肖慧鑫王静滨
摘要简要回顾了可靠性、维修性和保障性的发展历程，分析现状，判断未来，提出了R&M&S向着综合化、实用化、信息化、仿真化、智能化、微观化和军民两用化方向发展的趋势。
关键词装备发展趋势可靠性工程
中图分类号TH17文献标识码B
在现代高技术局部战争中，为了赢得战争的胜利，必须发展高新技术武器。这些武器不仅必须具有精确打击能力和威慑能力，还必须具有良好的战备完好性和任务成功性，以及良好的机动性和快速出动能力。从上个世纪90年代初发牛的“海湾战争”到1999年历时78天的“盟军行动”再到2003年的伊拉克战争的高技术局部战争表明，可靠性、维修性和保障性（R&M&S，包括测试性和安全性）是提高武器装备战备完好性和出动强度合基础，也是改善武器装备快速主动能力和机动性的有力保证。
R&M&S是武器装备形成战斗力的前提条件，也是提高武器装备战斗力的“倍增器”。本世纪的武器装备的性能和复杂性将会迅速提高，特别是信息技术、微电子技术和微机电技术的飞速发展，对R&M&S的发展将产生深刻的影响。R&M&S将面临新的挑战，同时也面对新的机遇。本世纪的R&M&S技术将是提高武器装备战斗力的一种更加经济有效的工具，为更快、更好和更省地研制、生产、使用和保障满足本世纪军事需求的新一代武器装备提供强有力的技术支持。
一、20世纪的回顾
从50年代初美国国防部成立“军用电子设备可靠性咨询组”(AGREE)，有组织有计划地开展可靠性研究至今已有半个世纪。R&M&S工程学科不断成长、壮大，走过了工程化、标准化、制度化和CAD(计算机辅助设计)化的发展历程，成为一门综合性基础学科，并构成系统工程的一个重要分支。R&M&S工程学科的发展大致经历了如下几个阶段。
1.50年代初期至60年代中期
本阶段的特点是，可靠性工程兴起，形成一门独立学科并在导弹及军用电子设备型号研制中得到应用，实现工程化。在这个阶段中，以美国为代表的工业发达国家，以军用电子设备（当时指电子管设备）的可靠性为切入点，有组织有计划全面地开展可靠性研究，把可靠性技术运用到导弹和军用电子设备的研制中，取得了明显的效果。1957年美国国防部发表的AGREE报告，奠定了可靠性工程的基础，并在60年代发展的“民兵”导弹及军用雷达等大量的装备中得到工程应用。
2.60年代后期至80年代初
本阶段的特点是，维修性工程得到军方重视，与可靠性工程的发展并驾齐驱，R&M技术经过装备型号应用，发展了一套R&M军用标准，实现了标准化。1957年发布的AGREE报告经过在导弹等武器装备中的应用，取得了丰富的经验，并与维修性一起逐步发展成一套军用标准、规范与手册，如MIL-STD-785B、MIL-STD-470、MIL-STD-781等一套包括R&M管理、分析设计和试验的军用标准体系，以指导武器装备R&M的发展，实现了标准化。
3.80年代中期至2000年
本阶段的特点是，随着军用电子设备的飞速发展，以及武器装备复杂性的提高，测试性从维修性独立出来，并与保障性一起引起军方的重视，把R&M&S作为提高武器装备战斗力的“倍增器”、降低寿命周期费用的有效途径。同时，R&M&S实现了制度化和CAD化。
80年代初，美国国防部首次颁发指令DODD5000.40“可靠性及维修性”，把武器装备采办中的R&M管理以国防部指令的形式加以规定。随后又颁发DODD5000.39“系统和设备综合后勤保障的采办和管理”、DODD5000.36“系统安全工程与管理”等，使R&M&S形成制度化。80年代中期，美国空军制定的R&M2000年行动计划提出了通过提高R&M&S水平来实现提高战斗力、降低战斗保障设施的易损性、减少运输要求、减少人力、降低费用等5项目标。
