美军舰船装备通用质量特性试验与评价标准规范研究_闫晓伟.pdf

双月刊/总第 302 期31美军舰船装备通用质量特性试验与评价标准规范研究海军装备部 闫晓伟中国船舶集团有限公司综合技术经济研究院 姚强 周明贵 常增柱摘要：建设世界一流海军，离不开质量可靠、好用、管用的一流装备保障。本文围绕舰船装备通用质量特性试验与评价，以标准规范为切入点深入开展了美军做法、中美对标分析和对策建议研究，以期为我国舰船装备研制中的通用质量特性试验与评价工作提供参考借鉴。关键词：舰船装备 通用质量特性 试验与评价标准引言美军通常使用装备 RMS（可靠性、维修性和保障性）指代通用质量特性，具体工作内容包括可靠性、维修性、测试性、安全性、保障性和环境适应性等方面，与我国通用质量特性内核基本一致。美军十分重视武器装备 RMS 试验与评价工作，相关标准规范和技术方法处于世界领先水平，在保障其装备 RMS 水平方面发挥了关键作用。本文对美军舰船装备 RMS 试验与评价标准规范进行深入研究，并与国内对标分析，针对国内实际提出了三点建议。1 美军 RMS 试验与评价顶层标准规范美军 RMS 研究起源于 20 世纪 40 50 年代对军用电子设备的可靠性研究。从 1964 年开始，美军国防部颁布了法规，MIL 系列标准、规范、手册，以及指示指令等文件，明确规定要在装备设计中同步开展可靠性、维修性、保障性等管理与技术活动，对其装备建设和发展的重要原则、程序、方法、组织、职责等，给出权威且持续不变的指导。冷战后，为适应军事需求的变化，美军于 1994 年对军用标准进行大幅改革，废除了大批军用标准和规范，大力推行性能规范和民用标准规范，即关注装备 RMS 性能指标的实现，不限定具体的试验与评价方法，部分军用标准转化为具有指导性作用的军用手册使用，但此次标准改革导致部分装备的 RMS 水平无法满足作战要求。为弥补军用标准规范的缺失带来的 RMS问题，美国防部于 2007 年起着手与工业协会合作制定可靠性与保障性军民通用标准，与军用手册搭配使用，以提升军用装备的 RMS 水平。可见，美国防部军用标准经历了详细规范到性能规范的过程，其RMS 军用标准体系已大幅简化。美国防部层面现行的涉及 RMS 试验与评价的标准规范体系框架如图 1所示。其中，SAE 为国际汽车工程师学会，相关标准为美国防部认可的军民通用标准。2 舰船装备通用质量特性试验与评价标准规范现状及更新情况在舰船装备 RMS 方面，美军通常采用国防部顶层标准规范或认可的标准规范，并参考国防部文件，颁布舰船装备领域的指令性文件，包括SECNAVINST 5000.2F“国防采办系统和联合能力集成与发展系统实施”、SECNAVINST 5400.15D“海军研发、采办、全寿期管理和保障等相关部门的职责和责任”、OPNAVINST 4700.7M“海军舰艇维修政策”、NAVSEAINST 3960.2D“试验与鉴定”等，这些文件明确规定了舰船装备研制与使用过程中 舰船产品可靠性 舰船产品可靠性 船舶标准化与质量2022 年第 5 期32RMS 相关工作与要求，规范 RMS 设计、试验与评价等流程，科学指导舰船装备的 RMS 工作。在舰船装备领域标准规范方面，主要有舰船环境试验标准和部分动力机电设备的规范，国内的相关标准规范与美军的对照详见表 1，其中给出了部分不同类型装备的通用质量特性试验与评价方法。