可靠性方法与REMM过程的比较

 1. 引言
REMM（可靠性强化方法和模型）联合项目是由英国贸易与工业部（DTI）主持并提供部分资金，其目的是开发出一种可靠性强化方法和一个可靠性评价模型。项目结束时提供了一整套的验证工具，包括指导文件、事件数据库和REMM统计模型。由于获得了可喜的成果，企业和DTI决定投资进行REMM2，从以下3个主要方面加强这一工作：
 评价和验证REMM方法和统计模型；
 扩展和完善这些方法和模型；
 扩大REMM的范围。
REMM论证了协作系统是如何达到这些目的的，REMM2将推动这一方法和模型在联盟内的实施，使所有英国企业都能接触到并得以商业化利用。
REMM项目开发了一种支持产品可靠性强化的方法，主要是作为设计的可靠性工具，但它也可用于管理和产品支持，以观察产品的可靠性状态。它被认为是脱离了传统预计“玩数字游戏”的特点、更为全面的方法。它的目的是要鼓励可靠性设计，提供给工程人员以往设计的可靠性信息和经验教训，提供给他们更主动的全面设计方法。
REMM统计模型是贝叶斯模型，可结合有关工程问题的专家判断和以往类似设计产品的使用数据。模型的结果包括新设计的可靠性函数和问题清单。使用数据和工程问题经过分类，因此可获得所有类别和总产品的可靠性函数。结果可用于比较估计值与要求，并通过减少问题来改进可靠性。因此模型的目的是通过指出需要减少的、影响最大的问题来帮助改进可靠性。

2. 传统方法
目前电子产品的可靠性预计方法并不能代表真实的状况。在可靠性评价方式（预计）和其实际实现方式之间存在差异。我们需要从简单规定的可靠性预计方法转向更通用的可靠性模型，这一模型应包含产品寿命周期的所有方面。
许多航空公司在可靠性预计时仍沿用美国军用手册217。通常预计是在部件计数的基础上进行，因此总的估计失效率要考虑以往产品使用性能的因素。如果经过预计的产品在现场中使用，可通过使用可靠性和预计值的比较来获得相乘系数。这些因数可用在新设计的预计中。
这一方法的问题在于产品的可靠性没有得到真正的考虑。部件计数预计是以每种元件的数量及其失效率为基础的，众所周知，这都是以恒定失效率的假设为基础的。此外，在一定MTBF要求情况下，有一种倾向是用预计来表明这一要求得到了满足，而不进行任何的工程分析。也就是说这种方法鼓励工程人员玩数字游戏。
但当设计产品是作为安全关键系统的一部分时，失效率预计是必要的。在此情况下，安全要求必须得到满足，也需要表明其得到了满足。在航空工业中，传统的做法是为安全起见进行FMEA，在FMEA中使用可靠性预计。然后把这些信息反馈到故障数分析中的基础事件库。
航空工业的问题是，虽然可靠性预计存在的问题大家都知道，尤其是MIL HANDBOOK 217，但缺乏足够的使用数据，不能计算安全分析中公司的具体失效率。

3. REMM方法
3.1 REMM过程介绍
REMM提高产品可靠性的方法考虑了以往设计的谱系。当设计新产品时，项目小组将考虑在新设计中使用现有设计内容。因此REMM方法是把重点集中在新设计和类似设计之间的差异上。并且还考虑环境差异。通常会引入技术变化，并在REMM过程中显著标示这些变化。下面我们会介绍REMM过程是如何在4个航空公司实施的，并与一般公司的做法进行比较，提供结论。
3.2 在Goodrich实施的情况
Goodrich公司在其设计阶段对4个不同的产品使用了REMM过程。用一些Goodrich产品已经实现了大部分REMM过程的开发和REMM统计模型，此前已经有文章对此进行了介绍。在早期的一些应用中对REMM统计模型及相关的指南进行了更新。
最近Goodrich的内部人员实施了REMM过程，包括对A380致动电子马达控制和Falcon二级电源分配系统（EPDS）装置的需求获取（elicitation）的更新。 #p#分页标题#e#
A380电子马达控制
最初的需求获取过程是在2002年进行，但在项目详细设计阶段对需求获取进行了更新。选择合适的工程人员后过程如下：
 需求获取过程的分组简述；
 单独会谈；
