裝備的作戰(zhàn)完整性初探

何宇廷

(空軍工程大學(xué)航空工程學(xué)院， 西安， 710038)

裝備在服役使用過程中的通用質(zhì)量特性有可靠性、維修性、保障性、安全性、測試性等[1]。但是，它們都是從某一個(gè)側(cè)面去反映裝備在某個(gè)方面的特性，而且彼此之間的關(guān)系也沒有很好地進(jìn)行闡述。其實(shí)，用戶對裝備或產(chǎn)品的質(zhì)量要求就是要在服役使用過程中性能穩(wěn)定、經(jīng)久耐用。因此，可以尋求裝備或產(chǎn)品綜合質(zhì)量特性的參數(shù)來對其綜合質(zhì)量特性進(jìn)行表征。裝備綜合質(zhì)量特性往往是在設(shè)計(jì)制造時(shí)賦予、在服役使用過程中保持、在全壽命周期內(nèi)體現(xiàn)出來的裝備屬性。可以將這個(gè)裝備的綜合質(zhì)量特性稱為作戰(zhàn)完整性(Operational Integrity)，對于產(chǎn)品可以稱為產(chǎn)品的使用完整性。裝備的作戰(zhàn)完整性與裝備的作戰(zhàn)適用性、作戰(zhàn)效能一起構(gòu)成裝備的3個(gè)基本屬性。裝備的作戰(zhàn)完整性反映裝備在作戰(zhàn)使用過程中的綜合質(zhì)量特性，作戰(zhàn)適用性反映裝備投入外場使用的滿意程度，而作戰(zhàn)效能則反映裝備在作戰(zhàn)使用過程中完成既定任務(wù)的程度。

1 裝備作戰(zhàn)完整性的基本概念

1.1 裝備作戰(zhàn)完整性概念的提出

完整性的概念最早由美國空軍在1954年提出，并伴隨著美國空軍出現(xiàn)的一系列事故而逐步發(fā)展完善，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)——飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性大綱(Aircraft Structural Integrity Program, ASIP)也隨之進(jìn)行了十余次補(bǔ)充與改版。美國最新的ASIP是2016年發(fā)布的MIL-STD-1530D，與之相比，我國最新的ASIP是GJB 775.A-2012。

完整性一詞后來成為表征飛機(jī)質(zhì)量特性的一個(gè)重要概念[2]，最初被提出的是飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性，而后又衍生發(fā)展出發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)完整性[3]、航空電子設(shè)備完整性[4]和機(jī)械設(shè)備及子系統(tǒng)完整性[5]等，在飛機(jī)功能系統(tǒng)級的完整性上，則有武器系統(tǒng)完整性[6]和推進(jìn)系統(tǒng)完整性[7]的概念。針對飛機(jī)整機(jī)，其完整性是指在要求的耐久性、保障性、安全性和飛機(jī)能力水平下，飛機(jī)可以正常使用(或保持完好)及功能未受到削弱時(shí)所處的狀態(tài)。為滿足戰(zhàn)時(shí)要求，在原有完整性指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮增加影響持續(xù)作戰(zhàn)能力且反映飛機(jī)的綜合質(zhì)量特性。筆者在文獻(xiàn)[8～9]中提出軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)作戰(zhàn)完整性概念的基礎(chǔ)上，在文獻(xiàn)[10]中給出了軍用飛機(jī)作戰(zhàn)完整性的概念。實(shí)際上，可以進(jìn)一步將作戰(zhàn)完整性的概念應(yīng)用于所有裝備。因此，裝備的作戰(zhàn)完整性可以表述為：裝備在作戰(zhàn)使用過程中，在要求的耐久性、保障性、安全性、裝備能力、生存力和修復(fù)性水平下，裝備可以正常使用(或保持完好)及功能未受到削弱時(shí)所處的狀態(tài)。作戰(zhàn)完整性也可以表述為：裝備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的服役使用條件下(包括儲(chǔ)存條件、作戰(zhàn)使用條件和維修保障條件等)，執(zhí)行規(guī)定任務(wù)(或完成規(guī)定功能)時(shí)，裝備保持完好或功能不退化的固有狀態(tài)屬性。裝備的作戰(zhàn)完整性反映的是裝備在作戰(zhàn)使用過程中的綜合質(zhì)量特性。

裝備的作戰(zhàn)完整性是從裝備完成作戰(zhàn)任務(wù)的角度出發(fā)，綜合反映裝備在整個(gè)作戰(zhàn)使用過程中的質(zhì)量特性。作戰(zhàn)使用過程既包括準(zhǔn)備作戰(zhàn)(訓(xùn)練)過程，也包括執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)過程以及持續(xù)完成作戰(zhàn)任務(wù)過程(即多次重復(fù)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)直至完成作戰(zhàn)任務(wù)的過程)。如果裝備的作戰(zhàn)完整性差，也就是其綜合質(zhì)量特性差，具體表現(xiàn)在裝備的耐久性、保障性、安全性、裝備能力、生存力和修復(fù)性等較差，將直接導(dǎo)致裝備不能有效地用于完成作戰(zhàn)任務(wù)。

