產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計出來的，是產(chǎn)品的一種固有屬性。但是，我們在開展產(chǎn)品可靠性工作時，往往有這種感受，即現(xiàn)有的可靠性預(yù)計、可靠性框圖、FMEA等可靠性工程技術(shù)，在實際實施過程中往往容易與設(shè)計脫節(jié)，實施后很難得到比較具體、有建設(shè)性的改進(jìn)措施，主要結(jié)癥在于：
現(xiàn)有的可靠性預(yù)計、可靠性框圖、FMEA等可靠性設(shè)計與分析技術(shù)、軟件工具，更多是從產(chǎn)品各組成單元之間的故障邏輯關(guān)系推斷、分析產(chǎn)品發(fā)生故障的可能，而沒有與產(chǎn)品的功能、性能設(shè)計工作相結(jié)合，缺乏精細(xì)化、精準(zhǔn)化的分析能力，工程適用性不強，造成在產(chǎn)品研制過程中對設(shè)計方案潛在薄弱環(huán)節(jié)的定位不具體或不全面，很難表征產(chǎn)品使用微觀環(huán)境變化、應(yīng)用方式變化、性能參數(shù)變化等對產(chǎn)品的可靠性、安全性影響，很難形成有針對性、建設(shè)性的改進(jìn)措施等問題。 例如，通過可靠性框圖和故障模式影響及危害性分析，可以宏觀地了解相控陣?yán)走_(dá)天線的可靠性與其組件故障有關(guān)系。但是，雷達(dá)天線的可靠性與具體的故障位置參數(shù)、組件失效數(shù)量參數(shù)的關(guān)系如何，則無從了解，更談不上如何去改進(jìn)。
為改進(jìn)上述問題，促使可靠性設(shè)計分析工作與產(chǎn)品設(shè)計工作更為緊密，國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)推出了模型驅(qū)動的可靠性設(shè)計技術(shù)方案。目前模型驅(qū)動的可靠性設(shè)計分析方案主要包括兩大類，一類是功能模型驅(qū)動的可靠性設(shè)計與分析技術(shù)；一類是物理模型驅(qū)動的可靠性設(shè)計分析技術(shù)。
圖1 模型驅(qū)動的可靠性設(shè)計分析技術(shù)
模型驅(qū)動的POSFIA方案：
廣州寶順現(xiàn)已推出了功能模型驅(qū)動的可靠性、安全性設(shè)計技術(shù)解決方案POSFIA。
POSFIA完全是基于模型驅(qū)動的可靠性與安全性設(shè)計分析平臺。POSFIA適用于硬件、軟件以及軟硬件混合產(chǎn)品的可靠性、安全性設(shè)計分析，也適用于航空產(chǎn)品的適航性分析與驗證.
POSFIA系統(tǒng)以產(chǎn)品的數(shù)字樣機模型或設(shè)計方案為輸入，構(gòu)建產(chǎn)品的功能與結(jié)構(gòu)混合模型。在此混合模型基礎(chǔ)上，建立各個功能模塊/設(shè)備之間的故障邏輯關(guān)系等，即可完成全部建模工作。后續(xù)的可靠性框圖、FTA、FMEA、FHA、故障驗證仿真等相關(guān)可靠性分析、安全性分析工作，由POSFIA自動生成，設(shè)計人員只需對分析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的檢查、分析即可。當(dāng)產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)生更改時，只需要修改相應(yīng)的功能模型、接口或者狀態(tài)配置即可，有效解決產(chǎn)品設(shè)計不同階段或者發(fā)生設(shè)計更改時帶來的重復(fù)設(shè)計分析工作問題，最大化解放設(shè)計人員的工作壓力，有效提高產(chǎn)品研發(fā)效率、準(zhǔn)確性。