上个世纪90年代初期以来，计算机技术突飞猛进的发展、计算机辅助R&M&S设计、分析和管理得到广泛应用，CAD技术以及并行工程在武器装备中的应用，开始出现R&M&S的综合化、自动化、智能化和军民两用化势头。
二、未来的发展趋势
本世纪的武器装备仍将强调全寿命、全系统和全费用管理；以信息技术为龙头的高新技术仍将突飞猛进地发展；武器装备的费用仍将是制约装备发展的主要因素，军民用市场的需求对R&M&S工程也将不断提出新的挑战，同时也会不断带来新的机遇，更快、更好和更省的市场需求将促使R&M&S向着综合化、实用化、信息化、仿真化、智能化、微观化和军民两用化方向发展。
1.综合化
综合化是R&M&S发展的主要趋势。随着科学技术的快速发展，各种技术相互渗透、相互影响，特别是CAD技术和IPPD（综合产品和过程研制）的广泛应用，全面促进了现代武器装备设计、制造、维修和保障过程的综合化，出现了多学科综合设计，即充分利用多学科（各子系统）之间的相互作用所产生的协同效应获得整体性能最优的装备。在工程设计综合化的环境下，进一步带动了R&M&S向综合化的方向发展，包括R&M&S设计分析综合化，如可靠性、维修性和保障性的综合设计分析，FMEA（故障模式与影响分析）与潜在通路综合分析；可靠性试验综合化，充分利用研制试验、增长试验、环境试验和鉴定试验的试验信息评估产品的可靠性；后勤保障和诊断综合化，即综合后勤保障和综合诊断，通过综合诊断实现设计、生产和维修的测试综合化；硬件软件综合化，对硬件和软件可靠性进行综合分析；R&M&S信息综合化，建立武器装备综合数据系统，使订购方、使用方、主承制方和转承制方的各种设计、生产、使用和保障信息（包括R&M&S信息）综合利用和共享。
2.实用化
作为促使降低装备使用和保障费用的R&M&S新技术的应用，也会受费用的制约。因此，在下一代武器装备发展中，一批经济有效的实用R&M&S技术，将会得到更广泛的应用和进一步发展，新的实用化的R&M&S技术也将出现。
3.自动化
自动化是R&M&S发展的一个重要趋势。随着CAD和CAE（计算机辅助工程）技术日益广泛应用，以计算机为中心的R&M&S设计与分析自动化将改善本世纪武器装备R&M&S设计和分析的质量，缩短研制周期，提高R&M&S水平；故障检测与诊断自动化以及维修与后勤保障的自动化将会大大改善装备的保障能力，缩短保障时间，提高新一代武器装备的战备完好性，大大降低装备的使用和保障费用；R&M&S管理和R&M&S信息收集和处理的自动化将大大提高装备的R&M&S管理效率，提高R&M&S信息收集速度，提高收集精确度，从根本上解决R&M&S信息的收集和分析处理方面的问题，最终提高装备的R&M&S水平。
4.信息化
信息化是当前国民经济发展和武器装备发展的大趋势，也是R&M&S技术发展的必然走向。利用当今快速发展的数字化通信、网络传输等信息技术来完善R&M&S管理、改造现用的后勤保障体系，已成为趋势，如美国第四代战斗机研制中采用的交互式电子技术手册、无纸维修车间、综合维修信息系统以及在军用装备后勤补给中采用的快速可视化运输系统和信息化备件供应系统等。进入21世纪之后，这些技术将会在新一代装备中得到广泛应用。
5.仿真化
仿真化是R&M&S技术的深入发展。建模仿真与虚拟视实技术在R&M&S领域的应用具有广阔的前景。它不仅可用于R&M&S的指标论证、方案权衡、分析与设计，还可用于R&M&S的试验验证与评价，从而大大提高设计与分析的精度、缩短研制周期和降低寿命周期费用。在本世纪中，它将成为推动R&M&S发展的一项重要技术。
6.智能化