 对结果进行评审，把似然性0.75以上的问题编写成报告；
 相似问题的组合；
 对使用数据进行分类，为分析做准备；
 运行REMM统计模型。
需求获取过程产生的问题数量很大，远远超过了原来的获取过程。这并不意外，因为项目处于详细设计阶段，而且已经制造出试验品。由于问题数量大，因此将其编写成报告提供给项目小组，列出似然性大于0.75的问题清单。这给项目小组提供了提高可靠性所应关注的领域。
模型的结果还没有获得，但问题清单本身已用于研究试验覆盖率以及找出技术风险领域。
Falcon EPDS
在Falcon EPDS装置的试验覆盖率研究中采用了一个版本的REMM过程。此时不是采用个人启发式面谈，而是分成3个独立小组进行会谈。小组包括各个学科的工程人员。第1组有主要工程师和所有的专家，第2组是项目的设计工程师，第3组是生产工程师、一个主供应商、程序经理和策划源人员。每个组都要讨论是否有装置与此有相似的环境和用途。目的是要获取任何有关环境或使用的问题。但由于该装置使用的环境比许多发动机控制装置的设计环境要温和，因此在环境方面的问题很少。接着各小组要提供装置的功能突破。找出设计的新特点和与现有设计不同的地方。对新的方面要获取问题及其以后的减少措施。
这些获取过程产生的设计工程问题很少。从REMM过程的角度来看，感觉个人面谈产生的数据更丰富。出乎我们的预料，在此过程中供应商的参与确实提供了很好的数据，对全过程也很开放。
这种做法如果没有REMM过程是不会进行的，感觉它在检查计划RET和鉴定试验的覆盖率上还是有用的。
这两个使用REMM过程的Goodrich产品都包含了许多的新设计和技术（不仅对公司本身，对整个行业也是如此）。因此用传统的可靠性预计方法和现场经验系数比以前的产品更为困难。REMM获取可靠性估计值的方法（特别是对A380）为提高产品可靠性提供了一个更系统的工程方法。对估计可靠性函数和获得的问题进行因果分析，是研究大多数产品可靠性改进有效过程措施的结构方法。
3.3 在Rolls-Royce实施的情况
Rolls-Royce采用REMM方法来适应R-R项目的需要，这个项目要开发的新电子装置与以往的使用数据没有相似之处，使用的设计结构含有较新的电子技术。
采用REMM方法的目的是：
a) 在没有以往使用数据的情况下和缺乏任何开发试验证据之前提供更高置信度的设计可靠性评价。
b) 在产品开发阶段过程中出现新的信息时能对评价进行有意义的更新和完善。
c) 为RET计划的有效性提供衡量标准，利用RET数据改进理论评价的置信限。
REMM过程被用于改进可靠性和寿命预期数值的早期设计不定度，提供的基准评价可在RET和其他开发阶段试验产生新信息时进行修改和完善。
合同MTBF一般是在竞争情况下提出的，很少能反映有支持证据下的重要技术分析。产品合同MTBF是用部件内容提案的MIL HANDBOOK 217粗略评价（以概念设计为基础）结合反映供应商对实际使用率（与现有现场设备的217预计值相比）的“经验系数”获得的。217分析还要用估计寿命温度剖面的因数（温度下的％时间）来确保各种操作温度下的暴露量都得到考虑。合同中达成一个以这一数率为基础的可靠性保证项，从置信度的角度来说，这一过程和产生的MTBF可如下所述，即合同数值真实的置信度较低，置信分布较高。据判断在合同水平以下的数值具有最高的置信度，即经验表明在进行相关的修改措施前，这是进入使用时最有可能实现的数值。
使用REMM获取需求的方法是为了改进评价置信度，帮助找出最可能带来不可靠性的设计薄弱领域。这种做法可找出适用的工程和生产知识，以问题的形式进行量化，用于建立以专家判断为基础的置信度剖面。 #p#分页标题#e#
这一获取过程吸收了安装发动机的电子设备的历史经验教训，鼓励工程人员把知识扩充到产品中使用的新技术上。这一过程还增进了对装置设计和功能的了解，可支持总的计划评审目标。
获取过程采取以下形式：
 初步的装置FMEA，用作源可靠性评价数据。
 对列出的失效模式和可能的根源（叫做故障类别）单独咨询专家。讨论还可对设计提出新的问题。
