第二節(jié)　坦克裝甲車輛可靠性與維修性

一、坦克裝甲車輛可靠性與維修性的基本概念

可靠性（Reliability）和維修性（Maintainability）是裝甲車輛的重要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，是構(gòu)成裝甲車輛綜合效能的重要因素，是由設(shè)計(jì)賦予、生產(chǎn)保證，并在使用中體現(xiàn)出來的裝甲車輛本身的一種固有質(zhì)量特性。

1.可靠性

（1）可靠性的定義　國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 451—90給出的可靠性定義是：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。可靠性的概率度量亦稱可靠度。1991年美軍5000.2（DODI）給出的可靠性定義為：系統(tǒng)及其組成部分在無故障、退化或不要保障系統(tǒng)的情況下執(zhí)行其功能的能力。它更強(qiáng)調(diào)了可靠性與保障的關(guān)系。

（2）可靠性有關(guān)的主要參數(shù)

①可靠度　裝備的壽命T是一個(gè)非負(fù)隨機(jī)變量。裝備的可靠度表示裝備在指定的時(shí)間區(qū)間[0，t]內(nèi)不發(fā)生故障的概率，用R（t）表示：

R（t）=P（T>t），t≥0

②故障概率分布函數(shù)　又稱為壽命T的概率分布函數(shù)，即[0，t]內(nèi)發(fā)生故障的概率，用F（t）表示：

F（t）=P（T≤t）=1-R（t），t≥0

裝備的壽命分布是連續(xù)時(shí)，稱故障概率分布函數(shù)的導(dǎo)數(shù)為故障概率分布密度函數(shù)，或稱故障概率密度函數(shù)，記為：

③故障率函數(shù)　故障率表示產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，工作到t時(shí)刻后，尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率，記為λ（t）。某時(shí)刻t的故障率稱為瞬時(shí)故障率。

設(shè)T是規(guī)定條件下某產(chǎn)品的壽命，其故障概率分布函數(shù)為F（t），故障概率密度函數(shù)為f（t），此時(shí)事件“產(chǎn)品工作到時(shí)刻t后”可表示為“T>t”。事件“產(chǎn)品在（t，t+Δt）內(nèi)發(fā)生故障”可表示為“t<T≤t+Δt”。于是產(chǎn)品工作到時(shí)刻t后，在（t，t+Δt）內(nèi)產(chǎn)品發(fā)生故障的概率可以表示為條件概率P（t<T≤t+Δt|T>t），把這個(gè)條件概率除以時(shí)間間隔Δt以后，就得到在Δt時(shí)間內(nèi)的平均故障率，當(dāng)Δt→0，就得到在時(shí)刻t瞬時(shí)故障率：

上式兩邊積分，可得：

于是

④平均壽命　平均壽命是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，持續(xù)工作時(shí)間的平均值。對(duì)于不可修產(chǎn)品（如裝甲車輛的一些零部件）指故障前工作時(shí)間的平均值，記為MTTF，稱為平均故障前時(shí)間；對(duì)于可修產(chǎn)品（如裝甲車輛的大部件、整車）是指相鄰故障間隔時(shí)間的平均值，記為MTBF，稱平均故障間隔時(shí)間。

已知產(chǎn)品壽命T的分布密度函數(shù)f（t）時(shí)，平均壽命記為E（T），定義如下：

當(dāng)已知產(chǎn)品的壽命分布時(shí)，平均壽命是一常量；當(dāng)不知道產(chǎn)品壽命分布時(shí)，平均壽命是一樣本的統(tǒng)計(jì)量。僅當(dāng)產(chǎn)品壽命分布服從指數(shù)分布時(shí)，平均壽命才等于故障率的倒數(shù)。

（3）耐久性　坦克裝甲車輛這樣的以機(jī)械產(chǎn)品為主的復(fù)雜系統(tǒng)，耐久性指標(biāo)是必不可少的，有時(shí)甚至比可靠性指標(biāo)更重要。按GJB 451—90的規(guī)定，耐久性是指“產(chǎn)品在規(guī)定的使用維修條件下，其使用壽命的一種度量。它是可靠性的另一種特殊情況”。對(duì)該定義的理解應(yīng)明確以下幾點(diǎn)。

①使用壽命和耐久性損壞　既然耐久性是使用壽命的一種度量，就有必要首先搞清什么是使用壽命。根據(jù)GJB 451—90，使用壽命是指“產(chǎn)品從制造完成到出現(xiàn)不修復(fù)的故障或不能接受的故障率時(shí)的壽命單位數(shù)”。從中可以看出，使用壽命是與某種故障直接相關(guān)的。

這里講的“不修復(fù)的故障”至少包含三種情況：一是指無法修復(fù)的故障，報(bào)廢故障件用更換新品的方法來恢復(fù)功能；二是在部隊(duì)的基層級(jí)和中繼級(jí)維修單位無力修復(fù)的故障，要恢復(fù)功能，只能大修；三是從經(jīng)濟(jì)效益考慮已不值得修復(fù)的故障，也只能報(bào)廢，用更換新品的方法來恢復(fù)功能。至于“不能接受的故障率”，實(shí)際上也可歸結(jié)為從經(jīng)濟(jì)效益考慮已不值得修復(fù)。

從耐久性的角度出發(fā)稱這類故障為耐久性損壞，它可定義為無論從技術(shù)上考慮，還是從經(jīng)濟(jì)上考慮，使產(chǎn)品都不能再繼續(xù)使用而必須進(jìn)行更換或大修的一種耗損型故障。這里強(qiáng)調(diào)耐久性損壞是一種“耗損型故障”。

②使用壽命的度量和耐久性要求　由于產(chǎn)品的實(shí)際使用壽命值是一個(gè)隨機(jī)變量，只能用概率來度量。根據(jù)GJB451—90中對(duì)耐久性的定義和對(duì)使用壽命的定義，耐久性的概率度量可定義為：耐久性是產(chǎn)品能夠滿意地達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命或大修壽命而不發(fā)生耐久性損壞的概率。也可稱不發(fā)生耐久性損壞的概率為耐久度。耐久性和可靠性只是研究的故障范圍不同，規(guī)定時(shí)間的性質(zhì)不同，其基本屬性是一致的，可靠性一些基本特征同樣適用于耐久性。所以耐久度也可以認(rèn)為是研究耐久性損壞的一種可靠度。