依托POSFIA分析，可自動完成可靠性、安全性、測試性等特性的分析工作，可以得到產(chǎn)品的MTBF、可用度、不可用度、頂事件發(fā)生概率、最小割集、重要度、MTTR、MDT、可靠度、敏感度、風(fēng)險等量化分析結(jié)果，也可以得到關(guān)鍵故障模式清單、關(guān)鍵產(chǎn)品清單、危險清單等定性分析結(jié)果?？奢敵鯮BD、FMEA、FTA、FHA、PHA等分析報告/報表。
圖2 POSFIA解決方案示意圖
POSFIA組成：
POSFIA的組成包含建模、分析、仿真、數(shù)據(jù)管理功能模塊。
建模模塊包括產(chǎn)品的層次化功能與結(jié)構(gòu)建模、功能模塊的配置、功能模塊邏輯關(guān)系配置管理、輸入輸出接口建模、接口故障邏輯關(guān)系建模、故障測試關(guān)系建模、功能模塊狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)移建模等功能；分析模塊包括RBD（可靠性框圖/可靠性建模）、FMEA、FTA、FHA、PHA、設(shè)計準(zhǔn)則檢查等分析功能；仿真模塊包含單一故障、組合故障的仿真與驗證，各功能模塊輸出狀態(tài)（危險項）的故障路徑/邏輯驗證仿真等功能；數(shù)據(jù)管理模塊包括故障模式庫管理、案例數(shù)據(jù)管理、分析數(shù)據(jù)管理等功能。
功能特點：
1、建模功能：
? 支持層次化、可視化建立產(chǎn)品的功能與結(jié)構(gòu)混合模型，可設(shè)置各功能模塊的配置信息，設(shè)置各功能模塊的邏輯關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系。
? 可配置產(chǎn)品的外部輸入、外部環(huán)境接口模型，滿足不同產(chǎn)品研發(fā)部門的集成設(shè)計、分析工作需求，滿足企業(yè)開展產(chǎn)品外部環(huán)境輸入影響分析需求。
? 可配置功能模塊的輸入、輸出接口，且支持輸出接口的狀態(tài)配置。
? 支持功能模塊的狀態(tài)設(shè)置，可設(shè)置正常、故障、退化/降級狀態(tài)，且狀態(tài)可自定義。
? 支持輸入/輸出接口狀態(tài)、功能模塊狀態(tài)的發(fā)生概率定量計算功能，提供根據(jù)分布計算、根據(jù)測試、試驗數(shù)據(jù)計算、直接輸入等6種不同方式量化狀態(tài)發(fā)生概率的模型。支持指數(shù)分布、威布爾分布等10多種分布類型的發(fā)生概率計算。
? 支持故障邏輯關(guān)系建模功能，可選擇產(chǎn)品的任意功能模塊的任一輸出狀態(tài)，建立該狀態(tài)的關(guān)聯(lián)輸入與輸出關(guān)系，以及建立功能模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型，支持與門、或門等常用邏輯關(guān)系建模。
2、分析功能：
? 根據(jù)產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)混合模型，支持自動完成可靠性框圖、FTA、FMEA、FHA、PHA分析，輸出相應(yīng)分析結(jié)果。
? 可選擇功能模塊或者整個系統(tǒng)的任一輸出狀態(tài)（或危險項）作為輸出，生成其可靠性框圖模型及分析結(jié)果?？奢敵隹煽慷?、MTBF、MTBCF等分析結(jié)果。
? 可選擇功能模塊或者整個系統(tǒng)的任一輸出狀態(tài)（或危險項）作為頂事件，生成該頂事件的FTA樹以及分析結(jié)果，可輸出頂事件發(fā)生概率、最小割集、重要度等分析結(jié)果。
? 可選擇產(chǎn)品的任一層次作為約定層次，分析不同層次的功能模塊、組件、構(gòu)件的獨立失效導(dǎo)致的故障影響、最終影響以及影響概率。生成FMECA、FHA分析報告。
? 可選擇產(chǎn)品的任一功能模塊的獨立失效作為輸入，分析其故障影響以及影響概率。
