CN112633744A - 一种数字化环境下可靠性构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数字化环境下可靠性构建方法，依照已知的产品可靠性要求，赋予产品第一阶段可靠性属性；结合产品第一阶段可靠性属性，赋予产品第二阶段可靠性属性；若第二阶段可靠性属性存在与第一阶段可靠性属性不协调的值，则需要返回步骤一或步骤二，重新开展相关工作项目；结合产品第一阶段、第二阶段可靠性属性，赋予产品第三阶段可靠性属性；若第三阶段可靠性属性存在不协调的值，则需要返回步骤一、步骤二或步骤四，重新开展相关工作项目。本发明将可靠性属性引入产品数字化设计环境，建立产品可靠性属性与产品数字模型的映射关系，并在产品数字模型中显示，用以指导和约束产品设计、评价设计结果。

Description

一种数字化环境下可靠性构建方法
技术领域
本发明属于可靠性工程技术领域，具体涉及一种数字化环境下可靠性构建方法。
背景技术
可靠性工程是指为了确定和达到产品的可靠性要求所进行的一系列技术与管理活动。在产品开始研制时，使用方除提出功能、性能要求外，应同步提出产品可靠性要求，包括可靠性定性要求、可靠性定量要求和可靠性工作项目要求。承制方在研制产品过程中，应通过各种可靠性工作项目，完成可靠性要求的分解、落实和检查，目的是确保产品在设计定型时达到规定的可靠性要求。可靠性工作项目包括制定可靠性工作计划、可靠性分配、制定可靠性设计准则、可靠性建模与预计、可靠性评估等，具体详见《装备可靠性工作通用要求》GJB 450A-2004。
目前，可靠性构建方法仍以基于文档的手工作业模式为主，表现为：一是通过文档报告落实可靠性工作项目，包括专门的文档报告，如可靠性大纲及工作计划、可靠性分配报告、FME(C)A报告、可靠性评估报告等，也包括含可靠性工作结果的其它文档报告，如产品研制任务书(含可靠性设计要求)、产品方案报告(含可靠性设计准则、可靠性预计)、产品研制总结报告(含可靠性设计准则符合性检查)等；二是通过文档报告实现可靠性数据的传递和确认，如使用方向承制方、承制方向转承制方/外协方下发设计要求，转承制方/外协方向承制方、承制方向使用方反馈设计结果，以及承制方内部各专业设计人员的数据的传递等，在此基础上，通过会议评审、文件审查等方式实现可靠性数据的确认。以上可靠性构建方法所产生的可靠性数据内嵌于各类文档报告中，数据分散性大、有用数据筛选难度大，数据传递和更新效率较低，与产品设计过程脱节，导致过程管控差，部分工作缺乏强制执行或执行滞后，没有构成指导产品设计、改进和检验的强约束力。
近年来，随着计算机技术的快速发展，为了提高复杂产品研发效率，降低物理样机投产风险和研制成本，基于数字样机的建模与应用技术日趋成熟，推动了研发模式向网络环境下多专业协同模式转变。可靠性工作作为产品通用质量特性工作的重要抓手，现有可靠性构建方法已经不再满足新技术条件下多专业数字化协同设计需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种数字化环境下可靠性构建方法。本发明方案能够解决上述现有技术中存在的问题。
本发明的技术解决方案：
一种数字化环境下可靠性构建方法，包括以下步骤：
步骤一，依照已知的产品可靠性要求，按照产品的可靠性属性的赋值流程，开展第一阶段可靠性工作项目，赋予产品第一阶段可靠性属性；
步骤二，结合产品第一阶段可靠性属性和产品可靠性属性的赋值流程，开展第二阶段可靠性工作项目，赋予产品第二阶段可靠性属性；
步骤三，若第二阶段可靠性属性存在与第一阶段可靠性属性不协调的值，则需要返回步骤一或步骤二，重新开展相关工作项目，更新产品第一阶段或第二阶段可靠性属性，直到消除不协调的值；
步骤四，结合产品第一阶段、第二阶段可靠性属性和产品可靠性属性的赋值流程，开展第三阶段可靠性工作项目，赋予产品第三阶段可靠性属性；
步骤五，若第三阶段可靠性属性存在与第一阶段、第二阶段可靠性属性不协调的值，则需要返回步骤一、步骤二或步骤四，重新开展相关工作项目，更新产品第一阶段、第二阶段或第三阶段可靠性属性，直到消除不协调的值；
所述的产品可靠性属性的赋值流程为：
A1，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型；
A2，开展可靠性工作项目，将可靠性工作项目的输出按规则映射到产品可靠性属性中；
A3，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；
A4，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
进一步的，A1中所述的产品结构树数据库的获取方式为：
S1.1将产品按照产品层次和产品可靠性属性分别进行分类；
S1.2将产品按照所述产品层次分类，并且将每一类中的每个组成按照所述产品可靠性属性分类，将产品可靠性属性的最后一级分类进行数字化定义；
S1.3将数字化定义的每个组成的可靠性属性按照所述产品层次组成产品可靠性属性结构树，形成产品结构上完整的可靠性属性链条。
进一步的，所述的产品层次包括系统、分系统、单元和单元以下部件。
进一步的，所述的产品可靠性属性定义方法为：
S2.1将可靠性属性作为产品属性的一级分类；
S2.2将可靠性属性按照可靠性信息的作用和形式，进行二级分类，包括定性属性、定量属性和工作项目属性；
