NASA可靠性及维修性政策和要求及启示.pdf
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1、量多惠性一国外质量管理NASA可靠性及维修性政策和要求及启示刘春雷,周海京,杨静,高树成,沈岭(中国航天标准化研究所,北京10 0 0 7 1)摘要NASA对可靠性及维修性政策和要求进行了调整,从关注过程到更加关注结果。新版NASA航天系统可靠性及维修性标准不再规定具体的可靠性及维修性工作项目,而是从故障预防、控制、维修等方面建立了完善的可靠性及维修性要求体系,要求承制方全面落实并采用结构化的方法对要求的实现情况进行综合验证。采用该种方式,既能保证订购方的要求得以贯彻落实,又能充分发挥承制方的自主性,使得可靠性及维修性工作与产品研制过程结合更紧密,从而以更加高效的方式保证装备的可靠性及维修性,
2、这方面值得国内航天行业参考和借鉴。关键词NASA;可靠性及维修性;政策;要求;启示NASA Reliability&Maintainability Policies and RequirementsLiu Chunlei,Zhou Haijing,Yang Jing,Gao Shucheng,Shen Ling(China Astronautics Stanards Institute,Beijing 100071,China)Abstract NASA has adjusted its reliability and maintainability policies and requirem
3、ents,from focusingon the process to focusing more on the results.The new version of the NASA Reliability and MaintainabilityStandard for Spaceflight and Support Systems does not specify specific reliability and maintainability tasks,but establishes a complete reliability and maintainability requirem
4、ent system from the aspects of faultprevention,control,maintenance,etc.,requiring the contractors to fully implement and comprehensively verifythe implementation of the requirements by using the structural method.In this way,it can ensure that therequirements of the ordering party can be implemented
5、,and give full play to the autonomy of thecontractors,so that the reliability and maintainability work can be more closely combined with the productdevelopment process,and the reliability and maintainability of the equipment can be guaranteed in a moreefficient way,which is worth of reference by the
6、 domestic aerospace industry.Keywords NASA;reliability&maintainability;policy;requirements;inspiration有新项目从开始直至最终验收,均须围绕如何落实引言和验证这些可靠性及维修性目标和要求来开展工2017年,美国航空航天局(NASA)对可靠性作。新项目开始实施时,订购方首先依据该标准给及维修性(R&M)政策进行了重大修订,发布了出的通用可靠性维修性要求体系,提出初始可靠性NASA-STD-8729.1AN A S A 航天系统可靠性及维及维修性要求,并研究逐级分解落实和验证的策修性标准。与上一版本
7、不同的是,新版标准不略。承制方需要根据本单位特点开展相关可靠性及再规定具体的可靠性及维修性工作项目,而是规定维修性工作,并提供相关证据证明满足了这些可靠了顶层的可靠性及维修性目标和要求体系,要求所性及维修性要求,而不是仅阐述开展了哪些具体的QUALITYANDRELIABILITY512023年第3 期总第2 2 5期国外质量管理可靠性及维修性工作项目,且需要回答的不仅是定所有空间飞行项目的管理要求,要求这些项目应量指标,还需要回答整个要求体系。符合NASA政策指令NPD1000.0N A S A 管理和新标准规划的可靠性及维修性设计过程,主要战略管理手册中的管理模式要求。该文件规定围绕目标和
8、要求开展工作,且自上而下逐级分层工了NASA所有项目的阶段划分、评审点设置、各作,首先确定顶层要求,并研究落实这些要求的顶级管理人员职责等方面内容,是开展可靠性及维层策略,然后再将这些顶层策略作为下一层次要求修性工作的基础。的基础,依此类推,逐级迭代,直至到达最低级别4)N A S A 航天系统可靠性及维修性标准的部组件层级。该种方法旨在确保从项目一开始就该文件是NASA技术标准类文件,定义了将可靠性及维修性设计进产品中,而不是在后续阶NASA顶层可靠性及维修性目标和要求体系,段再将可靠性及维修性加人到产品设计中,防止可NASA所有项目均应执行该标准,以满足全寿命周靠性及维修性工作与产品设计过
