏于这些人因事件背后的规律或人的行为规律。另外，系统通过一些接口程序完成从核电站其它的信息系统中采集有关的人因数据。 系统功能实现的技术路径如下

30、。 521 文件模块 打印：将数据库中所保存的人因事件（分析）档案转化为人因事件报告（文本文件）并打印输出。 522 数据维护模块： 录入：根据用户选择，启动相应的数据表的录入模块，以便对原有表进行追加、扩充。 浏览、查询；可分为两部分，一为查询人员可靠性分析用到的有关标准数据，以对人员可靠性分析者提供一个辅助的支持；二为根据用户输入的条件，如人因事件的名称、发生日期或人因事件涉及的内容等，在数据库中模糊查询相关的人因事件或人误数据。 修改：根据用户输入的条件，取出相应表中的相应记录供用户审查、修改 导入：由外部数据库或文本文件中成批导入数据（主要用于利用国外数据或非核电行业的人因数据）。 采

31、集：从核电站的运行值班日志，运行事件单，异常事件单以及EFS（经验反馈系统）中动态采集人因事件数据，放入人因事件表中。 一致性检验：主要用于对规则库进行检验，检验规则库的形式合法性。如某些规则之间是否存在闭合回路，因为这样在分析时可能会导致死循环。 数据维护模块主要保证数据库的不断更新、增长，在保证数据正确性的同时，持续、快速地扩大数据的拥有量，一则可提高今后分析的可信度，二则为今后更复杂、更高层次的应用做准备。 523 基于CREAM的分析模块 CREAM分析模块可分为3个子模块： 1） 定性回溯性分析子模块 回溯性分析的主要目的是根据已发生的人因失误事件的描述获得人因失误的原因。它基于笔者

32、扩展的分类表（即核电行业的人因事件后果前因规则库），根据所观察到的人因失误事件后果，使用后果前因分类表中所定义的关系来建立可能存在的后果前因关系路径。系统按深度优先次序，自动搜索所有可能存在的路径，并根据一些限制条件进行取舍。最后将分析过程和结果存入数据中作为人因事件归档。其实施步骤为：根据事故现象的描述，确定失误模式，以此为起点，在分类表所定义的后果前因联系表中查找相关的条目，以查得的条目所包含的原因作为结果再到后果前因联系表中，查找相关的条目，依次类推，直至所查得的前因都为特殊前因，分析终止，所得的全部特殊前因就是回溯性分析的结果，即引起事故的根本原因。 2） 定性预测性分析子模块 预测性分析与回溯性分析相反，是从确定的环境背景中去推导出可能的人因事件后果，即最终事故的故障模式。因而分析的终止条件就是遇到一个确定的故障模式。由于在规则库中，前因后果的对应关系是多对多的关系，因而在分析过程中，经过多次迭代后，分析路径