类别国内标准参照的美军标准规范备注（美军更新情况）可靠性GJB 450A-2004 装备可靠性工作通用要求MIL-STD-785B 系统、设备开发和生产可靠性计划（1980 年实施，已废除）2009 年，美国防部采纳与 GEIA 等联合制定的军民通用标准 GEIA-STD-0009（2009 年）；2021 年更新为SAE GEIA-STD-0009A 系统设计、研制和制造可靠性大纲标准GJB 899A-2009 可靠性鉴定和验收试验MIL-HDBK-781A 工程研制、鉴定和生产可靠性试验方法、计划和环境（1996 年）该手册由标准转化而来，仍在使用中GJB/Z 77-1995 可靠性增长管理手册MIL-HDBK-189 可 靠 性 增 长 管 理（1981 年）MIL-HDBK-189C 可靠性增长管理（2011 年）GJB 1407-1992 可靠性增长试验MIL-STD-1635 可 靠 性 增 长 试 验（1978 年实施，1986 年废止）相关内容纳入 MIL-HDBK-781A 使用GJB1032A-2021 电 子 产 品 环境应力筛选方法（GJB 1032-1990）MIL-HDBK-2164A 电子设备环境应力筛选工序（1996 年）暂未更新，仍在使用中GJB/Z 34-1993 电子产品定量环境应力筛选指南MIL-HDBK-344A 电子设备环境应力筛选（1993 年）暂未更新，仍在使用中表 1 装备通用质量特性试验与评价标准对照情况图 1 美国防部现行涉及 RMS 试验与评价的标准规范体系框架环境适应性试验与评价安全性试验与评价评价保障性试验与评价测试性试验与评价维修性试验与评价可靠性增长试验环境应力筛选可靠性研制、鉴定与验收试验可靠性试验与评价美军现行涉及 RMS 试验与评价的标准规范MIL-HDBK-781A 工程研制、鉴定和生产可靠性试验方法、方案和环境（1996年）SAE GEIA-STD-0009A 系统设计、研制和制造可靠性大纲标准（2020 年）MIL-HDBK-189C 可靠性增长管理（2011年）MIL-HDBK-2164A电子设备环境应力筛选工序（1996年）MIL-HDBK-344A 电子设备环境应力筛选（1993 年）MIL-HDBK-470A 可维修性产品和系统的设计和研制（1997年）SAE TA STD 0017产品保障分析（2012年）MIL-HDBK-502A 国防部手册：采办后勤（2013 年）MIL-HDBK-2165A 系统和设备的测试性手册（1995年）MIL-STD-882E 系统安全（2012年）MIL-STD-810H 环境工程条件和试验室测试试验方法（2019年）双月刊/总第 302 期33类别国内标准参照的美军标准规范备注（美军更新情况）维修性GJB 368B-2009 装备维修性工作通用要求MIL-STD-470B 系统和设备的维修性计划（1989 年，已废除）合并为军事手册 MIL-HDBK-470A 可维修性产品和系统的设计和研制（1997 年），仍在使用中GJB 2072-1994 维修性试验与评定MIL-STD-471A 维修性验证与评估（1973 年，已废除）；MIL-HDBK-471A 维修性验证与评估（1995 年，已废除）保障性GJB 1371-1992 装备保障性分析MIL-STD-1388/1A 后勤保障性支持分析（1983 年废除）SAE 军 民 通 用 标 准 SAE TA-STD-0017 产品保障分析（2012 年）GJB 3872-1999 装备综合保障通用要求MIL-HDBK-502 国防部手册：采办后勤（1997 年）等MIL-HDBK-502A 产品保障分析（2013年），与 SAE TA-STD-0017 配合使用GJB 7686-2012 装备保障性试验与评价要求测试性GJB 2547A-2012 装备测试性工作通用要求MIL-HDBK-2165 系统和设备的测试性手册（1995 年）暂未更新，仍在使用中GJB 8895-2017 装备测试性试验与评价无无安全性GJB 900A-2012 装备安全性工作通用要求MIL-STD-882E 系统安全（2012 年）暂未更新，仍在使用中GJB/Z 99-1997 系统安全工程手册MIL-HDBK-764 军用装备系统安全设计指南（1990 年）暂未更新，仍在使用中环境适应性GJB 4239-2001 装备环境工程通用要求MIL-STD-810F 第 1 部分：环境工程工作指南（2000 年）更新为 MIL-STD-810H 