裝備計量保障與綜合保障在標準體系中的融合研究

宋劍波，強成虎，吳軒

（中國人民解放軍92228部隊，北京 100072）

0 引言

當今裝備的復雜性和智能化水平越來越高，為保證裝備效能的有效發揮，我國緊跟國外發達國家的步伐，先后頒布實施了一系列裝備保障方面的標準規范，這對促進裝備完好性起到了積極作用。

但是，受國外相關標準思路和主觀意識的影響，在國軍標方面，以往的裝備綜合保障要求僅僅著重關注滿足可靠性要求，裝備綜合保障活動仍然停留在以可靠性保障為焦點的層面上，它僅僅把計量保障設備列為裝備綜合保障的一項資源，并沒有把計量保障活動放在與裝備可靠性保障同等重要的地位。這種有失偏頗的方式已無法全面涵蓋裝備綜合保障目標，也與當前裝備對計量保障的需求不相匹配，在保障活動實施上，實際上已阻礙了裝備綜合保障工作的全面展開。

隨著科學技術的迅猛發展，高新技術產品，特別是各類智能傳感器和內嵌式儀表的引入，把計量保障從以往傳統的后臺保障延伸到對前端裝備上一次儀表的靠前保障［1］，這樣才能促進裝備保障成效的提高，這已成為保障人員的共識。

因此，為更加有效地推進裝備保障工作，需要在裝備綜合保障標準體系建設方面有所創新，在標準規范體系修訂完善過程中，把計量保障和綜合保障進行融合，使裝備保障人員實施裝備論證任務時，不但關注裝備可靠性，而且關注裝備準確性，使裝備得到全面保障。

本文在剖析裝備綜合保障和計量保障內涵和外延的基礎上，對二者進行對比分析，探討以測試性要求為紐帶，實現二者在標準規范體系中有機融合的方式，提出了建立新的兼顧準確性和可靠性綜合保障標準體系的思路。

1 裝備綜合保障與計量保障概念分析

1.1 裝備綜合保障概念剖析

據GJB 3872-1999《裝備綜合保障通用要求》中的定義，“綜合保障”是在裝備的壽命周期內，為滿足系統戰備完好性要求，降低壽命周期費用，綜合考慮裝備的保障問題，確定保障性要求，進行保障性設計，規劃并研制保障資源，及時提供裝備所需保障資源的一系列管理和技術活動［2］。

綜合保障涉及到裝備的保障性，GJB 451A-2005《可靠性維修性保障性術語》中指出：保障性是指裝備的設計特性和計劃的保障資源滿足平時戰備完好性和戰時利用率要求的能力［3］。由該定義可以看出，保障性是裝備的一種綜合特性，它包括裝備自身的保障設計特性和保障系統的特性，強調裝備要容易保障且能得到保障；而綜合保障是圍繞裝備保障而開展的一系列管理和技術活動。因此，保障性目標的實現有賴于綜合保障工作的開展。

由上述剖析結果，結合GJB 3872-1999中的各項條款，可以看出，綜合保障內涵豐富，可概括如下：一是綜合保障的目標是保證裝備“滿足系統戰備完好性要求”，即保證裝備“戰備完好”，實際上就是要保證使用可靠；二是綜合保障的工作重心是確定保障性要求，進行保障性設計，要在裝備研制過程中提前設置保障條件，在裝備需要保障時“能保障”；三是綜合保障要綜合考慮裝備保障問題，相當于一個系統工程：要把與保障工作相關的可靠性、維修性、測試性和保障性等問題通盤考慮；四是要求以最小的代價，降低壽命周期費用，以最經濟的方式進行保障；五是綜合保障以裝備及其保障系統為研究對象，是貫穿于裝備整個壽命周期的一系列管理和技術活動。

GJB 3872-1999中還提出了對裝備的保障性定量和定性要求。在4.4條款中指出，“裝備的保障性設計主要是指可靠性、維修性（含測試性）、運輸性等的設計，還包括將其他有關保障考慮納入裝備的設計”。由此可知，綜合保障的外延很寬，涉及到裝備的“六大”通用質量特性（即可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性和環境適應性）中的四性：可靠性、維修性、測試性和保障性，并涵蓋與保障相關的裝備運輸性。表1為綜合保障概念解析表。