裝甲車輛的耐久性要求，一般用兩個(gè)指標(biāo)表示：一個(gè)指標(biāo)為規(guī)定的使用壽命（或大修壽命）；另一個(gè)指標(biāo)是達(dá)到規(guī)定使用壽命的概率（耐久度）。例如，美國M1坦克動(dòng)力裝置的耐久性要求是：在其規(guī)定的使用壽命4000mile行駛中，不發(fā)生耐久性損壞的概率要求為0.5（置信度75%時(shí)）。中國對(duì)可修產(chǎn)品，如發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性要求是：在規(guī)定的大修壽命500h的使用中，不發(fā)生耐久性損壞的概率（耐久度）為0.63（置信度為0.75時(shí)）；對(duì)不可修產(chǎn)品，如負(fù)重輪的耐久性要求是：在規(guī)定的使用壽命6000km的行駛中，不發(fā)生耐久性損壞的概率為0.67（置信度為0.8時(shí)）。

目前裝甲車輛采用的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法是：一定數(shù)量的樣本試驗(yàn)到規(guī)定的使用壽命（定時(shí)截尾），根據(jù)出現(xiàn)耐久性損壞的次數(shù)，用非參數(shù)法計(jì)算概率（耐久度）的單側(cè)置信下限，大于要求值則為達(dá)到耐久性要求，計(jì)算公式如下：

式中　D_r——不發(fā)生耐久性損壞的概率（耐久度）；

n——參試樣本數(shù)；

r——發(fā)生耐久性損壞數(shù)；

F_α——F分布上側(cè)分位數(shù)；

α——置信水平。

也可直接查在一定置信度下由試驗(yàn)樣本數(shù)和故障數(shù)（耐久性損壞數(shù)）確定的可靠度（耐久度）表。

2.維修性

（1）維修性的定義 GJB 451—90的維修性定義是：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力。維修性的概率度量亦稱維修度。

（2）維修性的主要參數(shù)

①維修度　是可修復(fù)產(chǎn)品在規(guī)定的維修條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成產(chǎn)品修復(fù)（使之保持和恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)）的概率。維修度是維修時(shí)間t的函數(shù)，記為M（t），亦稱為維修度函數(shù)，其值域?yàn)閇0，1]區(qū)間。若用非負(fù)隨機(jī)變量T來描述維修時(shí)間時(shí)，維修度函數(shù)表示指定時(shí)間區(qū)間[0，t]內(nèi)產(chǎn)品修復(fù)的概率：

M（t）=P（T≤t），t≥0

應(yīng)該明確，這里指的“修復(fù)”包括預(yù)防維修和修復(fù)性維修（故障維修）兩類維修活動(dòng)，即維修度有各級(jí)預(yù)防性維修的維修度和各級(jí)修復(fù)性維修的維修度。像裝甲車輛預(yù)防維修的維修度可以有一級(jí)保養(yǎng)維修度、二級(jí)保養(yǎng)維修度、三級(jí)保養(yǎng)維修度、小修維修度、中修維修度等。修復(fù)性維修的維修度也可以分基層Ⅰ級(jí)、基層Ⅱ級(jí)和中繼級(jí)修復(fù)性維修的維修度，也可統(tǒng)計(jì)計(jì)算總的修復(fù)性維修的維修度。

②維修度分布密度函數(shù)　維修度函數(shù)M（t）對(duì)時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)稱為維修度分布密度函數(shù)，記為：

③修復(fù)率　也稱維修率。一般情況下，修復(fù)率是時(shí)間t的函數(shù)，記為μ（t），表示到時(shí)刻t仍處于維修狀態(tài)的產(chǎn)品，單位時(shí)間內(nèi)被修復(fù)的概率，也稱瞬時(shí)修復(fù)率。μ（t）的定義式如下：

μ（t）=m（t）/[1-M（t）]

μ（t）與維修度分布密度函數(shù)m（t）有如下關(guān)系：

④平均修復(fù)時(shí)間　現(xiàn)場(chǎng)的維修時(shí)間包括預(yù)防性維修時(shí)間和修復(fù)性維修時(shí)間，其平均值稱為平均維修時(shí)間。平均修復(fù)時(shí)間是修復(fù)性維修時(shí)間的平均值，記為MTTR。MTTR的度量方法是：在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品在某一規(guī)定的維修級(jí)別上，修復(fù)性維修總時(shí)間與修復(fù)的故障總數(shù)之比。

當(dāng)已知產(chǎn)品修復(fù)性維修的維修度分布密度函數(shù)m（t）時(shí)，MTTR由下式計(jì)算：

當(dāng)修復(fù)性維修時(shí)間分布密度函數(shù)為已知時(shí)，MTTR為常量。研制中的產(chǎn)品只考慮平均修復(fù)時(shí)間，它也是產(chǎn)品的固有特性。僅當(dāng)修復(fù)性維修時(shí)間服從指數(shù)分布時(shí)，平均修復(fù)時(shí)間MTTR才等于常量修復(fù)率μ的倒數(shù)。

（3）測(cè)試性　裝甲車輛的測(cè)試性是指車輛本身能提供的及時(shí)確定其工作狀態(tài)（可工作，不可工作或性能下降），并隔離其內(nèi)部故障的一種設(shè)計(jì)特性。產(chǎn)品使用階段的測(cè)試工作屬于維修范疇，包括預(yù)防性維修中的檢測(cè)和修復(fù)性維修的故障檢測(cè)、隔離（故障診斷）及檢驗(yàn)等活動(dòng)，所以測(cè)試性原先是作為維修性的一個(gè)組成部分來對(duì)待的，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，坦克裝甲車輛的性能越來越先進(jìn)，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，電子產(chǎn)品所占的比例越來越大，在維修過程中如何迅速地查找與隔離故障顯得越來越重要。單純依靠維修人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)已遠(yuǎn)不能適應(yīng)車輛維修發(fā)展的需要。因此，測(cè)試性的問題越來越突出，鑒于其理論與技術(shù)的特殊性，逐步把測(cè)試性作為一種獨(dú)立的質(zhì)量特性。