S2.3对定性属性、定量属性和工作项目属性进行三级分类；将定性属性按照提出设计要求、开展故障风险分析、给出设计措施和完成符合性检查或验证的闭环工作过程进行三级分类；将定量属性按照可靠性分配、可靠性预计、可靠性数据收集和可靠性评估的闭环工作过程进行三级分类；将工作项目属性按照提出工作计划和检查完成结果的闭环工作过程进行三级分类；
S2.4将三级分类后获得的可靠性属性按照一定的规则进行四级分类。
进一步的，所述的四级分类下可进行五级分类及以后层级分类。
进一步的，所述的定性属性的三级分类包括设计要求、故障风险分析、设计措施信息和符合性检查或验证。
进一步的，所述的定量属性的三级分类包括分配值、预计值、可靠性数据和评估值。
进一步的，所述的工作项目属性的三级分类包括计划要求和完成结果。
进一步的，所述的设计要求的四级分类包括降额设计、成熟设计、冗余设计、元器件选用、耐环境设计和热设计。
进一步的，所述的故障风险分析的四级分类包括故障模式、故障原因、故障对本级产品影响、故障对上一级产品影响、故障最终影响和故障严酷度。
进一步的，所述的设计措施信息的四级分类为逐条对应设计要求获得的信息。
进一步的，所述的符合性检查或验证的四级分类为逐条对应设计要求和故障风险分析获得的信息。
进一步的，所述的分配值的四级分类包括贮存可靠度和任务可靠度。
进一步的，所述的预计值、评估值的四级分类参照分配值的情况展开。
进一步的，所述的可靠性数据的四级分类包括温度试验、振动试验、可靠性研制试验和环境应力筛选。
进一步的，所述的计划要求的四级分类包括FMEA、FTA、可靠性预计和耐久性分析。
进一步的，所述的完成结果的四级分类参照计划要求的展开情况一一对应。
进一步的，所述的三级以下的分类情况可根据不同的需求进行调整。
进一步的，所述的数字化定义包括该数据项的名称、字段名、分级分类、定义、数据类型、必要性、产生方式、数据形式和备注。
优选的，所述的名称为每一个数据项的中文名称，所述的字段名为每一个数据项的英文缩写，所述的分级分类为此数据项所在的各级分类的名称，所述的定义为每一个数据项的释义或填写说明，所述的数据类型是指每一个数据项的数据类型，所述的必要性为按产品是否配置该数据项，所述的产生方式为数据项产生的方式，包括配置项、自动生成项和采集项，所述的数据形式为数据项配置和采集的形式，所述的备注为针对数据项需要说明的其他事项。
优选的，所述的数据形式包括文本框、富文本框、单选框列表、复选框列表、弹出框列表、列表和日期。
进一步的，所述的产品可靠性属性的赋值流程在步骤一中的具体步骤为：
A1.11，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型，所述的可靠性工作项目包括：制定系统可靠性工作计划、制定单元可靠性工作计划、系统可靠性分配、单元可靠性分配、制定系统可靠性设计要求、制定分系统可靠性设计要求和制定单元可靠性设计要求；
A1.12，开展可靠性工作项目，将可靠性工作项目的输出按规则映射到产品可靠性属性中；所述的映射规则为：根据系统可靠性工作计划确定系统工作项目属性、分系统工作项目属性、单元工作项目属性，根据单元可靠性计划确定单元以下工作项目属性。根据使用方要求确定系统可靠性定量属性，根据系统可靠性分配确定分系统定量属性分配值、单元定量属性分配值，根据单元可靠性分配确定单元以下定量属性分配值。根据使用方要求和制定系统可靠性设计要求确定系统定性属性设计要求，根据制定系统可靠性属性设计要求和制定分系统可靠性设计要求确定分系统定性属性设计要求，根据制定分系统可靠性设计要求和制定单元可靠性设计要求确定单元定性属性设计要求，根据制定单元可靠性设计要求确定单元以下定性属性设计要求；
A1.13，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；所述的映射方式为：将系统、分系统、单元和单元以下的可靠性属性分别对应到产品结构树中的产品可靠性属性中；
A1.14，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
进一步的，所述的产品可靠性属性的赋值流程在步骤二中的具体步骤为：
A1.21，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型，所述的可靠性工作项目包括：贯彻系统可靠性设计要求、贯彻分系统可靠性设计要求、贯彻单元可靠性设计要求、贯彻单元以下可靠性设计要求、单元FME(C)A、分系统FME(C)A、系统FME(C)A、单元可靠性建模及预计、分系统可靠性建模及预计和系统可靠性建模及预计；
A1.22，开展可靠性工作项目，将可靠性工作项目的输出按规则映射到产品可靠性属性中；所述的映射规则为：根据贯彻系统可靠性设计要求确定系统定性属性的设计措施，根据贯彻分系统可靠性设计要求确定分系统定性属性设计措施，根据贯彻单元可靠性设计要求确定单元定性属性设计措施，根据贯彻单元以下可靠性设计要求确定单元以下定性属性设计措施。根据单元FME(C)A确定单元和单元以下定性属性故障风险，根据分系统FME(C)A确定分系统定性属性故障风险，根据系统FME(C)A确定系统定性属性故障风险。根据单元可靠性建模及预计确定单元和单元以下定量属性的预计值，根据分系统可靠性建模及预计确定分系统定量属性的预计值，根据系统可靠性建模及预计确定系统定量属性的预计值；
A1.23，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；所述的映射方式为：将系统、分系统、单元和单元以下的可靠性属性分别对应到产品结构树中的产品可靠性属性中；