 确定问题在RET和使用过程中转化为故障的可能性。
 向专家提出“如果你还有比预计多6个月的时间，你会做什么？你会首先处理哪个领域，为什么？”，以进一步寻找潜在的问题。
 对每个子组件，特别是没有附带问题的，要分配一个假失效率，以反映不易归于根源的典型随机失效率。
最佳情况情景
用数据建立最乐观的使用可靠性模型，结果为‘61’标准MTBF单位的90％置信分布，峰值置信度在‘60’单位左右。不出所料，这一数值要低于合同极限值，如果要实现合同水平，必须对主要问题加以解决。估计RET暴露会证实这些问题，并推动开发计划过程中的产品改进。
最差情况情景
用数据建立最悲观的模型则表现出‘14’MTBF单位的90％的置信分布，在‘15’单位左右为峰值置信度。有趣的是，这一严格的置信带和明显较低的峰值很接近使用经验系数之前的原始MIL-217值，并且可能还反映了一些专家根据经验对不使用RET、在操作可靠性成熟之前仅依靠传统使用修改措施计划的项目所估计的更“真实”的实际情况。
REMM方法在今天推动了一个富有成果的需求获取过程，产生了定量的可靠性评价，具有比以往用开发阶段早期的产品所实现的更严格的置信分布。问题的比较数据库为推动RET试验过程提供了基础，为RET完成后的评价更新提供了途径。
可以预料RET后的重复获取过程将：
a) 排除没有出现的问题
b) 增加会带来意外失效发生的新问题。在确定需要改正时，获取过程要判断改正措施成功的可能性。
c) 对于被视为“极端环境失效”（即远远超过规范）而不能改正的问题，要提供生存时间估计。
预计更新的问题将提供更严格的置信分布，最佳和最差情况MTBF峰值会更接近。任何会使合同数值无法实现的突出问题都要求在此阶段进行认真评审，以评价“无作为”的风险。
3.4 在Westland Helicopters实施的情况
Westland Helicopters（WHL）在有关Lynx飞机涉及传动箱顶盖需要显著修改计划的设计活动过程中实施了REMM过程。WHL使用和评价REMM过程的一个主要原因是要确定这一过程在不经过修改和改变机械系统原有用途的情况下是否适用于这一机械系统。
下面列出了WHL在试验使用REMM方法时进行的详细过程：
阶段1 了解REMM需求获取过程，建立过程模型；
阶段2 产生用于Lynx主传动箱分析的初步可靠性数据集合；
阶段3 召开简短的会议，确保WHL内的工程管理人准备好参加实施活动，并向他们提供REMM过程的背景介绍；
阶段4 确定有关顶盖项目的工程师，安排两天内进行一系列的单独会谈；
阶段5 需求获取单独会谈前集中进行简要介绍；
阶段6 与负责顶盖项目各个方面的工程师进行约1小时的单独会谈，包括传输项目经理、负责修改的设计师、机械设计副主管、材料实验室专家、应力工程师和负责进行鉴定试验的传输试验工程师。
与工程师的会谈在开始时是要了解他们认为与其专业领域相关的设计变化。把每个变化作为讨论的基础，找出问题和子问题。找出所有问题后，让工程师说出这些问题会变成现实的可能性，并要求他们考虑这些问题实现的严重性。
阶段7 在小组会议前把汇总报告分发给工程师审阅。讨论后修正失效估计概率，提出一系列的假定情景。进一步建模来验证假定情景。 #p#分页标题#e#
阶段8 把最终版本的报告分发给工程师审阅。
从REMM过程和WHL的标准过程的比较中可得到以下经验教训：
 工程师普遍认为个人会谈比传统的设计评审过程有更大的机会表达个人的意见。
 开始担心进行这一过程需要花费时间的看法是没有根据的，所有人都觉得所花时间是值得的。
 大家认为利用详细的统计建模使设计小组更加确信他们研究了正确的问题，设计方案可改进元器件的可靠性。但要指出的是，有些设计问题可能要花大量的时间才会在使用中显现，并且不可能在试验中重现。
 WHL试验案例表明，REMM过程对机械设备同样适用。
 标准的WHL设计评审过程也用于顶盖项目，在评审过程中只发现了较小的问题。这些问题一般与REMM需求获取过程发现的类似。