測(cè)試性主要包括兩方面的因素：一是機(jī)內(nèi)測(cè)試（BIT），它是指坦克裝甲車輛自身提供的為檢測(cè)、診斷或隔離故障的自動(dòng)測(cè)試能力。完成機(jī)內(nèi)測(cè)試功能的裝置，就是機(jī)內(nèi)測(cè)試設(shè)備（BITE），主要包括傳感器、激勵(lì)信號(hào)、響應(yīng)數(shù)據(jù)處理及測(cè)試軟件、硬件等。二是坦克裝甲車輛自身（主要是硬件）的固有測(cè)試性，它是指僅取決于系統(tǒng)或設(shè)備的硬件設(shè)計(jì)，不受測(cè)試激勵(lì)和響應(yīng)數(shù)據(jù)處理影響的測(cè)試性。或者說，硬件設(shè)計(jì)要具有支持機(jī)內(nèi)測(cè)試（BIT）和外部測(cè)試或自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）進(jìn)行測(cè)試的特性。包括結(jié)構(gòu)的合理劃分、接口設(shè)置、與ATE兼容性等。

中國坦克裝甲車輛的現(xiàn)役裝備，測(cè)試性是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。隨著中國新型坦克裝甲車輛的研制發(fā)展，采用的新技術(shù)項(xiàng)目越來越多，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)所占比重越來越大（尤其是火控系統(tǒng)），測(cè)試性已引起各方面的關(guān)注。提高機(jī)內(nèi)測(cè)試能力，設(shè)置好檢測(cè)接口，全面考慮主裝備本身與外部檢測(cè)設(shè)備的兼容問題，已成為裝甲車輛研制發(fā)展中應(yīng)予特別關(guān)注的一個(gè)技術(shù)發(fā)展問題。

二、復(fù)雜可修系統(tǒng)的可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

裝甲車輛是典型的復(fù)雜可修系統(tǒng)，在可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中，僅用隨機(jī)變量來描述在很多情況下已不能滿足需要，下面簡(jiǎn)單介紹復(fù)雜可修系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的思路。

1.復(fù)雜可修系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的特點(diǎn)

（1）隨機(jī)點(diǎn)過程　在研究不可修系統(tǒng)的壽命分布時(shí)，涉及故障率λ（t）、可靠度R（t）、故障概率分布函數(shù)F（t）、故障分布密度函數(shù)f（t）等，前面已介紹了這些參數(shù)之間的關(guān)系。不可修系統(tǒng)的壽命在數(shù)學(xué)上是用隨機(jī)變量及其分布函數(shù)來描述的。但是對(duì)于裝甲車輛這樣復(fù)雜的可修系統(tǒng)來說，還要研究系統(tǒng)發(fā)生的故障隨運(yùn)行時(shí)間（這里的時(shí)間是指壽命單位，可以是小時(shí)、千米、次數(shù)、發(fā)數(shù)等）而變化的規(guī)律，由于系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)刻T_i（i=1，2，…）是隨機(jī)的，故可修系統(tǒng)故障發(fā)生的時(shí)刻可以看成是時(shí)間軸上依次出現(xiàn)的隨機(jī)點(diǎn)。這種按一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律在時(shí)間軸上隨機(jī)分布的點(diǎn)集就形成了一個(gè)隨機(jī)點(diǎn)過程（簡(jiǎn)稱點(diǎn)過程）。有的稱這種時(shí)間軸上的點(diǎn)過程為事件流，在可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中稱故障流。為研究計(jì)算落在時(shí)間軸上某區(qū)段中的點(diǎn)數(shù)（故障數(shù)），引入了計(jì)數(shù)過程的概念，研究時(shí)間軸上某區(qū)段故障數(shù)的隨機(jī)點(diǎn)過程也稱為故障計(jì)數(shù)過程。這種描述可修系統(tǒng)故障發(fā)生規(guī)律的隨機(jī)點(diǎn)過程用故障強(qiáng)度（或稱故障強(qiáng)度函數(shù)）作為其特征量。設(shè)系統(tǒng)在[0，t]中發(fā)生的故障數(shù)為r（t），則其故障強(qiáng)度為：

λ（t）=dE[r（t）]/dt

故障強(qiáng)度是時(shí)間的函數(shù)，其物理意義為系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的次數(shù)。它表明系統(tǒng)在時(shí)刻t發(fā)生故障的強(qiáng)弱程度，有的稱其為故障率（與不可修系統(tǒng)的故障率是有區(qū)別的）。若已知系統(tǒng)的故障強(qiáng)度，則系統(tǒng)在[0，t]中發(fā)生故障次數(shù)的數(shù)學(xué)期望稱累積故障強(qiáng)度函數(shù)（也有稱均值函數(shù)的）可用下式計(jì)算：

這里說明可修系統(tǒng)與不可修系統(tǒng)在故障分布規(guī)律的數(shù)學(xué)描述上是有區(qū)別的，即從不可修系統(tǒng)的隨機(jī)變量變成了可修系統(tǒng)的隨機(jī)點(diǎn)過程。對(duì)于可修系統(tǒng)的故障分布，認(rèn)為是時(shí)間軸上的一個(gè)計(jì)數(shù)過程。

（2）更新過程　有一些系統(tǒng)發(fā)生故障后經(jīng)過修復(fù)又如同新的一樣，即修復(fù)活動(dòng)使系統(tǒng)發(fā)生故障后的可靠性水平又恢復(fù)到該系統(tǒng)剛開始工作時(shí)的水平，此時(shí)的故障強(qiáng)度又回到了開始工作時(shí)的水平。這種情況常見于一些簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，當(dāng)其關(guān)鍵件經(jīng)換件修理后，狀態(tài)如新，稱為更新過程。

由修復(fù)如新導(dǎo)出的更新過程，其故障間隔時(shí)間為X_i=T_i-T_i-1，是一個(gè)隨機(jī)變量并獨(dú)立分布。此時(shí)的故障間隔時(shí)間X_i也可以看成是不可修系統(tǒng)多個(gè)樣本情形時(shí)得到的數(shù)據(jù)，即可把X_i按大小排序，用不可修系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法來處理。