表1 綜合保障概念解析表Tab1 Analyzing list of the concept of integrated logistics support

1.2 裝備計量保障概念剖析

在GJB 2715A-2009《軍事計量通用術語》中，“裝備計量保障”是為保證裝備性能參數的量值準確一致，實現計量溯源性和檢測過程受控，確保裝備始終處于良好技術狀態，具備隨時準確執行預定任務的能力而進行的一系列管理和技術活動［4］。

由上述定義，結合GJB 5109-2004《裝備計量保障通用要求檢測和校準》中的各項條款，可以看出，計量保障的內涵如下：一是計量保障的目標是保證裝備“具備隨時準確執行預定任務的能力”，即“裝備準確”；二是計量保障的工作重心是“保證裝備性能參數的量值準確一致”，“實現計量溯源性和檢測過程受控”，要求訂購方在提出裝備研制總要求或裝備訂貨過程中一定要從管理和技術層面提出明確要求，使裝備在使用階段既具備被檢測校準的條件，又具備檢測校準的手段；三是計量保障的性質是“一系列管理和技術活動”，說明計量保障也是一個系統工程，從裝備論證至裝備使用各階段，都要考慮計量保障工作，要把與計量保障相關的測試性問題通盤考慮，還要考慮可拆性、原位可校準性等一系列問題；四是計量保障活動涉及裝備論證管理部門、研制機構和裝備使用保障部門，貫穿于裝備整個壽命周期［4］。

GJB 5109-2004的4.2條款明確指出：“訂購方應要求承制方在研制裝備的同時，對組成裝備的各系統、分系統和設備所需檢測和校準的項目或參數及其技術指標做出明確規定”；在5.1條款中指出：“凡影響裝備功能、性能的項目或參數都應進行檢測或校準，以確保裝備具有準確執行預定任務的能力”，這些規定都體現了對裝備“準確性”的要求；4.3條款中提出的“訂購方應要求承制方在研制的裝備中，對影響裝備功能和性能的主要測量參數設置檢測接口，滿足裝備測試性要求，并應具有明確的檢測方法”，所體現的是對裝備的“測試性”要求；5.2條款中提出的“裝備的檢測應滿足性能測量、狀態監測和故障診斷等需求”體現的是對裝備“可靠性”、“維修性”和“保障性”的要求；5.3條款中規定的“裝備的檢測或校準應符合測量溯源性要求”，所體現的是對裝備量值參數的“溯源性”要求。

因此，計量保障的外延同樣涉及測試性、維修性和保障性要求，且具有獨有的“準確性”和“溯源性”要求。表2為計量保障概念解析表。

表2 計量保障概念解析表Tab2 Analyzing list of the concept of metrology support

1.3 裝備綜合保障與計量保障對比分析

綜合上述分析，綜合保障與計量保障的內涵，總體上都面向裝備保障，均是囊括管理和技術的全壽命系統工程。但是，前者的目標主要是保障裝備可靠［5］，后者的目標，則是確保裝備參數量值準確。

從外延上看，綜合保障與計量保障都包含保障性、維修性和測試性。但是，前者主要涉及裝備保障性和維修性，焦點是“裝備維護和維修”；后者主要涉及量值溯源性和準確性，焦點是“裝備檢測和校準”。

從保障要求上看，綜合保障側重于保證可靠性，計量保障則側重于保證準確性。

從保障資源上看，GJB 3872-1999中3.10條款指出：“保障設備是使用與維修裝備所需的設備，包括測試設備、維修設備、試驗設備、計量與校準設備、搬運設備、拆裝設備、工具等，是綜合保障要素之一。”

這說明，從裝備綜合保障角度，計量與校準設備是裝備維修中的保障設備之一。但是，從裝備保障總體要求出發，計量保障不能僅僅作為裝備保障資源去看待，要把它與可靠性保障同等對待，為保障裝備準確性提供必要的基礎。

在保障工作的實施階段，前者的維修保障工作和后者的計量檢測工作都涉及到關鍵的裝備測試性工程［6］。

綜合保障要求與計量保障要求的對比分析結果如表3所示。

表3 綜合保障要求與計量保障要求對比分析Tab3 Comparative analysis of demands of integrated logistics support and metrology support