對于裝備作戰(zhàn)完整性與裝備傳統(tǒng)“六性”等的關(guān)系可以簡單分析如下：裝備“六性”是指可靠性、安全性、維修性、測試性、保障性和環(huán)境適應(yīng)性，稱為裝備的通用質(zhì)量特性，是圍繞著裝備的故障問題逐步發(fā)展和完善起來的，分別從不同的側(cè)面反映了裝備的基本特性，主要目的是保障裝備在服役期內(nèi)滿足平時(shí)儲(chǔ)備和實(shí)際使用要求，確保穩(wěn)定的工作狀態(tài)和技術(shù)性能、降低周期費(fèi)用[11]。總的來說，裝備作戰(zhàn)完整性中的6項(xiàng)指標(biāo)要求在裝備傳統(tǒng)“六性”中均有體現(xiàn)。但兩者相比，裝備通用質(zhì)量特性是以裝備質(zhì)量為牽引的，反映裝備通用質(zhì)量水平的一系列度量，每個(gè)度量表明裝備某一個(gè)方面的質(zhì)量特性；而裝備作戰(zhàn)完整性的應(yīng)用特點(diǎn)更為鮮明，是以裝備完成作戰(zhàn)任務(wù)的能力為牽引，增加了裝備的生存力和修復(fù)性指標(biāo)，是反映裝備能否順利用于完成作戰(zhàn)任務(wù)的綜合質(zhì)量特性，是裝備可用狀態(tài)的一種度量。因此，可以看出，裝備作戰(zhàn)完整性與裝備傳統(tǒng)“六性”等既相互聯(lián)系，又有各自的鮮明特點(diǎn)，不能互相代替。

1.2 裝備的生存力、耐久性與修復(fù)性

生存力(或生存性)是指裝備在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，在不引起持久地削弱其完成指定任務(wù)能力的前提下，躲避和承受人為敵對環(huán)境的能力。即裝備在作戰(zhàn)時(shí)，在敵方武器威脅的環(huán)境下，應(yīng)具有盡量不被敵人發(fā)現(xiàn)即低的探測敏感性、遭到敵方武器攻擊后減少致命損傷即低的易損性的能力。因此，裝備的敏感性和易損性是決定裝備生存力的2個(gè)主要因素。

裝備生存力是設(shè)計(jì)賦予裝備的固有屬性，對提高裝備訓(xùn)練和作戰(zhàn)效能有著突出的貢獻(xiàn)，是裝備戰(zhàn)斗力的重要組成部分。在作戰(zhàn)階段，裝備戰(zhàn)傷可分為直接損傷和間接損傷。直接損傷主要是武器打擊，包括彈丸、破片、熱瞬變和超壓等，而間接損傷主要是墜撞沖擊。因此裝備的抗武器損傷能力和抗墜撞擊能力的好壞決定了裝備生存力的大小。

裝備的耐久性是指裝備在服役使用過程中抵抗由于環(huán)境、負(fù)荷以及意外損傷等引起失效破壞的能力，為裝備是否經(jīng)久耐用的特征反映。通常可以用耐久性壽命來表征裝備的耐久性，即裝備再修理時(shí)已經(jīng)不經(jīng)濟(jì)或者裝備出現(xiàn)重大損傷危及使用安全時(shí)裝備所達(dá)到的服役使用周期。在實(shí)際應(yīng)用中，一型裝備的耐久性壽命通常還要求具有高可靠度，以保證裝備在作戰(zhàn)使用中安全可靠地運(yùn)行；或者說，在裝備規(guī)定服役使用條件和耐久性使用周期內(nèi)，其可靠性水平也就表示了其耐久性程度。也可以說，裝備的耐久性是裝備的可靠性與經(jīng)濟(jì)性的綜合反映。

裝備的修復(fù)性是指裝備在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法對非常規(guī)損傷(包括事故損傷、戰(zhàn)傷等)進(jìn)行修復(fù)時(shí)，恢復(fù)到完成規(guī)定任務(wù)所需功能狀態(tài)的能力。裝備修復(fù)性包括了對事故損傷和戰(zhàn)傷等非常規(guī)損傷的修復(fù)，在戰(zhàn)時(shí)，外場級的修復(fù)性就相當(dāng)于搶修性[12-13]。裝備修復(fù)性的好壞反映在2個(gè)方面，一是在發(fā)生損傷，尤其是非常規(guī)損傷時(shí)裝備是否容易被修復(fù)，反映在修復(fù)時(shí)需要的保障設(shè)備、修復(fù)技術(shù)、人力、時(shí)間等方面；二是在發(fā)生相同的損傷時(shí)，裝備修復(fù)起來是否是經(jīng)濟(jì)的，反映在修復(fù)時(shí)需要的備件、耗材和費(fèi)用等方面。當(dāng)修復(fù)所需的費(fèi)用和時(shí)間超過某一規(guī)定值時(shí)，裝備修復(fù)就不劃算了，此時(shí)就認(rèn)為該裝備不可修復(fù)了。

