可靠性技术在军事领域中的应用和发展

可靠性技术在军事领域中的应用和发展内容摘要：

术的不断发展，完善的保障设备将朝着智能化的方向大步迈进。 保障装备呈现通用化、标准化、模块化、综合化特点 为提高保障设备的适应性，跟上装备更新的步伐，外军非常重视发展多功能、高效率、综合性强的通用保障装备。 通用保障装备的特点是节省研制经费，缩短研制周期，提高维 修性和方便使用等效果。 美军的高机动多用途轮式车辆就是这一思想的具体体现，它除了担负运输功能之外，还可胜任其它方面的任务。 美陆军还在试用一种“整装整卸系统”的新型车辆，可发挥物资储存、保管和运输一体化的功能。 可靠性技术在军用飞机、舰船、装甲车和军用汽车等方面的发展 目前外军非常重视装备的全寿命保障，在装备的研制阶段就采取积极措施，提高装备在整个寿命周期内的保障水平，外军的典型做法包括： 在研制阶段注重维修性设计 装备的维修性设计是一种质量特性，始于论证阶段，贯穿于研制生产的全过程。 美 军在采办新装备时，规定在新装备的设计阶段要达到以下几个方面的要求：一是装备具有良好的维修可达性，要求合理布置装备各组成部分及其检测点、维修点，保证有足够的维修操作空间，合理开设维修通道、窗口；二是利用权衡分析和迭代设计使系统功能划分和模块组合最优化，提高组件的标准化、通用化、模块化和互换性；三是完善防差错措施及识别标记，提高维修工作中的安全性和工作效率。 注重测试性设计 随着武器装备功能的多样化、结构的复杂化，故障检测诊断、性能测试已经成为维修工作的关键环节。 美军要求在装备研制阶段实施测试性分 析、设计和验证，包括系统的检测方式、检测系统、检测点配置等，通过设计使检测诊断更加简便、迅速、准确、可靠。 美军强调研制和使用模块化、嵌入式的通用自动化检测设备，通过配备不同的软硬件模块，自动对不同装备进行故障监控、原位检测、隔离和识别。 此外，美军正在大力推广许多新的无损检测技术，如声阻抗法、全息摄影、红外检测、声发射、磁橡胶法等，使故障检测率有较大的提高，检测范围已从外表损伤扩大到复合材料结合的缺陷、内部结构的胶接质量、疲劳裂纹的严重程度等。 XII 研制具有超高可靠性的武器系统 美国陆军认识到，要成 为一支准备充分、响应能力强的军队，必须拥有可靠、有效的武器系统。 美国陆军近年来提出了“后天的陆军（ AAN）”概念，为了使“后天的陆军”能够付诸实现，一个重要的基础就是实现武器装备的超高可靠性。 美国陆军认为，超高可靠性是一个可以实现的目标，在不久的将来是有可能设计和建造出固有可靠性达到 、 ，甚至 的系统的。 其实，美国陆军多年来一直在积极发展能够提高武器系统可靠性，同时降低使用和维护费用的技术。 近年来美国陆军为实现装备的超高可靠性目标做了大量的工作，包括开展了“陆军诊断改进计划（ ADIP）” 、“灵巧简单设计（ Smart Simple Design）”计划等。 可靠性技术在火炮、弹药等军备方面的发展 作战装备与保障装备同步发展 随着军事技术的迅猛发展，新型武器装备对保障装备的依赖程度越来越强。 70 年代以来，世界各国在研发新装备的过程中，非常重视同步配套研制维修保障装备。 如为了对履带式装甲车辆进行配套保障，西方主要国家同步发展了抢救和修理轻型装甲车辆用的轻型履带式装甲抢救车和轮式装甲抢救车。 硬件系统与相关的软件系统协调配套开发 随着现代武器装备日趋复杂、自动化 程度日益提高，各种任务计算机应用剧增，软件规模越来越大。 50 年代的 F4 战斗机机载软件只有 2020 行代码， 90 年代的 F22战斗机机载软件的代码达700 万行。 软件程序已经成为影响新型武器装备能否形成战斗力的重点，加强采办和使用保障过程中的软件开发和管理已经成为新装备形成战斗力的必要条件。 另外，新装备使用和技术保障离不开相关的操作手册和保障手册，加强新装备配套的使用和技术保障手册的同步编写，已成为外军的普遍做法。 可靠性技术在后备军需物资方面的发展 后勤装备是军队后勤保障的重要手段 , 在平时训练和战 时使用中能否充分发挥其效能 , 受多因素制约 , 除了人员素质和指挥水平外 , 重要的影响因素是后勤装备的保障性能、质量特性和安全性等 . 而且所有这些特性都必须在后勤装备规划和研制过程中综合考虑 . 随着科学技术的发展 , 很多高新技术被优先应用于军事装备 , 后勤装备日益复杂 , 研制和开发费用相当大 , 如何在满足后勤装备保障效能的前提下 , 减少其寿命周期费用 , 需要对后勤装备研制方案进行综合评价 , 确定各个方案的优劣目前 , 方案评价的方法很多 , 主要有定性评价法、试验评价法和定量评价法等 . 