产品质量可靠性是产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力，是反映产品质量水平的核心指标。在食品行业体系中，食品相关产品的可靠性扮演着不可或缺的角色，其可靠性不仅关乎自身功能的有效实现，更与食品安全紧密交织，对消费者健康和整个食品行业的稳定发展有着深远影响。基于此，本项目对食品相关产品可靠性的质量分级开展深入研究，为提升该领域产品质量提供技术支撑。
1.食品相关产品可靠性研究必要性
在现实场景中，食品相关产品面临着诸多复杂且多样的挑战。以食品包装袋为例，当运输至高原地区时，由于高原地区气压降低，包装内外压力失衡，食品包装会逐渐膨胀，甚至出现胀破的情况。同样，在日常生活中，家长为保障婴儿健康，常对奶瓶进行高温消毒，而目前奶瓶的国家强制性产品标准并未考虑高温消毒、紫外消毒使用条件下对奶瓶的物理性能和卫生安全产生的影响，经有关试验表明，塑料奶瓶在长期高温消毒的环境下，产品质量的可靠性会下降。这些实际案例充分表明，即使产品在常规使用条件下表现出可靠性，但在诸如高原环境、高温消毒等特殊极限条件下，其可靠性可能大打折扣。
目前，食品相关产品可靠性的研究存在一定局限性。食品相关产品从原材料采购、生产加工、仓储运输、上架销售直至消费者使用的整个寿命周期内，各个环节相互作用、相互影响，而现有研究未能全面涵盖这些因素对产品可靠性的影响，多数研究往往仅着眼于产品的某一特定性能或某个环节进行分析，缺乏系统性和综合性。然而，食品相关产品寿命周期的任一阶段出现可靠性问题，都极有可能对包装内的食品安全构成威胁，因此，对食品相关产品可靠性展开深入研究具有紧迫性和必要性。从产品功能属性来看，食品相关产品的可靠性直接决定了其对食品质量安全的保障程度;从行业现状来看，该行业具有企业类别多元、材质多样、产业链条较长、加工工艺复杂等特点，企业若要在激烈的市场竞争中脱颖而出，就必须重视产品可靠性研究，以此提升自身竞争力;从可持续发展来看，加强该领域的研究，对于提高产品整体质量、推动行业技术创新以及降低资源消耗都具有深远的积极意义。
2. 食品相关产品领域基于可靠性质量分级维度
鉴于此，本项目构建了一套基于可靠性评价的食品相关产品质量分级体系(图1)，该体系主要从产品质量可靠性技术、企业质量可靠性管理和可持续发展三个维度展开，产品质量可靠性技术主要从专业指标和效益指标两方面评价，专业指标是主要体现产品质量可靠性的直接技术类指标，包括：关键性能一致性、关键性能退化量、关键性能可靠域等。效益指标指反映产品质量可靠性水平提升取得的质量效益和社会效益，包括：产品故障率、创新性、可推广性等;企业质量可靠性管理主要是评价企业可靠性系统工程能力成熟度，主要包括产品质量可靠性工作流程化、产品质量可靠性数据管理、产品生产与检测规范化、产品质量可靠性观念与意识四个方面;可持续发展主要评价食品相关产品在践行绿色低碳发展方面开展的工作，主要从产品可回收、碳足迹，微塑料、产品包装减量化、绿色认证等方面进行评价。
2.1 产品质量可靠性技术
在产品质量可靠性技术层面，包含关键性能一致性、关键性能退化量和关键性能可靠域等核心指标。关键性能一致性是指质量检验合格的产品，其关键性能参数的波动范围小的一种特性，按照时间划分，可分为“产品出厂时(t=0)”和“产品使用一段时间后(t﹥0)”两个阶段来评价。产品在出厂时关键性能一致性较高，能有效减少因质量问题引发的退货、召回等情况，进而为企业节约大量成本。反之，如果产品在使用一段时间后关键性能一致性欠佳，比如应用于冷鲜食品包装的气调包装膜，若其关键性能如残氧量的一致性不高，则包装内肉类产品在货架期间内，可能会出现氧化变质、品质不稳定等问题;关键性能退化量是指质量检验合格的产品，在典型工作模式与环境条件下其关键性能参数长时间保持合格状态的特性，通常情况下，产品使用时间越长且性能退化程度越小，说明该产品的质量可靠性越高。