A1.24，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
进一步的，所述的产品可靠性属性的赋值流程在步骤四中的具体步骤为：
A1.31，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型，所述的可靠性工作项目包括：单元可靠性设计符合性检查、分系统可靠性设计符合性检查、系统可靠性设计符合性检查、单元可靠性评估、分系统可靠性评估和系统可靠性评估；
A1.32，开展可靠性工作项目，将可靠性工作项目的输出按规则映射到产品可靠性属性中；所述的映射规则为：根据单元可靠性符合性检查确定单元工作项目属性完成结果、单元以下项目属性完成结果、单元定性属性设计结果和单元以下定性属性设计结果，根据分系统可靠性设计符合性检查确定分系统工作项目属性完成结果和分系统定性属性设计结果，根据系统可靠性设计符合性检查确定系统工作项目属性完成结果和系统定性属性设计结果。根据单元可靠性评估确定单元定量属性和单元以下定量属性的评估值，根据分系统可靠性评估确定分系统定量属性的评估值，根据系统可靠性评估确定系统定量属性的评估值；
A1.33，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；所述的映射方式为：将系统、分系统、单元和单元以下的可靠性属性分别对应到产品结构树中的产品可靠性属性中；
A1.34，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
进一步的，所述的步骤二产生的第二阶段可靠性属性，若产品预计值小于第一阶段同一产品分配值，则表示分配方案不合理或设计方案不可行，应返回步骤一重新开展可靠性分配，或返回步骤二更改设计方案、重新开展可靠性预计，以获得更新的分配值和(或)预计值，直到两者相互协调；
进一步的，所述的步骤四产生的第三阶段可靠性属性，若产品评估值小于第一阶段同一产品分配值，则表示分配方案、设计方案或评估方案不合理，应返回步骤一重新开展可靠性分配，或返回步骤二更改设计措施，或返回步骤四完善评估数据和方法、重新开展可靠性评估，以获得更新的分配值和(或)评估值，直到两者相互协调。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明通过对可靠性属性的分级定义和数字化定义，将可靠性属性离散为数据项，同产品几何、材料、重量等其它属性一样，用以指导和约束产品设计、评价设计结果，为可靠性工作融入多专业数字化协同设计环境奠定基础；
(2)本发明基于产品结构树的可靠性属性表达方法，可以实现复杂产品可靠性信息的分类存储与管理，从而方便产品研制过程中实现可靠性属性的数字化和可追溯性，进一步为可靠性工作融入多专业数字化协同设计环境奠定基础；
(3)本发明将可靠性属性引入产品数字化设计环境，建立产品可靠性属性与产品数字模型的映射关系，并在产品数字模型中显示，用以指导和约束产品设计、评价设计结果。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例提供的一种数字化环境下可靠性构建方法步骤示意图；
图2示出了根据本发明实施例提供的产品可靠性属性分类方法步骤示意图；
图3示出了根据本发明实施例提供的产品可靠性属性分类示意图；
图4示出了根据本发明实施例提供的产品可靠性属性结构树示意图；
图5示出了根据本发明实施例提供的产品可靠性构建方法第一阶段过程(一)示意图；
图6示出了根据本发明实施例提供的产品可靠性构建方法第一阶段过程(二)示意图；
图7示出了根据本发明实施例提供的产品可靠性构建方法第二阶段过程(一)示意图；
图8示出了根据本发明实施例提供的产品可靠性构建方法第二阶段过程(二)示意图；
图9示出了根据本发明实施例提供的产品可靠性构建方法第三阶段过程(一)示意图；
图10示出了根据本发明实施例提供的产品可靠性构建方法第三阶段过程(二)示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1所示，根据本发明实施例提供一种数字化环境下可靠性构建方法，包括以下步骤：
步骤一，依照已知的产品可靠性要求，按照产品的可靠性属性的赋值流程，开展第一阶段可靠性工作项目，赋予产品第一阶段可靠性属性；
步骤二，结合产品第一阶段可靠性属性和产品可靠性属性的赋值流程，开展第二阶段可靠性工作项目，赋予产品第二阶段可靠性属性；
步骤三，若第二阶段可靠性属性存在与第一阶段可靠性属性不协调的值，则需要返回步骤一或步骤二，重新开展相关工作项目，更新产品第一阶段或第二阶段可靠性属性，直到消除不协调的值；
步骤四，结合产品第一阶段、第二阶段可靠性属性和产品可靠性属性的赋值流程，开展第三阶段可靠性工作项目，赋予产品第三阶段可靠性属性；
步骤五，若第三阶段可靠性属性存在与第一阶段、第二阶段可靠性属性不协调的值，则需要返回步骤一、步骤二或步骤三，重新开展相关工作项目，更新产品第一阶段、第二阶段或第三阶段可靠性属性，直到消除不协调的值；
在一个实施例中，产品可靠性属性的赋值流程为：
A1，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型；在本实施例中，产品数字模型是指产品的三维仿真模型；
A2，开展可靠性工作项目，将可靠性工作项目的输出按规则映射到产品可靠性属性中，并进行数字化定义；
A3，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；