2 裝備作戰(zhàn)完整性的基本內(nèi)涵

2.1 裝備作戰(zhàn)完整性的本質(zhì)屬性

裝備的作戰(zhàn)完整性、作戰(zhàn)適用性與作戰(zhàn)效能是任何裝備的3個(gè)基本屬性。裝備的作戰(zhàn)完整性反映的是裝備在作戰(zhàn)使用過程中的綜合質(zhì)量特性，也就是裝備是否能用的問題。GJB 451A—2005《可靠性維修性保障性術(shù)語》中，將作戰(zhàn)適用性定義為：“裝備系統(tǒng)投入戰(zhàn)場使用的滿意程度。它與可靠性、維修性、保障性、安全性、兼容性、互用性、運(yùn)輸性、環(huán)境適應(yīng)性、文件、人員和訓(xùn)練等因素有關(guān)。” 其核心是反映裝備令人滿意地投入外場使用的程度，也就是裝備是否好用的問題。裝備作戰(zhàn)效能是裝備被具有代表性的人員在計(jì)劃的或者預(yù)期的裝備使用環(huán)境(如自然環(huán)境、電磁環(huán)境、戰(zhàn)場威脅等)中完成任務(wù)的總體程度，考慮的因素有編制、原則、戰(zhàn)術(shù)、威脅(包括干擾、初始核武器效應(yīng)和核生化威脅)等。其核心是反映裝備完成任務(wù)的程度，也就是裝備是否管用的問題。

例如某型坦克，其裝甲防護(hù)很好，在作戰(zhàn)使用過程中，無論敵方如何攻擊，其總是完好無損而且坦克性能穩(wěn)定，這就表明其作戰(zhàn)完整性好；但是由于其重量等原因?qū)е略谀酀舻缆飞蠠o法有效機(jī)動(dòng)，這就是其作戰(zhàn)適用性不好；而如果該坦克順利到達(dá)預(yù)定戰(zhàn)位，其火炮攻擊發(fā)發(fā)命中，而且命中即摧毀敵方目標(biāo)，這就是其作戰(zhàn)效能好；而如果該坦克順利到達(dá)預(yù)定戰(zhàn)位，其火炮攻擊不能命中，或者命中也不能毀傷敵方目標(biāo)，這就是其作戰(zhàn)效能不好的表現(xiàn)。裝備的3個(gè)基本屬性的關(guān)系見圖1。

圖1 裝備3個(gè)基本屬性關(guān)系

從裝備作戰(zhàn)完整性、適用性與作戰(zhàn)效能任務(wù)級方面的各個(gè)要素——裝備完好、部署、使用和維持之間關(guān)系來理解，裝備的作戰(zhàn)完整性、作戰(zhàn)適用性與作戰(zhàn)效能的任務(wù)關(guān)系見圖2。

從上文所述可以看出，裝備的作戰(zhàn)完整性是裝備作戰(zhàn)適用性與作戰(zhàn)效能發(fā)揮的基礎(chǔ)，是裝備的綜合質(zhì)量特性，反映的是裝備在作戰(zhàn)使用過程中是否“能用”的基本問題，是通過設(shè)計(jì)賦予、通過制造固化到裝備上的基本屬性，其需要通過“裝備研制試驗(yàn)與評價(jià)”“裝備實(shí)彈打擊試驗(yàn)與評價(jià)”“裝備作戰(zhàn)使用試驗(yàn)與評價(jià)”來共同進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證與評價(jià)。

圖2 裝備作戰(zhàn)完整性、適用性與效能的任務(wù)關(guān)系

2.2 裝備作戰(zhàn)完整性的研究范疇

裝備作戰(zhàn)完整性是表征裝備在整個(gè)作戰(zhàn)使用過程中保持完好以及功能不削弱的狀態(tài)屬性。因此，分析研究裝備的作戰(zhàn)完整性，首先就要分析裝備的主要作戰(zhàn)使用流程。可以概括為：裝備集結(jié)→裝備出動(dòng)→裝備開赴→裝備進(jìn)入(戰(zhàn)場)→裝備作戰(zhàn)→裝備撤離(戰(zhàn)場)→裝備返回。而后裝備再集結(jié)，如此進(jìn)入下一個(gè)作戰(zhàn)使用循環(huán)，直至戰(zhàn)斗勝利，見圖3。