关键性能的退化可能会导致包装材料无法有效保护食品，从而引起各种问题，比如复合膜袋的关键性能之一是其阻隔性能，即防止氧气和水汽透过包装材料进入内部，从而保持食品的新鲜度和口感，但随着时间的推移，复合膜袋的阻隔性能可能会逐渐退化，导致包装内的食品变质;关键性能可靠域则聚焦于质量检验合格的产品，确保其关键性能裕量大于零的各种极限应用场景，这一指标能够有效评估产品在极端情况下的性能表现，比如食品包装在高原地区发生胀袋后破裂现象就是关键性能可靠域较差的反映。
另外，效益指标主要反映产品质量可靠性水平提升取得的质量效益和社会效益，从产品故障率、创新性、可推广性多个角度对产品质量可靠性进行考量，包括对开展产品质量可靠性提升工作前后的故障率进行统计与分析，以此侧面反映产品质量的可靠性水平;通过对企业产品创新性的评价，了解当前食品相关产品领域新技术、新方向的发展态势;评估企业在质量可靠性水平提升工作中的可靠性技术与方法对行业发展起到引领和带动作用，进而推动整个行业产品可靠性的提升。
2.2 企业质量可靠性管理
企业质量可靠性管理作为该体系的重要组成部分，从多个维度评估企业可靠性系统工程能力的成熟度。其中，产品质量可靠性工作流程化是保证可靠性一体化工作模式成功的核心和关键，可以结合食品相关产品的关键控制点，如配方设计、原材料验收、工艺控制等环节，评估企业在产品设计、生产、检测等过程中是否有明确的质量可靠性工作流程和规范;数据信息是可靠性集成平台有效运行的基础，产品质量可靠性数据管理可以结合食品相关产品符合性声明等产品溯源信息，评估企业在产品质量可靠性数据的收集、管理和分析方面的能力，包括数据的完整性、分析的定期性以及对改进措施的支持;生产与检测规范化能确保同一批次、不同批次的产品性能指标的一致性，可以充分结合GB 31603-2015《食品安全国家标准 食品接触材料及制品生产通用卫生规范》，从“人、机、料、法、环”等角度，考察企业的生产、检测规范化程度;产品可靠性是一个系统性的工程，需要遵循领导重视、全员参与的工作原则，了解一线人员对产品质量可靠性的理解和实际工作中的落实环节，有效评估企业员工可靠性观念和意识。
2.3 可持续发展
食品相关产品是一类量大面广的产品，尤其是塑料制品在其中占了很大的比重，近几年国家大力推进塑料污染治理工作，发布了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》(发改环资〔2020〕80号)等一系列文件，为响应国家号召，食品相关产品绿色发展是必然趋势。因此，可持续发展维度主要针对食品相关产品企业在践行绿色低碳发展方面所开展的工作进行评价，在可回收、碳足迹方面，通过评估企业在实现材料性能的基础上，在产品的可回收性和碳足迹等方面作出的努力，评价企业在可持续发展上做出的贡献;在微塑料方面，通过了解企业对微塑料是否开展过相关研究，了解企业是否有关注过微塑料，并控制产品使用过程中微塑料的释放，为减少环境中的微塑料做出的贡献;在产品包装减量化方面，通过了解企业在产品包装减量化方面采取的行动，有助于了解行业内绿色发展的当前现状，复制推广好的经验做法，助力行业绿色发展;在绿色认证方面，食品相关产品行业内的绿色认证有生物降解测试及认证、绿色产品包装认证等，通过对企业绿色认证体系的评价，能有助于推动市场对绿色包装的选择和应用。
3.食品相关产品可靠性实践应用案例
通过实际案例分析，能够更为直观且深入地理解可靠性研究在食品相关产品领域的应用价值。本项目以液体食品包装袋、气调包装膜、塑料奶瓶三类食品相关产品为例，选取从产品诞生到完成既定功能的寿命周期内三个关键时期，包括储运期、货架/存放期、保质期，进行可靠性案例分析，剖析食品相关产品可靠性工作对食品安全的重要作用。