9、程脱节,形成“两期可靠性及维修性等要求。张皮”现象。该标准新修订版本对NASA的可靠性及维修性工作方式进行了重大改变,突出了全面依据合同、1NASA顶层可靠性及维修性标准体系简介更注重结果的工作方式。NASA不再要求承制方在1)N A S A 可靠性及维修性顶层标准各研制阶段开展特定的可靠性及维修性工作项目,NASA在可靠性及维修性方面,规划有政策、而是要求根据顶层的可靠性及维修性要求,制定和要求、技术标准3 个层次的文件体系,表1给出了实施定制化的、细化的可靠性及维修性要求和落实NASA在可靠性及维修性方面最重要的3 份文件。策略。所有工作的重点是要提供证据证明其满足了可靠性及维修性要求,而
10、不仅是说明开展了哪些可表1NASA可靠性及维修性顶层文件靠性及维修性工作项目。总体而言,其主要目的序号编号1NPD 8720.1C2NPR 7120.5F3NASA-STD-8729.1A2)N A S A 可靠性及维修性政策该文件是NASA政策指令性文件,要求所有项目均应建立、实施并记录可靠性及维修性要求和开展相关设计工作,并定义可靠性及维修性概念、要求、主要工作和工作计划,评估与可靠性及维修性要求的符合性等。可靠性及维修性工作包括要求论证、故障识别、设计确认、数据收集、定性定量建模和分析、试验和演示验证等。可靠性及维修性工程是一项特定的但不孤立的活动,需按系统工程要求,将可靠性及维修性工作
11、系统地融人到产品设计过程中。可靠性及维修性工作必须与风险管理、安全性、安保、质量保证、综合保障、概率风险评估、寿命周期费用和技术状态管理等相协调。3)N A S A 空间飞行工程和项目管理要求该文件是NASA要求类文件,规定了NASAQUALITY AND RELIABILITY522023年第3 期总第2 2 5期名称NASA可靠性及维修性政策 2 NASA空间飞行工程和项目管理要求3NASA航天系统可靠性及维修性标准是从“基于流程”的方法,转向如何回答用户和订购方规定的“技术目标”,这与系统工程过程更趋一致。2N A S A 航天系统可靠性及维修性标准概况1)可靠性及维修性目标和策略框架该
12、标准定义了综合性的、各层级的可靠性及维修性目标,并在各层级分别确定了落实这些目标的工作策略。首先定义了顶层目标,再制定一个或多个落实该目标的策略,然后使用这些策略来定义下一级别的目标,并通过其支持策略进一步落实这些目标,具体层次结构见图1。这里的目标和策略指可靠性及维修性要求和为满足要求而实施的设计工作或其他活动等。可靠性及维修性工作过程与系统设计保持一致,有助于确保从一开始就将可靠性及维修性要求设计进系统中。该版标准还给出了为验证各类型策略是否实现所需的可靠性及维修性证据的建议,以及为了获取这些证据所需要开展的可靠性及维修性技术工作。具体项目在实施过程中,需要根据项目特点,国外质量管理目标:
13、描述系统必备的特征要求:确定与目标相关或属性(顶层目标是最高级的各类要求别要求)背景:描述与目标相关的要素,这些要素可能是约束或其他相关活动等策略:描述实现上级目标的方式或方法子目标1:描述上级策略的中间目标子目标2:描述上级策略的中间目标子策略:描述实现上级目标的方式或方法图1可靠性及维修性目标及策略层次结构示意图对这些目标和策略进行剪裁。2)可靠性及维修性目标和策略概况该标准规定的可靠性及维修性目标和策略体系,适用于NASA所有新项目,共包含2 0 个目标(1个总目标、4个子目标、15个分目标)和49个策略(1个顶层策略、7 个子策略、41个分策略),并给出了每个策略的适用范围和验证这些策
14、略所需要的证据等,用于指导项目规划和评估可靠性及维修性活动。这种基于目标的层次分析方法反映了创新的系统思维,可用于当前先进的系统工程方法,如基于模型的系统工程(MBSE)、基于模型的任务保证(MBSA)等。3)可靠性及维修性策略证明方法该标准要求必须使用合适的证明方法对可靠性及维修性策略进行验证,说明所有策略已得到落实。该标准中的49种策略均提供了建议的证明方法,如试验、故障分析、降额设计等。同时,扩展了前一版本标准中规定的可靠性及维修性工具集,给出了6 9种可靠性及维修性要求的证明方法,包括可靠性分析、维修性分析、可靠性试验和评估、维修性测试和评估等方法。为便于这些方法使用,每种方法都附有简
15、要说明,包括目的、作用、时机等方面内容。4)可靠性及维修性要求规划与实施该标准还指出,可靠性及维修性要求应在NPR7120.5要求的安全性和任务保证(SMA)工作计划中进行规划和落实。可靠性及维修性要求和工作计划中应包括以下内容:(1)可靠性及维修性标准和准则,包括从安全性、综合保障等专业领域推演而来的要求;(2)支持可靠性及维修性活动的可靠性及维修性目标和要求;(3)影响可靠性及维修性的产品设计和工艺标准;(4)各类可靠性及维修性目标和策略的验证要求等。3NASA航天系统可靠性及维修性标准主要内容该标准规定了NASA可靠性及维修性的主要目标和策略等,具体介绍如下。1)顶层目标:系统在寿命周期
16、内按要求运行且满足任务要求开展可靠性及维修性工作的目的是确保实现顶层目标,即系统在寿命周期内按要求运行且满足任务要求。此处应强调的是,可靠性及维修性与性能验证方法不同,可靠性及维修性往往需要对概率指标进行验证,需要在系统寿命周期内持续关注。可靠性及维修性顶层目标有4个子目标,具体分解结构见图2。QUALITYAND RELIABILITY2023年第3 期总第2 2 5期53国外质量管理背景:从人员安全、设施安全、公共安全、任务目标等演化而来背景:可参考的其他项目或工程的经验要求:规划并实施可靠性及维修性设计要求和活动,以实现目标及由此产生的子目标要求:根据需要与相关方进行沟通,以准确获取需求
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