A4，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
进一步的在一个实施例中，A1中产品结构树数据库的获取方式为：
S1.1将产品按照产品层次和产品可靠性属性分别进行分类；
在一个实施例中，如图2所示，产品可靠性属性分类方法，包括以下步骤：
S1.1.1，将可靠性属性作为产品属性的一级分类；
可靠性属性是为了表达产品可靠性要求或特征所需的数据、文本、符号等信息，可视为指导和约束产品设计、评价设计结果的一种固有属性。将可靠性属性同几何、材料、重量等其它属性一样，作为产品属性的一级分类。
S1.1.2，将可靠性属性按照可靠性信息的作用和形式，进行二级分类，包括定性属性、定量属性和工作项目属性；
定性属性是用于定性描述产品可靠性要求或特征的文本信息，如：元器件应采用Ⅱ级降额设计、执行××功能的部件采用冗余设计等；定量属性是用于定量描述产品可靠性要求或特征的数据信息，如：任务可靠度最低可接受值不小于0.99、累计通电时间不小于200小时、累计通电次数不小于200次、使用寿命不小于10年等；工作项目属性是一类特殊的定性属性，是用于定性描述产品开展可靠性工作项目的计划要求以及完成结果的文本信息，如：应在工程研制阶段完成硬件FMEA等。
S1.1.3，对定性属性、定量属性和工作项目属性进行三级分类；将定性属性按照提出设计要求、开展故障风险分析、给出设计措施和完成符合性检查或验证的闭环工作过程进行三级分类；进一步的在一个实施例中，定性属性的三级分类包括设计要求、故障风险分析、设计措施信息和符合性检查或验证；
将定量属性按照可靠性分配、可靠性预计、可靠性数据收集和可靠性评估的闭环工作过程进行三级分类；进一步的在一个实施例中，定量属性的三级分类包括分配值、预计值、可靠性数据和评估值；
将工作项目属性按照提出工作计划和检查完成结果的闭环工作过程进行三级分类；进一步的在一个实施例中，工作项目属性的三级分类包括计划要求和完成结果。
S1.1.4，将三级分类后获得的可靠性属性进行四级分类；
进一步的在一个实施例中，设计要求的四级分类包括降额设计、成熟设计、冗余设计、元器件选用、耐环境设计和热设计。
进一步的在一个实施例中，故障风险分析的四级分类包括故障模式、故障原因、故障对本级产品影响、故障对上一级产品影响、故障最终影响和故障严酷度。
进一步的在一个实施例中，设计措施信息的四级分类为逐条对应设计要求获得的信息。
进一步的在一个实施例中，符合性检查或验证的四级分类为逐条对应设计要求和故障风险分析获得的信息。
进一步的在一个实施例中，分配值的四级分类包括贮存可靠度和任务可靠度。
进一步的在一个实施例中，预计值、评估值的四级分类根据分配值的四级分类获得，如分配值的四级分类包括贮存可靠度和任务可靠度，则预计值的四级分类为贮存可靠度预计值和任务可靠度预计值，评估值的四级分类为贮存可靠度评估值和任务可靠度评估值。
进一步的在一个实施例中，可靠性数据的四级分类包括温度试验、振动试验、可靠性研制试验和环境应力筛选。
进一步的在一个实施例中，计划要求的四级分类包括FMEA、FTA、可靠性预计和耐久性分析。
进一步的在一个实施例中，完成结果的四级分类参照计划要求的分离情况一一对应，如计划要求的四级分类包括FMEA、FTA、可靠性预计和耐久性分析，则完成结果的四级分类为FMEA完成结果、FTA完成结果、可靠性预计完成结果和耐久性分析完成结果。
进一步的在一个实施例中，如有需求可在四级分类下进行五级分类及以后层级分类，在一个实施例中，可靠性数据可按不同试验项目展开为四级分类，如温度试验、振动试验、可靠性研制试验、环境应力筛选等，不同试验项目可以按工作时间、故障数、试验次数、失败次数等展开为五级分类；当故障模式、故障原因等不唯一时，可按五级分类继续展开；在工作项目属性方面，计划要求可按具体工作项目展开为四级分类，如FMEA、FTA、可靠性预计、耐久性分析等，对应每个工作项目可以按适用对象、适用阶段、完成形式、责任单位、完成时间等展开为五级分类。在其它实施例中，如有需要可继续进行六级或更多层的分类，此处不再赘述。
进一步的在一个实施例中，三级以下的可靠性属性的分级分类方法并不是固定不变的，必要时可综合考虑产品特点、承制单位工程经验和所处研制阶段需求等因素进行调整。如图3所示，在完成可靠性属性的分级之后，会获得可靠性属性的分级分类图。
S1.2将产品按照所述产品层次分类，并且将每一类中的每个组成按照所述产品可靠性属性分类，并将产品可靠性属性的最后一级分类进行数字化定义；
在一个实施例中，将系统、分系统、单元和单元以下部件中的每一个组成，也就是每一个分系统，每一个单元和每一个单元以下的部件，都按照二级分类为定性属性、定量属性和工作项目属性的分类办法，一直分类到最后一级。
数字化是为了基于计算机环境进行数据通信、解释或处理，而以计算机语言进行产品定义的设计模式。针对产品可靠性属性进行数字化定义，就是按照分类分级将可靠性属性进行分解，直至形成一个个离散数据项的过程。
进一步的在一个实施例中，数字化定义包括该数据项的名称、字段名、分级分类、定义、数据类型、必要性、产生方式、数据形式和备注。
优选的在一个实施例中，名称为每一个数据项的中文名称，字段名为每一个数据项的英文缩写，分级分类为此数据项所在的各级分类的名称，定义为每一个数据项的释义或填写说明，数据类型是指每一个数据项的数据类型，必要性为按产品是否配置该数据项，产生方式为数据项产生的方式，包括配置项、自动生成项和采集项，数据形式为数据项配置和采集的形式，优选的在一个实施例中，数据形式包括文本框、富文本框、单选框列表、复选框列表、弹出框列表、列表和日期，备注为针对数据项需要说明的其他事项，如表1所示，从而保证每一个数据项都是可采集的、唯一的、离散的。