（3）非時(shí)齊泊松過程　對(duì)于復(fù)雜可修系統(tǒng)發(fā)生故障后，經(jīng)過局部的維修、調(diào)整或更換零部件等措施，使系統(tǒng)的可靠性水平恢復(fù)到故障前瞬間的水平。此時(shí)的故障強(qiáng)度仍保持故障前瞬間的水平，這種情形為修復(fù)如舊。這個(gè)概念更符合復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)際情況，因?yàn)橄到y(tǒng)發(fā)生故障是由其中個(gè)別零部件的故障引起的，維修、調(diào)整或更換的是發(fā)生故障的個(gè)別零部件，而系統(tǒng)的那些沒有故障的大部分零部件仍在繼續(xù)使用，雖然經(jīng)過修復(fù)后的零部件，其可靠性水平與故障前瞬間的可靠性水平相比有所提高，但對(duì)由眾多零部件組成的整個(gè)系統(tǒng)而言，可靠性水平基本沒有變化，即系統(tǒng)的復(fù)雜程度達(dá)到了系統(tǒng)的可靠性水平不會(huì)因?yàn)槠渲袀€(gè)別零部件的修復(fù)而發(fā)生顯著的變化。裝甲車輛就是這樣的復(fù)雜系統(tǒng)。這種情況下的故障強(qiáng)度曲線在整個(gè)時(shí)間軸上是連續(xù)的，不會(huì)因故障而產(chǎn)生間斷。

修復(fù)如舊的計(jì)數(shù)過程可以用非時(shí)齊泊松過程（Nonhomogeneous poisson process，簡(jiǎn)記NHPP）來描述。NHPP的定義如下：

若計(jì)數(shù)過程｛r（t），t≥0｝滿足：

①獨(dú)立增量性。即對(duì)于任意的n及互不相交的區(qū)間（a_i，b_i]，i=1，2，…n，r（b_i）-r（a_i）互相獨(dú)立；

②P｛r（t+Δt）-r（t）≥2｝=0（Δt）；

③P｛r（0）=0｝=1。

若λ（t）非負(fù)，在有限區(qū)間上可積，則稱｛r（t），t≥0｝為有故障強(qiáng)度λ（t）的非時(shí)齊泊松過程；

設(shè)｛r（t），t≥0｝為有故障強(qiáng)度函數(shù)λ（t）的非時(shí)齊泊松過程，則

N（t）為累積故障強(qiáng)度函數(shù)（如前式）。一般NHPP其故障間隔時(shí)間X_i既不獨(dú)立也不同分布，即認(rèn)為X_i的母體是變化的。

（4）威布爾過程模型　由于NHPP中故障強(qiáng)度λ（t）數(shù)學(xué)表達(dá)式的不同，NHPP可以有多種類型，裝甲車輛可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)一般采用威布爾過程模型（AMSAA模型）。威布爾過程模型的故障強(qiáng)度為

λ（t）=abt^b-1，（a>0，b>0）

式中，a為強(qiáng)度參數(shù)；b為形狀參數(shù)。b>1時(shí)，λ（t）隨時(shí)間增大；b=1時(shí)，λ（t）為常數(shù)；b<1時(shí)，λ（t）隨時(shí)間減小。

（5）時(shí)齊泊松過程　當(dāng)非時(shí)齊泊松過程的故障強(qiáng)度λ（t）=λ為一常數(shù)時(shí)，就退化為時(shí)齊泊松過程（Homogeneous poisson process，簡(jiǎn)記為 HPP）。此時(shí)其故障間隔時(shí)間X_i獨(dú)立同分布，且服從參數(shù)為λ的指數(shù)分布。即此時(shí)系統(tǒng)處于偶然故障期。時(shí)齊泊松過程也可看成是更新過程的一個(gè)特例，較適合于電子系統(tǒng)。裝甲車輛在預(yù)防維修時(shí)機(jī)合理，維修質(zhì)量有保證的情況下，可近似用時(shí)齊泊松過程來描述。

2.威布爾過程模型的參數(shù)估計(jì)和檢驗(yàn)

（1）參數(shù)a和b的點(diǎn)估計(jì)：

①用極大似然法求a和b的點(diǎn)估計(jì)：

式中，k為試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)裝甲車輛的樣本數(shù)；n為故障總數(shù)；S_i為第i個(gè)樣本統(tǒng)計(jì)起始時(shí)間（里程）；T_i為第i個(gè)樣本統(tǒng)計(jì)截尾時(shí)間 （里程）；n_i為第i個(gè)樣本在區(qū)間（S_i，T_i]中發(fā)生的故障數(shù)；t_ij為第i個(gè)樣本的第j次故障發(fā)生的時(shí)刻。

②若各樣本的試驗(yàn)起始時(shí)間S_i=0，實(shí)際操作中統(tǒng)計(jì)各樣本的一個(gè)大修期的試驗(yàn)情況或統(tǒng)計(jì)第一小修期、第一中修期時(shí)，均屬這種S_i=0的情況，統(tǒng)計(jì)其他修理間隔期時(shí)S_i≠0，此時(shí)可以將T_i和t_ij都分別減去S_i，使其轉(zhuǎn)化為S_i=0，這樣計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為：

實(shí)際操作中用這種簡(jiǎn)化的方法進(jìn)行計(jì)算比較合適。

（2）參數(shù)a和b的無偏估計(jì)　當(dāng)n>2時(shí)形狀參數(shù)b的無偏估計(jì)為：

強(qiáng)度參數(shù)的無偏估計(jì)：

（3）擬合優(yōu)度檢驗(yàn)　檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是否接受威布爾過程模型，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為：

式中，Z_m是Z_ij的升序排列，而Z_ij=t_ij/T_i；當(dāng)C²_m>C²_m,α時(shí)拒絕威布爾過程模型；C²_m≤C²_m,α時(shí)接受威布爾過程模型；C²_m,α為檢驗(yàn)臨界值，可查GBJ 1407—1992表B2得，α為顯著性水平。當(dāng)n>100時(shí)暫仍按n=100表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.可修系統(tǒng)的可靠性參數(shù)

（1）可靠度函數(shù)

這說明R（t）的大小不僅與t₂—t₁的區(qū)間大小有關(guān)，而且還與區(qū)間的起點(diǎn)t₁有關(guān)。

（2）故障強(qiáng)度函數(shù)

λ（t）=abt^b-1

①當(dāng)前值　當(dāng)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的定時(shí)截尾時(shí)間為T時(shí)，時(shí)刻T的故障強(qiáng)度當(dāng)前值為λ（T）=abT^b-1，當(dāng)n≤20時(shí)，用b代替b。

②區(qū)間積分平均值　統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的定時(shí)截尾時(shí)間為T，在（0，T]區(qū)間內(nèi)故障強(qiáng)度的平均值

（3）平均故障間隔時(shí)間（里程）

①當(dāng)前值。MTBFt=1/λ（T）

②平均值。統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的定時(shí)截尾時(shí)間為T，在（0，T]區(qū)間內(nèi)的平均值：

