装备保障性定量参数基本集合研究

王 静，洪东跑，林树茂，曹小红



装备保障性定量参数基本集合研究

王 静1，洪东跑2，林树茂1，曹小红1

（1. 北京宇航系统工程研究所，北京，100076；2. 中国运载火箭技术研究院，北京，100076）

装备保障性是一项涉及可靠性、维修性、测试性等的装备综合属性。由于装备的复杂性，其保障性要用多个或一组参数来表示，并且各参数之间还存在着主从层次和相互关系。根据保障性定义及参数分类，按照全系统、全过程、全特性的确定原则，确定了装备保障性定量参数的基本集合，并明确了每个参数的适用范围及验证时机，为装备保障性的设计、验证和评价等工作提了供依据。

保障性；综合参数；设计特性；保障系统；保障资源

0 引 言

任何装备只要使用，就需要保障，保障是保证装备遂行任务的措施。从GJB 451A对保障性的定义“系统的设计特性和计划的保障资源满足平时战备及战时使用要求的能力”[1]可以看出，保障性作为装备系统的固有属性具有2方面的含义：a）与保障有关的设计特性；b）保障资源充足与适用程度。

系统的设计特性是指包括可靠性、测试性、安全性、维修性、运输性、经济性等与保障性相关的系统自身特性，尤其是可靠性、维修性及测试性，这些设计特性必须在产品设计时赋予。人力人员、技术资料、保障设备与设施、备件、训练、计算机资源、包装、贮存、运输等保障要素均为保证装备使用和维修而规划的资源和条件，统称为计划的保障资源，并需在装备研制过程中规划、设计，交付时提供、保证，以满足使用要求。

研究如何提高装备的保障性水平，重要的一项工作是确定保障性应该关注的问题是什么，即保障性参数体系及其内部关系。由于装备的复杂性，其保障性要用多个或一组参数来表示，既有顶层的度量参数（综合参数），也包括对装备设计和保障系统及其资源单个要素的度量参数（单项参数），综合参数与单项参数之间存在着主从层次和相互关系。本文从装备研制的工程实际出发，通过对近年装备研制过程中常用的保障性定量参数进行梳理分析，根据产品层次提出保障性定量参数的基本集合，并对每个参数的适用范围及验证时机进行明确，为确保装备保障性指标要求的全面、合理、可验证和可评估奠定基础。

1 国外研究现状分析

美国是保障性方法和理论研究的源地，二战后，在高新技术发展的推动下，新研装备的系统组成日益复杂，其功能集成化程度越来越高，技术水平越来越先进，其保障问题逐渐暴露[2]。然而在工程实际中，通常只重视主装备设计，而没有同步开展保障性设计和保障系统规划，使装备在交付使用后，由于保障系统建设滞后，装备先进的战术技术性不能得到充分发挥，严重降低了部队战斗力和保障力，装备的全寿命周期费用急剧增长。20世纪70年代以后，美国每年在装备使用和保障上花的费用占国防预算的三分之一，而对于每型装备，其在全寿命周期中的保障费用占全寿命费用的比率高达60%，有的甚至达到70%~80%[2]。

面向装备的工程现实需求，美国开始研究解决装备保障问题，逐步形成了“综合后勤保障”概念，将装备保障性要求作为重要的功能和性能要求并在装备设计过程中进行综合考虑。在装备研制过程中，同步考虑装备使用和维修所需的保障要求，开展保障性设计分析工作，并规划研制保障资源，使装备在交付使用后能尽快形成战斗力和保障力。与此同时，美国先后颁布了一系列综合保障相关指导文件，包括指令文件、标准和规范等，用以指导装备综合保障工作开展，同时对装备系统的定义进行了重新明确：

a）装备系统包括主装备和保障系统，其中保障系统包括使用和维修人员、保障基础设施以及其它保障资源等；

b）明确装备的性能应包含使用和保障特性，规定可靠性、测试性和维修性等要求作为重要的性能指标，在装备设计过程中要着重考虑；

c）采用综合设计方法，将主装备与保障系统作为一个整体进行同步论证和同步设计，实现主装备与保障系统间的优化整合。在主装备部署使用时，同步建立保障系统，形成战斗力和保障力。

美军在装备发展过程中推行综合保障工作以来，逐步把保障性定量和定性要求作为装备设计生产决策的重要依据。据统计，美军综合保障工作的有效开展将主要装备的执行任务率由50%提升到80%~90%。

2 保障性参数分类及其特点

借鉴国外标准，中国制定了GJB3872《装备综合保障通用要求》等保障性规范，规定了保障性定量和定性要求[3]。保障性定量要求一般包括针对装备系统的战备完好性要求、针对主装备的设计特性要求以及针对保障系统及其资源的要求。定性要求一般包括针对装备系统、主装备保障性设计、保障系统及其资源等几方面的非量化要求。装备系统的定性要求主要是指标准化等的原则性要求；主装备保障性设计方面的定性要求主要是指可靠性、维修性、测试性的定性要求和需要纳入设计的有关保障性要求；保障系统及其资源的定性要求主要是指在进行保障系统方案规划和研制时需要统筹考虑和遵循的准则和约束条件。

2.1 类 别

保障性是装备系统的一种特性，是从保障的角度对整个装备系统设计的一种系统描述[3]。对于装备系统而言，保障性参数是用于描述直接反映装备战备完好性、任务成功性和使用与保障费用等要求的参数。从保障性的定义可以看出，保障性强调装备自身的设计特性和外部的保障条件2个方面[4]：a）装备的设计在满足功能和性能要求的同时要容易保障和便于保障，即所谓的“好保障”；b）要为装备完成任务提供必要的保障资源和保障条件，提升装备的保障性水平，即所谓的“保障好”。

