胡 斌，徐 康

（電子科學(xué)研究院，北京 100041）

引言

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，武器裝備信息化程度越來越高，軟件密集型裝備應(yīng)運(yùn)而生，并逐步成為信息化戰(zhàn)場(chǎng)上的主力軍，對(duì)作戰(zhàn)任務(wù)的完成發(fā)揮著越來越重要的作用。軟件密集型裝備呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣、技術(shù)密集等明顯特征，使軟件密集型裝備保障要求更高、難度更大、耗費(fèi)更多[1]。而備件是部隊(duì)“兩成兩力”(成建制、成系統(tǒng)形成作戰(zhàn)能力和保障能力)建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)裝備平時(shí)、戰(zhàn)時(shí)保障都有深遠(yuǎn)影響[2]?；诖搜芯寇浖芗脱b備備件保障優(yōu)化方法意義重大。

1 系統(tǒng)總體在備件保障中的作用

軟件密集型裝備備件的保障工作不同于一般機(jī)械類裝備，必須發(fā)揮系統(tǒng)總體的作用，系統(tǒng)分析、統(tǒng)一規(guī)劃、管理狀態(tài)、充分利用各項(xiàng)資源、提高保障效率。

1）備件系統(tǒng)級(jí)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試

在大型軟件密集型裝備中，一個(gè)單獨(dú)LRU的各項(xiàng)指標(biāo)正常，并不代表它放在大系統(tǒng)內(nèi)能達(dá)到系統(tǒng)要求。

所以統(tǒng)一采購后的備件還不能直接交付使用，必須經(jīng)過系統(tǒng)級(jí)聯(lián)調(diào)聯(lián)試，使備件在應(yīng)用軟件、功能配置等方面達(dá)到與實(shí)裝一致的狀態(tài)。

2）備件狀態(tài)的控制

借鑒原有裝備研制階段的質(zhì)量、狀態(tài)控制的經(jīng)驗(yàn)，由系統(tǒng)總體對(duì)備件的采購、生產(chǎn)、維修、升級(jí)和報(bào)廢等全壽命周期進(jìn)行監(jiān)控，確保備件的技術(shù)狀態(tài)。

3）備件維護(hù)、升級(jí)和管理

由于過去機(jī)電設(shè)備在傳統(tǒng)武器裝備中所占比重較高，機(jī)電設(shè)備在維修管理方面，其故障機(jī)理比較明確，健康狀況比較容易檢測(cè)、評(píng)估和預(yù)測(cè)，而軟件密集型裝備卻有別于機(jī)電設(shè)備，系統(tǒng)交聯(lián)關(guān)系復(fù)雜，單從設(shè)備健康狀況的判別角度來說，軟硬件等各種因素的組合對(duì)不同設(shè)備的影響要復(fù)雜得多，單個(gè)分系統(tǒng)很難對(duì)故障進(jìn)行定位；同時(shí)電子設(shè)備需定期進(jìn)行加電維護(hù)。統(tǒng)一管理可以發(fā)揮系統(tǒng)總體在人員、技術(shù)、設(shè)備等方面的優(yōu)勢(shì)配合用戶進(jìn)行備件管理，定期檢查備件功能性能，控制備件狀態(tài)，確保備件隨時(shí)可用。

4）備件資源互補(bǔ)

通過系統(tǒng)優(yōu)化分析，發(fā)揮系統(tǒng)總體優(yōu)勢(shì)籌措建立二線備件庫，在一線備件無法滿足需求時(shí)臨時(shí)由二線備件周轉(zhuǎn)使用，實(shí)現(xiàn)資源共享。

5）裝備多地保障

在裝備需要多地保障的情況下，系統(tǒng)總體可對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)合備件使用情況合理制定轉(zhuǎn)場(chǎng)備件清單，并確定保障模式，在完成備件轉(zhuǎn)場(chǎng)后的檢測(cè)和維護(hù)工作的同時(shí)，及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行故障定位、縮短維修周期，確保不會(huì)因備件保障問題影響裝備完好率。

