本报讯“家里的电器、开关是否安全可靠？汽车无故障里程有多少？降落伞在高空能否保证打开？国际市场上可靠性水平不同的产品价格相差极大，可靠性不仅涉及巨大的经济效益，还会影响到国家安全与声誉。为了产品能够安全可靠，就必须对产品进行可靠性设计，但这需要庞大的基础数据作支撑。”
中国机械工程学会可靠性工程分会理事长、浙江理工大学教授陈文华近日在接受记者采访时说，多年来，他与他的研究团队在浙江省自然科学基金的资助下，通过取得一系列基础研究成果，比如浙江省自然科学基金重点项目“空间铰接式伸展臂创新设计及其工作可靠性仿真研究”、“基于BEMD的导轨磨床早期磨削颤振在线检测方法与抑制技术研究”等，以及国防“973”计划、国家自然科学基金、“863”计划等一批国家级项目，对航天电连接器、空间折叠展开机构等进行了可靠性寿命设计与试验研究。
可靠性研究关系国防安全和国计民生
“可靠性研究始于二次世界大战，二战中美军由于各种故障，自己掉下来的飞机比被打下来的还要多。1957年在美国正式诞生了可靠性学科；日本人到美国学习可靠性技术，20世纪70年代产品畅销全球……”
陈文华介绍，可靠性是指产品在规定的条件下、规定的时间内完成规定功能的能力，也就是系统、设备、零部件、元器件的功能在时间上的稳定性。可靠性工程是为了适应产品的高可靠要求而发展起来的新兴学科，是一门综合了众多学科成果以解决可靠性为出发点的边缘学科。可靠性研究在当今世界科技中是一门仅次于计算机科学、信息科学和环境科学的非常活跃的学科。
陈文华认为，产品可靠性技术关系到国防安全和国计民生。目前,我国产品可靠性试验的需求和发展空间很大，即使是军工产品可靠性评价也处于产品制造末端的实物试验和分析阶段，如何以新一代信息技术和手段实现产品可靠性设计，将是提高产品可靠性的关键，也是未来我国军工产品可靠性工程的攻坚目标。
产品可靠性是由设计来决定的，设计者必须明确提供产品寿命指标，以实现精准维修、更换和产品备份。例如，在水中的鱼雷，需要明确其寿命的有效期限，过期失效或者仍然有效的过期鱼雷，都有可能造成危险和某种损失，因此，需要通过试验准确预估产品寿命。又例如航天电连接器，需要通过试验评估，确定其有效的贮存寿命，以及能否在99.99%概率下实现头座分离的功能，也即必须保证产品做到万无一失。
可靠性市场从军工向民品扩展潜力巨大
“筒式发射的导弹，在发射升空时须将折叠机构打开，必须做到万无一失；民用产品如汽车、低压电器的无故障使用时间的评定等都离不开可靠性研究。”
地面模拟试验方法、可靠性强化试验、综合应力加速试验、加速退化试验等产品可靠性试验，是陈文华和他的研究团队主要研究方向。在可靠性教学以外，研究团队结合军工产品试验研究、制造业企业产品可靠性分析等项目需求，完成了大量产品可靠性加速寿命试验及其可靠性的科学研究。
陈文华说，产品可靠性试验很重要。首先，能够快速暴露产品潜在缺陷；其次，通过试验、改进、验证的循环方式，能有效提高产品的可靠性；第三，大大缩短产品研发、设计、生产和上市周期，长远来看，能降低产品成本。
陈文华和他的团队不仅承担了很多军工科研项目，近两年，随着不同行业和企业对产品可靠性的重视，已开展风电装备、纺机用高速轴承等产品的可靠性研究。我国可靠性试验不仅在航空航天等军工行业有很大的战略需求和产品市场发展空间，民企、民用产品可靠性需求也逐步增加，未来可靠性试验的市场空间和发展潜力巨大。
缺少可靠性数据支撑阻碍制造业创新智造
“将信息化软件工具应用于设计，实现产品可靠性设计，是未来的发展趋势。可目前我们还没有将可靠性定量地设计到产品中去，最多只是做一些定性的可靠性分析，这极大地阻碍了我国产品质量的提高。”
陈文华认为，可靠性研究应与工程应用、行业需求紧密结合，通过设计、试验、验证，不断积累数据，逐步形成有工程需求、有设计理论和方法、有材料和基础件性能数据库、有载荷谱数据库、有试验验证的理论和方法，从而实现良性正循环。可是，由于缺乏基础数据库，在可靠性设计和研究中只能以理论性的假定数据作为分析研究依据，最终陷入从理论到理论的研究“怪圈”。
目前，在产品设计过程中，研发人员虽然进行了产品性能计算的数学建模，但建模不准确的现象较为普遍，模型参数严重缺失，如在机械动力学分析计算中刚度系数、阻尼系数等数据未知或不准确，使得产品可靠性计算数据和结果与实际不符，从而导致机械可靠性只能搞定性研究，而不能搞定量研究。
很长时间以来，我国的产品可靠性设计处于缺少基础数据的尴尬境地：高等院校、科研院所想做数据积累，可都缺少资金做不起；企业呢？根本就没有兴趣，都不肯去做。产品可靠性设计的基础研究能否成为国家行为?如建立材料性能数据库等，用以支撑科学研究和产品的可靠性设计。
可靠性设计决定产品的“优生”。我国军工产品以及民品的“优生”既关系到国家的国防安全，更关系到千家万户百姓的生活品质。陈文华不无忧虑地表示，目前高校院所和企业应用研发和设计遇到的技术瓶颈、发展天花板，严重制约了我国产品可靠性设计、可靠性试验等可靠性工程的发展水平，更无法满足我国制造业创新智造的发展需求。
本报记者金乐平通讯员周健吴慧伶朱恩泽
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