從表3可以看出，綜合保障與計量保障在保障目標、工作重心和工作焦點上雖有所差異，但其工作焦點都是以測試手段展開的。因此，這兩類保障工作最明顯的交集就是測試性工程（如圖1所示），它也是聯系這兩類保障工作的紐帶［7］。

圖1 測試性工程與綜合保障及計量保障關聯示意圖Fig1 Relevance diagram of testing engineering as to integrated logistics support and metrology support

2 計量保障與綜合保障在裝備保障標準體系中融合的必要性和可行性

從裝備綜合保障和裝備計量保障的內涵和外延可以看出，兩種保障體系都提到了“測試性”。裝備的測試性工程在裝備維修保障中發揮著重要作用。測試性工程最初是維修性工程的一個分支，在裝備保障過程中，鑒于測試性工程的作用越來越突出，后來，它作為一門單獨的工程技術從維修性工程中分離出來，成為一門與可靠性、維修性并列的獨立學科［8］。

GJB 451A-2005中2.1.4.6條款指出：“測試性是指產品能及時并準確地確定其狀態（可工作、不可工作或性能下降），并隔離其內部故障的能力。”可見，測試性是產品容易測試的程度。其設計目標是使產品具有及時、準確判定其狀態并檢測、隔離故障的一種能力。在裝備保障過程中，測試性工程與維修性工程保持著密切聯系，二者互為補充。維修性工程保證系統出故障后便于修理，而裝備良好的測試性設計又為裝備良好的維修性提供關鍵技術支撐。圖2表示了裝備維修中的測試性工程與維修性工程之間的關系，它們與保障性工程和可靠性工程也存在相互遞進的關系。

圖2 （維修）測試性與可靠性遞進關系示意圖Fig2 Progressive relationship diagram of maintaining testability and reliability

由圖2可以看出，通常所說的測試性要求源于維修性要求，又直接服務于裝備維修工作，二者共同服務于保障性工程，從而推動裝備可靠性的提升［9］。

由于這里所指的“測試性”源于維修性工程，故不妨稱之為裝備維修測試性。在GJB 2547A-2012中明確了裝備維修測試性要求，它分為定性和定量要求［10］，定性要求包括合理劃分功能與結構的要求、對測試點的要求、對BIT的要求等；定量要求包括故障檢測率、故障隔離率、嚴重故障隔離率、虛警率、故障檢測時間、故障隔離時間等。由此看來，圍繞裝備綜合保障工作，裝備質量通用特性中所說的“測試性”并沒有涵蓋計量保障工作所指的“測試性”。

然而，在實際裝備保障工作中，技術人員一提到測試性，經常把它與計量測試混為一談，以為計量保障要求已在測試性工程中得到體現，其字面概念掩蓋了二者實質上的不同，客觀上就忽視了計量保障的具體要求。

GJB 5109-2004中4.3條款明確了“訂購方應要求承制方對影響裝備功能和性能的主要測量參數設置檢測接口，滿足裝備測試性要求，并應具有明確的檢測方法。”以此為基礎，在該標準5.7條款中指出，承制方應確保裝備的檢測能夠實現，應使用標準測試端口或接口，選擇合適的檢測點，盡可能縮短檢測時間和減少檢測次數，檢測點應在相關技術文件中予以明確，在裝備上也應有相應的明顯標識且容易識別，并能以對裝備產生影響最小的方式檢測。在該標準6.8條款中指出，研制或者生產的專用檢測設備應有校準接口［11］。GJB 5109-2004中8.3條款明確要求“對被測裝備或被校設備進行合格判定時，被測裝備與其檢測設備、檢測設備與其校準設備的測試不確定度比一般不得低于4∶1”。

由此看出，計量保障中的測試性，在計量保障通用要求中并沒有給出定義，但卻“兼容性”提出了與裝備綜合保障中測試性設計的統一性問題，而且有明顯的量化特征［7］。它所提出的定性要求，主要集中在檢測點的設置和檢測方法的提供上，這與綜合保障中所述測試性要求相仿；提出的定量要求則聚焦于檢測過程中保障設備和保障對象準確度之間的關系。