積分平均值

算術(shù)平均值　　　

三、坦克裝甲車輛可靠性與維修性指標(biāo)確定的約束條件

1.壽命剖面

（1）壽命剖面定義　壽命剖面是指坦克裝甲車輛從采購接車開始，到其壽命終結(jié)或退出現(xiàn)役為止這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的全部事件和環(huán)境的時(shí)序描述。坦克裝甲車輛在壽命剖面中所經(jīng)歷的主要事件有裝卸、運(yùn)輸、貯存、啟封、檢測(cè)、保養(yǎng)、修理、訓(xùn)練、演習(xí)、執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)等。壽命剖面還要為這些事件的持續(xù)時(shí)間、順序、環(huán)境條件和操作方法等加以描述。在設(shè)計(jì)時(shí)，這些事件對(duì)坦克裝甲車輛可靠性與維修性的影響必須給予通盤的考慮。

（2）壽命剖面一般形式　坦克裝甲車輛壽命剖面一般不分后勤階段和使用階段，通常由接裝部隊(duì)按計(jì)劃直接到生產(chǎn)廠接裝，并按使用計(jì)劃，投入戰(zhàn)備貯存或教練使用。坦克裝甲車輛壽命剖面的一般形式如圖1-3所示。

2.任務(wù)剖面

（1）任務(wù)剖面定義　任務(wù)剖面是指坦克裝甲車輛在完成規(guī)定任務(wù)這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的事件和環(huán)境的時(shí)序描述，是確定其任務(wù)可靠性指標(biāo)的重要依據(jù)。

（2）主戰(zhàn)坦克典型作戰(zhàn)任務(wù)剖面　在主戰(zhàn)坦克的作戰(zhàn)任務(wù)中，最主要的任務(wù)是進(jìn)攻和防御，而進(jìn)攻作戰(zhàn)是主戰(zhàn)坦克最具有代表性和典型性的任務(wù)。因?yàn)檫M(jìn)攻作戰(zhàn)經(jīng)歷的事件最多，時(shí)間最長(zhǎng)，條件最嚴(yán)酷。一般情況下，能滿足進(jìn)攻作戰(zhàn)的可靠性要求，也就能滿足其他作戰(zhàn)任務(wù)的可靠性要求。

在研究主戰(zhàn)坦克的作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，以合成集團(tuán)軍編成內(nèi)的坦克師為主要研究對(duì)象。把集團(tuán)軍編成內(nèi)坦克師對(duì)野戰(zhàn)防御之?dāng)车倪M(jìn)攻作戰(zhàn)所經(jīng)歷的事件和環(huán)境的時(shí)序描述，作為主戰(zhàn)坦克典型的任務(wù)剖面。主戰(zhàn)坦克任務(wù)剖面一般應(yīng)包括：越野行駛300 ～800km，消耗彈藥1.5～2個(gè)基數(shù)，電臺(tái)工作36～48h，火控工作8～16h（其中連續(xù)工作4h）。

（3）訓(xùn)練任務(wù)剖面　訓(xùn)練任務(wù)剖面主要是針對(duì)部隊(duì)平時(shí)的正常訓(xùn)練確定的。通常裝甲兵部隊(duì)平時(shí)訓(xùn)練動(dòng)用坦克貫徹“計(jì)劃使用，均衡修理”原則，在保證完成平時(shí)訓(xùn)練任務(wù)的同時(shí)，盡可能減少維修人力和保障費(fèi)用。訓(xùn)練任務(wù)剖面是確定坦克裝甲車輛基本可靠性指標(biāo)的主要依據(jù)。

裝甲兵部隊(duì)的訓(xùn)練課目主要分駕駛訓(xùn)練、射擊訓(xùn)練和通信指揮訓(xùn)練等。以駕駛訓(xùn)練和射擊訓(xùn)練為主來確定訓(xùn)練任務(wù)剖面。坦克的一個(gè)訓(xùn)練剖面定為：行駛里程70～90km，射擊炮彈3～9發(fā)，火控工作3～6h，電臺(tái)工作4～6h。

（4）其他裝甲車輛的任務(wù)剖面　步兵戰(zhàn)車和裝甲輸送車在協(xié)同主戰(zhàn)坦克作戰(zhàn)時(shí)，其任務(wù)剖面可參照主戰(zhàn)坦克的任務(wù)剖面。對(duì)水陸坦克和有海上行駛性能的步兵戰(zhàn)車在執(zhí)行登陸作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，要充分考慮泛水任務(wù)階段的特殊性。水陸兩棲車輛一個(gè)登陸作戰(zhàn)的任務(wù)剖面為：陸上越野行駛300～500km，水上行駛30～50km，消耗彈藥1.5～2個(gè)基數(shù)，火控工作8～12h，電臺(tái)工作36～48h。在提出任務(wù)可靠性要求時(shí)，除要有完成一個(gè)任務(wù)剖面的可靠度要求外，還應(yīng)有單獨(dú)的搶灘登陸階段的可靠度要求。

3.裝甲車輛維修方案

裝甲車輛維修方案包括維修體制、維修設(shè)備和人員編制、維修間隔期劃分、維修范圍和維修方式等。維修方案是確定裝甲車輛可靠性和維修性指標(biāo)，特別是零部件的耐久性指標(biāo)的重要約束條件。

4.故障判斷準(zhǔn)則

故障判斷準(zhǔn)則對(duì)于確定坦克裝甲車輛的可靠性維修性指標(biāo)至關(guān)重要，沒有故障判斷準(zhǔn)則的可靠性指標(biāo)毫無意義。所以故障判斷準(zhǔn)則是可靠性維修性指標(biāo)的重要約束條件，也是進(jìn)行可靠性維修性驗(yàn)證試驗(yàn)的重要依據(jù)。GJBz 20448—97《裝甲車輛故障判斷準(zhǔn)則》是提出型號(hào)故障判斷準(zhǔn)則的基本依據(jù)，對(duì)于裝甲車輛的具體型號(hào)，必須根據(jù)型號(hào)的特點(diǎn)，提出更具體的故障判斷準(zhǔn)則。在驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)，還應(yīng)細(xì)化型號(hào)的故障判斷準(zhǔn)則。