环境工程条件和试验室测试试验方法（2019 年）GJB 150A-2009 军用装备实验室环境试验方法MIL-STD-810F 环境工程条件和试验室测试试验方法（2000 年）舰船装备领域典型试验与评价标准规范对比武器系统HJB 54-1993 武器系统及设备可靠性评定要求和方法无暂无专用标准规范，通常采用国防部 MIL-HDBK-781A 工程研制、鉴定和生产可靠性试验方法、计划和环境（1996 年）GJB/Z 20391-1997 鱼雷可靠性鉴定与验收试验方法无动力机电设备GJB 730B-2017 舰船燃气轮机通用规范MIL-E-17341C 舰船设备推进和辅助用发动机、燃气轮机（1970 年）参照军民通用标准GJB 2473-1995 水面舰艇用中速柴油机通用规范MIL-E-23457B 舰船推进和辅助用中速采油机规范（1990 年）暂未更新，仍在使用中CB 1388-2008 舰船用液压泵、马达规范MIL-P-17869A 舰载机械设备液压泵和马达规范（1985 年）暂未更新，仍在使用中加速试验HJB 25-1988 舰用电子式电气设备加速寿命试验暂无专用标准规范，通常采用美国防部试验方法标准 MIL-STD-202H（综合版）电子和电气元件（2015 年，内含加速试验方法）环境试验GJB 4.7-1983 舰船电子设备环境试验 振动；GJB 150.30-2009 舰船冲击环境（未公开）MIL-STD-167-1 舰载设备机械振动（型-环境激励，型-内部激励；1974 年）MIL-STD-167-1A 舰载设备机械振动（型-环境激励，型-内部激励；2005 年）MIL-S-901D 舰载机械、设备和系统高强度冲击试验要求（1989 年，军用规范）MIL-DTL-901E 舰载机械、设备和系统高强度冲击试验要求（2017 年）3 通用质量特性试验与评价标准规范对标分析3.1 标准规范的来源和范围美军舰船装备领域的 RMS 试验与评价多采用性能规范，搭配使用军民通用标准和指导性军用手册，闫晓伟 姚强 周明贵 常增柱 美军舰船装备通用质量特性试验与评价标准规范研究 舰船产品可靠性 船舶标准化与质量2022 年第 5 期34例 如 美 军 现 行 SAE GEIA-STD-0009A 和 SAE TA-STD-0017 均为美国防部与行业协会、工业部门等联合制定的军民通用标准，从系统工程的角度开展RMS 试验与评价活动，并提供各种试验方法和最佳实践，例如加速试验方法、耐久性测试验证、ESS/HASS 等试验方法。国内舰船装备领域的标准体系仍然延续美军详细规范体系，且目前均采用军用标准，覆盖领域和产品范围划分相对较为细致，覆盖不同船舶系统和设备。3.2 环境试验标准试验科目环境适应性方面，美军仍在使用的标准是 MIL-STD-810，其更新速度较快，由 1962 年第 1 版更新至2019 年第 10 版 MIL-STD-810H，且不定期发布补充通知进行局部更新；标准总页数也由 66 页丰富至 1 089页，试验科目由 24 项调整至 29 项，并随着美军装备使用需求不断调整。国内环境试验标准 GJB 150A 包含 MIL-STD-810F 中的前 24 项试验，以及国内特有的序号美军 MIL-STD-810H（2019）国军标 GJB 150A-2009相同的试验科目1500.6 低气压(高度)试验150.2A 低气压(高度)试验2501.7 高温试验150.3A 高温试验3502.7 低温试验150.4A 低温试验4503.7 温度冲击试验150.5A 温度冲击试验5504.3 流体污染试验150.26 流体污染试验6505.7 太阳辐射试验150.7A 太阳辐射试验7506.6 淋雨试验150.8A 淋雨试验8507.6 湿热试验150.9A 湿热试验9508.8 霉菌试验150.10A 霉菌试验10509.7 盐雾试验150.11A 盐雾试验11510.7 砂尘试验150.12A