表1
Figure BDA0002873088650000161
为了更好的理解本发明，在一个具体的实施例中，针对某电子产品可靠性属性进行分级分类，形成一个个数据项，并对数据项进行数字化定义，示例如表2所示，为其一部分的可靠性属性数据项。
表2
Figure BDA0002873088650000171
Figure BDA0002873088650000181
S1.3将数字化定义的每个组成的可靠性属性按照所述产品层次组成产品可靠性属性结构树，形成产品结构上完整的可靠性属性链条。
如图4所示，在一个实施例中，将每个单元以下的部件组成单元，将每个单元组成分系统，将每个分系统组成系统，其可靠性属性做为一级分类的属性和质量、尺寸等一样，组成了整个系统的可靠性属性结构树，从而获得了整个产品的完整的可靠性属性链条。
在一个具体的实施例中，一种产品的数字化可靠性构建方法，包括以下步骤：
步骤一，依照已知的产品可靠性要求，按照产品的可靠性属性的赋值流程，开展第一阶段可靠性工作项目，赋予产品第一阶段可靠性属性；
第一阶段可靠性属性通过开展制定可靠性工作计划、可靠性分配、制定可靠性设计准则等可靠性工作项目实现。
可靠性设计人员根据订购方要求、系统设计方案以及相关标准、相似产品经验，制定系统可靠性工作计划，明确系统、分系统、单元等层次产品的可靠性工作项目要求，输入至产品结构树系统、分系统、单元的可靠性工作项目属性。单元设计人员根据系统可靠性工作计划、单元产品研制任务书、单元产品设计方案等文件以及相关标准、相似产品经验，进一步明确单元以下产品的可靠性工作项目要求，输入至产品结构树单元以下产品的可靠性工作项目属性。
可靠性设计人员开展系统可靠性分配，将系统可靠性定量要求分配给分系统和单元，输入至产品结构树分系统、单元的可靠性定量属性的分配值。单元设计人员进一步将单元可靠性定量要求分配给单元以下产品，输入至产品结构树单元以下产品的可靠性定量属性的分配值。
可靠性设计人员制定可靠性设计要求，将系统可靠性定性要求分配给分系统、单元，系统设计人员制定系统及以下产品可靠性设计准则，输入至产品结构树系统、分系统、单元的可靠性定性属性的设计要求。分系统设计人员制定分系统及以下产品可靠性设计准则，输入至产品结构树对应分系统、单元的可靠性定性属性的设计要求。单元设计人员制定单元及以下产品可靠性设计准则，输入至产品结构树对应单元及以下产品的可靠性定性属性的设计要求的。
如图5、6所示，进一步的在一个实施例中，产品可靠性属性的赋值流程在步骤一中的具体步骤为：
A1.11，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型，可靠性工作项目包括：制定系统可靠性工作计划、制定单元可靠性工作计划、系统可靠性分配、单元可靠性分配、制定系统可靠性设计要求、制定分系统可靠性设计要求和制定单元可靠性设计要求；
A1.12，根据可靠性工作项目，将可靠性工作项目中的要求按规则映射到产品可靠性属性中，并进行数字化定义；映射规则为：根据系统可靠性工作计划确定系统工作项目属性、分系统工作项目属性、单元工工作项目属性，根据单元可靠性计划确定单元以下工作项目属性。根据使用方要求确定系统可靠性定量属性，根据系统可靠性分配确定分系统定量属性分配值、单元定量属性分配值，根据单元可靠性分配确定单元以下定量属性分配值。根据使用方要求和制定系统可靠性设计要求确定系统定性属性设计要求，根据制定系统可靠性属性设计要求和制定分系统可靠性设计要求确定分系统定性属性设计要求，根据制定分系统可靠性设计要求和制定单元可靠性设计要求确定单元定性属性设计要求，根据制定单元可靠性设计要求确定单元以下定性属性设计要求；通过此步骤中的映射关系，将可靠性设计的工作计划、定量属性和设计要求分解并分配到产品的各个层次中。
A1.13，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；映射方式为：将系统、分系统、单元和单元以下的可靠性属性分别对应到产品结构树中的产品可靠性属性中；
A1.14，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
步骤二，结合产品第一阶段可靠性属性和产品可靠性属性的赋值流程，开展第二阶段可靠性工作项目，赋予产品第二阶段可靠性属性；
第二阶段可靠性属性通过开展可靠性建模与预计、故障模式影响及危害性分析(FME(C)A)、贯彻可靠性设计要求等可靠性工作项目实现。
各层产品设计人员根据本产品的功能、组成和任务剖面，建立本产品可靠性模型，将可靠性模型中的定量属性与所属上一级产品的可靠性定量属性关联，形成不同层次产品可靠性定量属性间的数学关系。自最底层产品开始，根据产品设计方案、元器件选用情况以及相关标准，预计可靠性定量指标设计实现情况，并根据可靠性模型逐层向上求解，依次获得单元、分系统、系统的可靠性预计值，输入至对应产品的可靠性定量属性的预计值中。
各层产品设计人员根据本产品可靠性设计要求、故障风险分析情况，开展可靠性设计，同时将可靠性设计具体措施输入至对应产品的可靠性定性属性的设计措施中。
如图7、8所示，进一步的在一个实施例中，产品可靠性属性的赋值流程在步骤二中的具体步骤为：
