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(lián)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(shù)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(lián)系統(tǒng)(Series System)，并聯(lián)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(shù)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(shù)。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(xiàn)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(xiàn)在需要通過一連串繁瑣的可靠性數(shù)學模型運算，計算出一系列技術參數(shù)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(shù)壽命(Quartile Lifetime)，以及元件重要性系數(shù)(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(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)”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(shù)，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(xiàn)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(xiàn)，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(xiàn)飛行器弱點并加以彌補改進，可以直截了當?shù)乇容^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(xiàn)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。