? 可選擇產(chǎn)品的任一功能模塊的輸出狀態(tài)（危險項），輸出導(dǎo)致該輸出狀態(tài)的關(guān)聯(lián)功能、關(guān)聯(lián)輸入、關(guān)聯(lián)狀態(tài)，生成PHA分析報告。
? 可進(jìn)行各功能模塊的設(shè)計準(zhǔn)則符合性檢查，輸出設(shè)計準(zhǔn)則符合性分析結(jié)果。
? 支持分析結(jié)果的匯總、統(tǒng)計與輸出?？奢敵鱿鄳?yīng)的RBD、FMEA、FTA、FHA、PHA分析報告。
3、仿真功能：
? 可選擇各功能模塊的輸出狀態(tài)、危險項，仿真導(dǎo)致該輸出狀態(tài)、危險項的故障傳播路徑以及關(guān)聯(lián)的輸入及組合。
? 支持選擇單一的功能模塊輸入或功能模塊本身獨立失效的故障仿真分析，可生成相應(yīng)的故障傳播路徑以及影響的功能、導(dǎo)致的危險項清單，驗證輸入故障、功能模塊故障的故障影響。
? 支持選擇功能模塊輸入組合或功能模塊組合失效的故障仿真分析，可生成相應(yīng)的故障傳播路徑以及影響的功能、導(dǎo)致的危險項清單，驗證輸入故障、功能模塊故障的故障影響。
4、數(shù)據(jù)管理功能：
? 支持項目案例數(shù)據(jù)管理，可將項目、功能模塊的數(shù)據(jù)存為案例，支持案例的增加、刪除、編輯管理。
? 支持失效模式庫、設(shè)計準(zhǔn)則庫、設(shè)備/功能模塊庫等管理。
? 支持項目生成的建模、設(shè)計分析報告等數(shù)據(jù)管理。
示例（某飛機起落架可靠性、安全性分析）：
下面以某飛機的起落架系統(tǒng)為例，說明模型驅(qū)動的POSFIA實施可靠性、安全性分析的流程
步驟一：根據(jù)某飛機起落架系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，以及功能設(shè)計要求，建立其功能、結(jié)構(gòu)混合模型。左邊結(jié)構(gòu)樹中藍(lán)色標(biāo)記色.PNG)
為功能模塊，其他為硬件。
圖3 某飛機功能、結(jié)構(gòu)混合模型
步驟二：建立各個功能、硬件模塊之間的功能邏輯關(guān)系、參數(shù)關(guān)系、狀態(tài)關(guān)系以及故障邏輯關(guān)系、故障測試關(guān)系等。 例如，起落架的應(yīng)急模式放下功能，主要由上位鎖、下位鎖作動筒、選擇閥、液壓系統(tǒng)、ERS、作動筒共同完成。其中，作動筒與其他設(shè)備之間的輸入、輸出端口關(guān)系建模如下圖所示。
圖4 作動筒與其他設(shè)備之間的輸入輸出端口關(guān)系
作動筒與其他設(shè)備之間故障邏輯關(guān)系（區(qū)分外部輸入、內(nèi)部輸入以及本身的狀態(tài)），即該模塊的輸出狀態(tài)與內(nèi)外部輸入之間的關(guān)系，如下圖所示。
圖5 作動筒輸出狀態(tài)與其他設(shè)備之間的關(guān)系
步驟三：FTA、FMEA等分析
在上述建立的模型基礎(chǔ)上，選擇任意系統(tǒng)、子系統(tǒng)、模塊的輸出，查看該輸出相關(guān)的FMEA分析結(jié)果、FTA分析結(jié)果。例如查看“起落架收放與鎖定功能”的FMEA、FTA分析結(jié)果，如下。
圖6 FMEA、FTA分析
圖7 FTA分析結(jié)果
步驟四：故障仿真
為驗證不同輸入端的故障影響、狀態(tài)影響及傳播路徑，可以使用故障仿真功能，進(jìn)行仿真驗證。如下圖，是上位鎖故障的故障、狀態(tài)仿真結(jié)果。
圖8 上位鎖故障仿真
案例
*模型驅(qū)動的故障樹構(gòu)建技術(shù)及優(yōu)缺點
若需了解更多基于模型驅(qū)動的POSFIA的可靠性、安全性、測試性分析結(jié)果，或者有試用需求，可關(guān)注公眾號，獲取試用版。