A1.21，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型，所述的可靠性工作项目包括：贯彻系统可靠性设计要求、贯彻分系统可靠性设计要求、贯彻单元可靠性设计要求、贯彻单元以下可靠性设计要求、单元FME(C)A、分系统FME(C)A、系统FME(C)A、单元可靠性建模及预计、分系统可靠性建模及预计和系统可靠性建模及预计；通过可靠性工作项目的建立，将可靠性工作进行划分，使可靠性工作规范、明晰。
A1.22，开展可靠性工作项目，将可靠性工作项目的输出按规则映射到产品可靠性属性中；映射规则为：根据贯彻系统可靠性设计要求确定系统定性属性的设计措施，根据贯彻分系统可靠性设计要求确定分系统定性属性设计措施，根据贯彻单元可靠性设计要求确定单元定性属性设计措施，根据贯彻单元以下可靠性设计要求确定单元以下定性属性设计措施。根据单元FME(C)A确定单元和单元以下定性属性故障风险，根据分系统FME(C)A确定分系统定性属性故障风险，根据系统FME(C)A确定系统定性属性故障风险。根据单元可靠性建模及预计确定单元和单元以下定量属性的预计值，根据分系统可靠性建模及预计确定分系统定量属性的预计值，根据系统可靠性建模及预计确定系统定量属性的预计值。在一个实施例中，通过在可靠性建模中内置数据项关联模型，解决不同产品可靠性属性的关联问题，实现可靠性属性自动生成，提高数据传递和解算效率。对于定量属性，可以根据上下层产品之间的可靠性数学模型，由多个下层产品的预计值求解上层产品的预计值，例如分系统A由三个设备A1、A2、A3串联组成，则A的工作可靠度RA为三个设备工作可靠度RA1、RA2、RA3的乘积所得，在其他实施例中按需求设置；对于定性属性，根据上下层产品之间的传递关系，将下层产品相应的模式做为上层产品相应模式的原因，如故障原因分析，分系统A由三个设备(A1、A2、A3)串联组成，若A1断路故障将会导致A无电压输出，则可将“无电压输出”作为A的一个故障模式，其故障原因之一为A1断路。
A1.23，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；映射方式为：将系统、分系统、单元和单元以下的可靠性属性分别对应到产品结构树中的产品可靠性属性中；
A1.24，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
步骤三，若第二阶段可靠性属性存在与第一阶段可靠性属性不协调的值，则需要返回步骤一或步骤二，重新开展相关工作项目，更新产品第一阶段或第二阶段可靠性属性，直到消除不协调的值；在一个具体实施例中，步骤二产生的第二阶段可靠性属性，若产品预计值小于第一阶段同一产品分配值，则表示分配方案不合理或设计方案不可行，应返回步骤一重新开展可靠性分配，或返回步骤二更改设计方案、重新开展可靠性预计，以获得更新的分配值和(或)预计值，直到两者相互协调；
步骤四，结合产品第一阶段、第二阶段可靠性属性和产品可靠性属性的赋值流程，开展第三阶段可靠性工作项目，赋予产品第三阶段可靠性属性；
如图9、10所示，进一步的在一个实施例中，产品可靠性属性的赋值流程在步骤三中的具体步骤为：
A1.31，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型，所述的可靠性工作项目包括：单元可靠性设计符合性检查、分系统可靠性设计符合性检查、系统可靠性设计符合性检查、单元可靠性评估、分系统可靠性评估和系统可靠性评估；
A1.32，开展可靠性工作项目，将可靠性工作项目的输出按规则映射到产品可靠性属性中；映射规则为：根据单元可靠性符合性检查确定单元工作项目属性完成结果、单元以下项目属性完成结果、单元定性属性设计结果和单元以下定性属性设计结果，根据分系统可靠性设计符合性检查确定分系统工作项目属性完成结果和分系统定性属性设计结果，根据系统可靠性设计符合性检查确定系统工作项目属性完成结果和系统定性属性设计结果。根据单元可靠性评估确定单元定量属性和单元以下定量属性的评估值，根据分系统可靠性评估确定分系统定量属性的评估值，根据系统可靠性评估确定系统定量属性的评估值；
A1.33，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；映射方式为：将系统、分系统、单元和单元以下的可靠性属性分别对应到产品结构树中的产品可靠性属性中；
A1.34，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
进一步的在一个实施例中，步骤二产生的第二阶段可靠性属性，若产品预计值小于第一阶段同一产品分配值，则表示分配方案不合理或设计方案不可行，应返回步骤一重新开展可靠性分配，或返回步骤二更改设计方案、重新开展可靠性预计，以获得更新的分配值和(或)预计值，直到两者相互协调；针对同一产品，若设计要求和设计措施存在两者不一致的情况，则说明设计方案不可行，此时需要对设计方案进行修改。
步骤五，若第三阶段可靠性属性存在与第一阶段、第二阶段可靠性属性不协调的值，则需要返回步骤一、步骤二或步骤三，重新开展相关工作项目，更新产品第一阶段、第二阶段或第三阶段可靠性属性，直到消除不协调的值；
进一步的的在一个实施例中，步骤三产生的第三阶段可靠性属性，若产品评估值小于第一阶段同一产品分配值，则表示分配方案、设计方案或评估方案不合理，应返回步骤一重新开展可靠性分配，或返回步骤二更改设计措施，或返回步骤三完善评估数据和方法、重新开展可靠性评估，以获得更新的分配值和(或)评估值，直到两者相互协调。通过对比计划要求和完成结果，可判断产品是否完成了可靠性工作项目，若出现两个不一致的情况，说明产品的进度没有按照要求的节点完成，需要提醒设计人员注意。