5.環(huán)境條件

坦克裝甲車輛在實(shí)際使用中的環(huán)境條件非常復(fù)雜，可能遇到的地形和氣候條件多種多樣。經(jīng)分析歸納得到的坦克裝甲車輛在各種條件下的使用概率如下：平原地區(qū)使用概率為60%～70%，高原地區(qū)為20%～25%，沙漠戈壁地區(qū)為10%～15%；常溫條件下使用的概率為70%～75%，寒冷條件下為20%～ 25%，嚴(yán)寒或高溫條件下各為2%左右；公路行駛概率為15%～ 20%，砂石路為25%～30%，鄉(xiāng)村土路為15%～20%，起伏地為 10%～15%，無道路為25%左右。

6.驗(yàn)證試驗(yàn)方案

可靠性和維修性指標(biāo)應(yīng)該是可以驗(yàn)證的，指標(biāo)的量值也受指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)則的制約，所以在合同（或研制任務(wù)書）中應(yīng)明確可靠性和維修性指標(biāo)的性質(zhì)，有關(guān)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)則，以便于驗(yàn)證試驗(yàn)方案的確定。具體的驗(yàn)證試驗(yàn)方法在 GJB 899—90和GJB 2072—94中已有明確的規(guī)定，應(yīng)根據(jù)坦克裝甲車輛的特點(diǎn)，用上述標(biāo)準(zhǔn)的基本原理，確定試驗(yàn)方案。

（1）可靠性驗(yàn)證

①假設(shè)裝甲車輛的故障計(jì)數(shù)過程是時(shí)齊泊松過程，或其 MTBF（MTBCF）服從指數(shù)分布。

②在合同（或研制任務(wù)書）中要明確合同指標(biāo)是可靠性定量要求的最低可接受值；或合同指標(biāo)有兩個(gè)：一個(gè)是最低可接受值；另一個(gè)是規(guī)定值。

③檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)則　在合同（或研制任務(wù)書）中應(yīng)給予明確。

判斷風(fēng)險(xiǎn)α和β，一般取α=β≈10%～20%；置信區(qū)間的置信度C，一般取C=1-2β；裝甲車輛的可靠性鑒定試驗(yàn)一般結(jié)合設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)進(jìn)行，試驗(yàn)樣車的數(shù)量一般為3～5臺(tái)，單車試驗(yàn)里程一般為10000km；坦克裝甲車輛的MTBF（MTBCF）檢驗(yàn)的下限θ₁等于合同指標(biāo)的最低可接受值。

④驗(yàn)證試驗(yàn)方案　根據(jù)β、θ₁、T，用泊松公式確定判別故障數(shù)r；根據(jù)α、T、r，用泊松公式確定檢驗(yàn)上限θ₀，θ₀應(yīng)小于預(yù)計(jì)值θ_p，對(duì)裝甲車輛鑒定試驗(yàn)一般θ₀/θ₁=d<1.5。

⑤試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算分析　按GJB 899—90，計(jì)算置信度為C的置信區(qū)間，其置信下限大于最低可接受值則驗(yàn)證合格，只要實(shí)際出現(xiàn)的故障數(shù)小于或等于判別故障數(shù)r，置信下限也一定會(huì)大于最低可接受值；當(dāng)指標(biāo)有規(guī)定值時(shí)，當(dāng)計(jì)算的置信下限大于規(guī)定值時(shí)，可以認(rèn)為規(guī)定值通過驗(yàn)證，即裝甲車輛的MTBF（MTBCF）達(dá)到合同要求的規(guī)定值；

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)的故障發(fā)生時(shí)刻，用威布爾過程模型進(jìn)行擬合，計(jì)算形狀參數(shù)b，以此來評(píng)價(jià)分析用時(shí)齊泊松過程來進(jìn)行試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的誤差。

（2）維修性驗(yàn)證

①一般情況下，坦克裝甲車輛各種維修時(shí)間服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，預(yù)防性修理時(shí)間服從正態(tài)分布。

②合同（或研制任務(wù)書）中應(yīng)明確合同指標(biāo)（MTTR等）是維修性定量要求的最低可接受值，或合同指標(biāo)有兩個(gè)：一個(gè)是最低可接受值；另一個(gè)為規(guī)定值。

③檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)則　在合同（或研制任務(wù)書）中應(yīng)給予明確。

判斷風(fēng)險(xiǎn)α和β，一般取α=β≈5%～20%；因裝甲車輛的維修性鑒定試驗(yàn)與設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行，其自然故障數(shù)每臺(tái)車一般可在50個(gè)以上，各級(jí)修復(fù)性維修次數(shù)也多大于30次，所以在合同（或研制任務(wù)書）中一般不規(guī)定維修作業(yè)的樣本數(shù)，只規(guī)定α和β值，并應(yīng)明確用試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的置信上限作為驗(yàn)證維修性定量要求（MTTR等）最低可接受值的判決標(biāo)準(zhǔn)。

④試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算和分析　參照GJB 2072—94，一般按對(duì)數(shù)正態(tài)分布計(jì)算置信度為C=1-2β的置信區(qū)間，其置信上限等于或小于最低可接受值，則判為驗(yàn)證合格。若置信上限還小于規(guī)定值，則可判為裝甲車輛的維修性定量要求已達(dá)到合同要求的規(guī)定值。用記錄的每一個(gè)維修作業(yè)時(shí)間的觀測(cè)值，對(duì)各類維修時(shí)間分別進(jìn)行分布函數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)，如不服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，則應(yīng)擬合確定服從哪一類分布，并對(duì)置信區(qū)間計(jì)算進(jìn)行修正。

四、裝甲車輛可靠性設(shè)計(jì)

裝甲車輛是以機(jī)械產(chǎn)品為主的復(fù)雜系統(tǒng)，因此具有機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)問題的特點(diǎn)。把規(guī)定的可靠性指標(biāo)設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中去并提高產(chǎn)品可靠性的各種方法，統(tǒng)稱為可靠性設(shè)計(jì)方法，它包括定性分析和定量計(jì)算。

1.機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（1）機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)比電子產(chǎn)品難度更大　電子元器件可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，因此電子產(chǎn)品通常把系統(tǒng)設(shè)計(jì)與元器件設(shè)計(jì)分開，元器件由專門人員設(shè)計(jì)、制造和篩選，因而系統(tǒng)設(shè)計(jì)不涉及元器件的設(shè)計(jì)；而機(jī)械零部件大多難于標(biāo)準(zhǔn)化，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)既要作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，又要作零件的具體設(shè)計(jì)，同時(shí)制造設(shè)備，生產(chǎn)工藝對(duì)可靠性起著重要的作用，因此機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)難度比較大。

