王語梁, 張靜遠(yuǎn), 丁 平

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裝備陣地值班貯存可靠性及評估方法

王語梁1, 張靜遠(yuǎn)1, 丁 平2

(1. 海軍工程大學(xué) 兵器工程系, 湖北 武漢, 430033; 2. 中國船舶重工集團公司第705研究所, 陜西 西安, 710075)

提出了裝備陣地值班貯存可靠性的概念, 研究了裝備在陣地值班時的貯存可靠性, 根據(jù)裝備陣地值班的環(huán)境特點及所掌握的數(shù)據(jù)類型, 提出了經(jīng)典統(tǒng)計和Bayes兩種評估方法, 制定了相應(yīng)的可靠性評估程序, 并結(jié)合裝備陣地值班試驗數(shù)據(jù), 分別運用這兩種評估方法對值班裝備可靠性進行了評估, 給出了值班裝備陣地貯存可靠性變化規(guī)律, 可以作為評估裝備使用可靠性的量化指標(biāo)之一, 也可為改進裝備貯存可靠性提供參考。

陣地值班; 貯存可靠性; 評估方法

0 引言

本文所涉及的“裝備”是指對部隊日常作戰(zhàn)、訓(xùn)練使用的魚雷、導(dǎo)彈、水雷等武器裝備的統(tǒng)稱。雷彈裝備在技術(shù)陣地通常按3級戰(zhàn)備狀態(tài)貯存, 其可靠性水平用貯存可靠度表征。3級戰(zhàn)備狀態(tài)的裝備一旦經(jīng)過技術(shù)準(zhǔn)備轉(zhuǎn)級為1級戰(zhàn)備狀態(tài), 通常要直接裝載到艦艇平臺上, 其在艦艇上裝載期間的可靠性水平用裝載可靠度表征。當(dāng)由于備戰(zhàn)需要提前準(zhǔn)備1級雷彈裝備或者其他原因不能直接裝載到艦艇上時, 1級狀態(tài)裝備往往要在技術(shù)陣地貯存一定時間。1級雷彈裝備在技術(shù)陣地存放這一事件有時也通俗地稱為陣地值班。1級狀態(tài)裝備在陣地值班時的貯存狀態(tài)通常與3級狀態(tài)裝備的貯存狀態(tài)不同: 3級狀態(tài)裝備通常在包裝箱內(nèi)貯存, 密封充氮或者干燥空氣, 條件較好; 1級狀態(tài)裝備往往是不裝入包裝箱, 在戰(zhàn)備雷彈庫貯存。由于裝備裸露在空氣中, 環(huán)境條件較差, 因此難以把握其可靠性狀態(tài)。到目前為止, 還沒有專門的可靠性參數(shù)來表征該狀態(tài)下的裝備可靠性水平?？紤]到都是出于技術(shù)陣地貯存狀態(tài), 只是由于任務(wù)不同而分為普通貯存和陣地值班貯存2種情況, 因此這里仍借用貯存可靠性的概念, 通過增加陣地值班定語來加以區(qū)分, 即提出陣地值班貯存可靠性的概念, 來表征1級狀態(tài)雷彈裝備在陣地值班期間的貯存可靠性水平。對應(yīng)的定量度量稱為陣地值班貯存可靠度。

1級狀態(tài)裝備陣地值班貯存時間長短是根據(jù)戰(zhàn)斗任務(wù)要求來決定的。此前由于1級狀態(tài)裝備在技術(shù)陣地貯存時間不長, 因此常常假定其可靠性不變, 即陣地貯存時間對1級狀態(tài)下裝備的可靠性沒有影響[1]?，F(xiàn)在由于應(yīng)急戰(zhàn)備需要經(jīng)常貯存較長時間, 貯存時間和貯存環(huán)境對1級狀態(tài)裝備的可靠性是否有大的影響, 貯存期間裝備的可靠性是否有明顯變化, 這些都是使用者極為關(guān)注的問題, 必須對其進行定量分析。本文將重點研究1級狀態(tài)裝備在陣地值班狀態(tài)下的貯存可靠性問題, 分析1級狀態(tài)的裝備在陣地值班貯存狀態(tài)下收集到的可靠性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 同時給出了裝備陣地值班貯存可靠性試驗數(shù)據(jù)的處理方法。

1 裝備陣地值班貯存可靠性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在1級狀態(tài)裝備陣地值班期間, 貯存環(huán)境(如潮濕、溫度以及搬運吊裝過程中的震動等)將對其技術(shù)狀態(tài)產(chǎn)生影響。在此過程中, 1級狀態(tài)裝備組件或系統(tǒng)參數(shù)會發(fā)生漂移, 使裝備出現(xiàn)故障。