综上，本发明提供的一种产品的数字化可靠性构建方法，相比于现有技术至少具有以下优势：
(1)本发明通过对可靠性属性的分级定义和数字化定义，将可靠性属性离散为数据项，同产品几何、材料、重量等其它属性一样，用以指导和约束产品设计、评价设计结果，为可靠性工作融入多专业数字化协同设计环境奠定基础；
(2)本发明基于产品结构树的可靠性属性表达方法，可以实现复杂产品可靠性信息的分类存储与管理，从而方便产品研制过程中实现可靠性属性的数字化和可追溯性，进一步为可靠性工作融入多专业数字化协同设计环境奠定基础；
(3)本发明将可靠性属性引入产品数字化设计环境，建立产品可靠性属性与产品数字模型的映射关系，并在产品数字模型中显示，用以指导和约束产品设计、评价设计结果。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数字化环境下可靠性构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，依照已知的产品可靠性要求，按照产品的可靠性属性的赋值流程，开展第一阶段可靠性工作项目，赋予产品第一阶段可靠性属性；
步骤二，结合产品第一阶段可靠性属性和产品可靠性属性的赋值流程，开展第二阶段可靠性工作项目，赋予产品第二阶段可靠性属性；
步骤三，若第二阶段可靠性属性存在与第一阶段可靠性属性不协调的值，则需要返回步骤一或步骤二，重新开展相关工作项目，更新产品第一阶段或第二阶段可靠性属性，直到消除不协调的值；
步骤四，结合产品第一阶段、第二阶段可靠性属性和产品可靠性属性的赋值流程，开展第三阶段可靠性工作项目，赋予产品第三阶段可靠性属性；
步骤五，若第三阶段可靠性属性存在与第一阶段、第二阶段可靠性属性不协调的值，则需要返回步骤一、步骤二或步骤四，重新开展相关工作项目，更新产品第一阶段、第二阶段或第三阶段可靠性属性，直到消除不协调的值；
所述的产品可靠性属性的赋值流程为：
A1，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型；
A2，开展可靠性工作项目，将可靠性工作项目的输出按规则映射到产品可靠性属性中；
A3，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；
A4，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
2.根据权利要求1所述的一种数字化环境下可靠性构建方法，其特征在于，A1中所述的产品结构树数据库的获取方式为：
S1.1将产品按照产品层次和产品可靠性属性分别进行分类；
S1.2将产品按照所述产品层次分类，并且将每一类中的每个组成按照所述产品可靠性属性分类，将产品可靠性属性的最后一级分类进行数字化定义；
S1.3将数字化定义的每个组成的可靠性属性按照所述产品层次组成产品可靠性属性结构树，形成产品结构上完整的可靠性属性链条。
3.根据权利要求2所述的一种数字化环境下可靠性构建方法，其特征在于，所述的产品层次包括系统、分系统、单元和单元以下部件。
4.根据权利要求2或3所述的一种数字化环境下可靠性构建方法，其特征在于，所述的产品可靠性属性定义方法为：
S2.1将可靠性属性作为产品属性的一级分类；
S2.2将可靠性属性按照可靠性信息的作用和形式，进行二级分类，包括定性属性、定量属性和工作项目属性；
S2.3对定性属性、定量属性和工作项目属性进行三级分类；将定性属性按照提出设计要求、开展故障风险分析、给出设计措施和完成符合性检查或验证的闭环工作过程进行三级分类；将定量属性按照可靠性分配、可靠性预计、可靠性数据收集和可靠性评估的闭环工作过程进行三级分类；将工作项目属性按照提出工作计划和检查完成结果的闭环工作过程进行三级分类；
S2.4将三级分类后获得的可靠性属性按照一定的规则进行四级分类。
5.根据权利要求4所述的一种数字化环境下可靠性构建方法，其特征在于，所述的四级分类下进行五级分类及以后层级分类。
6.根据权利要求4所述的一种数字化环境下可靠性构建方法，其特征在于，所述的定性属性的三级分类包括设计要求、故障风险分析、设计措施信息和符合性检查或验证；
所述的定量属性的三级分类包括分配值、预计值、可靠性数据和评估值；
所述的工作项目属性的三级分类包括计划要求和完成结果；
所述的设计要求的四级分类包括降额设计、成熟设计、冗余设计、元器件选用、耐环境设计和热设计；
所述的故障风险分析的四级分类包括故障模式、故障原因、故障对本级产品影响、故障对上一级产品影响、故障最终影响和故障严酷度；
所述的设计措施信息的四级分类为逐条对应设计要求获得的信息；
所述的符合性检查或验证的四级分类为逐条对应设计要求和故障风险分析获得的信息；
所述的分配值的四级分类包括贮存可靠度和任务可靠度；
所述的预计值、评估值的四级分类参照分配值的情况展开；
所述的可靠性数据的四级分类包括温度试验、振动试验、可靠性研制试验和环境应力筛选；
所述的计划要求的四级分类包括FMEA、FTA、可靠性预计和耐久性分析；
所述的完成结果的四级分类参照计划要求的展开情况一一对应；
三级以下的分类情况根据不同的需求进行调整。
7.根据权利要求2所述的一种数字化环境下可靠性构建方法，其特征在于，
所述的数字化定义包括该数据项的名称、字段名、分级分类、定义、数据类型、必要性、产生方式、数据形式和备注。
