油料裝備戰(zhàn)場損傷等級評定?

唐后棟 馬振利

（1.陸軍勤務學院 重慶 401331）（2.陸軍軍事交通學院鎮(zhèn)江校區(qū) 鎮(zhèn)江 212003）

1 引言

戰(zhàn)時油料裝備損傷數(shù)量多、維修保障任務重，同時戰(zhàn)場維修力量薄弱，決策人員對損傷裝備的搶修時間也難以精確估計，造成對裝備損傷等級評定不準確，不能合理地規(guī)劃搶修實施地域和安排搶修力量，導致?lián)屝奕蝿諢o法順利完成。

國內(nèi)外許多學者對裝備戰(zhàn)場損傷等級劃分進行了研究。豐驍［1～2］運用改進的模糊層次分析法構建評價指標體系，對雷達裝備技術等級評定方法進行了研究。趙兵［3］通過信息熵確定指標權重并運用未確知數(shù)學理論及算法建立了損傷等級評估模型。潘洪平［4］綜合運用AHP、冪指數(shù)法和專家打分法對評估模型進行定量分析。這些方法通過考慮不同的指標因素，依據(jù)專家經(jīng)驗打分確定指標權重來劃分裝備損傷等級，在一定程度上存在主觀性較大的缺點，且沒有考慮戰(zhàn)時搶修力量、維修設備、搶修時間等約束條件對裝備損傷等級劃分的影響。

此外，一些學者研究了以搶修力量設置和以搶修時間［5］為主要影響因素的損傷等級評定方法，還有的學者運用Delphi語言對油料裝備維修時間進行模擬優(yōu)化［6］，這些方法在一定程度上減小了主觀因素對評定結(jié)果的影響，提高了損傷等級評定的準確性，但也存在以下兩點不足：一是這些方法以裝備基本功能項目的最高損傷等級作為裝備的最低損傷等級，并沒有區(qū)分零部件和整個裝備損傷等級評定的差異。二是它們依據(jù)決策人員過往經(jīng)驗粗略估算裝備戰(zhàn)場搶修時間，并沒有針對基本功能項目搶修時間提出具體的計算方法，導致預估搶修時間不夠準確。基于以上原因，本文將影響油料裝備等級評定的各項因素，如搶修難易程度、搶修力量的維修能力、搶修條件以及修復標準等［7］，都轉(zhuǎn)化為對裝備搶修時間的影響，提出了新的油料裝備戰(zhàn)場損傷等級劃分方法，并利用蒙特卡洛（Monte Car?lo）仿真對基本功能項目維修作業(yè)時間進行計算，以搶修時間為約束條件來評定油料裝備損傷等級，為戰(zhàn)場搶修力量安排和搶修資源利用提供了科學依據(jù)。

2 油料裝備戰(zhàn)場損傷等級評定

本文考慮了搶修力量設置和搶修時間等約束條件對裝備損傷等級劃分的影響，將油料裝備的基本功能項目損傷等級劃分為6級，如表1所示。

表中 ti（i=1，2，…，5）為損傷裝備在對應搶修力量下的搶修時間，a，b，c，d，e（a＜b＜c＜d＜e）表示相應搶修力量下所對應的最大搶修時間。

為了區(qū)分油料裝備基本功能項目損傷等級劃分和整個裝備報廢評定之間的差異，將油料裝備的損傷等級劃分為7級，如表2所示。

表1 裝備的基本功能項目損傷等級劃分準則

表2 油料裝備損傷等級劃分準則

表中 Ti（i=1，2，…，7）為油料裝備在相應修理級別下的所有損傷基本功能項目的搶修時間之和，a，b，c，d，e的含義與表2相同，f指報廢裝備的最短搶修時限。

本文對油料裝備進行戰(zhàn)場損傷等級評定，其過程可分為兩步：一是判斷油料裝備基本功能項目損傷并計算其修復時間，從而劃分其損傷等級。二是根據(jù)每個基本功能項目損傷等級計算相應搶修力量下的搶修時間，再以所有搶修時間的總和來確定整個油料裝備的損傷等級，如圖1所示。