圖3 裝備作戰(zhàn)使用各階段對裝備特性的要求

要在整個(gè)作戰(zhàn)使用循環(huán)中保持裝備的完好以及功能不削弱的狀態(tài)，各個(gè)階段要對裝備的基本特性提出各種要求。有些最關(guān)鍵、核心的要求，如果達(dá)不到，將直接影響裝備的完好程度或者影響其功能的發(fā)揮。比如，裝備集結(jié)階段，首先就要擁有足夠的可以使用的裝備，這就對裝備的耐久性提出了直接的要求。如果裝備的耐久性差，用不了多久就沒有裝備可用了，也就談不上集結(jié)了。裝備出動(dòng)階段，首先就是要保證裝備的保障性。只有保障性好了，才能讓集結(jié)待命的裝備可以快速有序地出動(dòng)。不然，集結(jié)待命的裝備雖多，但能有效開動(dòng)出動(dòng)的不多，最后也就不能有效投入作戰(zhàn)了。在裝備向前線機(jī)動(dòng)開赴的階段，對裝備的首要要求就是其保障性和安全性。對于飛行器這樣的裝備，在飛行中不能停下來維修保障，有些故障將直接導(dǎo)致墜機(jī)等事故發(fā)生，安全性則成為最重要的要求。如果安全性達(dá)不到要求，就意味著裝備在向前線機(jī)動(dòng)開赴的過程中自己就先出事了，當(dāng)然也就終止了作戰(zhàn)任務(wù)。當(dāng)裝備成功進(jìn)入戰(zhàn)區(qū)準(zhǔn)備作戰(zhàn)時(shí)，主要的要求就是功能能力。如果其功能能力達(dá)到要求狀態(tài)，裝備就可以開始有效攻擊，進(jìn)入到作戰(zhàn)狀態(tài)；如果裝備功能能力達(dá)不到要求，就意味著裝備不能開始有效攻擊，不能進(jìn)入到預(yù)定的作戰(zhàn)狀態(tài)。在裝備作戰(zhàn)階段，裝備的作戰(zhàn)性能與生存力最為重要。作戰(zhàn)性能不能發(fā)揮就不能有效攻擊，而生存力不好就意味著自己將被敵方擊毀。裝備撤離戰(zhàn)場階段，裝備的可靠性、安全性、保障性和生存力就顯得非常重要。其中，如果生存力不好，將直接導(dǎo)致受損的裝備無法撤離。待裝備返回后，如果裝備沒有受損，將可以直接再進(jìn)入集結(jié)狀態(tài)，進(jìn)入執(zhí)行下一次作戰(zhàn)任務(wù)。若裝備受傷無法返回，則需要緊急停止(對軍用飛機(jī)來說需要緊急迫降)，有適墜性的要求，屬于安全性的一部分內(nèi)容，也是裝備能力的要求。如果裝備受損，則要對其進(jìn)行修復(fù)，這時(shí)裝備的修復(fù)性就至關(guān)重要。修復(fù)性好，則受損裝備可以被快速修復(fù)，重新投入使用；如果修復(fù)性不好，則受損裝備將不能被快速修復(fù)，從而影響下一次任務(wù)的執(zhí)行，甚至可能幾個(gè)波次的任務(wù)下來將沒有裝備可用，最后直接影響戰(zhàn)斗的勝利。

裝備的可靠性在耐久性中反映，維修性、測試性等在保障性中反映。裝備在作戰(zhàn)使用過程中要保持完好或者功能不削弱，從上面的分析可以看出就是要保持裝備的耐久性、保障性、安全性、裝備能力、生存力和修復(fù)性在一個(gè)滿意的水平。因此，研究裝備的作戰(zhàn)完整性就是要研究裝備的耐久性、保障性、安全性、裝備能力、生存力和修復(fù)性，并且要把他們作為一個(gè)有機(jī)的相互聯(lián)系的整體進(jìn)行研究。

2.3 裝備作戰(zhàn)完整性的基本特性

裝備作戰(zhàn)完整性的基本特性可以概括為客觀性、相對性、隨機(jī)性和可控性。

客觀性是指裝備作戰(zhàn)完整性是客觀存在的一種裝備的屬性，可以使用某種手段去度量。相對性是指裝備作戰(zhàn)完整性是針對其承擔(dān)的作訓(xùn)任務(wù)和環(huán)境而言的，離開了對應(yīng)的任務(wù)和環(huán)境則沒有意義。隨機(jī)性是指由于裝備本身質(zhì)量、承擔(dān)任務(wù)和工作環(huán)境的隨機(jī)導(dǎo)致裝備作戰(zhàn)完整性也具有隨機(jī)特性，所以可使用概率統(tǒng)計(jì)的方法來描述裝備作戰(zhàn)完整性。可控性是指裝備作戰(zhàn)完整性可以通過一定的措施實(shí)行控制，使裝備作戰(zhàn)完整性得到保持和增長。

2.4 裝備作戰(zhàn)完整性中各參數(shù)間的聯(lián)系

裝備作戰(zhàn)完整性是在作戰(zhàn)實(shí)施和準(zhǔn)備階段的整個(gè)作戰(zhàn)使用過程中保證裝備規(guī)模、正常出動(dòng)、安全使用、完成作戰(zhàn)任務(wù)和在戰(zhàn)場上存活的基礎(chǔ)，直接影響部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力。根據(jù)裝備作戰(zhàn)完整性的定義，裝備作戰(zhàn)完整性差可以體現(xiàn)在耐久性差、保障性差、安全性差、結(jié)構(gòu)能力差、生存力差和修復(fù)性差中的一個(gè)或幾個(gè)方面，對作戰(zhàn)任務(wù)完成的影響如圖4所示。

圖4 裝備作戰(zhàn)完整性差的體現(xiàn)

實(shí)際情況比圖4描述復(fù)雜得多，有些指標(biāo)在幾個(gè)階段都要起作用。

可以看出，在裝備作戰(zhàn)完整性中，任何一方面的指標(biāo)短缺，都會(huì)導(dǎo)致裝備作戰(zhàn)完整性的整體水平不高，即裝備作戰(zhàn)完整性指標(biāo)體系符合“木桶原理”，在裝備全壽命周期中必須全面、協(xié)調(diào)考慮。

3 裝備作戰(zhàn)完整性的表征方法

3.1 裝備作戰(zhàn)完整性的度量

為了有效地表征裝備作戰(zhàn)完整性，可以給出裝備作戰(zhàn)完整性指標(biāo)——裝備作戰(zhàn)完整度Io，并以此對裝備作戰(zhàn)完整性進(jìn)行度量。裝備作戰(zhàn)完整度即為在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件下，裝備執(zhí)行規(guī)定任務(wù)時(shí)，裝備可以保持完好(或者正常使用)及功能未受到削弱的概率，可用式(1)表示。根據(jù)裝備作戰(zhàn)完整性的定義，裝備可以正常使用及功能未受到削弱時(shí)的狀態(tài)是由裝備的耐久性、保障性、安全性、裝備能力、生存力和修復(fù)性等因素決定的。因此，裝備作戰(zhàn)完整度Io也可以用裝備完好度U、可用度A、安全度S、存活率C、生存率Su和修復(fù)度Rc來綜合表征。