所述的名称为每一个数据项的中文名称，所述的字段名为每一个数据项的英文缩写，所述的分级分类为此数据项所在的各级分类的名称，所述的定义为每一个数据项的释义或填写说明，所述的数据类型是指每一个数据项的数据类型，所述的必要性为按产品是否配置该数据项，所述的产生方式为数据项产生的方式，包括配置项、自动生成项和采集项，所述的数据形式为数据项配置和采集的形式，所述的备注为针对数据项需要说明的其他事项。
所述的数据形式包括文本框、富文本框、单选框列表、复选框列表、弹出框列表、列表和日期。
8.根据权利要求1所述的一种数字化环境下可靠性构建方法，其特征在于，所述的产品可靠性属性的赋值流程在步骤一中的具体步骤为：
A1.11，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型，所述的可靠性工作项目包括：制定系统可靠性工作计划、制定单元可靠性工作计划、系统可靠性分配、单元可靠性分配、制定系统可靠性设计要求、制定分系统可靠性设计要求和制定单元可靠性设计要求；
A1.12，开展可靠性工作项目，将可靠性工作项目的输出按规则映射到产品可靠性属性中；所述的映射规则为：根据系统可靠性工作计划确定系统工作项目属性、分系统工作项目属性、单元工作项目属性，根据单元可靠性计划确定单元以下工作项目属性。根据使用方要求确定系统可靠性定量属性，根据系统可靠性分配确定分系统定量属性分配值、单元定量属性分配值，根据单元可靠性分配确定单元以下定量属性分配值。根据使用方要求和制定系统可靠性设计要求确定系统定性属性设计要求，根据制定系统可靠性属性设计要求和制定分系统可靠性设计要求确定分系统定性属性设计要求，根据制定分系统可靠性设计要求和制定单元可靠性设计要求确定单元定性属性设计要求，根据制定单元可靠性设计要求确定单元以下定性属性设计要求；
A1.13，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；所述的映射方式为：将系统、分系统、单元和单元以下的可靠性属性分别对应到产品结构树中的产品可靠性属性中；
A1.14，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
9.根据权利要求1或8所述的一种数字化环境下可靠性构建方法，其特征在于，所述的产品可靠性属性的赋值流程在步骤二中的具体步骤为：
A1.21，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型，所述的可靠性工作项目包括：贯彻系统可靠性设计要求、贯彻分系统可靠性设计要求、贯彻单元可靠性设计要求、贯彻单元以下可靠性设计要求、单元FME(C)A、分系统FME(C)A、系统FME(C)A、单元可靠性建模及预计、分系统可靠性建模及预计和系统可靠性建模及预计；
A1.22，开展可靠性工作项目，将可靠性工作项目的输出按规则映射到产品可靠性属性中；所述的映射规则为：根据贯彻系统可靠性设计要求确定系统定性属性的设计措施，根据贯彻分系统可靠性设计要求确定分系统定性属性设计措施，根据贯彻单元可靠性设计要求确定单元定性属性设计措施，根据贯彻单元以下可靠性设计要求确定单元以下定性属性设计措施。根据单元FME(C)A确定单元和单元以下定性属性故障风险，根据分系统FME(C)A确定分系统定性属性故障风险，根据系统FME(C)A确定系统定性属性故障风险。根据单元可靠性建模及预计确定单元和单元以下定量属性的预计值，根据分系统可靠性建模及预计确定分系统定量属性的预计值，根据系统可靠性建模及预计确定系统定量属性的预计值；
A1.23，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；所述的映射方式为：将系统、分系统、单元和单元以下的可靠性属性分别对应到产品结构树中的产品可靠性属性中；
A1.24，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
10.根据权利要求1或8或9所述的一种数字化环境下可靠性构建方法，其特征在于，进一步的，所述的产品可靠性属性的赋值流程在步骤四中的具体步骤为：
A1.31，将产品可靠性构建按照横向划分结构：可靠性工作项目、产品可靠性属性、产品结构树数据库和产品数字模型，所述的可靠性工作项目包括：单元可靠性设计符合性检查、分系统可靠性设计符合性检查、系统可靠性设计符合性检查、单元可靠性评估、分系统可靠性评估和系统可靠性评估；
A1.32，开展可靠性工作项目，将可靠性工作项目的输出按规则映射到产品可靠性属性中；所述的映射规则为：根据单元可靠性符合性检查确定单元工作项目属性完成结果、单元以下项目属性完成结果、单元定性属性设计结果和单元以下定性属性设计结果，根据分系统可靠性设计符合性检查确定分系统工作项目属性完成结果和分系统定性属性设计结果，根据系统可靠性设计符合性检查确定系统工作项目属性完成结果和系统定性属性设计结果。根据单元可靠性评估确定单元定量属性和单元以下定量属性的评估值，根据分系统可靠性评估确定分系统定量属性的评估值，根据系统可靠性评估确定系统定量属性的评估值；
A1.33，将获得的产品可靠性属性按照该产品所在产品结构树中的位置，对产品结构树中的产品可靠性属性进行映射；所述的映射方式为：将系统、分系统、单元和单元以下的可靠性属性分别对应到产品结构树中的产品可靠性属性中；
A1.34，将获得的产品结构树中的可靠性属性在产品数字化模型中映射，得到具有可靠性属性的产品数字化模型。
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