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美国发布新的可靠性标准GEIA-STD-0009

美国发布新的可靠性标准GEIA-STD-0009
GEIA-STD-0009 标准要求研制人员从一开始就起草一份可靠性工作计划,作为系统工程计划的一部分,以便从项目的开始就能理解可靠性工作的人员和进度安排,并编入预算。根据以往的经验教训,如果研制人员没有在合同签署之前为可靠性工作做出适当的预算和计划,则后来就很难把它包括进去。
GEIA-STD-0009 包含了一种将可靠性设计进去的系统化过程,该过程包括三个要素:
  渐进理解系统级使用载荷和环境载荷及其导致的在整个系统结构中出现
的载荷和应力;
  渐进识别产生的失效模式和机理;
  积极减少暴露出的失效模式。

近几年来,美国国防部发现近半数的采办项目在初始试验与验证过程中,既不具备作战效能,也不适用。为此,国防部要求美国国防科学委员会成立一个特别行动小组,寻找原因。经过1 年多的调查研究,特别行动小组公布了主要研究结果:高的适用性失败率是由缺乏严格的系统工程过程引起的,包括在系统研制期间缺少一个稳健的可靠性增长计划。特别行动组提出建议:迫切需要一个新的可靠性大纲标准,该标准应包括可靠性增长作为设计和研制的一个有机组成部分。并可以在DoD 合同中援引。为此,DoD 与工业界和政府电子与信息技术协会(GEIA)密切合作,制定了新的标准GEIA-STD-0009 系统设计、研制和制造用的可靠性大纲标准。
1.标准制定过程
自1998 年取消MIL-STD-785B“系统和设备研制和生产的可靠性大纲”以来,美国政府还没有发布一种替代的政府可靠性标准、能够为可靠性设计、评估和验证以及一体化管理和系统工程提供一种科学方法,供合同文件中使用。
虽然1998 年,美国行业标准协会出台了两项工业标准IEEE 1332“电子系统和设备研制和生产用标准可靠性大纲”和SAE JA1000“可靠性大纲标准”,这两个标准主要由设计和制造一种可靠的产品所必须实现的3 个目标构成:理解客户的要求;满足客户的要求;使客户确信其要求已被满足。然而,这两个标准几乎没有包括有关为了完成上述目标必须做什么的标准内容。
2005 年,DoD 出版了可靠性、可用性和维修性(RAM)指南,该指南的结构基于IEEE 1332 和SAE JA1000 的目标,并增加了属于外场可靠性的第四个目标。RAM 指南针对每个目标提供了丰富的指南,但是仍没有明确为了实现每个目标应开展的可靠性活动。
2007 年10 月至2008 年7 月之间,DoD 与工业界和政府电子与信息技术协会(GEIA) 密切合作。致力于GEIA-STD-0009 的编制工作。
2007 年10 月30-31 日,GEIA 的G-47 系统工程委员会发起在美国弗吉尼亚州阿林顿的GEIA 总部召开了第一次会议,召集来自政府与工业界的专家开始制订新的可靠性标准。GEIA 将参会人员组成最初的可靠性工作组。工作组面临的主要问题是:如何构建一个可靠性大纲标准,通过规定做什么而非如何做,能够在系统工程过程中牢固地集成可靠性设计、制造和寿命周期管理过程。这项工作通过下述活动完成:1)确定为了设计、制造和部署一个可靠的系统/产品所必须执行的顶层标准化(即强制性的)活动; 2)美国发布新的可靠性标准GEIA-STD-0009开发能够将这些活动和系统工程过程综合起来的语言。
GEIA-STD-0009 工作组在起草新标准前,审查了各种文件,主要包括MIL-STD-785、IEEE 1332 和SAE JA1000 以及国防部RAM 指南(2005 年8 月),以它们作为起草新标准的参考,开始撰写新标准GEIA-STD-0009 的草稿。这次会议为系统或产品的研制以及系统或产品的总体可靠性确定了一个团队方案,即在新标准中“研制人员确保可靠性”,意味着客户-承包商研制团队共同承担可靠性职责。
在GEIA-STD-0009 研制过程中,标准工作组确定了基本的可靠性过程,称作“可靠性活动”,这些活动是设计、增长、制造和部署可靠的系统所必须完成的。这些可靠性活动本身是强制性的,只规定了“做什么”。
2008 年5 月28 日, GEIA-STD-0009 草稿公布,开始广泛征求意见。2008 年8 月1 日,美国信息技术协会(ITAA )正式发布了这份供国防系统和设备研制与生产用的可靠性标准GEIA-STD-0009。
2.标准概述
GEIA-STD-0009 标准确立了在产品和系统研制中提供最佳值和最小风险的最佳惯例。它便于美国国防机构为在系统和设备的设计和生产中确保可靠性、并在使用中保持高的可靠性规定措施步骤。该标准包括一种研制、增长、生产和部署可靠系统的新方法,它主要包含以下四个可靠性目标:
理解客户/用户需求和约束条件
 可靠性设计和再设计
 生产可靠的系统/产品
 监控和评估用户的可靠性
标准中围绕每个目标阐述了下述内容:
 引言
 任务和目标
 人员和组织
 支持信息(规范性的)
. 输入信息(规范性的)
. 开发的信息(规范性的)
 活动、方法和工具
. 活动(规范性的)
. 方法和工具(信息性的)
  输出和文件(规范性的)其中,“引言”对该目标作简要介绍。“任务与目标”提供便于人们对该目标有清晰的理解所需的补充背景说明。“人员和组织”介绍在将可靠性设计到产品中去时,必须解决的人员和组织问题,其支持信息包括两部分:第一部分”输入信息“列出为完成该可靠性设计目标所需的基本输入信息;第二部分“开发的信息”列出了在完成该目标时所开发的信息。“输入信息”为“活动、方法和工具”中包含的过程和方法提供输入,应用这些过程和方法应产生可靠的产品。“活动、方法和工具”也包含两部分:一组规范性(强制性的)的活动和一组信息性(仅提供指南信息的)的方法和工具。“输出和文件”列出了最终将提供给标准中其他目标的“开发信息”。
图1 描绘了流入和流出每个目标的信息流。其中,每个目标的输入通常书另一个目标的输出。

