裝備保障性定量參數基本集合研究

王 靜，洪東跑，林樹茂，曹小紅

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裝備保障性定量參數基本集合研究

王 靜1，洪東跑2，林樹茂1，曹小紅1

（1. 北京宇航系統工程研究所，北京，100076；2. 中國運載火箭技術研究院，北京，100076）

裝備保障性是一項涉及可靠性、維修性、測試性等的裝備綜合屬性。由于裝備的復雜性，其保障性要用多個或一組參數來表示，并且各參數之間還存在著主從層次和相互關系。根據保障性定義及參數分類，按照全系統、全過程、全特性的確定原則，確定了裝備保障性定量參數的基本集合，并明確了每個參數的適用范圍及驗證時機，為裝備保障性的設計、驗證和評價等工作提了供依據。

保障性；綜合參數；設計特性；保障系統；保障資源

0 引 言

任何裝備只要使用，就需要保障，保障是保證裝備遂行任務的措施。從GJB 451A對保障性的定義“系統的設計特性和計劃的保障資源滿足平時戰備及戰時使用要求的能力”[1]可以看出，保障性作為裝備系統的固有屬性具有2方面的含義：a）與保障有關的設計特性；b）保障資源充足與適用程度。

系統的設計特性是指包括可靠性、測試性、安全性、維修性、運輸性、經濟性等與保障性相關的系統自身特性，尤其是可靠性、維修性及測試性，這些設計特性必須在產品設計時賦予。人力人員、技術資料、保障設備與設施、備件、訓練、計算機資源、包裝、貯存、運輸等保障要素均為保證裝備使用和維修而規劃的資源和條件，統稱為計劃的保障資源，并需在裝備研制過程中規劃、設計，交付時提供、保證，以滿足使用要求。

研究如何提高裝備的保障性水平，重要的一項工作是確定保障性應該關注的問題是什么，即保障性參數體系及其內部關系。由于裝備的復雜性，其保障性要用多個或一組參數來表示，既有頂層的度量參數（綜合參數），也包括對裝備設計和保障系統及其資源單個要素的度量參數（單項參數），綜合參數與單項參數之間存在著主從層次和相互關系。本文從裝備研制的工程實際出發，通過對近年裝備研制過程中常用的保障性定量參數進行梳理分析，根據產品層次提出保障性定量參數的基本集合，并對每個參數的適用范圍及驗證時機進行明確，為確保裝備保障性指標要求的全面、合理、可驗證和可評估奠定基礎。

1 國外研究現狀分析

美國是保障性方法和理論研究的源地，二戰后，在高新技術發展的推動下，新研裝備的系統組成日益復雜，其功能集成化程度越來越高，技術水平越來越先進，其保障問題逐漸暴露[2]。然而在工程實際中，通常只重視主裝備設計，而沒有同步開展保障性設計和保障系統規劃，使裝備在交付使用后，由于保障系統建設滯后，裝備先進的戰術技術性不能得到充分發揮，嚴重降低了部隊戰斗力和保障力，裝備的全壽命周期費用急劇增長。20世紀70年代以后，美國每年在裝備使用和保障上花的費用占國防預算的三分之一，而對于每型裝備，其在全壽命周期中的保障費用占全壽命費用的比率高達60%，有的甚至達到70%~80%[2]。

面向裝備的工程現實需求，美國開始研究解決裝備保障問題，逐步形成了“綜合后勤保障”概念，將裝備保障性要求作為重要的功能和性能要求并在裝備設計過程中進行綜合考慮。在裝備研制過程中，同步考慮裝備使用和維修所需的保障要求，開展保障性設計分析工作，并規劃研制保障資源，使裝備在交付使用后能盡快形成戰斗力和保障力。與此同時，美國先后頒布了一系列綜合保障相關指導文件，包括指令文件、標準和規范等，用以指導裝備綜合保障工作開展，同時對裝備系統的定義進行了重新明確：

a）裝備系統包括主裝備和保障系統，其中保障系統包括使用和維修人員、保障基礎設施以及其它保障資源等；

b）明確裝備的性能應包含使用和保障特性，規定可靠性、測試性和維修性等要求作為重要的性能指標，在裝備設計過程中要著重考慮；

c）采用綜合設計方法，將主裝備與保障系統作為一個整體進行同步論證和同步設計，實現主裝備與保障系統間的優化整合。在主裝備部署使用時，同步建立保障系統，形成戰斗力和保障力。