根据保障性的内涵和定义，装备的保障性参数可分为以下3类[5]：

a）保障性综合参数。

这是根据装备的保障性目标要求而提出的参数，从总体上反映装备具有的保障性水平，常用的参数有使用可用度、技术准备完好率、准备时间等。

b）设计特性参数。

这是与装备保障性有关的具体设计参数。以导弹武器装备为例，常用的保障性设计参数有：发射可靠度、飞行可靠度、平均修复时间、故障检测率、故障隔离率和虚警率等。

c）保障系统及其资源参数。

这是根据装备的实际保障要求而定的参数。装备常用的保障系统参数有：备件利用率、备件满足率、保障设备利用率、保障设备满足率等。

2.2 特 点

保障性参数具有以下特点：

a）阶段性。

保障性参数具有阶段性特点，在装备全寿命周期过程中，随着设计缺陷的暴露及有针对性的改进，其保障性水平会不断增长。因而，在不同阶段、针对不同对象需要提出不同的保障性参数指标。

b）层次性。

根据保障性参数类别，可以将保障性参数分为两个层次：1）综合参数；2）单项参数（包括设计特性参数和保障系统及其资源参数两类）。其中，综合参数是规定或描述装备平时战备完好状态或战时完成预定任务目标能力的参数，不能直接作为装备工程设计的依据，应在详细分析影响战备完好性和任务成功性的各种因素的基础之上，从综合参数中分解出能设计、能监控、能跟踪、能试验验证的、具体的单项特性参数，以保证装备的战备完好性和任务成功性要求目标的实现。

3 保障性参数基本集合

3.1 建立原则

装备保障性工程是全系统、全过程、全特性的工作过程，保障性参数集合也应该能够反映全系统、全过程和全特性的要求，其构成要素如图1所示。

图1 保障性参数基本集合要素

全系统是指各种保障性参数所依附的对象，一般包括从元器件/零部件到单机设备/分系统、从分系统到装备、从硬件到软件、从主装备到保障系统、从单一装备到装备体系的各个层次、各个方面[6]。从系统工程的角度出发，必须从整体上对保障性工作的对象进行宏观把握，保障性参数基本集合应该能覆盖整个装备。

全过程是指装备全寿命周期过程，一般包括论证、方案、工程研制、设计定型阶段、生产、使用以及退役处理等阶段[6]。保障性参数最终度量的是装备在使用阶段的战备完好性水平，保障性参数体系应该能够反映装备寿命剖面、任务剖面各阶段的保障性要求。通常，使用方根据使用要求，确定保障性指标要求并转化为合同或任务书要求，承制方将这些要求逐层分解，确保指标的可设计、可验证。因此，保障性参数体系贯穿了装备的全寿命周期过程。

对于装备而言，其全部特性可以分为专用特性和通用特性。专用特性是反映不同装备类别和自身特点的个性特征，通用特性是反映不同装备均应具有的共性特征[6]。保障性属于装备的通用特性，与可靠性、测试性、维修性、安全性和环境适应性等特性密切相关，保障参数基本集合应该能够反映这些特性以及由这些特性组合而来的战备完好性、任务成功性等综合特性。

3.2 装备典型寿命剖面

装备及其所属产品是保障性参数所依附的对象，由于发射平台的不同，装备的组成也存在一定的差异，本着保障性参数基本集合的全系统原则，首先应该明确装备的组成。除此之外，鉴于保障性参数基本集合应该能够反映寿命剖面各阶段的保障性要求，因此，还需根据使用任务需求确定装备的寿命剖面。装备典型寿命剖面如图2所示。

图2 装备典型寿命剖面

3.3 装备保障性定量参数基本集合的确定

鉴于装备的复杂性，其保障性要用多个或一组参数来表示[7]。根据保障性定义及参数分类，按照全系统、全过程、全特性的确定原则，以导弹武器装备为研究对象，在典型装备保障性要求梳理分析的基础上，确定装备保障性定量参数基本集合如表1所示。

表1 装备保障性参数基本集合

4 结束语

本文从装备研制的实际出发，根据保障性定义及参数分类，按照全系统、全过程、全特性的确定原则，提出装备保障性定量参数的基本集合，并对每个参数的适用范围及验证时机进行了明确，为装备开展保障性指标论证、验证和评估等工作奠定了技术基础，从而最终提高装备的保障水平和实战化能力。

[1] 总装备部技术基础管理中心, 航空工业发展研究中心, 等. 可靠性维修性保障性术语. GJB 451A-2005[S]. 北京: 总装备部军标出版发行部, 2005.

[2] 吴念, 张金隆. 舰船保障性设计研究[J]. 船舶工程, 2006, 28(3): 46-49

[3] 军标中心, 航空三○一所, 等. 装备综合保障通用要求. GJB 3872-99[S]. 总装备部军标出版发行部, 1999.

[4] 宋太亮. 装备保障性系统工程[M]. 北京: 国防工业出版社, 2008.

[5] 王玲琰. 武器装备保障性和综合保障[J]. 船舶标准化工程师, 2006(4): 12-15.

[6] 康锐, 王自力. 装备全系统全特性全过程质量管理概述[J]. 国防技术基础, 2007(4): 25-29.

[7] 王静, 李文钊. 装备保障性工作的认识与实践[C]. 北京: 2013年航天可靠性学术交流会论文集, 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 静（1973-），女，研究员，主要研究方向为总体可靠性、安全性、维修性、保障性