軟件密集型裝備備件保障優化方法研究

胡 斌，徐 康

（電子科學研究院，北京 100041）

引言

隨著信息技術的迅猛發展及其在軍事領域的廣泛應用，武器裝備信息化程度越來越高，軟件密集型裝備應運而生，并逐步成為信息化戰場上的主力軍，對作戰任務的完成發揮著越來越重要的作用。軟件密集型裝備呈現出結構復雜、功能多樣、技術密集等明顯特征，使軟件密集型裝備保障要求更高、難度更大、耗費更多[1]。而備件是部隊“兩成兩力”(成建制、成系統形成作戰能力和保障能力)建設的物質基礎，對裝備平時、戰時保障都有深遠影響[2]。基于此研究軟件密集型裝備備件保障優化方法意義重大。

1 系統總體在備件保障中的作用

軟件密集型裝備備件的保障工作不同于一般機械類裝備，必須發揮系統總體的作用，系統分析、統一規劃、管理狀態、充分利用各項資源、提高保障效率。

1）備件系統級的聯調聯試

在大型軟件密集型裝備中，一個單獨LRU的各項指標正常，并不代表它放在大系統內能達到系統要求。

所以統一采購后的備件還不能直接交付使用，必須經過系統級聯調聯試，使備件在應用軟件、功能配置等方面達到與實裝一致的狀態。

2）備件狀態的控制

借鑒原有裝備研制階段的質量、狀態控制的經驗，由系統總體對備件的采購、生產、維修、升級和報廢等全壽命周期進行監控，確保備件的技術狀態。

3）備件維護、升級和管理

由于過去機電設備在傳統武器裝備中所占比重較高，機電設備在維修管理方面，其故障機理比較明確，健康狀況比較容易檢測、評估和預測，而軟件密集型裝備卻有別于機電設備，系統交聯關系復雜，單從設備健康狀況的判別角度來說，軟硬件等各種因素的組合對不同設備的影響要復雜得多，單個分系統很難對故障進行定位；同時電子設備需定期進行加電維護。統一管理可以發揮系統總體在人員、技術、設備等方面的優勢配合用戶進行備件管理，定期檢查備件功能性能，控制備件狀態，確保備件隨時可用。

4）備件資源互補

通過系統優化分析，發揮系統總體優勢籌措建立二線備件庫，在一線備件無法滿足需求時臨時由二線備件周轉使用，實現資源共享。

5）裝備多地保障

在裝備需要多地保障的情況下，系統總體可對實際情況進行分析計算，結合備件使用情況合理制定轉場備件清單，并確定保障模式，在完成備件轉場后的檢測和維護工作的同時，及時準確的進行故障定位、縮短維修周期，確保不會因備件保障問題影響裝備完好率。

2 備件保障中的站點設置

備件的系統優化配置，首先面對是備件的站點配置問題。所謂站點就是存放備件的地點。存放備件的站點有多種多樣，因實際的狀況而異，可結為兩站制和多站制。在多站制中最通用的是三站制。

兩站制是指現場站點和備件供應站點。現場備件是指存放在裝備現場的備件數量，能無延誤提供裝備檢修中所需備件；供應站點定義為經過確定的時間歷程，它能無限供應規定的相應備件。

三站制中除現場站點和備件供應站點外，存在中間站點，中間站點存在兩種不同的體制，其一是單純存放備件的備件庫房，其二是具有故障檢修功能的中繼站點。

在兩站點體制中，除了現場站點和備件供應站點外，還存在靠近裝備現場的近距離備件庫房與備件供應站點的兩站點。這是適應現場不能存在備件的場合下的兩站點體制。在此情況下，當裝備需要備件更換時存在一定的時間延誤，即取決于從近距離備件庫房運送到達現場的時間距離。

三站點體制中，存在現場、備件庫房、備件供應站三站點，現場中繼站、備件供應站三站點的不同體制。大多數中繼站除了具備檢修故障件功能外，通常設置兩級備件，現場更換模塊和內場更換模塊，即LRU和SRU。中繼站通過SRU備件更換LRU中的故障SRU來修復LRU。兩級備件可以大幅度降低配置的備件數量。