定性评价法只是对方案进行定 性的分析和比较排队 , 在很多情况下评价结果是粗略的 , 受评价者的主观因素影响大 , 同时它只能突出主要因素 , 忽略许多次要因素 , 特别是忽略了不能用精确数学表达的模糊因素 , 损失了许多有用信息 ,尤其对于影响因素多且各种因素交织时 , 难以得出准确的评价结果。 试验评价法是通过模型试验或样机试验对装备的重要评价目标进 XIII 行评价 , 能得到较准确的定量评价结果 , 但所需费用较高。 模糊定量评价法对评价对象及评价方案的优劣程度用优、良、差等模糊概念来表达 , 它可以处理用其它方法无法处理的模糊信息 . 因此 , 本文通过对后勤装 备的系统分析 , 建立了科学的综合评价指标体系 , 采用模糊综合评价的方法 , 对后勤装备研制方案进行全面、准确、综合的定量评价 , 对于提高后勤装备科学决策水平具有重要作用 . 世界各国都在努力提高保障装备的机动能力、防护能力和综合保障能力，研制和发展具备隐身能力的保障装备，改变通用保障装备在几乎完全透明的现代战场环境下易受攻击的状况。 外军认为，保障装备的机动能力不仅是重要的保障力，而且也是战斗力，基于这种认识，世界各国军队都很重视提高保障装备的机动性，俄罗斯军队保障装备已经基本上实现了摩托化与机械化。 美军更强调提高保障装备的机动性，采用直升机实施装备物资补给和伤员后送，装备物资运输走向集装化，装备物资装卸走向自动化。 世界各国还开发使用了具有速度快、运输量大、有远程能力的运输工具。 可靠性技术在军用电子产品、嵌入式软件方面的发展 军用电子产品可靠性技术的发展 按照 GJB450A 一 2020《装备可靠性工作通用要求》，型号研制过程中，在研制任务书或合同文件中都要明确相关产品可靠性定量要求和验证方法。 然而，对于有很高可靠性指标要求的产品，由于实现技术、研制费用、成本以及研制周期等方面的限制，通常不可能 完全通过专门的统计试验来验证其可靠性指标。 因此，借助可靠性预计和分配技术，结合产品在研制过程中一系列可靠性试验数据对产品的可靠性进行综合评估，不失为一种经济有效的可行方法。 军用嵌入式软件可靠性技术前沿 大多数的软件不论采用什么技术和什么方法，软件中仍然会存在错误。 采用新的语言、先进的开发方式、完善的开发过程，可以减少错误的引入，但是不可能完全杜绝错误。 因此，软件容错技术成为提高软件可靠性的一种很重要的方法。 在军事系统（例如舰船武器控制系统、飞机控制系统）同样适宜采用软件容错技术提高软件的可靠性 ，容错设计技术可以分为两类： ①避免故障，在开发过程中，尽可能不让缺陷潜入软件，这类常用的技术有：算法模型化，把可保证正确实现需求规格的算法模型化；模拟模型化，为保证在确定的资源条件下的预测性能的发挥，使软件运行时间、内存使用量及控制执行模型化；可靠性模型，使用可靠性模型，从差错发生频度出发，预测可靠性。 正确性证明，使用形式符号及数学归纳法等证明算法的正确性；软件危险分析与故障树分析，从设计或编码结构出发，追踪软件开发过程中潜入系统缺陷的原因；分布接口需求规格说明，在设计的各阶段使用形式接口需求规格说明，以 便验证需求的分布接口实现可能性与完备性； ②冗余容错技术。 屏蔽冗余和动态冗余是两种有效的方法。 屏蔽冗余是冗余的 静态 形式，系统能容忍某些故障的出现，是提高可靠度的重要方法；动态冗余是按照动态方式利用冗余，系统出 XIV 现故障时系统器件可以重组，来消除故障对系统的影响。 军用嵌入式软件的可靠性是技术和管理问题，也只有将两者结合起来，严格按照国军标的标准和各种技术方法来开发软件，加强软件管理和测试工作，军用嵌入式软件的可靠性才能提高到一个新的水平。 第五章 结束语 可靠性技术是一门综合性较强的技术，其含括的内容较广 ，适用范围也较普遍。 目前可靠性技术在较多领域得到了应用，尤其在军事行业的应用已经很成功了。 可靠性是质量的一个重要组成部分，要把可靠性管理贯穿到可靠性工程中去。 要在产品的设计阶段加强可靠性技术的管理。 产品设计的每个层次和阶段都应参与。 生产部门为了保证设计的可靠性指标得以实现，要在元器件、原材料、外购件、生产工艺、环境、人员培训、检验、生产质量控制各个方面采用相应的可靠性措施加以保证。 在产品投放市场后，要有一套培训、维护、修理、备件供应等措施加以配合，这样才能保证产品在使用中的可靠性。 因此，在产品的立项、开发、 生产到使用服务的全过程各个阶段，都要贯彻可靠性为中心的质量管理。 现代社会的电子产品越来复杂，任何一个部门的一项小的环节都有可能导致重大的不可靠事故的发生。 例如，美国挑战者号航天飞机由于后侧助推火箭密封圈的不可靠，导致燃料泄露，使整个发射失败，损失惨重。 因此，产品的高质量、高可靠性，要求现代企业中的各个部门相互协作共同努力才能做到。 XV 参考文献 [1] ,Y BarShalom. 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