所以，計量保障對測試性的要求，在定性要求上，主要是設置檢測接口，明確檢測方法；定量要求上，主要是提出準確度要求；在工程實現上，要考慮被測裝備或儀表預留檢測接口，保證在工裝原位的可檢測性，同時，還要考慮儀表出現故障后不造成儀表人為損壞的可拆卸性。裝備計量保障中的測試性工程（為使區別于與裝備維修性工程中的測試性，以下不妨暫稱為裝備計量測試性），其理論概念需要深入闡釋，工程應用需要進一步擴展和規范。裝備計量校準的測試性工程與原位可檢測性和可拆卸性之間的關系及其與保障性、準確性之間的依托關系如圖3所示。

圖3 （計量）測試性與準確性遞進關系示意圖Fig3 Progressive ralationship diagram of calibrating testability and accuracy

由圖3可以看出，裝備計量測試性要求，涉及原位可檢測性和可拆卸性，它也服務于裝備保障性工程，從而推動裝備準確性得到持續有效的保證。

因此，綜合保障和計量保障標準體系中所涉及的裝備測試性要求具備概念上的同一性和工程實現中的兼容性，完全能夠以測試性工程為橋梁，將裝備計量保障和綜合保障要求進行融合，這樣，既可兼顧裝備的準確可靠性要求，又能使標準體系更加精煉，在實施裝備保障時，也不會再產生歧義。

3 計量保障與綜合保障的融合探討

由以上分析可看出，計量保障與綜合保障的融合不僅必要而且可行。而要形成兼顧準確性和可靠性的裝備保障標準規范體系，考慮測試在兩種保障體系中的紐帶作用，先將測試性概念在綜合保障中進行融合，以此為基礎，在具體保障模式和保障要求上進行融合設計，從而對裝備實現真正意義上的綜合保障。下面探討在綜合保障中將二者進行融合時需要重點考慮的方面。

3.1 概念上融合

按照GJB 2547A-2012《裝備測試性工作通用要求》4.4條款的規定，“測試性工作應與可靠性、維修性、保障性、安全性等其他相關工作協調，并結合進行，減少重復。”由此推論，計量保障中對測試性的要求，要考慮與綜合保障中的裝備測試性要求相融合，以減少設計成本和保障成本，提高裝備保障效率。

在當前裝備信息化、智能化和高度集成化的大背景下［12］，在原有的標準體系框架內，需要擴充原綜合保障的內涵，在保障裝備可靠的基礎上同步關注其準確性。在外延擴充時，要考慮以下幾個因素：一是裝備內部本身有用于健康診斷的BIT（即Built-In Test，內置測試）設備［8］，涉及聲、光、熱、力傳感器等多類一次儀表（即測量儀表），其準確與否關系到裝備自測試結果的準確性；二是裝備上用于自動控制的姿態、加速度、方位、溫度等信息反饋的一次儀表，其準確與否關系到自動控制的正確性；三是用于顯示一次儀表數據信息的二次儀表，其準確與否關系到后臺指揮決策的科學性。

因此，需要對裝備綜合保障中的測試性給出新的定義，在內涵和外延上，要保證測試性工程不單單包含原有的維修測試性設計，而且要涵蓋裝備準確性保障中的測試性要求，體現出測試性是產品能及時并準確地確定其狀態、隔離其內部故障，并便于實施計量檢測或校準工作的能力。

3.2 保障模式上融合

計量保障中的測試，要求被測對象具備原位可檢測性；維修中的測試，要求在對裝備實施維修時，系統易于維修，此外，還要考慮保證離線狀態下的量值溯源及更換維護而設置的可拆卸機械結構，以防因破拆造成裝備系統或儀表受損。為實現保障模式上的融合，不妨將圖2與圖3進行整合，得到圖4測試保障性模式示意圖［1］，它包含服務于維修工作的測試性工程和服務于計量校準的測試性工程。

