基于任務成功率的裝備綜合保障工作體系及協同設計環境研究

孟慶海，陳 陽

（中國電子科技集團公司電子科學研究院，北京 100846）

基于任務成功率的裝備綜合保障工作體系及協同設計環境研究

孟慶海，陳 陽

（中國電子科技集團公司電子科學研究院，北京 100846）

本文介紹了基于任務成功率的裝備綜合保障工作體系框架，提出了可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性協同設計環境要求，從而為進行可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性綜合優化設計奠定基礎。

任務成功率；綜合保障工作體系；協同設計環境

引言

裝備綜合保障是在裝備的研制過程中綜合考慮保障問題，使保障影響設計，并在裝備部署使用的同時，以最低費用提供與系統相互匹配的保障資源，建立保障系統，滿足戰備完好和任務成功要求所進行的一系列技 術與管理活動。在裝備研制階段，如果只考慮裝備本身的戰術技術性能，而沒有全面地考慮裝備綜合保障工作需求，會導致裝備系統投入使用后，技術性能水平比較先進，但使用和維修保障困難，戰備完好性和任務持續性低，難以發揮其應有的作戰效能。因此，在裝備研制階段及時地、并行地開展裝備綜合保障和“四性”一體化工作，對武器裝備形成戰斗力具有重要意義。

1 綜合保障工作體系

綜合保障工作核心是由作戰和保障要求牽引，根據項目進度費用約束，圍繞裝備戰備完好性與任務成功性等頂層要求而開展的一系列工程及管理工作。直接影響裝備戰備完好性與任務成功性的兩大因素就是裝備及其組件的可靠性、維修性、保障性（RMS）等裝備自身的通用特性以及與裝備相配套的保障系統與保障資源要求，所以裝備綜合保障工作是在裝備壽命周期各個階段圍繞裝備RMS等設計特性以及與之匹配的保障系統、保障資源的設計與研制而展開。從論證階段RMS要求、保障要求的提出，到研制階段RMS設計、保障系統、保障資源原型確定，到使用階段保障效能評估與系統持續改進，貫穿裝備全壽命周期。綜合保障工作體系見圖1。

圖1 綜合保障工作體系

論證階段，裝備作戰需求牽引系統的兩個能力要求，即裝備的RMS要求和保障系統設計要求。RMS要求主要通過系統指標論證和頂層設計實現，即裝備要達到的任務成功和戰備完好水平；保障系統設計要求涵蓋裝備配套的保障系統設計方案（如使用、維修、訓練、供應等方案），對保障系統要素進行全面統籌規劃。

研制階段，RMS要求通過五性（可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性）協同設計實現。包括對頂層指標任務成功率分解、五性指標預計與分配、五性設計與實現等。保障系統設計要求通過初始使用保障方案確定保障系統原型，進而形成綜合保障系統總體方案。

使用階段，重點是對保障系統的能力評估以及系統改進，主要通過裝備使用過程中收集的RMS數據及用戶意見實現。

2 五性協同設計

作戰需求對任務成功性、戰備完好性提出要求，為確定任務可靠性（RM）、保障性（Su）要求提供依據。任何成功率反映了任務成功性，同時作為需求設計的頂層指標提出，能夠定義系統在任務剖面為間斷工作狀態下，在整個壽命周期持續保持完成規定任務的概率，是可靠性、維修性和備件保障性在任務剖面為間斷工作狀態下的頂層指標。任務成功率取決于戰備完好率設計與任務可靠性設計，兩者相互制約，任務可靠性設計的目標是控制任務失效概率的高低，它關心的是降低任務失效的概率；戰備完好率設計要求控制系統的基本失效概率，它關心的是降低一切失效的概率。因此任務可靠度設計和戰備完好率設計必須同步進行，即系統可靠性、維修性和備件保障性的協同設計，也是系統可靠性、維修性、備件保障性優化設計的前提。協同設計要求如圖2所示。

