胡軍龍
(海裝裝備項(xiàng)目管理中心,北京,100071)
保障性是武器裝備的重要作戰(zhàn)使用性能,一種新的武器裝備能否發(fā)揮效能,在很大程度上取決于武器裝備交付部隊(duì)后的綜合保障能力。保障資源是武器裝備構(gòu)成保障系統(tǒng)的物資基礎(chǔ),是實(shí)施保障的基本手段[1]。機(jī)載備件對(duì)飛機(jī)的作戰(zhàn)使用、維護(hù)訓(xùn)練必不可少,各系統(tǒng)備件的保障能力直接影響系統(tǒng)的使用壽命、維護(hù)成本和持續(xù)發(fā)揮戰(zhàn)斗效能。由于飛機(jī)各系統(tǒng)部件組成復(fù)雜、種類繁多、數(shù)量大,因此,必須采用科學(xué)方法對(duì)各系統(tǒng)加以分析,確定系統(tǒng)備件需求量,進(jìn)而對(duì)備件品種、數(shù)量和保障率進(jìn)行評(píng)估。
機(jī)載備件是飛機(jī)裝備實(shí)施維修的重要資源,是平時(shí)保障飛機(jī)裝備良好戰(zhàn)備狀態(tài),戰(zhàn)時(shí)保持和恢復(fù)戰(zhàn)斗力的重要因素。準(zhǔn)確地確定機(jī)載備件的品種和數(shù)量是供應(yīng)保障的核心工作。
在確定機(jī)載備件種類和數(shù)量時(shí),應(yīng)考慮如下原則:
1)要考慮平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)的區(qū)別,戰(zhàn)時(shí)除了正常的消耗外,還要考慮戰(zhàn)損的影響。
2)備件的品種和數(shù)量要以達(dá)到戰(zhàn)備完好性要求為目標(biāo),按戰(zhàn)備完好性要求來(lái)配置;
3)確定備件品種和數(shù)量時(shí),應(yīng)考慮在達(dá)到戰(zhàn)備完好性要求的前提下,以費(fèi)用作為約束條件;
4)應(yīng)考慮初始備件與后續(xù)備件的區(qū)別,后續(xù)備件應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用數(shù)據(jù),在初始備件的基礎(chǔ)上加以修正確定。
確定機(jī)載備件品種和數(shù)量具體的分析工作可分為以下五步:
1)根據(jù)使用與維修工作分析中記錄的維修工作與備品備件的關(guān)系,確定出備品備件的品種;
2)確定備品備件的屬性,區(qū)分備品備件為不可修件和可修件;
3)對(duì)于不可修件,確定出各維修級(jí)別上在備件保證期內(nèi)修復(fù)性維修和預(yù)防性修復(fù)所需備品備件的數(shù)量;
4)對(duì)可修件,根據(jù)各維修級(jí)別的修復(fù)率和周轉(zhuǎn)時(shí)間,確定出各維修級(jí)別上在備件保障期內(nèi)修復(fù)性維修和預(yù)防性維修所需備品備件的數(shù)量;
5)確定出裝備初始保障的初始備品備件的庫(kù)存建議。
機(jī)載備件按壽命分布可分為指數(shù)壽命件或隨機(jī)失效件、正態(tài)和威布爾壽命件等形式。按結(jié)構(gòu)屬性可分為:電子備件,其壽命按指數(shù)分布;機(jī)械結(jié)構(gòu)備件,其壽命按正態(tài)分布,屬限壽件。機(jī)械結(jié)構(gòu)件按壽命長(zhǎng)短又可劃分為全壽件、單壽件、短壽件;其它備件,如橡塑件等,其壽命按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出,也可歸入限壽件。如表 1。
表1備件的壽命分布類型及其壽命分布
根據(jù)機(jī)載備件壽命分布不同采用不同的計(jì)算模型,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算,即可確定備件的需求數(shù)量。
1.4.1 指數(shù)壽命型備件計(jì)算模型
機(jī)載某項(xiàng)零部件所需備件數(shù)量可按式(1)確定,即:
式中:Q—裝備中某零部件所需備件數(shù)量;P—備件保障概率;N—某零部件在裝備中的單機(jī)用數(shù);λ—裝備中某零部件的失效率;t—周轉(zhuǎn)期內(nèi)累計(jì)工作時(shí)間??砂床煌闆r分別處理,例如:對(duì)不可修復(fù)件,t取初始保障期內(nèi)裝備或備件更新周期內(nèi)累計(jì)工作時(shí)數(shù)(h);對(duì)可修復(fù)件又分為:基層級(jí)更換后送中繼級(jí)或基地級(jí)修復(fù),此時(shí)取修理周轉(zhuǎn)期內(nèi)裝備累計(jì)工作時(shí)數(shù)(h);或在基層級(jí)修復(fù),此時(shí)應(yīng)滿足備件的平均故障間隔時(shí)間遠(yuǎn)大于該件的平均修復(fù)時(shí)間,t用平均修復(fù)時(shí)間代替修理周轉(zhuǎn)期內(nèi)裝備累計(jì)工作時(shí)間。
當(dāng)Nλt>5時(shí),可用正態(tài)分布近似計(jì)算,則備件需求量的計(jì)算式簡(jiǎn)化為:
up—正態(tài)分布分位數(shù),可從GB4086.1中查出,P與up值的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2。
表2與值的對(duì)應(yīng)關(guān)系
1.4.2 正態(tài)壽命型備件計(jì)算模型
已知正態(tài)壽命件均值為E,標(biāo)準(zhǔn)差為σ,更換周期為t,需備件時(shí)能得到備件概率P條件下,單項(xiàng)件備件需求量Q為:
由式(2)導(dǎo)出式(3),按正態(tài)分布近似計(jì)算指數(shù)壽命件,將E=(1/Nλ),σ2=1/(Nλ)2代入式(2)即可。
1.4.3 威布爾壽命型備件計(jì)算模型