（2）機(jī)械產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)不易準(zhǔn)確　電子產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)比較容易，標(biāo)準(zhǔn)化的電子元器件的基本失效率一般可看作常數(shù)，一旦獲得其基本失效率的數(shù)據(jù)，再加上環(huán)境應(yīng)力因子等則可進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)品的功能零部件多是非標(biāo)準(zhǔn)件，而且一種零部件常要完成多種功能，使用環(huán)境又很復(fù)雜，因此，像電子產(chǎn)品一樣統(tǒng)計(jì)其失效率是很困難的。造成機(jī)械產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)難以比較準(zhǔn)確。

（3）降額設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)等可靠性設(shè)計(jì)方法對(duì)機(jī)械產(chǎn)品不太適用　電子產(chǎn)品有比較成熟的降額設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，而機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的定量降額問題尚未有統(tǒng)一的規(guī)范和方法；電子設(shè)備中幾乎都可使用冗余措施來提高任務(wù)可靠性，而機(jī)械產(chǎn)品的主體部分很難采用冗余設(shè)計(jì)。

（4）電子產(chǎn)品使用過程中發(fā)生的故障主要是由于偶然因素造成的，而機(jī)械產(chǎn)品故障原因主要是疲勞、老化、磨損、腐蝕等，因此耐久性設(shè)計(jì)在機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)中占有重要的地位。

（5）概率設(shè)計(jì)等可靠性設(shè)計(jì)方法雖然是一種新的設(shè)計(jì)理論和方法，它仍然需要傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并且要與其他設(shè)計(jì)方法和理論一起綜合應(yīng)用，例如有限元分析，實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析等。

（6）由于機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)計(jì)算與分析要考慮的因素非常復(fù)雜，難以做得比較完善，所以在研制過程中，從零件、部件到系統(tǒng)都必須強(qiáng)調(diào)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)和耐久性考核試驗(yàn)，機(jī)械產(chǎn)品研制過程的試驗(yàn)與評(píng)價(jià)是可靠性設(shè)計(jì)的重要組成部分。

2.定性分析方法

（1）可靠性模型的建立　可靠性模型包括可靠性方框圖和可靠性數(shù)學(xué)模型兩部分，它反映了產(chǎn)品各組成單元之間的可靠性邏輯關(guān)系。對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品同樣是一項(xiàng)重要的工作。但坦克裝甲車輛并聯(lián)單元的不等效性和某一單元故障后會(huì)引起應(yīng)力的重新分配等問題，對(duì)可靠性模型的建立帶來一定的困難。

（2）可靠性分配和預(yù)計(jì)

①可靠性分配　電子產(chǎn)品可靠性分配方法大多適用于機(jī)械產(chǎn)品。對(duì)于裝甲車輛的故障率實(shí)際上指的是故障強(qiáng)度，一般是隨時(shí)間變化的，所以分配的故障率是指規(guī)定壽命期（如一個(gè)大修期）內(nèi)的平均故障率。由于坦克裝甲車輛主要部件的壽命單位不同（如推進(jìn)系統(tǒng)以公里、火炮以發(fā)數(shù)、火控以小時(shí)為壽命單位），從整車到各主要部件一般不直接用故障率進(jìn)行分配，而是用可靠度進(jìn)行分配。

②可靠性預(yù)計(jì)　相似產(chǎn)品類比論證法、評(píng)分法、修正系數(shù)法等都適用于機(jī)械產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)。

③耐久性的分配和預(yù)計(jì)　首先要確定耐久性關(guān)鍵件和重要件，耐久性分配和預(yù)計(jì)主要針對(duì)關(guān)鍵件和重要性。也要建立耐久性框圖，然后可用經(jīng)驗(yàn)分配法或等分配法等進(jìn)行耐久性分配。用壽命分布法、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头ǖ葘?duì)關(guān)重件進(jìn)行耐久性預(yù)計(jì)。

（3）故障模式及分析　故障模式影響及危害性分析（FMECA）和故障模式及影響分析（FMECA）適用于機(jī)械產(chǎn)品的所有研制階段，GJB 1391—92中的FMECA程序是適用于機(jī)械產(chǎn)品的。由于機(jī)械產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度差，可靠性數(shù)據(jù)缺乏，定量可靠性設(shè)計(jì)分析難以實(shí)施，因而FMEA實(shí)際上處于可靠性分析的核心位置。危害度分析（CA），也是適用于機(jī)械產(chǎn)品的，能否實(shí)施主要取決于是否有故障率等數(shù)據(jù)的支持。

故障樹分析（FTA）也適用于機(jī)械產(chǎn)品，F(xiàn)TA的定性分析避開了機(jī)械產(chǎn)品數(shù)據(jù)缺乏的問題，在FMEA分析出關(guān)鍵故障模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行FTA，是一種較好的方法。

（4）可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，是把可靠性設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中去，提高產(chǎn)品可靠性的有效方法。可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是把已有的、相似產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)總結(jié)起來，使其條理化、系統(tǒng)化、科學(xué)化，成為設(shè)計(jì)人員進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)所遵循的原則。可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一般都是針對(duì)某個(gè)型號(hào)或產(chǎn)品的同時(shí)還需制訂分系統(tǒng)、部件以及某些典型零部件（如軸、齒輪、軸承、密封、花鍵等）的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

3.定量設(shè)計(jì)方法

（1）概率設(shè)計(jì)法　概率設(shè)計(jì)法即是應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)理論進(jìn)行機(jī)械零件及構(gòu)件設(shè)計(jì)的方法。概率設(shè)計(jì)的核心是把應(yīng)力和強(qiáng)度視為受多種因素影響的隨機(jī)變量，是屬于某種概率分布的統(tǒng)計(jì)量，以通用的廣義應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型作為基本運(yùn)算公式，廣泛沿用機(jī)械零件傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算模型，求出給定可靠度下的零件尺寸或給定尺寸零件的可靠度及相應(yīng)的壽命。廣義的干涉模型不僅適用于機(jī)械強(qiáng)度，而且對(duì)剛度、疲勞、磨損、腐蝕等情況均可應(yīng)用。