由圖4看出，通過兼顧裝備維修中的測試性工程和計量校準中的測試性工程，把兩種測試性工程融合于綜合保障標準體系中，為保證裝備準確可靠發揮效能提供基礎依據。

圖4 測試保障模式示意圖Fig4 Schematic diagram of testing support mode

3.3 指標要求上融合

3.3.1 定性要求上融合

從前文的研究分析可以看出，主要服務于裝備維修的測試性設計是保障裝備戰備完好性和任務成功性的重要質量保證。同時，服務于裝備校準的測試性設計是保證裝備準確發揮效能的重要計量保障，必須將二者置于同等重要的位置。對于裝備綜合保障和計量保障而言，測試性設計是其中的關鍵環節。而測試性設計，不管是出于維修工作需要，還是出于校準工作需要，二者在本質上應該是相通的。因此，本著集約化高效保障的理念，在定性要求上，不管是內部測試還是外部測試，可以在測試接口設計、測試條件設置等方面，從宏觀上定性要求保證兼顧傳統的維修測試性要求和計量保障中的測試性要求。而在后期保障手段建設上，對于直接面向裝備的保障工作，可以考慮研制集維修、檢測和計量校準功能于一體的綜合性現場保障設備，并加入智能化、信息化保障手段，為裝備準確可靠發揮效能提供多維度快速綜合保障技術支持。

3.3.2 定量要求上融合

在定量要求上，由于原有的測試性要求，其出發點主要是維修過程中的故障測試，已對故障判斷和維修給出了指標要求：如故障檢測率、故障覆蓋率、故障隔離率、虛警率、虛警間隔時間、故障檢測時間、故障隔離時間、平均BIT運行時間等［13］，但是，這些指標體系缺少計量保障中的測試性定量指標規定，所以，對新的測試性指標要求，要重點考慮增加與計量測試相關的定量指標，筆者考慮可增加的定量指標有：

1）計量保障率：在規定時間內，用規定的方法檢測或檢定、校準的裝備上設備和/或儀表數量與裝備上的待保障設備和儀表總數之比；

2）可原位檢測率：按系統設計要求，可在原位檢定的儀表數量與裝備儀表總數之比；

3）現場計量檢測間隔時間：按系統設計要求，從開始計量檢測到計量檢測工作執行完畢所經歷時間的平均值；

4）儀表拆裝成功率：在規定時間內，將受檢儀表從裝備中成功拆卸下來并在完成檢定后成功安裝復位的儀表（或換裝其它同規格合格儀表）數量與被拆儀表總數之比；

5）儀表拆卸送檢間隔時間：把儀表拆卸下來完成送檢，再返裝到裝備上的平均時間間隔；

6）儀表平均調校時間：對經計量檢測示值超差或功能失常的儀表進行調修或調校的平均有效時間。

當然，上述與計量測試相關的指標要求僅是筆者的初步思考，對其更為精確的定義，還需要標準規范修訂專家深入研究和訂正。

另外，對有些可共用的定量指標，如誤拆率、重測合格率等，應對其含義進行再定義，使其包含計量測試要素。

3.4 實現測試性要求融合后對裝備保障的影響

在標準體系中實現維修測試和計量測試的融合以后，兼顧了裝備準確可靠兩大方面的要求，會使裝備保障更為全面，特別是把計量保障提高到了應有的地位，會對發揮計量工作在裝備綜合保障中的作用起到積極推動作用。但是，也要認識到任何事情都是一分為二的，在原有維修測試性設計的基礎上，加入計量測試接口設計等一系列要素［14］，也會對裝備的總體可靠性帶來一定影響，這需要在裝備可靠性要求上對相關要求和設計指標進行平衡，以保持裝備通用質量特性指標的協調一致性。

不過，將計量保障與綜合保障進行有機融合，畢竟是利大于弊。所以，在修訂新的標準體系時，對傳統意義上的測試性要求，把計量保障工作的原位可檢測性設計和可拆卸性設計納入到測試性工程中，進一步豐富內涵、擴大外延，形成所謂對裝備的立體多維度保障思路，保證裝備準確可靠，實現真正意義上的“綜合”保障，一定會促進裝備保障效能的進一步提高。

4 結論

當前，計量保障已逐步作為相對獨立的裝備保障要素發揮著無法替代的重要作用，為解決目前裝備保障中存在的現實性問題，本文通過分析綜合保障和計量保障概念，剖析了二者之間的區別與聯系，提出以它們共有的測試性工程設計為紐帶，將二者進行融合，為建立包含準確性和可靠性要求的裝備保障標準體系提供支撐。受筆者能力所限，文中不免有疏漏之處，敬請專家批評指正。