按照CDR，制造了首批试验产品，目前正在进行静态试验和机器检查。目前对修改的铸造没有发现根本性的问题，但试验仍然处于最初阶段。

3.5 在FR-HiTEMP实施的情况
用REMM过程的目的是要确保通过产生“可靠性案例”在机械产品中结合复杂新电子技术时实现可靠性。
这一过程包括以下阶段：
 确定新产品的要求；
 选择类似设备的基础设计；
 确定要求和原设备之间的相似和不同之处；
 了解原设备的使用可靠性，确定可靠性驱动因素；
 获取有关现有和方案产品可靠性的问题；
 产生新的‘虚拟’产品，在设计和生产过程中结合可靠性改进；
 记录可靠性预计值、可靠性问题和实现产品固有性能所需要的任务。
 用相似性和不同之处和获取过程来发现风险领域，产生“可靠性任务单”，以向用户证明我们已经知道和了解了技术挑战。执行可靠性任务所产生的报告可证明这些挑战已得到降低或解决。
项目背景
公司以往曾经向用户的现有平台提供过电驱动机械设备，因此用户要求公司投标生产用于新平台的同样设备。
公司为了赢得生意，他们向用户提供的新产品可靠性必须比原有产品高，但新设备需要在与原设备类似的机械设计中结合显著量的复杂电路，并且要以新技术和理念为基础。
REMM的使用
公司以往设计过其他应用平台的电子设备以及在客户类似平台上的电驱动版机械设备，但公司没有生产过这些技术的组合产品。因此REMM过程用作收集各种电子、电气和机械产品经验的途径，以确保技术在新产品中的成功集成。从而更能确保公司和用户项目结果的成功。
在REMM过程中形成的数据分析技术表现了现有产品可靠性性能的真正本质。产品和平台/环境之间的异同以及专家过程判断和问题的获取确定了新产品设计中可靠性的风险领域。
信息的汇集使其能够产生“可靠性任务单”。这一文件展示和定性确定了设计可靠操作的技术风险领域，并表示了风险处理的原因、方式和时机。最终可靠性从项目的一开始就被结合到产品的设计与生产过程。
任务单以及任务执行产生的文件要发送到“可靠性案例”以及其他文件中，如可靠性预计和失效模式与效应分析，以证明带集成技术的新产品已经在设计和生产中达到尽可能的可靠。
以往实践
无疑其中一些任务将在没有REMM过程下进行；通过FRACAS报告和经验数据库来收集信息，设计人员将在新产品中考虑这些因素。用户和管理部门要求的可靠性预计和失效效应分析仍要产生，应力和热分析仍要进行，降额政策仍要采用。但REMM过程确保了产品可靠性具有与性能和费用同样的重要地位，把项目参与各方组织在一起，产生了最好的结果。
公司发现了应用REMM过程的巨大好处，而且为在非常艰难的经济环境中赢得两个新项目发挥了重要作用。它还能推动设计和生产过程以及持续改进，作为可靠性保证工具还可监测和控制项目达到高水平的技术创新和控制财物风险。 #p#分页标题#e#
尽管REMM过程有好处，但它也是有代价的。代价来自于要花时间和工作在收集与公司现有产品使用性能有关的数据以及完全了解数据及其与新项目的关系以及其使用上。

4. 讨论
上述的例子表明了REMM过程如何在设计阶段提供有关新产品可靠性更丰富的信息。问题清单可用于统计模型来评价新设计的可靠性，并可用于项目风险记录。问题清单还可用于检查试验覆盖率，尤其是RET和鉴定试验。
不论什么产品类型（机械、电气和电子）和发展状态，所有公司都发现了使用REMM方法的优点。
与传统可靠性评价过程相比，使用REMM过程具有以下优点：
 REMM过程使用的数据与具体公司及其现场产品有关，因此更具有相关性；
 系统地使用专家判断可获得比传统分析中提供的更多的信息；
 REMM过程更有组织，更能得到重视，并把不同的可靠性活动集中在一起；
 通过因果分析和在必要时对问题的减缓，实现真正的可靠性设计，从而可有效地提高可靠性；
 提供了更具价值的可靠性评估。
但也有一些缺点，包括：
 属系统级方法，因此难以评价FMEA所需要的元器件的可靠性；
 还不能处理用于安全分析的数据输入问题；
 在工程时间和数据收集和分析方面代价较高。
由于预计可容易快速地进行，因此可能进行预计和REMM过程仍然有一些价值。但对预计的使用必须要小心。