今年年初國家質檢總局發(fā)布《家用汽車產品修理、更換、退貨責任規(guī)定》，廣大汽車企業(yè)、汽車零部件供應商企業(yè)，乃至其他更多的機械、電子產品企業(yè)都再次意識到產品質量可靠性的重要程度。以前可有可無的產品可靠性分析已經不再是個錦上添花的擺設了，它已經成為企業(yè)持續(xù)經營的基本條件之一。

汽車以及汽車的核心零部件(如發(fā)動機等)是一個復雜的系統(tǒng)，單個零部件的穩(wěn)定可靠并不能代表系統(tǒng)工作的穩(wěn)定可靠。因此，在從研發(fā)到生產的整體過程中，既需要繼續(xù)關注單個零部件的質量可靠性改進，同時更需要重視提升子系統(tǒng)乃至整車系統(tǒng)的質量可靠性。

這里所謂的系統(tǒng)，是指能夠完成某一特定功能，由若干個彼此有聯系而且又能相互協(xié)調工作的單元組成的綜合體。由于客戶需求的不斷更新和科學技術的不斷發(fā)展，很多產品的復雜程度越來越高，由此導致產品發(fā)生故障的可能性也越來越大。因此，可靠性工程師需要研究清楚組成系統(tǒng)的各個零部件之間的表面物理關系和背后邏輯關系，以及每個零部件發(fā)生故障的規(guī)律及其對系統(tǒng)性能的影響程度，最終構建出系統(tǒng)的壽命預測模型。

關于系統(tǒng)可靠性的分析原理，主要涉及到兩個：可靠性框圖(Reliability Block Diagram)和可靠性數學模型(Reliability Mathematical Model)。一般來說，系統(tǒng)可靠性分析模型可以分為三類：串聯系統(tǒng)(Series System)，并聯系統(tǒng)(Parallel System)，混合系統(tǒng)(Mixed System)，分別如下圖所示。

簡單混合系統(tǒng)及其可靠性函數示意圖

在實際工作中，系統(tǒng)可靠性的分析工作要比上述的原理說明要復雜很多。因為需要我們研究系統(tǒng)可靠性的對象往往是個由成百上千個單元構成的混合系統(tǒng)，而且系統(tǒng)中的每個單元的可靠性也往往是一個包含很多晦澀難懂的統(tǒng)計學原理知識的可靠性函數。這使得很多機械工程、電子工程背景出身的工程師一籌莫展，企業(yè)運用和推廣可靠性分析的工作變得知易行難，效率低下，可靠性工作應有的價值無法在執(zhí)行層面發(fā)揮出來。

專業(yè)統(tǒng)計質量分析軟件JMP中的“可靠性/生存”模塊可以使系統(tǒng)可靠性分析變得異常簡單，整個工作過程就像兒童用樂高積木搭建高樓大廈一樣輕松愉快。下面通過一個比較成熟的飛行器系統(tǒng)的可靠性模型分析案例，可以讓我們切實體驗到運用先進分析工具，提高可靠性分析效率的成就感。

如下圖所示的單翼螺旋槳飛機由Engine(發(fā)動機)、Cockpit(座艙)、Wing(機翼)、Control(控制面板)、Port(左舷)和Starboard(右舷)等關鍵單元組成，每個關鍵單元，如Engine，又由Motor(電機)、Fuel(燃料系統(tǒng))、Cooling(冷卻系統(tǒng))和Propeller(推進器)等零部件組成。如何能夠準確而又高效地估算出這個復雜系統(tǒng)的可靠性呢?

在JMP軟件的“可靠性方框圖”平臺上，可靠性技術人員實施這個分析工作就會變得十分得心應手。只要點擊鼠標，拖拉基本、串行、并行、結點和k out of n等不同的設計元素按鈕，工程師就能在幾分鐘內構建出眾多零部件之間的邏輯模型。如果系統(tǒng)包含子系統(tǒng)、二級子系統(tǒng)等多個層次，也可以通過調用庫元素來實現多層次的嵌套設計。下圖就是一個基于JMP軟件繪制的飛行器系統(tǒng)的可靠性功能框圖。

在正確搭建起飛行器系統(tǒng)可靠性的基本框架后，更重要的事情就是綜合所有已知的元件可靠性分布量化模型，對整個系統(tǒng)的可靠性做出統(tǒng)一有效的預測。

這時候的技術難點主要體現在需要通過一連串繁瑣的可靠性數學模型運算，計算出一系列技術參數來反映系統(tǒng)發(fā)生故障的風險幾率，如可靠度(Reliability)、累積失效概率(Cumulative Failure Probability)、失效概率密度(Failure Probability Density)、危險率(Hazard Rate)、分位數壽命(Quartile Lifetime)，以及元件重要性系數(Component Importance)等等。整個運算過程十分復雜，哪怕調用傳統(tǒng)的可靠性分析程序也要花費大量的時間，其中任意一個小小的疏忽都會導致全盤的失誤，這使得很多人對此望而卻步。

幸運的是，一向推崇“探索性交互式數據發(fā)現”的JMP軟件，用其特有的預測刻畫器(Prediction Profiler)解決了困擾可靠性工程師們多年的問題。因為在預測刻畫器中，工程師只要通過菜單界面設定了元件的可靠性參數，系統(tǒng)可靠性的模型就可以通過生動直觀的圖形界面(見下圖)來展現了。

在這個圖形界面中，我們用鼠標指點江山，就可以隨心所欲地預測飛行器在產品保修期內的質量表現，可以身臨其境地體驗冗余模塊的增減對飛行器故障率的影響，可以翔實精準地事先發(fā)現飛行器弱點并加以彌補改進，可以直截了當地比較不同的系統(tǒng)設計對飛行器帶來的不同效果等等。

總之，工欲善其事，必先利其器。在現代化信息技術(如JMP軟件)的協(xié)助下，汽車、機械、電子等行業(yè)的產品系統(tǒng)可靠性的分析研究將不再是一件難事了。