1、背景
基于传统的基于手册的可靠性预计方法在零件故障模型过时、技术工艺落后和数据库不完整方面存在局限性，以及考虑的故障覆盖面不足、预计过于保守等问题，欧洲航天局（ESA）在2016年3月23日成立一个专门研究新可靠性预计技术及编制新可靠性预计手册的项目——航天应用的新可靠性预计技术项目。
当时ESA立项时,在项目计划中明确主要考虑原因包括：
（1）传统的基于手册的可靠性预计方法（如MIL-HDBK-217，目前仍然是最广泛使用的方法）在零件故障模型过时、技术工艺发展和数据库不完整方面存在局限性。另外，非随机故障导致的大量在轨异常未被覆盖（例如设计或制造相关的故障）
（2）实际上，航天器在轨性能表明，采用当前工具/方法/数据源的可靠性预计方法在很大程度上是保守的，因此，存在过度设计的可能性，并降低产品性能和成本效益。
图1 在轨故障统计比例
（来源于TAS-2012的统计）
2、项目工作过程
该项目主要包括以下几个方面的工作。
（1）评估可靠性预计应用，确定参考的任务和在轨可靠性数据
（2）将当前可靠性预计与现场可靠性评估进行基准对比、测试，确定需求并确定改进策略，包括开发过程、技术变革等在内。
（3）更新现有/开发新的可靠性预计模型，包括非电子零件模型，结合测试和/或在轨经验，并考虑非零件相关故障原因。
（4）验证实际项目的可行性和实用性
（5）开发新的可靠性预测方法手册，作为ECSS开发过程的输入。
3、项目实施过程考虑的因素
在项目实施过程中，主要考虑以下几个方面的因素、问题：
（1）考虑工业“好的经验”，例如工业中适用的集成电路ICs可靠性建模经验。
（2）综合广泛使用的可靠性预计模型和基于经验的外推/“工程判断”模型。
（3）COTS器件的可靠性预计以及结果的对比。
（4）预计与实际可靠性差异的根本原因分析。
（5）系统/非部件故障建模，包括不确定性（即制造、设计、软件等）。
（6）复杂的集成电路建模和新出现的技术挑战（如DSM）。
（7）适当的故障物理方法（PoF）（例如从PCB/封装到组件级）。
（8）适用于可靠性预计的寿命测试方法，例如在适当的置信水平上。
4、项目进展情况
目前，项目组已经完成TN1工作，已经在执行TN2节点工作，以及部分的TN3、TN4、TN5工作。目前，该项目有序进行中。
TN-2首先提出了未来航天应用可靠性预测的设想，如下所述。将该设想与TN-1中的现状评估进行比较，可以清楚地看出，使用中的可靠性预测方法并不完全符合这一愿景。考虑到现有方法的大量局限性和差距，很明显需要为研究的规划确定优先事项，以尽可能接近设想。重点应该由实际应用的需求和优先顺序驱动。
图2 ESA航天应用的新可靠性预计技术项目任务进度计划
4.1 航天应用的新可靠性预计方法设想
TN-2提出的航天应用的可靠性预计方法的设想应达到：
（1）支持所有任务阶段的决策，从早期开发到安全退役；
（2）覆盖所有航天器元件和技术领域；
（3）考虑性能和技术发展；
（4）提供同时考虑新技术和未来技术的方法；
（5）考虑可靠性和故障类别的所有相关方面；
（6）解释不同的故障根源和原因；
（7）从部件到系统考虑不同的级别；
（8）与在轨反馈结果相比，产生可靠的预计结果；
（9）确保一致性，减少不同制造商的预测不确定性；
（10）基础和基本假设方面应清晰；
（11）满足航天领域及其其它利益相关者的需要；
（12）理论上站得住脚，但也要实用；
（13）可持续更新发展，提供高效的维护和更新能力。
4.2 航天应用的新可靠性预计方法预期覆盖范围
同时，TN-2提出新可靠性预测方法的预期覆盖范围定义如下：
故障根源：所有潜在的故障根源必须在航天器设计中加以解决，并由各种设计和质量保证过程加以考虑，但不一定在定量可靠性预计的框架内。在可靠性工作中，哪些根本原因需要建模取决于预测的预期用途。
航天器组成：一般情况下，需要考虑对可靠性预计或权衡相关的所有航天器组成。新方法的重点将是在太空中运行的系统（例如航天器），它不打算处理特定于地面部分的方面。在覆盖范围方面，它将仅限于无人航天器技术。