美軍在裝備發展過程中推行綜合保障工作以來，逐步把保障性定量和定性要求作為裝備設計生產決策的重要依據。據統計，美軍綜合保障工作的有效開展將主要裝備的執行任務率由50%提升到80%~90%。

2 保障性參數分類及其特點

借鑒國外標準，中國制定了GJB3872《裝備綜合保障通用要求》等保障性規范，規定了保障性定量和定性要求[3]。保障性定量要求一般包括針對裝備系統的戰備完好性要求、針對主裝備的設計特性要求以及針對保障系統及其資源的要求。定性要求一般包括針對裝備系統、主裝備保障性設計、保障系統及其資源等幾方面的非量化要求。裝備系統的定性要求主要是指標準化等的原則性要求；主裝備保障性設計方面的定性要求主要是指可靠性、維修性、測試性的定性要求和需要納入設計的有關保障性要求；保障系統及其資源的定性要求主要是指在進行保障系統方案規劃和研制時需要統籌考慮和遵循的準則和約束條件。

2.1 類 別

保障性是裝備系統的一種特性，是從保障的角度對整個裝備系統設計的一種系統描述[3]。對于裝備系統而言，保障性參數是用于描述直接反映裝備戰備完好性、任務成功性和使用與保障費用等要求的參數。從保障性的定義可以看出，保障性強調裝備自身的設計特性和外部的保障條件2個方面[4]：a）裝備的設計在滿足功能和性能要求的同時要容易保障和便于保障，即所謂的“好保障”；b）要為裝備完成任務提供必要的保障資源和保障條件，提升裝備的保障性水平，即所謂的“保障好”。

根據保障性的內涵和定義，裝備的保障性參數可分為以下3類[5]：

a）保障性綜合參數。

這是根據裝備的保障性目標要求而提出的參數，從總體上反映裝備具有的保障性水平，常用的參數有使用可用度、技術準備完好率、準備時間等。

b）設計特性參數。

這是與裝備保障性有關的具體設計參數。以導彈武器裝備為例，常用的保障性設計參數有：發射可靠度、飛行可靠度、平均修復時間、故障檢測率、故障隔離率和虛警率等。

c）保障系統及其資源參數。

這是根據裝備的實際保障要求而定的參數。裝備常用的保障系統參數有：備件利用率、備件滿足率、保障設備利用率、保障設備滿足率等。

2.2 特 點

保障性參數具有以下特點：

a）階段性。

保障性參數具有階段性特點，在裝備全壽命周期過程中，隨著設計缺陷的暴露及有針對性的改進，其保障性水平會不斷增長。因而，在不同階段、針對不同對象需要提出不同的保障性參數指標。

b）層次性。

根據保障性參數類別，可以將保障性參數分為兩個層次：1）綜合參數；2）單項參數（包括設計特性參數和保障系統及其資源參數兩類）。其中，綜合參數是規定或描述裝備平時戰備完好狀態或戰時完成預定任務目標能力的參數，不能直接作為裝備工程設計的依據，應在詳細分析影響戰備完好性和任務成功性的各種因素的基礎之上，從綜合參數中分解出能設計、能監控、能跟蹤、能試驗驗證的、具體的單項特性參數，以保證裝備的戰備完好性和任務成功性要求目標的實現。

3 保障性參數基本集合

3.1 建立原則

裝備保障性工程是全系統、全過程、全特性的工作過程，保障性參數集合也應該能夠反映全系統、全過程和全特性的要求，其構成要素如圖1所示。

圖1 保障性參數基本集合要素

全系統是指各種保障性參數所依附的對象，一般包括從元器件/零部件到單機設備/分系統、從分系統到裝備、從硬件到軟件、從主裝備到保障系統、從單一裝備到裝備體系的各個層次、各個方面[6]。從系統工程的角度出發，必須從整體上對保障性工作的對象進行宏觀把握，保障性參數基本集合應該能覆蓋整個裝備。