Io=P{τ>t0}=f(U,A,S,C,Su,Rc)

(1)

式中：τ表示裝備可以正常使用及功能未受到削弱的時(shí)間；t0表示規(guī)定的時(shí)間；U是裝備完好度，D=1-U為損傷度，是裝備在達(dá)到指定時(shí)間t時(shí)所產(chǎn)生的耐久性損傷的定量度量；A為可用度，是指在一定的保障水平(人員和備件)下，能正常出動(dòng)的裝備數(shù)量占裝備總數(shù)的比例；S是裝備安全度，表示裝備在整個(gè)壽命周期內(nèi)在規(guī)定的條件下完成規(guī)定任務(wù)時(shí)不發(fā)生事故的概率；C是裝備存活率，而F=1-C為裝備失效破壞率，是裝備承受負(fù)荷的能力小于裝備所承受的負(fù)荷時(shí)裝備發(fā)生失效破壞的概率；Su為生存率，是指在各種武器損傷和非計(jì)算負(fù)荷作用下，裝備能夠保持工作狀態(tài)的概率；Rc是修復(fù)度(或稱為恢復(fù)度)，表示在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行修復(fù)，使受到意外損傷或者非常規(guī)損傷的裝備恢復(fù)到完成規(guī)定任務(wù)能力狀態(tài)的概率。這些裝備的特性參數(shù)又是由裝備的各個(gè)系統(tǒng)的特性參數(shù)決定的。

為簡化目的，裝備的完好度、可用度、安全度、存活率、生存率和修復(fù)度可以看作相互獨(dú)立。如果將各影響參數(shù)對裝備作戰(zhàn)完整性的影響簡單地以線性關(guān)系表示時(shí)，裝備的作戰(zhàn)完整度模型可以表達(dá)為：

Io=UASCSuRc

(2)

式(2)反映出的裝備作戰(zhàn)完整性存在“短板效應(yīng)”，各項(xiàng)參數(shù)只要其中一項(xiàng)很差，那么裝備的作戰(zhàn)完整性就會(huì)受到很大影響。若完好度偏低，則裝備的耐久性差，裝備的使用壽命短、不耐用，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)無裝備可用的情況；若裝備的可用度低，則裝備出勤率太低，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)有裝備而無法出動(dòng)使用的情況；若安全度偏低，則裝備安全性差，出動(dòng)執(zhí)行任務(wù)后無法保證安全使用，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)有裝備出動(dòng)而無法安全使用的情況；若裝備存活率偏低，則裝備承受負(fù)荷的能力差，執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的能力差，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)裝備即使能夠安全抵達(dá)但也無法執(zhí)行既定作戰(zhàn)任務(wù)的情況；若裝備的生存力低，將導(dǎo)致裝備在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)容易為敵方所傷，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致裝備損毀；若裝備的修復(fù)性差，將導(dǎo)致受損裝備無法及時(shí)修復(fù)補(bǔ)充到作戰(zhàn)裝備序列中，嚴(yán)重時(shí)可能幾個(gè)波次的戰(zhàn)斗過后將導(dǎo)致裝備損耗殆盡，直接影響作戰(zhàn)任務(wù)完成。

因此，只要完好度、可用度、安全度、存活率、生存率和修復(fù)度等有一項(xiàng)指標(biāo)差，便會(huì)導(dǎo)致裝備的作戰(zhàn)完整性差。同時(shí)，也反映出在資源一定的條件下(如經(jīng)費(fèi)、設(shè)計(jì)水平、保障能力等)，可以通過合理的資源調(diào)控，使裝備的完好度、可用度、安全度、存活率、生存率和修復(fù)度指標(biāo)相互協(xié)調(diào)，從而使裝備的作戰(zhàn)完整度達(dá)到最高。

當(dāng)然，在實(shí)際工作中，裝備的作戰(zhàn)完整性也可以用裝備的完好率來直觀反映，其表示的是在一定的作訓(xùn)環(huán)境條件下，在規(guī)定的作訓(xùn)期間內(nèi)，狀態(tài)完好的裝備數(shù)量占裝備總數(shù)量的比率。

R=Eintact/Etotal

(3)

式中：R表示裝備的完好率(Readiness Rate)；Eintact表示完好裝備的數(shù)量；Etotal表示裝備的總數(shù)量。實(shí)際上，裝備完好率又可以分為平時(shí)裝備完好率Rt與戰(zhàn)時(shí)裝備完好率Rb，它們的數(shù)值一般是不一樣的。

可以看出，裝備完好率表征了裝備作戰(zhàn)完整性的直觀結(jié)果，但是不能反映其與裝備其他通用質(zhì)量特性參數(shù)的直接關(guān)系。裝備作戰(zhàn)完整度Io同樣可以用來表征裝備作戰(zhàn)完整性，而且，其還可以反映與裝備完好度U、可用度A、安全度S、存活率C、生存率Su和修復(fù)度Rc等參數(shù)之間的關(guān)系，可由此實(shí)現(xiàn)對裝備作戰(zhàn)完整性的設(shè)計(jì)與控制。