裝備的陣地貯存試驗可以結(jié)合裝備日常維護使用進行, 而具體的數(shù)據(jù)選擇則可以根據(jù)其給定的可靠性水平來確定。根據(jù)常用的陣地值班時間需求以及裝備的實際貯存可靠性水平, 一般可以分別選擇6、9、12個月等貯存時間對陣地貯存的1級狀態(tài)裝備進行技術(shù)檢查, 并獲得這些時間的故障條次數(shù)。其表達(dá)式為

其中, 時間量綱為天。

陣地貯存成敗型數(shù)據(jù)(式(1))實際上是典型的一次性可靠性試驗數(shù)據(jù), 因此, 可以利用一次性可靠性試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理方法對其進行處理。

當(dāng)陣地貯存對裝備質(zhì)量影響較大時, 可以利用裝備系統(tǒng)檢查數(shù)據(jù)對其影響因素進行分析, 確定影響裝備陣地貯存的關(guān)鍵因素, 并為進一步分析影響1級狀態(tài)裝備質(zhì)量的關(guān)鍵分系統(tǒng)或關(guān)鍵組件奠定基礎(chǔ)。

2 裝備陣地值班貯存可靠性評估方法

2.1 評估方法的選擇

根據(jù)不同的試驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和對裝備陣地貯存可靠性信息了解的程度, 對裝備陣地貯存可靠度評估方法進行合理選擇。當(dāng)收集到的裝備陣地貯存可靠性信息較多時, 采用經(jīng)典統(tǒng)計方法對試驗數(shù)據(jù)進行處理; 當(dāng)對裝備陣地值班貯存可靠性試驗信息較少或?qū)ζ錃v史經(jīng)驗了解較多時, 可以采用Bayes方法對其進行處理, 以便充分利用各類信息, 提高其評估精度。在獲得了一組不同時間的陣地貯存成敗型數(shù)據(jù)或評估結(jié)果后, 就可以利用擬合方法研究裝備陣地貯存可靠性的變化規(guī)律。

2.2 經(jīng)典統(tǒng)計方法

針對陣地貯存試驗數(shù)據(jù)(式(2)), 可以十分方便地得到裝備在陣地貯存到不同時間(以貯存的天數(shù)計)的陣地貯存可靠度評估結(jié)果。較為典型的時間點如下。

1) 裝備陣地貯存180天的貯存可靠度為

2) 裝備陣地貯存270天的貯存可靠度為

3) 裝備陣地貯存360天的貯存可靠度為

2.3 Bayes方法

以上評估方法適用于裝備在陣地貯存任意時間的可靠度評估, 部隊可根據(jù)具體的戰(zhàn)斗要求確定陣地貯存時間。

2.4 陣地貯存可靠性變化規(guī)律分析模型

利用以上可靠性評估方法可以給出不同貯存時間下的陣地值班貯存可靠度。在實際中, 使用人員希望能獲得陣地貯存條件下貯存可靠性變化規(guī)律, 以便靈活地安排1級狀態(tài)裝備的貯存數(shù)量和陣地貯存時間。為此, 可以根據(jù)不同時間下的陣地貯存可靠性評估結(jié)果進行擬合, 獲得其陣地貯存條件下的貯存可靠性變化規(guī)律。

利用各個貯存時間的貯存可靠性評估結(jié)果, 就可以得到裝備的陣地貯存故障率估計

解上述規(guī)劃問題, 即可得到陣地貯存故障率估計為

3 裝備陣地值班貯存可靠性評估程序

要實現(xiàn)裝備在陣地值班條件下的貯存可靠性評估, 需要根據(jù)試驗條件和考察目的確定陣地貯存時間、可靠性信息收集的范圍和方法以及故障判據(jù)。具體步驟如下。

1) 制定1級狀態(tài)的裝備陣地值班貯存可靠性試驗信息表, 收集1級狀態(tài)的裝備陣地貯存的系統(tǒng)檢查歷史信息。

2) 根據(jù)1級狀態(tài)裝備的系統(tǒng)檢查歷史情況, 確定1級狀態(tài)裝備的陣地貯存可靠性試驗量。若裝備系統(tǒng)檢查歷史信息較多, 且陣地貯存時間較長, 可適當(dāng)減少試驗量, 甚至不進行專門陣地值班貯存可靠性試驗; 若裝備系統(tǒng)檢查歷史信息較少, 則應(yīng)專門安排一定數(shù)量的1級狀態(tài)裝備的陣地貯存可靠性試驗。