圖2 裝備綜合保障系統五性協同設計

從圖2可以看出綜合保障系統五性協同設計之間的關系：

1)任務需求粗略的對任務成功性、戰備完好性和安全性提出要求，為確定任務可靠性（RM）、保障性（Su）和安全性（S）要求提供依據；

2)可靠性（R）建模為R分配、預計和分析及確定維修性（M）和測試性（T）要求提供依據；

3)R分配、預計為M和T分配、預計提供輸入，R預計的結果直接影響到后續工作結果的可信性；

4)FMECA為確定M與T要求、M分析、T預計、Su分析（確定功能要求）和S分析（分系統危險分析）提供輸入信息；

5)M分析為Su分析（確定功能要求）和S分析（初步危險分析）提供輸入信息；

6)確定T要求（如，確定備選診斷方案）為M建模提供輸入；

7)T分配、預計為M分配、預計和分析提供輸入；

8)Su分析得出飛機的裝備完好性指標（如使用可用度Ao）為確定基本可靠性、維修性和測試性指標提供依據；

9)使用與維修工作分析和早期現場分析分別為T分配和預計提供輸入；

10)保障性分析結果還向M和T提供保障資源信息，為確定維修和測試設備提供依據；

11)S工作和R工作密切相關，FMECA等可靠性分析技術也是安全性的重要分析技術。初步危險分析（PHA）為確定T要求（即確定備選診斷方案）提供輸入信息。

3 協同設計環境建設要求

綜合保障系統協同設計環境應在系統論證、研制和使用過程中全面推動RMS工作開展，切實提高研制單位的可靠性系統工程能力，為裝備全面、系統、有效地開展RMS工作提供必要的技術條件和方法手段。實現裝備戰術技術指標的科學論證，實現各分系統、單項設備的性能與RMS的協同設計、分析與評價；實現裝備研制流程、研制規范、管理機制與RMS工作的協調配置，確保各項RMS工程活動與研制流程有效融合并順利執行；實現裝備研制過程設計數據按產品對象進行歸類、積累，確保在相關研制部門、研制階段和設計人員之間實現數據共享，并為相似裝備研制提供參考依據。

協同設計環境應主要包括綜合保障體系論證和頂層設計環境、通用特性環境和保障系統研發環境。

綜合保障體系論證和頂層設計環境主要目的是實現保障需求的集中管理和保障體系建模與分析工作。其中保障需求的集中管理承擔頂層設計過程中的保障需求管理工作，建立需求與設計模型和其它相關文檔之間的跟蹤鏈接，實現高效的需求變更管理和變更影響分析，達到需求驅動武器裝備保障系統整個研制過程的目標；保障體系建模與分析是在可視化環境下進行武器裝備的保障體系結構設計，包括總體論證、總體需求分析、業務建模、數據建模等，能夠描述系統的靜態結構和動態行為，識別保障系統的功能和接口，確定裝備與保障系統之間的數據交換，明晰裝備的部署和保障系統之間的通訊連接。采用模型仿真手段，對所建體系模型進行資源、容量、處理能力、瓶頸等方面的分析、評價，從而找出現有體系的不足，明確待研制武器裝備在體系中的作用及其能解決的問題。

通用特性包括裝備可靠性、維修性、測試性、安全性、保障性等。主要功能是“指標分解”和“協同設計”。指標分解是指，將論證要求分解為裝備通用特性頂層要求和保障要求；而協同設計針對裝備通用特性是指將指標分配、設計到裝備各級組件中，從而實現對裝備通用特性的設計、分析。

保障系統研發環境具有的基本功能分為三類：①保障性分析功能；②保障方案生成；③保障資源生成。其中，①保障性分析包括FMECA（故障模式影響及危害性分析）、RCMA（以可靠性為中心的維修分析）、OMTA（使用及維修工作分析）、LORA（修理級別分析）、LCC（全壽命周期費用分析）等，或者至少要包括這些分析工作的數據接口，從而實現與裝備RMS平臺的數據交換。②保障方案生成功能，包括維修、供應、培訓等保障系統設計方案的制訂和保障組件的設計，最重要的是平臺還需要具有保障系統建模以及保障方案的權衡分析與評價功能，以保證保障系統在系統級達到整體最佳。③保障資源生成，包括技術手冊、備件、設備工具以及其他保障資源等要求的制度，這里的功能是要保證保障系統在資源級達到局部最佳。

4 小結

本文從任務成功率和戰備完好率出發，介紹了裝備研制應遵循的綜合保障工作體系框架，同時結合綜合保障體系詳細介紹了五性協同設計要求，并對裝備開展綜合保障體系工作應具備的協同設計環境進行了詳細描述。

[1] 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.

孟慶海（1978.1— ）,男，黑龍江牡丹江人，工程師，碩士，研究方向是大型電子系統五性設計及綜合保障。

陳陽（1986.12— ）,女，遼寧盤錦人，助理工程師，碩士，研究方向是大型電子系統五性設計及綜合保障。

Study of Equipment Integrated Logistics Support Working System and Cooperative Design Environment based on Mission Success Probability

MENG Qing-hai，CHEN Yang
（China Academy of Electronic Information Technology, China Electronics Technology Group Corporation, Beijing 100846）

The paper introduces equipment integrated logistics support working system and frame based on mission success probability, and puts forward cooperative design environment requirement on reliability, maintainability, testability, support and safety. It aims to provide a basis on integrated optimization design of reliability, maintainability, testability, support and safety.

mission success probability；integrated logistics support working system；cooperative design environment

TB114.3

A

1004-7204（2014）01-0027-03