3.1 预测仓储期
红酒作为一种国际大宗商品，目前通常使用玻璃、木桶等传统储存手段，但存在易碎、笨重等特点，不利于运输，且不环保。基于此，企业需开拓一种纸包与塑包结合的新型包装，适合红酒长途运输，通过这种模式可以极大提升运输效率，同时也能够保证酒的品质，实现环保和绿色。
首先对该产品进行功能需求分析，该产品用于盛装红酒等易氧化食品，需要有较好的整包装件氧气阻隔性能。然后对其进行产品应用场景分析，红酒属于消耗型产品，一般仓储期较长，是主要的可靠性风险时间段(图2)，在这段时间内，可能会存在高温、光照等敏感的应力影响，加速产品的老化，另外对其进行产品结构特性分析，该产品在盛装大量液体时，需要有较好的耐内压性能。
根据以上分析，可知对产品功能可靠性有明显影响的性能为“包装件氧气透过率、耐压性能”，将此作为关键性能进行可靠性方案设计，并用氙弧灯模拟老化过程设计退化试验，得到关键性能一致性(Ic)、关键性能退化量(Id)、关键性能可靠域(Ir)试验数据，进一步选取合理的分布函数对产品老化过程进行模拟，可以得到该产品的理论仓储期。
在该新型液体包装袋应用于红酒储运的案例中，企业在充分剖析产品功能需求和场景应用特点后，精准确定关键性能，并据此进行了科学的可靠性试验设计，这对企业合理确定产品的仓储期有重要指导意义。这一成果不仅推动了包装行业的创新发展，还在实际应用中大幅节省了运输成本，有力保障了红酒的品质和安全。
3.2 延长货架期
气调包装是商超中用来装肉类等食品的一种包装，这种包装技术是通过将食品置于特定比例的氧气、二氧化碳等气体环境中，创造一个有利于食品保鲜的气体环境，通过对气调包装膜进行可靠性研究，可以探究这个产品在货架/存放期可靠性的变化。
首先对该产品进行功能需求分析，该产品用于盛装生肉食等产品，易氧化，需持续保持低氧或无氧环境，此外为了保鲜和维持食物色泽，要保证内部湿度稳定不变，还须具备较高的隔水性能。然后对其进行产品应用场景分析，该产品为快速消耗型产品，用量大，产品链流速快，仓储时间短，运输期和仓储期均可忽略，也不存在使用期，但由于该包装为内部充气产品，存在动态平衡性，也易被刺破，货架/存放期的高低温环境条件对可靠性影响很大，是主要的可靠性风险时间段(图3)。
根据以上分析，可知对产品功能可靠性有明显影响的性能为“残氧量、透湿量、耐穿刺性能”，将此作为关键性能进行可靠性方案设计，分别按货架/存放期进行高温、低温、高相对湿度等模拟试验，得到关键性能一致性(Ic)、关键性能退化量(Id)、关键性能可靠域(Ir)试验数据，结果表明长期存放过程中，关键性能残氧量和透湿量对材料退化作用影响较大，如果想延长货架期，则需有针对性改进材料性能参数，提高材料阻隔性，这对产品材料选型、优化设计、延长货架/存放期等有一定的指导作用。
3.3 推算保质期
奶瓶、奶嘴保质期的确定一直是困扰企业的一大难题，而可靠性研究工作为奶瓶保质期的确定提供了一条可行路径。通过进行可靠性研究，建立科学的数学模型对产品寿命进行预测，推算保质期，为企业的生产经营和消费者的合理使用提供重要参考依据。
首先对该产品进行功能需求分析，产品功能用于盛装奶液，使用温度不高，但需经常消毒，需要有较好的材料稳定性，且对材料安全要求较高。然后对其进行产品应用场景分析，该产品为长期使用，多在半年或1年时间，运输期、仓储期和货架期基本可以忽略，使用期是主要的可靠性风险时间段(图4)，另外，奶嘴的寿命较短，容易被撕扯或咬破。
