王 靜，洪東跑，林樹茂，曹小紅

?

裝備保障性定量參數(shù)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(tǒng)工程研究所，北京，100076；2. 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院，北京，100076）

裝備保障性是一項(xiàng)涉及可靠性、維修性、測(cè)試性等的裝備綜合屬性。由于裝備的復(fù)雜性，其保障性要用多個(gè)或一組參數(shù)來(lái)表示，并且各參數(shù)之間還存在著主從層次和相互關(guān)系。根據(jù)保障性定義及參數(shù)分類，按照全系統(tǒng)、全過程、全特性的確定原則，確定了裝備保障性定量參數(shù)的基本集合，并明確了每個(gè)參數(shù)的適用范圍及驗(yàn)證時(shí)機(jī)，為裝備保障性的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和評(píng)價(jià)等工作提了供依據(jù)。

保障性；綜合參數(shù)；設(shè)計(jì)特性；保障系統(tǒng)；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(wù)的措施。從GJB 451A對(duì)保障性的定義“系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源滿足平時(shí)戰(zhàn)備及戰(zhàn)時(shí)使用要求的能力”[1]可以看出，保障性作為裝備系統(tǒng)的固有屬性具有2方面的含義：a）與保障有關(guān)的設(shè)計(jì)特性；b）保障資源充足與適用程度。

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特性是指包括可靠性、測(cè)試性、安全性、維修性、運(yùn)輸性、經(jīng)濟(jì)性等與保障性相關(guān)的系統(tǒng)自身特性，尤其是可靠性、維修性及測(cè)試性，這些設(shè)計(jì)特性必須在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)賦予。人力人員、技術(shù)資料、保障設(shè)備與設(shè)施、備件、訓(xùn)練、計(jì)算機(jī)資源、包裝、貯存、運(yùn)輸?shù)缺Ｕ弦鼐鶠楸ＷC裝備使用和維修而規(guī)劃的資源和條件，統(tǒng)稱為計(jì)劃的保障資源，并需在裝備研制過程中規(guī)劃、設(shè)計(jì)，交付時(shí)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(xiàng)工作是確定保障性應(yīng)該關(guān)注的問題是什么，即保障性參數(shù)體系及其內(nèi)部關(guān)系。由于裝備的復(fù)雜性，其保障性要用多個(gè)或一組參數(shù)來(lái)表示，既有頂層的度量參數(shù)（綜合參數(shù)），也包括對(duì)裝備設(shè)計(jì)和保障系統(tǒng)及其資源單個(gè)要素的度量參數(shù)（單項(xiàng)參數(shù)），綜合參數(shù)與單項(xiàng)參數(shù)之間存在著主從層次和相互關(guān)系。本文從裝備研制的工程實(shí)際出發(fā)，通過對(duì)近年裝備研制過程中常用的保障性定量參數(shù)進(jìn)行梳理分析，根據(jù)產(chǎn)品層次提出保障性定量參數(shù)的基本集合，并對(duì)每個(gè)參數(shù)的適用范圍及驗(yàn)證時(shí)機(jī)進(jìn)行明確，為確保裝備保障性指標(biāo)要求的全面、合理、可驗(yàn)證和可評(píng)估奠定基礎(chǔ)。

1 國(guó)外研究現(xiàn)狀分析

美國(guó)是保障性方法和理論研究的源地，二戰(zhàn)后，在高新技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，新研裝備的系統(tǒng)組成日益復(fù)雜，其功能集成化程度越來(lái)越高，技術(shù)水平越來(lái)越先進(jìn)，其保障問題逐漸暴露[2]。然而在工程實(shí)際中，通常只重視主裝備設(shè)計(jì)，而沒有同步開展保障性設(shè)計(jì)和保障系統(tǒng)規(guī)劃，使裝備在交付使用后，由于保障系統(tǒng)建設(shè)滯后，裝備先進(jìn)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性不能得到充分發(fā)揮，嚴(yán)重降低了部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力和保障力，裝備的全壽命周期費(fèi)用急劇增長(zhǎng)。20世紀(jì)70年代以后，美國(guó)每年在裝備使用和保障上花的費(fèi)用占國(guó)防預(yù)算的三分之一，而對(duì)于每型裝備，其在全壽命周期中的保障費(fèi)用占全壽命費(fèi)用的比率高達(dá)60%，有的甚至達(dá)到70%~80%[2]。

面向裝備的工程現(xiàn)實(shí)需求，美國(guó)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(shè)計(jì)過程中進(jìn)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(shè)計(jì)分析工作，并規(guī)劃研制保障資源，使裝備在交付使用后能盡快形成戰(zhàn)斗力和保障力。與此同時(shí)，美國(guó)先后頒布了一系列綜合保障相關(guān)指導(dǎo)文件，包括指令文件、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等，用以指導(dǎo)裝備綜合保障工作開展，同時(shí)對(duì)裝備系統(tǒng)的定義進(jìn)行了重新明確：