已知該備件形狀、尺度、位置等參數(shù)分別為β、η、γ。壽命件更換周期為t,則在滿足備件保障概率P的條件下,備件需求量Q為:
式中:Q為所需備件數(shù);為正態(tài)分布分位數(shù),可從統(tǒng)計(jì)分布數(shù)值表中查出;E為平均壽命,(設(shè)位置參數(shù)γ=0);是變異系數(shù)k=1,對(duì)指數(shù)分布,對(duì)威布爾分布,
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)求威布爾分布參數(shù)(β,η)的方法及Γ分布表見(jiàn)IEC61649-1997威布爾分布擬合優(yōu)度檢驗(yàn)及置信區(qū)間、置信下限。
1.4.4 不確定類型機(jī)載備件數(shù)量計(jì)算
對(duì)于因不便于判斷而無(wú)法歸屬上面三種類型的備件,其數(shù)量的確定可參考如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。
1)對(duì)不可修復(fù)機(jī)載裝備初始備件的計(jì)算
機(jī)載裝備在確定的貯存期內(nèi),其維修工作僅僅依靠現(xiàn)成的備件,備件數(shù)量的需要是以貯存期內(nèi)故障期望數(shù)的估計(jì)為基礎(chǔ),并且在修理時(shí)需要的備件能夠獲得的概率不小于給定值p。
不考慮戰(zhàn)損條件的計(jì)算:?jiǎn)蝹€(gè)系統(tǒng)(或設(shè)備)的第i類設(shè)備(或零部件)在Ti內(nèi)備件數(shù)量的上限為:
式中:Ti—第i類設(shè)備的貯存期 (或計(jì)劃時(shí)效期);Ni—第i類設(shè)備在單個(gè)系統(tǒng)上的裝配數(shù)量;λi—第i類設(shè)備的貯存(含檢測(cè))失效率;Kp—備件獲得概率為p的正態(tài)分布分位點(diǎn)。
λi的計(jì)算,可根據(jù)相似機(jī)載裝備的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì),計(jì)算式為:
式中:T—累計(jì)貯存 (含檢測(cè))時(shí)間;Z—失效次數(shù);γ—置信度。
2)對(duì)可修機(jī)載裝備初始備件的計(jì)算
單個(gè)系統(tǒng)(或設(shè)備)的第i類可修設(shè)備(或零部件)在Ti內(nèi)備件數(shù)量的上限為:
計(jì)算中需要確定的基本數(shù)據(jù)主要有貯存使用時(shí)間、一臺(tái)裝備上含有同類零件的數(shù)量、備件修復(fù)率和失效率等。
對(duì)于不可修復(fù)件,一旦出現(xiàn)故障,就需要以新的備件更換該零部件,這也就意味著該零部件已經(jīng)完全報(bào)廢。而對(duì)于可修復(fù)件,由于故障的零部件還可以修復(fù),修復(fù)后將歸入周轉(zhuǎn)備件繼續(xù)使用,所以對(duì)可修復(fù)件必需考慮其修復(fù)率[2]。
對(duì)機(jī)載備件保障能力的評(píng)估可以分為從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行評(píng)估。
對(duì)機(jī)載備件保障能力加以評(píng)價(jià),需要收集的信息主要包括:收集統(tǒng)計(jì)使用、維修工作中裝備每一次需要備件和獲得備件的時(shí)間、地點(diǎn)、種類和數(shù)量;了解每一次備件到位情況;計(jì)算各種備件的滿足率;了解不同的使用與維修任務(wù)、備件訂購(gòu)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等環(huán)境對(duì)備件保障的影響;現(xiàn)役類似裝備供應(yīng)保障數(shù)據(jù);供應(yīng)保障實(shí)際記錄及裝備使用與維修工作記錄;備件保障試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
機(jī)載備件保障能力的定性評(píng)價(jià)內(nèi)容包括:
1)備件的質(zhì)量保證要求。包括功能、結(jié)構(gòu)、精度與原件一致性的要求等。
2)備件保障管理。裝備在維修時(shí)備件能否及時(shí)供應(yīng),倉(cāng)庫(kù)備件的完好率是否滿足要求直接影響備件保障。
3)備件貯存環(huán)境條件。備件的貯存條件好則廢品率就低。
定量評(píng)價(jià)通過(guò)下列公式計(jì)算獲得的備件保障數(shù)據(jù)信息如下:
1)備件品種滿足率A1
式中:M1—現(xiàn)有的備件品種;M—應(yīng)有的備件品種。
2)備件數(shù)量滿足率A2
式中:Q1—現(xiàn)有的備件數(shù)量;Q—應(yīng)有的備件數(shù)量。
3)備件保障率As。備件保障率(As)指在規(guī)定條件下,機(jī)載裝備在任一隨機(jī)時(shí)刻能得到所需備件的概率。
式中:TMUT為機(jī)載裝備平均可用時(shí)間;TS為備件平均供應(yīng)時(shí)間。
依據(jù)不同種類機(jī)載備件的壽命特性與需求量的關(guān)系,提出備件需求量的預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)公式,求得備件的需求量,實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)各系統(tǒng)備件保障能力的評(píng)估。但是因數(shù)學(xué)公式模型抽象,眾多參數(shù)的確定取決于對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理。因此,針對(duì)機(jī)載備件的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)仍然需要更加深入的研究。