2 備件保障中的站點(diǎn)設(shè)置

備件的系統(tǒng)優(yōu)化配置，首先面對(duì)是備件的站點(diǎn)配置問題。所謂站點(diǎn)就是存放備件的地點(diǎn)。存放備件的站點(diǎn)有多種多樣，因?qū)嶋H的狀況而異，可結(jié)為兩站制和多站制。在多站制中最通用的是三站制。

兩站制是指現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)和備件供應(yīng)站點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)備件是指存放在裝備現(xiàn)場(chǎng)的備件數(shù)量，能無延誤提供裝備檢修中所需備件；供應(yīng)站點(diǎn)定義為經(jīng)過確定的時(shí)間歷程，它能無限供應(yīng)規(guī)定的相應(yīng)備件。

三站制中除現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)和備件供應(yīng)站點(diǎn)外，存在中間站點(diǎn)，中間站點(diǎn)存在兩種不同的體制，其一是單純存放備件的備件庫房，其二是具有故障檢修功能的中繼站點(diǎn)。

在兩站點(diǎn)體制中，除了現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)和備件供應(yīng)站點(diǎn)外，還存在靠近裝備現(xiàn)場(chǎng)的近距離備件庫房與備件供應(yīng)站點(diǎn)的兩站點(diǎn)。這是適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)不能存在備件的場(chǎng)合下的兩站點(diǎn)體制。在此情況下，當(dāng)裝備需要備件更換時(shí)存在一定的時(shí)間延誤，即取決于從近距離備件庫房運(yùn)送到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間距離。

三站點(diǎn)體制中，存在現(xiàn)場(chǎng)、備件庫房、備件供應(yīng)站三站點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)中繼站、備件供應(yīng)站三站點(diǎn)的不同體制。大多數(shù)中繼站除了具備檢修故障件功能外，通常設(shè)置兩級(jí)備件，現(xiàn)場(chǎng)更換模塊和內(nèi)場(chǎng)更換模塊，即LRU和SRU。中繼站通過SRU備件更換LRU中的故障SRU來修復(fù)LRU。兩級(jí)備件可以大幅度降低配置的備件數(shù)量。

對(duì)于單套裝備來說，設(shè)置中間備件庫房是不必要的。但對(duì)一定區(qū)域內(nèi)設(shè)置在不同地點(diǎn)的群體裝備，設(shè)置承擔(dān)供應(yīng)群體裝備的備件庫房的三站點(diǎn)體制是必要的。相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)、備件供應(yīng)站的兩站點(diǎn)體制，它可以大幅度減少備件配置的數(shù)量。

因?yàn)閭浼旆績(jī)?nèi)的備件，它可以面向群體裝備，從而它可以減少群體裝備在現(xiàn)場(chǎng)備件的配置。

因此，針對(duì)實(shí)際狀況，對(duì)備件保障體制的站點(diǎn)設(shè)置進(jìn)行分析權(quán)衡，對(duì)降低裝備壽命周期費(fèi)用具有重大的回旋余地。

3 備件保障需求中的備件補(bǔ)充方式

備件補(bǔ)充方式同樣涉及裝備壽命周期中的使用維修費(fèi)用，應(yīng)該仔細(xì)分析權(quán)衡。備件補(bǔ)充方式是指當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)、備件庫房、中繼站點(diǎn)備件減少時(shí)的補(bǔ)充方式。通常存在定期補(bǔ)充和實(shí)時(shí)補(bǔ)充兩種方式。

備件定期補(bǔ)充是指經(jīng)過規(guī)定的周期后，備件供應(yīng)站按照預(yù)定數(shù)補(bǔ)充現(xiàn)場(chǎng)、備件庫房、中繼站的備件。對(duì)于消耗性備件而言，就是按時(shí)提供備件數(shù)，對(duì)于可修部件來說，就是經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間后，累積的失效部件一起運(yùn)送檢修站點(diǎn)按預(yù)定時(shí)間修復(fù)回送裝備現(xiàn)場(chǎng)。

備件實(shí)時(shí)補(bǔ)充是指現(xiàn)場(chǎng)或庫房、中繼站中一當(dāng)減少一件要求立即按預(yù)定的周轉(zhuǎn)期進(jìn)行備件補(bǔ)充。這種備件補(bǔ)充方式，不言而喻，可以減少現(xiàn)場(chǎng)、備件庫房、中繼站的備件配置數(shù)量。但無疑要增加備件的運(yùn)輸次數(shù)，從而增加運(yùn)輸費(fèi)用。對(duì)于可修部件而言，運(yùn)輸費(fèi)用加倍。