方法论、方法和模型：新方法的开发将考虑方法和模型的各个方面，如图3所示。在总体覆盖范围（航天器组成和故障根源）方面，需要在模型和数据层面上进行一些优先排序，但不需要在方法层面上进行优先排序。 了解可靠性预计的用途对于开发和选择合适的方法和模型很重要。因此，将可靠性预计用于决策支持是讨论TN-2中优先级的核心。在这种情况下，“决策”被理解为任何一种工程、项目管理或业务选择或权衡，可靠性预计可以形成有用的输入。
4.3 航天应用的新可靠性预计方法的应用场景考虑
以下可靠性预计应用场景情况已被确定，包括传统的和一些“新的利害关系”，在当前和未来的空间应用中变得更加相关。
（1）定量可靠性要求的建立、管理和验证；
（2）作为输入，支撑设计、支撑权衡和比较；
（3）支持工程设计裕度的选择决策；
（4）在零件、设备或更高级别测试/试验策略选择；
（5）支持单个航天器和星座的业务规划；
（6）健康监测和延长寿命与安全处置的决策。
4.4 优先顺序考虑
基于对这些可靠性预计应用场景的分析，并利用TN-1（也在TN-1简介中总结）中提出的故障根源分类，可以得出以下优先事项，以开发新的可靠性预测方法：
（1）考虑到随机失效建模与所有可靠性预测用例的相关性，在失效类别中，随机失效建模被赋予最高优先级。
（2）系统故障建模被指定为中等优先级。利用定性方法避免设计、制造和操作错误适用于许多应用程序，但也有一些用例（例如客户级的业务规划、星座图设计）可能有助于定量预测。
（3）磨损/耗损失效建模被指定为中等优先级。在设计一个固定的规定寿命产品时，不需要进行定量预测，但可能与支持有关卫星寿命延长的决策有关，同时考虑到未来的空间碎片处理要求。
（4）外部故障建模的优先级最低。大多数空间环境效应要么被认为是随机失效建模框架中的贡献者，要么被当前的设计方法成功地避免了（主要）失效。
4.5 航天应用的新可靠性预计方法预期使用的方法
TN2的技术报告简要概述了TN5中新可靠性预计方法开发所使用的预期方法，首先是故障根源，然后是技术领域（电子、机械、杂项）和层级（基本部件与系统）。
（1）故障根本原因方法
基于前面分析的优先顺序，本研究的重点将放在提高随机故障可靠性预测上。此故障类别的建议方法将在技术领域进一步详细说明，如下所述。对于系统性和磨损失效建模，其目的是考虑到这些失效根本原因，朝着定量可靠性预测迈出第一步，每个技术领域都有专门的考虑，虽然是有限的考虑（以下未讨论，原因是简洁）。考虑外部故障的优先级较低，将主要基于行业相关经验，并利用随机故障建模方法的特定能力，将外部环境影响视为压力因素。
（2）电子器件可靠性预计分析方法 在电子部件的建模中，当前使用的FIDES可靠性预计方法被认为是更接近实际的、更恰当的预测方法的很好的候选者。本研究框架中预计会侧重于FIDES的调整与简化，以便适用于航天应用。包括对当前法国国防部领导的一项研究取得的一些新发展进行评估，目的是更新和扩展FIDES指南，以适用技术变革。
（3）机械部件可靠性预计分析方法 当前的可靠性预计方法在机械零件的覆盖范围方面非常有限，也凸显了这一技术领域的改进需求。该方法以不同来源的各种方法为基础，包括以往ESA针对机械系统和零件可靠性预测的研究的一些新进展。
（4）其它产品的可靠性预计分析方法 除电子和机械领域外，还考虑了第三类项目（零件和组件），包括难以归类为前两类中的一类的项目，以及本质上属于电子或机械的项目，但很难用现有的建模方法加以考虑。这些“杂项”项目的一般策略是调查从在轨返回数据中得出可靠性模型的可能性，并结合其他适当的建模方法。
（5）系统级可靠性预计分析方法
在系统级可靠性预计中使用综合单元可靠性估计结果的可用方法，例如故障树或可靠性框图，这种做法通常被认为是成功的，并且已经是航天应用的最佳实践经验。在针对不同故障类别使用这些方法时，需要特别考虑，例如，考虑系统故障的共同原因效应或磨损故障的非恒定故障率情况。其他领域采用的一些方法也可以考虑，例如退化的系统模式、系统优化的重要测量和分阶段任务可靠性分析方法等。
注：广州qy球友会持续跟进国内外可靠性工程技术发展动态，可通过官网、公众号了解相关动态信息。