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

b）明確裝備的性能應(yīng)包含使用和保障特性，規(guī)定可靠性、測(cè)試性和維修性等要求作為重要的性能指標(biāo)，在裝備設(shè)計(jì)過程中要著重考慮；

c）采用綜合設(shè)計(jì)方法，將主裝備與保障系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行同步論證和同步設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)主裝備與保障系統(tǒng)間的優(yōu)化整合。在主裝備部署使用時(shí)，同步建立保障系統(tǒng)，形成戰(zhàn)斗力和保障力。

美軍在裝備發(fā)展過程中推行綜合保障工作以來(lái)，逐步把保障性定量和定性要求作為裝備設(shè)計(jì)生產(chǎn)決策的重要依據(jù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美軍綜合保障工作的有效開展將主要裝備的執(zhí)行任務(wù)率由50%提升到80%~90%。

2 保障性參數(shù)分類及其特點(diǎn)

借鑒國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)制定了GJB3872《裝備綜合保障通用要求》等保障性規(guī)范，規(guī)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(duì)裝備系統(tǒng)的戰(zhàn)備完好性要求、針對(duì)主裝備的設(shè)計(jì)特性要求以及針對(duì)保障系統(tǒng)及其資源的要求。定性要求一般包括針對(duì)裝備系統(tǒng)、主裝備保障性設(shè)計(jì)、保障系統(tǒng)及其資源等幾方面的非量化要求。裝備系統(tǒng)的定性要求主要是指標(biāo)準(zhǔn)化等的原則性要求；主裝備保障性設(shè)計(jì)方面的定性要求主要是指可靠性、維修性、測(cè)試性的定性要求和需要納入設(shè)計(jì)的有關(guān)保障性要求；保障系統(tǒng)及其資源的定性要求主要是指在進(jìn)行保障系統(tǒng)方案規(guī)劃和研制時(shí)需要統(tǒng)籌考慮和遵循的準(zhǔn)則和約束條件。

2.1 類 別

保障性是裝備系統(tǒng)的一種特性，是從保障的角度對(duì)整個(gè)裝備系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)描述[3]。對(duì)于裝備系統(tǒng)而言，保障性參數(shù)是用于描述直接反映裝備戰(zhàn)備完好性、任務(wù)成功性和使用與保障費(fèi)用等要求的參數(shù)。從保障性的定義可以看出，保障性強(qiáng)調(diào)裝備自身的設(shè)計(jì)特性和外部的保障條件2個(gè)方面[4]：a）裝備的設(shè)計(jì)在滿足功能和性能要求的同時(shí)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(wù)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(jù)保障性的內(nèi)涵和定義，裝備的保障性參數(shù)可分為以下3類[5]：

a）保障性綜合參數(shù)。

這是根據(jù)裝備的保障性目標(biāo)要求而提出的參數(shù)，從總體上反映裝備具有的保障性水平，常用的參數(shù)有使用可用度、技術(shù)準(zhǔn)備完好率、準(zhǔn)備時(shí)間等。

b）設(shè)計(jì)特性參數(shù)。

這是與裝備保障性有關(guān)的具體設(shè)計(jì)參數(shù)。以導(dǎo)彈武器裝備為例，常用的保障性設(shè)計(jì)參數(shù)有：發(fā)射可靠度、飛行可靠度、平均修復(fù)時(shí)間、故障檢測(cè)率、故障隔離率和虛警率等。

c）保障系統(tǒng)及其資源參數(shù)。

這是根據(jù)裝備的實(shí)際保障要求而定的參數(shù)。裝備常用的保障系統(tǒng)參數(shù)有：備件利用率、備件滿足率、保障設(shè)備利用率、保障設(shè)備滿足率等。

2.2 特 點(diǎn)

保障性參數(shù)具有以下特點(diǎn)：

a）階段性。

保障性參數(shù)具有階段性特點(diǎn)，在裝備全壽命周期過程中，隨著設(shè)計(jì)缺陷的暴露及有針對(duì)性的改進(jìn)，其保障性水平會(huì)不斷增長(zhǎng)。因而，在不同階段、針對(duì)不同對(duì)象需要提出不同的保障性參數(shù)指標(biāo)。

