艦船戰儲器材輪換時間研究

趙 翀 馬 野 彭 亮

（1.中國人民解放軍海軍大連艦艇學院研究生管理大隊，遼寧 大連 116018；2.中國人民解放軍海軍大連艦艇學院艦炮系，遼寧 大連 116018）

0 引言

艦船戰儲器材就是海軍為保障戰前整修、參戰期間的使用和維修（包括輕度、中度和重度損傷所導致的維修）而統一籌措的裝備組件、部件、設備和備件等器材的總稱。具有總量不變，平時不得隨意動用等特點，因此導致當前大量艦船戰儲器材得不到更新使用而閑置積壓在庫，甚至新的裝備技術產生后，一些仍在使用年限的器材被淘汰，造成資金浪費。而對在儲器材進行輪換更新是解決這一問題行之有效的方法[1]。

我國對戰儲器材輪換更新工作研究起步較晚，在艦船戰儲器材管理中并沒有輪換更新的相關規定，更缺乏科學有效的輪換更新機制。國內學者對戰儲器材的輪換更新進行了一定的研究，提出了存在問題與相應策略[2]，但這些策略多是在宏觀層次提出的建立一個什么樣的機制，對于怎樣建立并沒有過多的闡述，文獻[3]對航空戰儲器材進行的研究不能完全適用于艦船器材。因此，對艦船戰儲器材輪換更新的細節問題進行深層次的探索研究是當前急需解決的問題，而輪換時間的確定是首先要研究的問題。本文通過建立退化模型來預測失效時間，并以此為依據確定輪換時間。

1 艦船戰儲器材退化模型

退化是自然界所有事物的基本特性，通常被認為是熱力學第二定律的表現之一，即孤立系統的熵（無序程度）會隨著時間增加[4]。也就是說，不管器材開始被加工得多么精細，總會隨著存儲時間發生退化。為了研究器材的存儲壽命，首先應該建立器材的關鍵參數隨時間的退化模型。

設S 為某器材的關鍵參數（如強度、電容電漏、晶體關門門檻電壓等），當S 隨著時間t 發生退化時，假定S 是單調函數，且S 的變化是緩慢的。將S 在t=0 處泰勒級數展開，得到麥克勞林級數：

式（1）中的高階項可以用一個指數為m 的冪函數近似，則有：

其中，m 為冪律指數；A0為一個與器材有關的系數，且必須是時間t 的m 次冪的倒數；A0和m 可由觀測到的退化數據擬合得到。當式（2）中取+A0時，則說明S 是隨時間單調增加的；當式（2）中取-A0時，則說明S 是隨時間單調減小的。

以S 是隨時間單調增加為例，三種器材參數隨時間增大情況下的退化曲線如圖1 所示。

為方便計算式（2）中相關參數，將式（2）兩邊同時取自然對數得

其中：

三種器材的對數坐標圖如圖2 所示。圖中直線斜率表示器材隨時間退化的指數m，截距表示系數A0。根據圖可得出參數m 與A0的值，從而計算失效時間。

圖1 器材參數S 隨時間增大

圖2 對數坐標下S 隨時間的變化

2 艦船戰儲器材輪換時間

2.1 失效時間

艦船戰儲器材的失效時間是指器材在存儲過程中隨著時間的變化，性能、功能會發生退化將最終導致器材不能正常工作的時間。

根據公式（2）求解時間t，得到：

則：

其中，TF 表示當S 退化到某一臨界值，致使器材失去正常功能時所經歷的時間，即失效時間。為給定的參數退化臨界值，當提高該臨界值時，計算出的失效時間TF 也相應變大。

2.2 輪換時間

根據戰儲器材的相關規定，被輪換出庫的器材應具有一定的價值，能夠完成一定的工作任務，因此必須在完全失效之前將其輪換出庫，則規定輪換時間為：

3 實例分析

以在儲艦船戰儲器材中某型號半導體器件為例進行實例驗證。對倉庫中2007 年入庫的某型號半導體器件的門檻電壓進行抽樣檢測，測試其門檻電壓隨時間的變化，得到的測試結果如表1 所示。

表1 某型半導體在儲器材檢測數據

選擇冪律模型，觀察表中數據可知器件參數Vth隨時間減小，使用式（2）表示其退化模型：

兩邊取對數得

使用表1 結果計算相應參數得出結果如表2 所示。

表2 各參數計算結果

圖3 仿真結果

得到該擬合直線為：

y=0.7705x-3.6916

則：

m=0.7705

A0=exp(-3.6916)=0.0249/y0.7705

得到退化模型為：

因此，根據式（4），當Vth=0.8(Vth)0，求得失效時間為：

根據式（7），輪換時間為

TA=0.8TF=6.4≈6y

該批次型號的半導體應6 年輪換一次。

4 結束語

通過建立退化模型預測在儲器材的失效時間，并以此推出器材輪換時間。該方法形式簡單、便于操作、容易實現，所得結果符合實際情況。為戰儲器材輪換時間的確定提供良好的決策支持。

［1］王軍生,劉濤,呂衛民.戰儲器材輪換機制研究[J].國防科技,2011(06)：47-51.

［2］陸勝,馮凱,龔衛鋒,等.戰備物資儲備輪換更新機制初探[J].物流技術,2007,26(04)：109-112.

［3］郭清風.航空戰儲物資輪換方式研究[J].物流科技,2013(09)：94-95.

［4］J.W.麥克弗森.可靠性物理與工程[M].秦飛,等,譯.北京：科學出版社,2013.