3 計算油料裝備戰(zhàn)場搶修時間

3.1 運用數(shù)理統(tǒng)計法計算基本維修作業(yè)時間分布

基本維修作業(yè)是維修過程中最小的維修單元，它具有維修進行時間短、維修時間相對變化量小且與裝備系統(tǒng)結(jié)構無關等特點。數(shù)理統(tǒng)計法［8］是求解基本維修作業(yè)時間及其分布最為常用的方法，它的一般步驟包括：一是對基本維修作業(yè)時間進行統(tǒng)計記錄，獲得一定數(shù)量樣本的觀測值。二是對基本維修作業(yè)時間進行分布函數(shù)擬合和參數(shù)估算，獲得數(shù)據(jù)的分布類型及相關特征。三是對基本維修作業(yè)時間是否服從所求分布進行檢驗并證明［9～10］。具體流程如圖2所示。

圖2 基本維修作業(yè)時間分布計算流程圖

基本維修作業(yè)時間的長短受許多因素影響，具有不確定性，它常以某種統(tǒng)計分布的形式存在，比如常見的有正態(tài)分布、指數(shù)分布、艾拉姆咖分布、β分布、平均分布、對數(shù)正態(tài)分布等［11］。

根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)可知，一般零部件的簡單拆卸或者更換某個零部件所需的時間服從正態(tài)分布，通常大多數(shù)的實驗活動和檢測活動的基本維修時間服從指數(shù)分布；大多數(shù)的機械修復工作，如機械零部件的拆卸、零部件的安裝、焊接、電子元件的更換等基本維修時間都服從于艾拉姆咖分布；一些機電、電子機械裝備的維修時間大都符合對數(shù)正態(tài)分布。我們也可以在相關國家標準中查詢到部分基本維修作業(yè)的時間分布［12～13］，如《GJB/Z 57-94維修性預計預分配手冊》。

3.2 利用蒙特卡洛仿真計算基本功能項目搶修時間

通常基本功能項目搶修是由許多基本維修作業(yè)單元串聯(lián)組成的。以掛車泵在執(zhí)行某次機動任務中更換輪胎為例，根據(jù)3.1的方法和掛車泵歷史維修數(shù)據(jù)得到其基本維修作業(yè)時間分布如表3所示。

表3 掛車泵更換輪胎的基本維修作業(yè)時間分布

如果所有的基本維修作業(yè)時間都服從正態(tài)分布，那么基本功能項目的搶修時間也服從正態(tài)分布，并且可以用解析法求解，但是當有的基本維修作業(yè)時間不服從正態(tài)分布，并且串行的基本維修作業(yè)較多時，用解析法求解將變得很困難。

蒙特卡洛仿真作為一種隨機模擬方法，是以概率數(shù)理統(tǒng)計理論為基礎，以隨機抽樣為主要手段來求解近似解的數(shù)值方法。在基本維修作業(yè)時間分布確定的情況下，可以用來求解多種不同分布的隨機變量函數(shù)。

利用Matlab進行蒙特卡洛仿真［14］，首先生成作業(yè)時間分布所需的隨機數(shù)，而后按照基本維修作業(yè)時間串聯(lián)相加，進行時間求解，設置模擬仿真次數(shù)2000次。仿真結(jié)果如圖3所示（左圖縱坐標表示頻率，橫軸表示時間min；右圖縱坐標表示概率，橫坐標表示時間min）得到掛車泵更換輪胎的平均完成時間約12.57min，在95%置信度下的完成時間約13.29min。

圖3 掛車泵更換輪胎時間分布特征圖

3.3 計算不同搶修力量下油料裝備搶修時間

不同維修級別的搶修力量對油料裝備進行修復時，修復標準不同，修理時間也不同。比如，裝備由使用人員和伴隨修理分隊進行現(xiàn)場搶修時，常采用應急維修手段進行快速搶修，僅要求達到恢復裝備基本功能或者自救的目的。但是由前方修理所或者后方維修基地進行搶修時，需要按照正規(guī)程序和嚴格的維修標準進行搶修，所以修復時間也會存在差別。但它們之間也存在著一定的聯(lián)系，利用搶修時間轉(zhuǎn)移矩陣D可以表達他們之間的關系。