對于單套裝備來說，設置中間備件庫房是不必要的。但對一定區域內設置在不同地點的群體裝備，設置承擔供應群體裝備的備件庫房的三站點體制是必要的。相對于現場、備件供應站的兩站點體制，它可以大幅度減少備件配置的數量。

因為備件庫房內的備件，它可以面向群體裝備，從而它可以減少群體裝備在現場備件的配置。

因此，針對實際狀況，對備件保障體制的站點設置進行分析權衡，對降低裝備壽命周期費用具有重大的回旋余地。

3 備件保障需求中的備件補充方式

備件補充方式同樣涉及裝備壽命周期中的使用維修費用，應該仔細分析權衡。備件補充方式是指當現場、備件庫房、中繼站點備件減少時的補充方式。通常存在定期補充和實時補充兩種方式。

備件定期補充是指經過規定的周期后，備件供應站按照預定數補充現場、備件庫房、中繼站的備件。對于消耗性備件而言，就是按時提供備件數，對于可修部件來說，就是經過預定的時間后，累積的失效部件一起運送檢修站點按預定時間修復回送裝備現場。

備件實時補充是指現場或庫房、中繼站中一當減少一件要求立即按預定的周轉期進行備件補充。這種備件補充方式，不言而喻，可以減少現場、備件庫房、中繼站的備件配置數量。但無疑要增加備件的運輸次數，從而增加運輸費用。對于可修部件而言，運輸費用加倍。

備件定數補充是指同一種部件失效數達到規定的數量時，立即要求按預定的周轉時間補充備件，對于可修部件來說，同一種部件失效數達到規定的數量時，才一起送修，并要求按預定時間修復返回現場作為備件。這比備件實時補充方式減少運輸費用，但比備件實時補充方式要增加備件配置數量。

由此可見，備件補充方式是備件保障體制中的重要組成部分，也必須針對實際狀況，進行分析權衡加以確定。

4 系統備件保障的平均概率模型

對于系統的備件保障概率PS模型，國外模型都是更換模塊備件保障概率的連乘模型，即：

式中mi是第i序號更換模塊在現場配置的備件數，qi是第i序號更換模塊的在線數量，λi是第i序號更換模塊的失效率，t是備件對象的累計工作時間。

國家軍用標準GJB 4355—2002中提供的系統備件保障概率模型為：

即組成系統的更換模塊中備件保障概率最低的等于系統的備件概率。

實際工作中的更換模塊的失效時刻是隨機的，因而它的備件保障概率隨時間進程而下降，在t終了時刻是備件保障概率的最低點。因此，更換模塊在t時間內隨機失效時間的備件保障概率應該用t時間內不同備件保障概率的均值PBi來表示，即：

式中j是備件對象在t時間內發生失效的次數，其他參數同前。

在上述條件下的系統備件保障概率模型，就不可能是系統中所有更換模塊備件保障概率的連乘模型，連乘的模型是表達更換模型同時要求備件得到保障的需求，但在t時間之內的任意時刻，更換模塊不可能是同時失效的。

符合實際情況的應該是對系統中各個更換模塊的備件保障概率實施加權相加模型，即系統的備件保障概率模型應該是：

式中，RS是系統不發生故障的概率，hi是第i個更換模塊的加權系數，其它參數同前。

不難理解，加權系統hi必然是與更換模塊的失效概率相關，因為發生了失效，才需要有相應的備件保障。

不難證明[3]：

由此可得：

或者

5 結束語

裝備備件保障的優化設計，是直接涉及裝備的戰備完好率和裝備整個壽命周期保障費用的根本問題，發揮系統總體在備件保障中的作用、系統優化設計的備件站點設置、備件補充方式和系統備件保障的平均概率模型，對于保證裝備戰備完好率和降低全壽命周期保障費用起到了實際意義。

[1]宋華文，耿華芳.軟件密集型裝備綜合保障[M].北京：國防工業出版社，2011,07.

[2]任敏，陳全慶,沈震.備件供應學[M].北京：國防工業出版社,2013,01.

[3]丁定浩，陸軍.裝備壽命周期使用保障的理論模型和設計技術[M].北京：電子工業出版社，2011,10.