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功能失效是如何由底层的低危害事件逐步演化为系统灾难性后果的,中电29所副总师邓林访谈录 时间:2018-01-08 来源:中国电子学会
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近日,中国电子学会可靠性分会网“专家访谈”栏目,就基于失效风险传递关系模型的系统可靠性设计技术的背景及发展等,专访了中国电子科技集团公司第二十九研究所可靠性专业副总师邓林。访谈内容如下:

 

可靠性分会网:邓老师,您好!首先,祝贺您与邓明合著的《基于失效风险传递关系模型的系统可靠性设计技术》论文,荣获“中国电子学会可靠性分会第十八届物理年会”优秀论文奖,并在《电子产品可靠性与环境试验》杂志上发表。文中提到,系统可靠性设计技术派生出的多种学派:“基于故障物理的基础材料及元器件研究学派、基于复杂数据分析模型拟合的统计分析学派、基于复杂系统工程应用的工程学派,他们大大促进了可靠性专业的快速发展”。

请问,《基于失效风险传递关系模型的系统可靠性设计技术》,在理论及实践研究方面更偏重于基于复杂系统工程应用的工程学派吗?能介绍一下该技术研究的发展过程吗?

邓林首先,对你能提出如此好的问题表示感谢!在这个问题上,复杂系统由于其结构层次多,功能、逻辑及交联复杂,因而在可靠性工程领域非常关注于功能失效是如何由底层的低危害事件逐步演化为系统灾难性后果的。在此基础上,通过综合权衡的设计方法,可在危害事件风险演化的路径上进行风险阻断或转移的设计方法,从而实现安全可靠的系统设计,这在诸如轨道交通、航空航天等复杂系统工程领域非常重要。对于这个问题,欧美等发达国家应该是走在前面的。他们对于问题的认识很有深度,因为经历过太多的失败和挫折,就如美国NASA,经历了1986年挑战者号和2003年哥伦比亚号航天飞机失事,推动其深入研究功能失效危害风险传播关系,并将其纳入故障管理的基础工作之中。应该说,这门技术是在诸如航天器之类的复杂工程系统承建过程中,随着对功能失效的不断认识,逐步发展而来的。近年来,随着基于模型的系统工程(MBSE)理论研究,此项技术开始逐步成熟,并在欧美发达国家的复杂系统中(如轨道交通、航空航天等)逐渐应用。我在国内提出此项技术一是受到医疗系统的启发,人体本身就是复杂的巨系统,对人的健康管理投射到复杂系统上就是对宏观与微观之间关系(风险传递关系模型)以及对微观的成因研究;再就是在研究过程中查阅了大量国外资料基础上,归纳总结而得出的一套理论方法,虽然还不见得很成熟,但大体上方向是对的。

这套理论方法亦可应用于RAMS(可靠性可用性维修性及安全性)工程之中,作为连接各特性的设计模型。

 

可靠性分会网:基于失效风险传递关系模型的系统可靠性设计技术》的元模型参数在“基于传递关系模型的可靠性设计技术”中赋予失效模式新的含义,主要体现在哪方面呢?

在元模型的基础上,“基于失效风险传递关系模型的系统可靠性设计技术”再扩展到各产品层级的模型表述。在模型应用中,将产品或装备的环境适应性、可靠性、安全性、测试性、维修性、保障性的设计联系在一起,以加强重点部位的可靠性设计。我们如何去理解这一概念呢?

邓林:对于功能失效危害传递关系模型的元模型,是指各系统各层级功能对象以失效模式为核心的相关失效特征的描述,其将失效的诱因(环境应力条件或任务强度剖面)、失效的概率、危害等级、测试参数及度量方法、维修保障特征(包括维修级别、维修策略、维修工具以及资料等资源需求)、维护保养要求等关联在一起,并在系统设计分解过程中,逐层建立起各层级之间的功能失效的传播演化途径,从而形成整体上的功能失效危害风险传递关系模型。在此基础上,可以方便地形成FMECA、FTA、RCMA、O&MTA、PHA等业务的高效而有力的支持,形成通用质量特性设计领域中的MBSE技术。

在权衡设计方面,基于功能失效危害的程度划分(三类,功能丧失类、能力下降类、一般维护类),可采取不同的可靠性、可用性、可维修性、安全性等的设计控制策略。如对于功能丧失类和能力下降类,应采取BIT检测诊断和风险消除或阻断控制的设计措施,就如同办公室里防火的烟雾探测和喷淋装置,而且其发生概率应控制在极低的水平,维护保养的相关措施应力保消除此类失效的征兆事件,而PHM则主要针对引发此类失效的一般维护类失效的早期防控措施。以此,防范于高危害性失效事件的早期形成过程,从而使得装备在运行的寿命周期内,以良好的预防性维修实现装备运行期间内的零故障。这对于可靠性系统工程来讲,尤为重要。

 

可靠性分会网:基于失效风险传递关系模型的系统可靠性设计技术》还有哪些难点要解决,及下一步将有哪些研究合作与发展呢?

邓林:目前,基于模型的系统工程方法MBSE逐步成为国内外复杂系统工程领域内的热门前沿技术。“基于失效风险传递关系模型的系统可靠性设计技术”正是将可靠性工程引入MBSE中的有效解决方案。当前,如何将该技术运用标准的系统建模语言sysml表达和实现,则是将这一技术推向工程应用的关键和难点。如能实现,则我们的RAMS(可靠性可用性可维修性和安全性)设计将能通过模型与功能结构设计紧密地联系在一起,从而实现以往难以解决的RAMS与功能的一体化协同设计问题,形成新的有竞争力的系统性解决方案。当然,这一步还有较长的路要走,还有待我们进一步地开拓进取。

 

邓林:最后,感谢中国电子学会可靠性分会会长、陶秘书长和分会工作人员刘工等,多年来对我的关心和厚爱,感谢学会中众多的学长的支持和帮助!

 

 

记得本网与邓林老师在珠海年会上的交谈,就为邓林老师关于“可靠性是一个抽象的概念”及“系统是由机体的每个细胞组成,既强调大的方面,也强调细小的方面”等思想所吸引。


感谢邓林副总师接受本网站的采访!