由于應(yīng)力和強(qiáng)度的隨機(jī)性，概率法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是設(shè)計(jì)變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，最理想的情況是針對(duì)具體對(duì)象試驗(yàn)取值，對(duì)取得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，確定分布類型，估計(jì)分布參數(shù)。然而由于試驗(yàn)的困難或受經(jīng)濟(jì)及時(shí)間的限制，直接試驗(yàn)并統(tǒng)計(jì)處理往往是不可能的，因此常就已有的類似數(shù)據(jù)或間接資料近似估計(jì)所需的數(shù)據(jù)。目前可用的數(shù)據(jù)積累很少，很難得到應(yīng)力和強(qiáng)度的概率密度函數(shù)。如果應(yīng)用不正確的數(shù)據(jù)和不正確的模型，先進(jìn)的概率設(shè)計(jì)也就失去意義。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，概率設(shè)計(jì)方法只是一種發(fā)展的趨勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中，將可靠性設(shè)計(jì)的分析技術(shù)如FMECA、FTA等定性分析方法引入到傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，利用可靠性分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)和缺陷，采用概率法的概念去完善和改進(jìn)傳統(tǒng)的安全系數(shù)法，這將是目前比較可行的方法。

（2）穩(wěn)健性設(shè)計(jì)　所謂穩(wěn)健性設(shè)計(jì)，就是使得產(chǎn)品的性能對(duì)在制造期間的變異或使用環(huán)境的變異不敏感，并且使產(chǎn)品在其壽命周期內(nèi)，不管其參數(shù)、結(jié)構(gòu)發(fā)生漂移或老化（在一定范圍內(nèi)），都能持續(xù)滿意地工作的一種設(shè)計(jì)方法。穩(wěn)健性設(shè)計(jì)是尋求低成本、高性能穩(wěn)定的產(chǎn)品的一套系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，它不是一種單一的具體方法，而是為達(dá)到共同的目標(biāo)而形成許多方法的集合。這個(gè)目標(biāo)就是使產(chǎn)品具有高度穩(wěn)定的性能。穩(wěn)健性設(shè)計(jì)是以用戶需求為牽引，采用三次設(shè)計(jì)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì)）法、全面質(zhì)量管理、質(zhì)量功能展開、FMECA等方法精心優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，把問題解決在設(shè)計(jì)階段，以最小的代價(jià)獲得高性能穩(wěn)定性，即高可靠性、高質(zhì)量的產(chǎn)品，也就是健壯的產(chǎn)品。

穩(wěn)健性設(shè)計(jì)形成一套系統(tǒng)的方法歷史并不太長(zhǎng)，但其理論研究及工程應(yīng)用都得到很大的發(fā)展，把穩(wěn)健性設(shè)計(jì)的技術(shù)方法引入可靠性工程之中，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性是一個(gè)有益的補(bǔ)充。

五、中國裝甲車輛可靠性與維修性的特點(diǎn)

1.中國裝甲車輛的可靠性與維修性水平

與國外裝甲車輛的可靠性與維修性水平作比較，雖然由于沒有國外可靠性數(shù)據(jù)的背景條件（如：故障準(zhǔn)則、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)等）資料，不能作絕對(duì)的數(shù)據(jù)比較，但從收集到的數(shù)據(jù)作一種宏觀的比較，分析其趨勢(shì)是有參考意義的。中國第一代某坦克的平均故障間隔里程（T_BF）為204km，接近美軍M48A3的 209.3km，可靠性水平基本相當(dāng)。美軍第二代坦克M60A1的T_BF已達(dá)到252.8km。中國第二代坦克的可靠性已引起高度的重視，并進(jìn)行了大量的工作，以縮小與世界先進(jìn)水平的差距。

2.可靠性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性

對(duì)某坦克試驗(yàn)的故障數(shù)據(jù)用威布爾過程模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，基本可靠性的故障強(qiáng)度函數(shù)的形狀參數(shù)b一般為 0.95～1.2；而任務(wù)可靠性的b一般為1～2.19。基本可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)化為時(shí)齊泊松過程來描述誤差不大，而任務(wù)可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)化為時(shí)齊泊松過程描述大多情況下誤差較大，其他裝甲車輛的情況基本與此相仿。

3.關(guān)于早期故障

各小修期故障強(qiáng)度函數(shù)λ（t）的變化規(guī)律性較差，在小修質(zhì)量較差的情況下，小修期故障強(qiáng)度函數(shù)λ（t）的形狀參數(shù)b<1，呈明顯的早期故障型。提高部隊(duì)的修理質(zhì)量是提高使用可靠性水平的重要環(huán)節(jié)。

4.維修時(shí)間的統(tǒng)計(jì)特性

通過對(duì)某坦克14種整車的維修時(shí)間和7種部件的維修時(shí)間統(tǒng)計(jì)分析，證明維修時(shí)間大多數(shù)服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布；當(dāng)維修范圍和維修方法相對(duì)比較固定時(shí)，維修時(shí)間比較明顯地服從正態(tài)分布，如小修、中修、大修的時(shí)間分布；當(dāng)所用維修時(shí)間較短的輕度故障較多時(shí)，其維修時(shí)間服從指數(shù)分布，如基層Ⅰ級(jí)修復(fù)性維修時(shí)間。一般情況下用對(duì)數(shù)正態(tài)分布來統(tǒng)計(jì)分析維修時(shí)間是可以的，不會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。

5.關(guān)于預(yù)防性維修時(shí)間

中國現(xiàn)役裝甲車輛的預(yù)防性維修時(shí)間耗時(shí)太多。從某坦克的維修時(shí)間統(tǒng)計(jì)可以看出，預(yù)防性維修時(shí)間（不含大修時(shí)間）為修復(fù)性維修時(shí)間的3倍多。坦克可達(dá)可用度之所以很低，與預(yù)防維修時(shí)間耗時(shí)太多有關(guān)。美國、俄羅斯等發(fā)達(dá)國家都在努力提高主要部件的耐久性水平，以減少預(yù)防維修時(shí)間，并有取消中修的趨勢(shì)。這也是中國發(fā)展坦克裝甲車輛的努力方向。

6.故障模式

從故障模式看，坦克裝甲車輛的螺紋連接松動(dòng)和滲漏故障占有相當(dāng)大的比重。以某坦克為例，在統(tǒng)計(jì)的534個(gè)故障中，有 185個(gè)故障屬于螺紋連接松動(dòng)和油液嚴(yán)重滲漏。因此要加強(qiáng)緊固技術(shù)和密封技術(shù)研究，如果能較好地解決緊固和密封問題，中國坦克裝甲車輛的可靠性水平將大幅度提高。