根据以上分析，可知产品功能可靠性有明显影响的性能为“抗压变形、奶嘴抗拉扯力、卫生理化性能”，将此作为关键性能进行可靠性方案设计，按使用时间进行湿热加速老化和紫外加速老化的退化试验，得到关键性能一致性(Ic)、关键性能退化量(Id)、关键性能可靠域(Ir)试验数据，结果表明湿热消毒和紫外消毒对产品可靠性有退化的影响，进一步进行人工加速老化试验，通过数学模型可以推算出奶瓶、奶嘴等部件的使用寿命，也可以推算出设定寿命的最高使用温度，这对企业推算产品使用寿命有重要意义。
4.可靠性工作开展思路
通过以上分析，可以对食品相关产品企业可靠性工作的开展提供一些思路，具体技术路线见图5。一般来说，产品可靠性研究往往始于客户或市场需求变化，根据需求分析，进行产品可靠性设计试验，通常包括关键性能一致性、关键性能退化量、关键性能可靠域等，然后对试验数据进行分析、验证，进而做出相应的技术改进，不断优化结构设计、生产工艺等，再进行可靠性测试验证，如此反复，不断优化，寻求最优方案，这是产品质量可靠性技术在实际应用中的表现。同时，在整个技术活动中，企业员工的可靠性观念和意识得到提高，并且制定相应的工作规范，企业的可靠性工作流程化、规范化都得到极大提升，另外，在验证试验阶段积累了大量数据，形成了可靠性数据库，既有利于企业发现老产品的性能故障，又可以对新产品的开发提供数据支撑，这是企业质量可靠性管理在实际管理中的表现，良好的体系管理又会正向反馈到企业日常的技术活动中，形成良性循环，使得企业的可靠性工作水平不断提高，提升产品质量。
5.存在的问题和建议
5.1 存在的问题
当前食品相关产品行业内在开展可靠性工作的过程中，仍存在诸多亟待解决的问题。
(1)可靠性体系呈现碎片化、单一化
大部分食品相关产品企业对可靠性工作的认知较为片面，针对产品发生的质量问题，企业基本开展过“故障分析”，但未意识到其属于可靠性工作的一部分，对于可靠性工作也仅限于“故障分析”。部分龙头企业在研发设计阶段开展了可靠性工作，但没有将可靠性的工作深入到采购、生产、质量管理工作等各个环节中，导致可靠性工作脱节、孤立，不能达到整体优化和协调一致。
(2)可靠性工作“后置”
多数企业在产品出现故障缺陷后才被动地进行“故障分析”，缺乏在产品设计研发阶段主动开展可靠性工作的前瞻性意识。这种滞后的处理方式不仅使企业面临名誉受损的风险，还会造成直接的经济损失。
(3)缺少可靠性专业人员
大部分食品相关产品生产企业普遍缺乏专业的可靠性技术人员，企业员工对基本的可靠性技术知识及管理知识掌握不足，难以将可靠性相关技术知识灵活运用到产品设计、研发、生产、质量管理、销售以及客诉处理等各个环节，无法在提高产品可靠性的同时实现降本增效的目标。
5.2 下一步建议
针对目前发现的问题，建议可以从相关企业、行业协会、政府部门等多个维度采取一系列措施，协同发力，提高产品可靠性，共同促进食品相关产品整个行业的质量水平和竞争力。
(1)上下游企业注重资源共享
上下游企业应强化资源共享机制，考虑建立可靠性行业联盟，实现可靠性数据在产业链上下游的系统传递，向上游传递，能针对性地根据产品应用情况进行原材料采购，向下游传递，能有效对产品存储环境、保质期等进行合理设定。
(2)行业协会搭建交流平台
行业协会充分发挥桥梁作用，搭建平台，开展相关培训，加强可靠性技术人员、人才队伍的建设，积极开展可靠性先进案例评比等活动，促进企业间的经验分享和共同进步。
(3)政府部门加强引导
政府部门发挥政策引导作用，给予相关政策红利，鼓励和引导企业积极开展可靠性研究工作，助力食品相关产品行业实现高质量发展。
食品相关产品的可靠性研究目前尚处于起步阶段，但鉴于其对保障食品安全、推动食品行业健康稳定发展的重要意义，随着研究的持续深入和实践经验的不断积累，相信食品相关产品的可靠性将得到显著提升，为高质量发展奠定坚实基础。
食品相关产品可靠性研究团队上海市质量监督检验技术研究院 代亚男 张楠