3) 收集1級狀態(tài)裝備的陣地貯存可靠性試驗信息, 填寫裝備系統(tǒng)檢查信息表。

4) 依據(jù)故障判據(jù)將1級狀態(tài)裝備系統(tǒng)檢查信息轉(zhuǎn)換為其陣地值班貯存可靠性成敗型數(shù)據(jù), 并對成敗型數(shù)據(jù)進行處理, 獲得1級狀態(tài)裝備陣地值班貯存可靠性評估結(jié)果。

5) 利用1級狀態(tài)裝備在不同貯存時間下的陣地值班貯存可靠性評估結(jié)果, 擬合裝備陣地值班條件下的貯存可靠性變化規(guī)律。

4 算例

參與陣地貯存試驗的裝備數(shù)為60, 裝備陣地貯存到3個月、6個月、9個月、12個月、15個月(以下用下標(biāo)表示)時進行檢測, 檢測結(jié)果依次為(12, 1), (18, 4), (9, 2), (6, 2), (15, 5)。

1) 經(jīng)典統(tǒng)計方法

對上述試驗結(jié)果, 利用經(jīng)典的成敗型數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法得到各陣地貯存時間的可靠度:3=0.9167;6=0.7888;9= 0.7888;12=0.6667;15= 0.6667。

2) Bayes方法分析

根據(jù)裝備設(shè)計定型階段的試驗信息以及使用經(jīng)驗, 可以給出裝備陣地貯存3個月的陣地貯存可靠度應(yīng)不會低于0.5的較為保守的估計。應(yīng)用Bayes方法估計各陣地貯存時間的可靠度:3=0.861 1;6=0.732 1;9=0.617 5;12=0.481 7;15= 0.426 8。

3) 貯存可靠性變化規(guī)律分析

根據(jù)各陣地貯存時間的貯存可靠度估計結(jié)果, 利用擬合方法得到陣地貯存失效率為

故裝備的陣地貯存可靠度函數(shù)為

比較上述結(jié)果發(fā)現(xiàn), 由于試驗量的限制, 用經(jīng)典的成敗型統(tǒng)計方法得到估計結(jié)果受試驗結(jié)果的影響較大, 不能很好地反映陣地貯存可靠性的變化規(guī)律, 而Bayes方法有效綜合了裝備陣地貯存可靠性的先驗信息, 較好地解決了試驗量不足的問題, 提高了評估精度。

5 結(jié)束語

本文研究了裝備在陣地值班貯存階段的可靠性, 根據(jù)不同的試驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和對裝備陣地值班貯存可靠性信息了解的程度, 分別運用經(jīng)典統(tǒng)計方法和Bayes方法對陣地值班裝備貯存可靠性進行評估, 提出了裝備陣地值班貯存可靠性變化規(guī)律的分析模型, 給出了裝備陣地值班條件下的貯存可靠性評估程序。試驗和計算實例結(jié)果表明, 該方法可以有效評估陣地值班裝備的貯存可靠性, 可以作為評估裝備使用可靠性的量化指標(biāo)之一。

[1] 孟慶玉, 周徐昌．魚雷可靠性工程基礎(chǔ)[M]．武漢: 海軍工程大學(xué)出版社, 1987．

[2] 陳家鼎．生存分析與可靠性[M]．北京: 北京大學(xué)出版社, 2005．

[3] 吳喜之．現(xiàn)代貝葉斯統(tǒng)計學(xué)[M]．北京: 中國統(tǒng)計出版社, 2000．

Storage Reliability of Equipment on Duty at Ground and Evaluation Method

WANG Yu-liang1, ZHANG Jing-yuan1, DING Ping2

(1. Department of Weaponry Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China; 2. The 705 Research Institute, China Shipbuilding Industry Corporation, Xi’an 710075, China )

This paper presents a concept of storage reliability of equipment on duty at ground, and puts forward a classical statistical evaluation method and a Bayesian evaluation method according to ground environment of equipment which is on duty and existing data type. Corresponding evaluation procedures of storage reliability are proposed, and storage reliability of equipment on duty at ground is evaluated with the above two methods, respectively, based on the test data to obtain its variation tendency. The present storage reliability of equipment on duty at ground may be taken as one of the quantitative parameters for usage reliability evaluation of equipment, and may provide a reference for improving storage reliability of equipment.

on duty at ground; storage reliability; evaluation method

TJ760.1

A

1673-1948(2012)05-0384-04

2012-03-01;

2012-06-05.

王語梁(1972-), 男, 工程師, 主要從事水中兵器裝備技術(shù)管理工作與研究.

(責(zé)任編輯: 陳 曦)