b）層次性。

根據(jù)保障性參數(shù)類別，可以將保障性參數(shù)分為兩個(gè)層次：1）綜合參數(shù)；2）單項(xiàng)參數(shù)（包括設(shè)計(jì)特性參數(shù)和保障系統(tǒng)及其資源參數(shù)兩類）。其中，綜合參數(shù)是規(guī)定或描述裝備平時(shí)戰(zhàn)備完好狀態(tài)或戰(zhàn)時(shí)完成預(yù)定任務(wù)目標(biāo)能力的參數(shù)，不能直接作為裝備工程設(shè)計(jì)的依據(jù)，應(yīng)在詳細(xì)分析影響戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性的各種因素的基礎(chǔ)之上，從綜合參數(shù)中分解出能設(shè)計(jì)、能監(jiān)控、能跟蹤、能試驗(yàn)驗(yàn)證的、具體的單項(xiàng)特性參數(shù)，以保證裝備的戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性要求目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3 保障性參數(shù)基本集合

3.1 建立原則

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

圖1 保障性參數(shù)基本集合要素

全系統(tǒng)是指各種保障性參數(shù)所依附的對(duì)象，一般包括從元器件/零部件到單機(jī)設(shè)備/分系統(tǒng)、從分系統(tǒng)到裝備、從硬件到軟件、從主裝備到保障系統(tǒng)、從單一裝備到裝備體系的各個(gè)層次、各個(gè)方面[6]。從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，必須從整體上對(duì)保障性工作的對(duì)象進(jìn)行宏觀把握，保障性參數(shù)基本集合應(yīng)該能覆蓋整個(gè)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(shè)計(jì)定型階段、生產(chǎn)、使用以及退役處理等階段[6]。保障性參數(shù)最終度量的是裝備在使用階段的戰(zhàn)備完好性水平，保障性參數(shù)體系應(yīng)該能夠反映裝備壽命剖面、任務(wù)剖面各階段的保障性要求。通常，使用方根據(jù)使用要求，確定保障性指標(biāo)要求并轉(zhuǎn)化為合同或任務(wù)書要求，承制方將這些要求逐層分解，確保指標(biāo)的可設(shè)計(jì)、可驗(yàn)證。因此，保障性參數(shù)體系貫穿了裝備的全壽命周期過程。

對(duì)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(diǎn)的個(gè)性特征，通用特性是反映不同裝備均應(yīng)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(cè)試性、維修性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性等特性密切相關(guān)，保障參數(shù)基本集合應(yīng)該能夠反映這些特性以及由這些特性組合而來(lái)的戰(zhàn)備完好性、任務(wù)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(chǎn)品是保障性參數(shù)所依附的對(duì)象，由于發(fā)射平臺(tái)的不同，裝備的組成也存在一定的差異，本著保障性參數(shù)基本集合的全系統(tǒng)原則，首先應(yīng)該明確裝備的組成。除此之外，鑒于保障性參數(shù)基本集合應(yīng)該能夠反映壽命剖面各階段的保障性要求，因此，還需根據(jù)使用任務(wù)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(shù)基本集合的確定

鑒于裝備的復(fù)雜性，其保障性要用多個(gè)或一組參數(shù)來(lái)表示[7]。根據(jù)保障性定義及參數(shù)分類，按照全系統(tǒng)、全過程、全特性的確定原則，以導(dǎo)彈武器裝備為研究對(duì)象，在典型裝備保障性要求梳理分析的基礎(chǔ)上，確定裝備保障性定量參數(shù)基本集合如表1所示。

表1 裝備保障性參數(shù)基本集合

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從裝備研制的實(shí)際出發(fā)，根據(jù)保障性定義及參數(shù)分類，按照全系統(tǒng)、全過程、全特性的確定原則，提出裝備保障性定量參數(shù)的基本集合，并對(duì)每個(gè)參數(shù)的適用范圍及驗(yàn)證時(shí)機(jī)進(jìn)行了明確，為裝備開展保障性指標(biāo)論證、驗(yàn)證和評(píng)估等工作奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，從而最終提高裝備的保障水平和實(shí)戰(zhàn)化能力。

[1] 總裝備部技術(shù)基礎(chǔ)管理中心, 航空工業(yè)發(fā)展研究中心, 等. 可靠性維修性保障性術(shù)語(yǔ). GJB 451A-2005[S]. 北京: 總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部, 2005.

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

[3] 軍標(biāo)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(biāo)出版發(fā)行部, 1999.

[4] 宋太亮. 裝備保障性系統(tǒng)工程[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2008.

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

[6] 康銳, 王自力. 裝備全系統(tǒng)全特性全過程質(zhì)量管理概述[J]. 國(guó)防技術(shù)基礎(chǔ), 2007(4): 25-29.

[7] 王靜, 李文釗. 裝備保障性工作的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐[C]. 北京: 2013年航天可靠性學(xué)術(shù)交流會(huì)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?yàn)榭傮w可靠性、安全性、維修性、保障性