 

GEIA-STD-0009 标准的核心是一个与系统工程完全综合在一起的可靠性工程和增长过程。新标准不像MIL-STD-785B 等以前的许多可靠性标准那样提供一种供人们选择的可靠性工作项目菜单。剪裁GEIA-STD-0009 的基本机制是通过选择方法、工具和最佳惯例来实施每项可靠性活动。标准中的附录A 给出了实施这些可靠性活动必要的方法和工具。有关方法和工具的更详细信息可参见DoD RAM 指南和SAE JA1000-1 1999-03(美国国家标准)可靠性工作标准实施指南。AMSAA 和DoD 可靠性改进工作组所开发的可靠性记分卡可用于指导可靠性方法、工具和最佳惯例的选取。可靠性工作记分卡可以在美国防务采办大学网站上找到:

ITAA 在GEIA 下成立了一个可靠性委员会,该委员会正在与美军客户和系统研制人员合作为GEIA-STD-0009 制定一个指南。
3.标准规定的可靠性活动
GEIA-STD-0009 中围绕满足4 项可靠性目标规定了13 项规范性的可靠性活动,这些可靠性活动是强制性的,只规定了“做什么”。现分别介绍如下:
3.1  可靠性工作计划(RPP) 
首先,为了实现标准中确立的四项可靠性目标,研制人员要编制和遵守可靠性工作计划(RPP)。RPP 最少要使用这里介绍的每项可靠性活动,并写明可靠性资金投入、进度安排、输出结果和人员安排。 RPP 应在开始就编制,以响应招标书的需要,并应在适当时候与客户进行协调,进行更新。
3.2  系统/产品可靠性模型
研制人员要为系统/产品建立一种可靠性模型。系统可靠性模型至少用于(1) 生成和更新从系统级到较低层次的可靠性分配, (2) 根据较低层次可靠性估计值合计出系统级可靠性, (3) 识别单点失效,和(4) 确定那些为满足可靠性要求需要增加设计或试验活动的可靠性关键件和区域。在整个寿命周期中,每当识别了新的失效模式、更新了失效的定义、修正了使用载荷和环境载荷估计值或设计和制造工艺发生变化后,都要对系统可靠性模型加以更新。在适当时要纳入详细的部件应力和损伤模型。