3.2 裝備完好度的表征

在實(shí)際應(yīng)用中，在裝備規(guī)定的服役使用條件和耐久性壽命周期內(nèi)，其可靠性水平的高低也就反映了其耐久性的好壞程度。只不過，通常研究可靠性時(shí)是在裝備不進(jìn)行修理的情況下對裝備的失效情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；而研究耐久性時(shí)，是允許對裝備進(jìn)行耐久性修理(即不引起裝備性能改變的經(jīng)濟(jì)修理)的情況下對其能否達(dá)到某一預(yù)期的服役使用周期的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。因此，可以看出，裝備的耐久性不僅反映了裝備的可靠性，還反映了裝備的經(jīng)濟(jì)性。

可以用裝備的損傷度D來度量裝備的耐久性壽命期內(nèi)損傷的嚴(yán)重程度，是裝備在達(dá)到指定耐久性時(shí)間t時(shí)所產(chǎn)生的損傷的定量度量：

(4)

因此，可以用裝備的完好度U來度量裝備的耐久性：

(5)

3.3 裝備可用度的表征

裝備的可用度又常常分為固有可用度、使用可用度和可達(dá)可用度。其均可用于度量裝備的保障性。這里僅以固有可用度來代表裝備的可用度進(jìn)行簡要分析[14-15]。

固有可用度Ai是裝備實(shí)際工作時(shí)間與總時(shí)間的比值。假設(shè)故障概率密度函數(shù)為b(t)，維修時(shí)間密度函數(shù)為m(t)，則故障間隔時(shí)間Tu和維修時(shí)間Tm分別為:

(6)

(7)

則固有可用度為：

Ai=Tu/(Tu+Tm)

(8)

裝備的可用度為：

A=Ai

(9)

3.4 裝備安全度的表征

裝備安全度用于度量裝備的安全性。裝備安全性不同于裝備可靠性，但它們具有緊密的聯(lián)系。一方面，裝備可靠時(shí)通常被認(rèn)為是安全的；另一方面，當(dāng)裝備失效時(shí)，事故可能發(fā)生，也可能不發(fā)生，取決于該失效能否被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。所以，裝備在整個(gè)壽命周期內(nèi)在規(guī)定條件下完成規(guī)定任務(wù)時(shí)發(fā)生事故的概率P可以表示為[16]：

P=(1-R)·PA/F

(10)

式中：R為裝備可靠度；PA/F為裝備失效時(shí)發(fā)生事故的概率。

所以，裝備安全度S可以表示為：

S=1-P=1-(1-R)·PA/F

(11)

(12)

3.5 裝備存活率的表征

裝備的失效破壞率可用于度量裝備的能力特性。任何一型裝備都有其設(shè)計(jì)需要達(dá)到的能力，即需要能夠承擔(dān)設(shè)計(jì)的額定負(fù)荷。在實(shí)際服役使用過程中，對于生產(chǎn)交付使用的裝備，其承擔(dān)負(fù)荷的能力是一個(gè)隨機(jī)變量，而裝備實(shí)際承擔(dān)的負(fù)荷也是一個(gè)隨機(jī)變量。這就必然會(huì)發(fā)生即使在正常服役使用過程中也有裝備由于承擔(dān)負(fù)荷的能力小于其實(shí)際承擔(dān)的負(fù)荷而導(dǎo)致失效破壞。因此，可以采用裝備承載能力-負(fù)荷干涉模型進(jìn)行描述，其關(guān)系見圖5。

圖5 裝備承載能力-負(fù)載干涉模型

若已知裝備負(fù)載幅值la與能力幅值La的一維概率密度函數(shù)分別為f(la)和g(La)，則對應(yīng)任一負(fù)載幅值la，La小于la的概率為:

(13)

因?yàn)樨?fù)載幅值恒為非負(fù)值，故積分下限取0。分布函數(shù)G(la)如圖5中的陰影面積所示。作為隨機(jī)變量的負(fù)載幅值la發(fā)生的概率是f(la)dla。由于G(la)是la的單調(diào)函數(shù)，亦為一隨機(jī)變量，G(la)發(fā)生的概率也是f(la)dla。兩者的乘積即裝備失效概率F的微分dF：

dF=G(la)f(la)dla

(14)

對上式積分，則得裝備的失效概率F：

(15)

將式(13)帶入上式，可得:

(16)

因此，裝備的存活率為:

C=1-F

(17)

3.6 裝備生存率的表征

裝備生存力(或生存性)是指裝備在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，在不引起持久地削弱其完成指定任務(wù)能力的前提下，躲避和承受人為敵對環(huán)境的能力，可用裝備生存率來表征[17]。也就是說，裝備在作戰(zhàn)時(shí)，在敵方武器威脅的環(huán)境下，應(yīng)具有盡量不被敵人發(fā)現(xiàn)即低的探測敏感性，遭到敵方武器攻擊后減少致命損傷即低的易損性的能力。因此，裝備的敏感性和易損性是決定裝備生存力的2個(gè)主要因素。

裝備的敏感性是與裝備作戰(zhàn)生存力相關(guān)的首要因素，是指裝備在完成作戰(zhàn)任務(wù)過程中被威脅擊中的可能性。敏感性一般用被威脅機(jī)理命中的概率PH來表示。敏感性通常包括威脅活動(dòng)、裝備的探測、識別與跟蹤以及威脅發(fā)射、傳播物的飛行、彈頭撞擊爆炸等，通常由裝備被威脅探測的概率PD，被識別、跟蹤及瞄準(zhǔn)的概率PC、威脅傳播物發(fā)射或開火的發(fā)射概率PL，威脅擊中裝備的概率PHit等表示如下：