通過時間轉(zhuǎn)移矩陣，可以根據(jù)低級別損傷的搶修時間求得同一損傷由更高級別的維修力量搶修所需時間。

4 實例分析

假設某輛掛車泵在執(zhí)行任務過程中受到數(shù)顆炮彈襲擊，經(jīng)初步判斷主要損傷有喇叭、右后車輪、蓄電池、尾燈、發(fā)動機等5個功能部位受損。

掛車泵損傷等級劃分的時間標準為：a=2h，b=6h，c=24h，d=36h，e=96h，f=200h，搶修時間轉(zhuǎn)移矩陣為D（單位：h），損傷修復置信度為95%。

戰(zhàn)場決策人員運用該方法對該輛掛車泵進行戰(zhàn)場損傷等級評定，評定步驟如下。

1）判斷掛車泵基本功能項目

喇叭、尾燈不屬于基本功能項目，所以不予分析。

2）計算掛車泵基本維修作業(yè)時間分布

根據(jù)3.1的方法和以往維修相似系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，得到掛車泵各基本功能項目的基本維修作業(yè)時間分布，如表5、表6、表7所示。

表4 更換右后車輪修作業(yè)時間分布

表5 更換蓄電池維修作業(yè)時間分布

表6 發(fā)動機維修作業(yè)時間分布

3）計算掛車泵基本功項目搶修時間

根據(jù)3.2給出的蒙特卡洛仿真方法，計算掛車泵基本功能項目維修作業(yè)時間，設置模擬仿真次數(shù)為2000次，得到更換蓄電池搶修時間分布特征圖，如圖4所示。

圖4 更換蓄電池搶修時間分布特征圖

由上圖數(shù)據(jù)可知，更換蓄電池的平均修復時間為38.13min，95%置信度下的完成時間約為64.46 min。同理可得，維修發(fā)動機的平均修復時間為243.68 min，95%置信度下的完成時間約為284.41 min。

4）確定掛車泵基本功能項目損傷等級

根據(jù)3.2計算所得，在95%置信度下掛車泵更換右后車輪的搶修時間為t11=13.24min，t11=13.29min=0.22h＜a=2h，所以，此損傷評定為一級輕損，由裝備操作人員進行搶修。

同理可得，更換蓄電池維修作業(yè)時間t21=64.46 min=1.07h＜a=2h，為一級輕損；維修發(fā)動機作業(yè)時間，a=2h＜t32=284.41 min=4.74h＜b=6h，為二級損傷，由伴隨修理分隊進行搶修。

5）確定掛車泵戰(zhàn)場損傷等級

由于掛車泵基本功能項目的最高損傷等級為二級損傷，再考慮到戰(zhàn)場搶修力量薄弱，所以首先對損傷的基本功能功能項目采取串聯(lián)修復的方式實施搶修，并對掛車泵進行二級損傷判斷。

由于T1＞b=6h，所以該輛掛車泵必須由支援修理分隊進行搶修。

又因為T2＜c，所以評定該輛掛車泵損傷等級為中損。通過以上評定結(jié)果分析可得，該輛掛車泵損傷等級為中損，應該安排支援修理分隊進行現(xiàn)場搶修，其修復時間大約為7.55h。

5 結(jié)語

本文在對油料裝備戰(zhàn)場損傷等級劃分研究的基礎上，結(jié)合油料裝備戰(zhàn)場搶修理論與實踐經(jīng)驗，以搶修力量設置和搶修時間計劃為約束條件，運用蒙特卡洛方法對基本功能項目搶修時間進行計算，給出了新的油料裝備戰(zhàn)場損傷等級評定方法。為指導決策人員開展油料裝備戰(zhàn)場損傷等級評定工作提供參考，并為決策人員確定裝備搶修實施地域、安排搶修力量和利用搶修資源等提供科學依據(jù)。