備件定數(shù)補(bǔ)充是指同一種部件失效數(shù)達(dá)到規(guī)定的數(shù)量時(shí)，立即要求按預(yù)定的周轉(zhuǎn)時(shí)間補(bǔ)充備件，對(duì)于可修部件來說，同一種部件失效數(shù)達(dá)到規(guī)定的數(shù)量時(shí)，才一起送修，并要求按預(yù)定時(shí)間修復(fù)返回現(xiàn)場(chǎng)作為備件。這比備件實(shí)時(shí)補(bǔ)充方式減少運(yùn)輸費(fèi)用，但比備件實(shí)時(shí)補(bǔ)充方式要增加備件配置數(shù)量。

由此可見，備件補(bǔ)充方式是備件保障體制中的重要組成部分，也必須針對(duì)實(shí)際狀況，進(jìn)行分析權(quán)衡加以確定。

4 系統(tǒng)備件保障的平均概率模型

對(duì)于系統(tǒng)的備件保障概率PS模型，國外模型都是更換模塊備件保障概率的連乘模型，即：

式中mi是第i序號(hào)更換模塊在現(xiàn)場(chǎng)配置的備件數(shù)，qi是第i序號(hào)更換模塊的在線數(shù)量，λi是第i序號(hào)更換模塊的失效率，t是備件對(duì)象的累計(jì)工作時(shí)間。

國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 4355—2002中提供的系統(tǒng)備件保障概率模型為：

即組成系統(tǒng)的更換模塊中備件保障概率最低的等于系統(tǒng)的備件概率。

實(shí)際工作中的更換模塊的失效時(shí)刻是隨機(jī)的，因而它的備件保障概率隨時(shí)間進(jìn)程而下降，在t終了時(shí)刻是備件保障概率的最低點(diǎn)。因此，更換模塊在t時(shí)間內(nèi)隨機(jī)失效時(shí)間的備件保障概率應(yīng)該用t時(shí)間內(nèi)不同備件保障概率的均值PBi來表示，即：

式中j是備件對(duì)象在t時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的次數(shù)，其他參數(shù)同前。

在上述條件下的系統(tǒng)備件保障概率模型，就不可能是系統(tǒng)中所有更換模塊備件保障概率的連乘模型，連乘的模型是表達(dá)更換模型同時(shí)要求備件得到保障的需求，但在t時(shí)間之內(nèi)的任意時(shí)刻，更換模塊不可能是同時(shí)失效的。

符合實(shí)際情況的應(yīng)該是對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)更換模塊的備件保障概率實(shí)施加權(quán)相加模型，即系統(tǒng)的備件保障概率模型應(yīng)該是：

式中，RS是系統(tǒng)不發(fā)生故障的概率，hi是第i個(gè)更換模塊的加權(quán)系數(shù)，其它參數(shù)同前。

不難理解，加權(quán)系統(tǒng)hi必然是與更換模塊的失效概率相關(guān)，因?yàn)榘l(fā)生了失效，才需要有相應(yīng)的備件保障。

不難證明[3]：

由此可得：

或者

5 結(jié)束語

裝備備件保障的優(yōu)化設(shè)計(jì)，是直接涉及裝備的戰(zhàn)備完好率和裝備整個(gè)壽命周期保障費(fèi)用的根本問題，發(fā)揮系統(tǒng)總體在備件保障中的作用、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的備件站點(diǎn)設(shè)置、備件補(bǔ)充方式和系統(tǒng)備件保障的平均概率模型，對(duì)于保證裝備戰(zhàn)備完好率和降低全壽命周期保障費(fèi)用起到了實(shí)際意義。

[1]宋華文，耿華芳.軟件密集型裝備綜合保障[M].北京：國防工業(yè)出版社，2011,07.

[2]任敏，陳全慶,沈震.備件供應(yīng)學(xué)[M].北京：國防工業(yè)出版社,2013,01.

[3]丁定浩，陸軍.裝備壽命周期使用保障的理論模型和設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011,10.