PH=PDPCPLPHit

(18)

在工程應(yīng)用中，也常用在戰(zhàn)斗中被擊中裝備的數(shù)量與暴露于敵方威脅中裝備數(shù)量的比值來表征裝備的敏感性：

PH=MHit/M

(19)

式中：MHit是被擊中裝備的數(shù)量；M是暴露于敵方威脅中裝備數(shù)量。

裝備的易損性是指裝備不能承受損傷機(jī)理一次或者多次打擊的程度，是指裝備在被敵方火力擊中時(shí)傾向于嚴(yán)重?fù)p傷與毀壞的程度。裝備的易損性越高，則受到打擊時(shí)裝備越容易被殺傷。易損性是一種條件概率，用裝備被一種或者多種損傷機(jī)理命中后的損傷的概率PK/H表示，也是損失的裝備數(shù)量與被擊中的裝備數(shù)量的比值：

PK/H=MLost/MHit

(20)

式中：MLost是損失的裝備數(shù)量；MHit是被擊中的裝備數(shù)量。

因此，裝備參加一次戰(zhàn)斗后，其損傷率為：

PD=PHPK/H

(21)

則，裝備的生存率為：

Su=1-PD

(22)

3.7 裝備修復(fù)度的表征

裝備修復(fù)性(或恢復(fù)性)是指裝備在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法對意外損傷或者非常規(guī)損傷(包括事故損傷、戰(zhàn)傷等)進(jìn)行修復(fù)時(shí)，恢復(fù)到完成規(guī)定任務(wù)所需的功能狀態(tài)的能力。

裝備修復(fù)性可以用修復(fù)度來描述，是一項(xiàng)概率指標(biāo)，同時(shí)主要反映在修復(fù)時(shí)間上，記為Rc(t)。Rc(t)的含義為在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行修復(fù)，使受到非常規(guī)損傷的裝備恢復(fù)到完成規(guī)定任務(wù)能力狀態(tài)的概率，或者用恢復(fù)到完成規(guī)定任務(wù)能力狀態(tài)的裝備數(shù)量所占的比例來表示，即可用下式表示：

Rc(t)=P(T≤t)=(qt-qn,t)/qt

(23)

式中：T為規(guī)定條件、程序和方法下的修復(fù)時(shí)間；t為規(guī)定的時(shí)間；qt和qn,t分別指規(guī)定時(shí)間t內(nèi)裝備中受到非常規(guī)損傷的總數(shù)量和不能恢復(fù)到完成規(guī)定任務(wù)能力狀態(tài)的數(shù)量。

裝備修復(fù)性Rc(t)也可以用平均修復(fù)時(shí)間MTTRC來表示，MTTRC即為具有一定意外損傷級別的裝備，由具有規(guī)定技術(shù)水平的人員，利用規(guī)定的程序和資源(設(shè)備、工具、備件、人力、物流等)進(jìn)行修復(fù)時(shí)，修復(fù)到規(guī)定功能狀態(tài)所用的平均時(shí)間，即：

(24)

式中:Y表示修復(fù)時(shí)間；m(t)為修復(fù)密度函數(shù)，即在Δ(t)時(shí)間內(nèi)完成修復(fù)的概率。

此外，裝備修復(fù)性也可使用平均意外損傷修復(fù)費(fèi)用MRCC來表征，MRCC即為具有一定意外損傷級別的同一型號的裝備，由具有規(guī)定技術(shù)水平的人員，利用規(guī)定的程序進(jìn)行修復(fù)時(shí)，修復(fù)到規(guī)定功能狀態(tài)所使用的平均資源量，通常可用費(fèi)用來衡量。該指標(biāo)可用于類似裝備修復(fù)性之間的比較。

顯然，修復(fù)性是裝備的一種固有特性，主要通過裝備的設(shè)計(jì)過程來提高。具有高修復(fù)性的裝備在發(fā)生事故損傷或戰(zhàn)傷時(shí)，維修人員能夠在有限條件下方便、快速地恢復(fù)裝備的能力。特別是在戰(zhàn)場環(huán)境下，高修復(fù)性對提高裝備的再次出動(dòng)能力以及維持作戰(zhàn)裝備規(guī)模具有重要意義。

裝備的修復(fù)性和維修性都是通過設(shè)計(jì)過程賦予的裝備固有特性，有許多共同的要求：如可達(dá)性、互換性、防差錯(cuò)等。然而，修復(fù)性和維修性又有明顯的區(qū)別：維修性針對的是裝備的自然故障，包括因可靠性和質(zhì)量問題產(chǎn)生的故障以及人為差錯(cuò)等，重點(diǎn)在于“維護(hù)修理”，一般有預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)維修或排故方案；而修復(fù)性針對的是意外損傷，包括事故損傷(如飛行器鳥撞、雷擊、地面裝備碰撞等)和戰(zhàn)傷(如武器擊傷和二次損傷等)，重點(diǎn)在于“修理恢復(fù)”，強(qiáng)調(diào)的是針對不可預(yù)見損傷的修復(fù)措施。此外，與維修性設(shè)計(jì)相比，修復(fù)性設(shè)計(jì)應(yīng)更加注重模塊化設(shè)計(jì)思想的運(yùn)用，更加有利于方便、快速地恢復(fù)受損部位的能力。

