艦載武器控制系統可靠性評定研究?

于 錄 柏順陳樵

（92941部隊41分隊 葫蘆島 125001）

1 引言

艦載武器控制系統的可靠性［1～3］水平在一定程度上制約著艦載武器裝備戰斗力的生成，也影響著整個艦艇作戰能力［4］的發揮。因此，如何在低試驗消耗情況下，對艦載武器控制系統可靠性作出客觀、公正地評價，是武器裝備試驗鑒定中需要考慮的首要問題。

本文結合武器裝備試驗與鑒定［5～6］工作實際，給出了艦載武器武控系統可靠性概率比假設檢驗［7］、序貫截尾檢驗［8］、經典評估、貝葉斯評估等評定方法，并對各種評定方法進行了比較分析，確定了每種方法的適用原則，以指導試驗方案設計人員制定合理的試驗方案評定艦載武器武控系統的可靠性。

2 武器控制系統可靠性評定方法

2.1 假設檢驗方法

2.1.1 概率比假設檢驗

設θ0為武控系統可靠性指標的目標值，θ1為指標的最低可接收值，且 θ1=λθ0，λ(λ＜1)為檢出比。

原假設［9］為 H0:θ = θ0，備擇假設［9］為 H1:θ = θ1。設試驗時間為T，故障數為Z。判決數FB為

決策不等式為

當不等式（2）成立時，拒絕 H0，否則，采納H0。

接收原假設H0的概率π0為

其中，T0為驗前試驗時間；Z0為驗前故障數。

拒絕原假設H0的概率π1為

當無驗前信息［10］時，π0=π1=0.5。

生產方經典風險：

使用方經典風險：

生產方貝葉斯風險：

使用方貝葉斯風險：

采用概率比假設檢驗方法設計艦載武器控制系統可靠性檢驗方案時，生產方和使用方的風險應相當，并小于某一值。

2.1.2 序貫截尾檢驗

設θ0為武控系統可靠性指標的目標值，θ1為指標的最低可接收值，且 θ1=λθ0，λ(λ＜1)為檢出比。

原假設為 H0:θ=θ0，備擇假設為 H1:θ=θ1。

選取生產方風險α，使用方風險β，設試驗時間為T，故障數為Z，令h0、h1分別為接收和拒絕H0的邊界線截距、K為邊界線斜率，則：

接收H0的判決不等式為

拒絕H0的判決不等式為

繼續試驗的判決不等式為

截尾試驗故障數Z0為

其中 μα為對應標準正態分布［11］N(0，1)的下側概率α的分位數。

定義截尾時間T0為

當Z=Z0時，若總試驗時間t＞T0，則接收 H0，即艦載武控系統可靠性合格，否則，拒絕H0，即艦載武控系統可靠性不合格。

采用序貫截尾檢驗方法設計艦載武器控制系統可靠性檢驗方案時，生產方和使用方的風險應相當，并小于某一值。工程應用中，截尾試驗故障數Z0向上取整。

2.2 評估方法

2.2.1 經典評估方法

在給定置信水平γ、置信下限θL前提下，確定故障數Z，可得到總試驗時間T，即可得到艦載武器武控系統可靠性試驗設計方案為

針對式（17）中，總試驗時間T內出現Z個故障，對可靠性θ的單側置信下限經典估計分三種：

第一種情況為有替換定時截尾試驗［12］，θ的經典單側置信下限為

第二種情況為無替換定時截尾試驗，θ的經典單側置信下限為

第三種情況為定數截尾試驗［10］，θ的經典單側置信下限為

2.2.2 貝葉斯評估方法

在艦載武器武控系統可靠性試驗中，若有驗前試驗時間T0、故障數Z0，現場試驗試驗T、故障數Z，可采用貝葉斯評估方法對置信下限θL進行估計：

采用定時截尾試驗時：

采用定數截尾試驗時：

采用2.2.1、2.2.2節中的評估方法評定艦載武控系統可靠性時，故障數Z的選取盡量避免零故障的情況，Z越大，試驗時間T越長，對置信下限θL的估計就越準確。

2.3 幾種評定方法的比較

在制定艦載武控系統可靠性評定方案時，若指標規定中同時明確了目標值θ0和最低可接受值θ1，可以采用概率比假設檢驗或序貫截尾檢驗方法制定檢驗方案，對可靠性的目標值θ0進行檢驗，也可以利用經典單側置信下限評估或貝葉斯單側置信下限評估方法制定評估方案，對可靠性的最低可接受值θ1進行評估；若指標規定中只給出了目標值θ0或最低可接受值θ1，對應的，一般只能采用檢驗方法或評估方法。

在采用檢驗方案檢驗目標值θ0時，若風險相同、檢出比λ相同，在同樣故障數Z情況下，序貫截尾檢驗方法比概率比假設檢驗方法更快作出接收或判決，耗時較少；在采用評估方法評估最低可接受值θ1時，在有驗前信息可用時，采用貝葉斯單側置信下限評估方法制定評估方案，在一定程度上可以節省試驗時間，降低試驗消耗。

表1 某艦載武控系統可靠性評定方案比較

3 應用實例

某艦載武器系統可靠性指標目標值θ0為600h，最低可接受值θ1為200h，由于研制階段與鑒定階段狀態不一致，無驗前信息可用。先分別采用第2節中介紹的方法，制定該型武控系統可靠性評定方案。評定方案見表1。

從表1可以看出，序貫截尾檢驗方案可能會在很短時間內（72h）作出拒收，即可靠性不合格的判決；在武控系統可靠性較高的情況下，序貫截尾檢驗方案可能會在較短時間內停止試驗，并作出可靠性合格的判決結論。由此可見，相比采用概率比假設檢驗方法制定檢驗方案，序貫截尾檢驗方法，在一定程度上可以縮短試驗時間，降低試驗消耗。

4 結語

艦載武器武控系統可靠性鑒定試驗時，方案設計人員，應綜合考慮艦載武控系統各設備的承受能力，本著試驗信息綜合利用，降低試驗消耗的原則，制定科學合理的評定方案，以期對裝備的可靠性作出客觀公正地評價。

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