计算机技术的飞快发展促使人工智能技术在各种武器装备的发展中得到广泛应用，使各种系统具有在任务、环境等变化产生的复杂状态下靠系统自身完成规定功能的能力，实现智能化。在R&M&S领域内，各种类型的故障诊断和维修专家系统已用于美国F-15战斗机、B-1B轰炸机、海军舰艇、陆军军械装置等在役装备的故障诊断和维修中，有效地减少故障诊断时间和熟练维修技术人员的数量；各种R&M&S管理和设计分析的专家系统，用于帮助装备设计师和可靠性工程师设计更加可靠、易保障而且费用更低的武器装备；R&M&S设计人员与维修人员培训专家系统，用于培训新装备设计及维修的R&M&S人员，提高培训质量和效率。本世纪，随着人工智能技术的进一步发展，不断克服该技术存在有限的时态知识和空间知识的表达、执行常识性推理和识别自身能力等的局限性，在武器装备的容错与重构智能化、武器装备R&M&S设计与制造智能化和武器装备后勤保障智能化方面将会有更快发展。
7.微观化
随着科学技术快速发展，各种新型材料和新型元器件的发展与应用，各种微型装备、微型部件和组件的发展，特别是各种微型电子器件和微机电组件的应用，这些新的需求给R&M&S工程提出新的挑战，各种新的失效模式和失效机理将会出现，采用传统的可靠性方法将不可能完全有效地解决新问题。因此，上世纪80年代后期以来，微观化的可靠性分析技术即以失效机理为基础的可靠性预计技术引起了美英等国的重视，开发了相应的计算机辅助分析软件。近年来，美国山地亚国家实验室又提出了以失效物理为基础的可靠性工程方法，称之为以科学为基础的可靠性工程方法。这种方法强调在产品进入研制之前必须开展由多学科组成的并行研究与开发，在研究产品工作原理的同时要研究其制造方法、失效机理、失效模式和失效模型，并运用系统工程方法开展产品研制，在将可靠性设计和制造用到产品中的同时，也使产品具有故障告警和维修时间预测的能力。这种方法已用于该实验室的微型机械研制中，并开发了CAD仿真工具，被称为是本世纪的可靠性工程方法。
8.军民两用化
自上世纪80年代以来，随着信息技术、高可靠性和高性能的民用产品以及柔性制造技术等的发展和广泛应用，军用和民用技术已日益融合在一起。美国国防部和商业部每年公布的关健技术清单有80％以上的项目是重复的。因此，发展军民两用技术，实现军民两用化是当前世界国防工业的重要发展战略，是当前世界性潮流。据报道，到1999年，美国联邦研究与发展预算的一半以上将投入军民两用项目。R&M&S工程是实现军民两用的重要领域，美国国防部和民用航空公司、民用飞机制造公司以及各种企业及研究机构、学术组织正在联合开发军民两用的R&M&S分析设计技术、可靠性试验技术、飞机延寿技术、维修和保障技术、故障检测和隔离技术等，原有的MIL-STD-785B设备和系统研制和生产阶段的可靠性大纲”已于1998年6月被取消，并由军民两用IEEEP1332标准“电子系统和设备的研制和生产可靠性大纲”取代。FMECA（故障模式、影响及危害性分析）等其他的R&M&S标准也将实现军民两用化。
三、结语
系统的战备完好性在很大程度上又是由该系统的R&M&S特征决定的；R&M&S与安全性是紧密相关的，R&M&S更高的系统通常也是更安全的系统；武器系统R&M&S越高，则越有利于国防武器装备系统的建设和发展。
参考文献
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2李明，刘澎．武器装备发展论证方法与应用．北京：国防工业出版社，2000.9
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4美国国防部．持续采办和全寿命周期支持实用指南．1994