4 裝備作戰(zhàn)完整性的幾點(diǎn)說明

目前已經(jīng)有戰(zhàn)備完好性、可用性、出動(dòng)架次率(對于飛機(jī))等綜合參數(shù)用于度量裝備的可用狀態(tài)。而裝備的作戰(zhàn)完整性作為綜合質(zhì)量特性，除了可以用裝備作戰(zhàn)完整度來描述以外，還可以用裝備的完好率來描述。描述裝備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的服役使用條件下(包括儲(chǔ)存條件、作戰(zhàn)使用條件和維修保障條件等)，執(zhí)行規(guī)定任務(wù)(或完成規(guī)定功能)時(shí)裝備的可用程度，反映的是裝備的固有狀態(tài)屬性，即綜合質(zhì)量特性。這些參數(shù)之間是有著本質(zhì)區(qū)別的。

1)戰(zhàn)備完好性分為平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)2種情況，平時(shí)反映為裝備在規(guī)定的儲(chǔ)存和戰(zhàn)備等級條件下，當(dāng)需要時(shí)有多少裝備能動(dòng)用，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)投入作戰(zhàn)使用，可以構(gòu)造為裝備可用性和戰(zhàn)斗準(zhǔn)備時(shí)間的函數(shù)；戰(zhàn)時(shí)反映在規(guī)定的環(huán)境(使用和保障)條件下，裝備完成一次作戰(zhàn)任務(wù)后能繼續(xù)完成下一次任務(wù)的能力，一般用戰(zhàn)備完好率表示。其反應(yīng)的是裝備的即時(shí)狀態(tài)，并未考慮裝備在受損后被修復(fù)的情況，而且是戰(zhàn)斗準(zhǔn)備時(shí)間的函數(shù)，還反映了裝備的維修保障水平，部隊(duì)可以通過提高維修保障水平來提高裝備的戰(zhàn)備完好率，因此戰(zhàn)備完好率常常用來檢驗(yàn)部隊(duì)的維修保障能力。在平時(shí)的情況下，如果是在規(guī)定的儲(chǔ)存條件、使用條件和維修保障條件下，戰(zhàn)備完好率與本文中所說的裝備完好率是相等的，這時(shí)反映的就是裝備在服役使用過程中保持完好或功能不退化的固有特性，即作戰(zhàn)完整性。

2)裝備的可用性是指，裝備在任一時(shí)刻需要和開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)，處于可工作或可使用狀態(tài)的程度。可用性是表征可靠性、維修性、測試性和保障性的綜合，反映測試裝備運(yùn)行質(zhì)量及綜合保障情況。不考慮執(zhí)行任務(wù)過程中裝備的生存力和戰(zhàn)傷裝備修復(fù)性等特性，也就是不能反映裝備在整個(gè)作戰(zhàn)鏈條中的綜合質(zhì)量特性。

3)軍用飛機(jī)出動(dòng)架次率指在規(guī)定的使用及維修保障方案下，每架飛機(jī)每天能夠出動(dòng)的次數(shù)，也稱為單機(jī)出動(dòng)率或戰(zhàn)斗出動(dòng)強(qiáng)度。出動(dòng)架次率(SGR)是衡量軍用飛機(jī)(尤其是戰(zhàn)斗機(jī))在作戰(zhàn)環(huán)境下連續(xù)出動(dòng)能力的重要指標(biāo)，是反映軍用飛機(jī)戰(zhàn)時(shí)戰(zhàn)備完好性最重要的指標(biāo)之一，也是反映航空部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的重要參數(shù)。能出動(dòng)的飛機(jī)并不一定是完好的飛機(jī)，在飛機(jī)功能削弱的情況下也是可以出動(dòng)的。所以出動(dòng)架次率不能反映裝備的綜合質(zhì)量特性。

5 結(jié)語

1)提出了裝備作戰(zhàn)完整性的基本概念，闡明了其表征的是裝備在作戰(zhàn)使用過程中的綜合質(zhì)量特性，反映了裝備在作戰(zhàn)使用過程中是否“能用”的根本問題。

2)闡述了裝備作戰(zhàn)完整性的基本內(nèi)涵，提出了裝備作戰(zhàn)完整性的表征方法，Io=f(U,A,S,C,Su,Rc)，為簡化，也可以表征為Io=UASCSuRc。

3)對裝備的耐久性、生存力與修復(fù)性的概念、度量方法等進(jìn)行了較為仔細(xì)的闡述，并提出了裝備承載能力-負(fù)荷干涉模型進(jìn)行描述裝備由于能力不足而引起的失效概率問題。

4)對戰(zhàn)備完好性、可用性、出動(dòng)架次率和作戰(zhàn)完整性進(jìn)行了比較說明。

本文試圖對裝備的綜合質(zhì)量特性進(jìn)行科學(xué)地描述與表征，為裝備的綜合質(zhì)量控制提供理論依據(jù)。但研究工作還是初步的，還有很多工作需要繼續(xù)深入研究。需要指出的是，裝備的作戰(zhàn)完整性的基本概念與表征同樣可以適用于其他產(chǎn)品，只不過對于普通產(chǎn)品，可以稱為使用完整性更為合適。