全過程是指裝備全壽命周期過程，一般包括論證、方案、工程研制、設計定型階段、生產、使用以及退役處理等階段[6]。保障性參數最終度量的是裝備在使用階段的戰備完好性水平，保障性參數體系應該能夠反映裝備壽命剖面、任務剖面各階段的保障性要求。通常，使用方根據使用要求，確定保障性指標要求并轉化為合同或任務書要求，承制方將這些要求逐層分解，確保指標的可設計、可驗證。因此，保障性參數體系貫穿了裝備的全壽命周期過程。

對于裝備而言，其全部特性可以分為專用特性和通用特性。專用特性是反映不同裝備類別和自身特點的個性特征，通用特性是反映不同裝備均應具有的共性特征[6]。保障性屬于裝備的通用特性，與可靠性、測試性、維修性、安全性和環境適應性等特性密切相關，保障參數基本集合應該能夠反映這些特性以及由這些特性組合而來的戰備完好性、任務成功性等綜合特性。

3.2 裝備典型壽命剖面

裝備及其所屬產品是保障性參數所依附的對象，由于發射平臺的不同，裝備的組成也存在一定的差異，本著保障性參數基本集合的全系統原則，首先應該明確裝備的組成。除此之外，鑒于保障性參數基本集合應該能夠反映壽命剖面各階段的保障性要求，因此，還需根據使用任務需求確定裝備的壽命剖面。裝備典型壽命剖面如圖2所示。

圖2 裝備典型壽命剖面

3.3 裝備保障性定量參數基本集合的確定

鑒于裝備的復雜性，其保障性要用多個或一組參數來表示[7]。根據保障性定義及參數分類，按照全系統、全過程、全特性的確定原則，以導彈武器裝備為研究對象，在典型裝備保障性要求梳理分析的基礎上，確定裝備保障性定量參數基本集合如表1所示。

表1 裝備保障性參數基本集合

4 結束語

本文從裝備研制的實際出發，根據保障性定義及參數分類，按照全系統、全過程、全特性的確定原則，提出裝備保障性定量參數的基本集合，并對每個參數的適用范圍及驗證時機進行了明確，為裝備開展保障性指標論證、驗證和評估等工作奠定了技術基礎，從而最終提高裝備的保障水平和實戰化能力。

[1] 總裝備部技術基礎管理中心, 航空工業發展研究中心, 等. 可靠性維修性保障性術語. GJB 451A-2005[S]. 北京: 總裝備部軍標出版發行部, 2005.

[2] 吳念, 張金隆. 艦船保障性設計研究[J]. 船舶工程, 2006, 28(3): 46-49

[3] 軍標中心, 航空三○一所, 等. 裝備綜合保障通用要求. GJB 3872-99[S]. 總裝備部軍標出版發行部, 1999.

[4] 宋太亮. 裝備保障性系統工程[M]. 北京: 國防工業出版社, 2008.

[5] 王玲琰. 武器裝備保障性和綜合保障[J]. 船舶標準化工程師, 2006(4): 12-15.

[6] 康銳, 王自力. 裝備全系統全特性全過程質量管理概述[J]. 國防技術基礎, 2007(4): 25-29.

[7] 王靜, 李文釗. 裝備保障性工作的認識與實踐[C]. 北京: 2013年航天可靠性學術交流會論文集, 2013.

Study on Quantitative Supportability Parameters Set of Equipment

Wang Jing1, Hong Dong-pao2, Lin Shu-mao1, Cao Xiao-hong1

(1. Beijing Institute of Aerospace Systems Engineering, Beijing, 100076;2. China Academy of Launch Vehicle Technology, Beijing, 100076)

Supportability is one of the equipment comprehensive attribute which includes reliability, maintainability and testability. Due to the complexity of equipment, supportability was described as a set of parameters. Between each parameter, there were master-slave hierarchical and mutual relationships. According to the definition of supportability and classification of parameters, the quantitative supportability parameters set of equipment was established based on principle of certainty about total system, overall process and full feature. Then the time scope of application and verified opportunity of each parameter were explicated. The parameters set can be used to provide the basis for design, verification and evaluation of equipment supportability.

Supportability; Comprehensive parameters; Design characteristic; Supportability system; Supportability resources

1004-7182(2016)03-0055-04

10.7654/j.issn.1004-7182.20160313

V555

A

2015-05-04；

2015-07-27

王 靜（1973-），女，研究員，主要研究方向為總體可靠性、安全性、維修性、保障性