机载备件需求量确定与保障能力评估研究

胡军龙

（海装装备项目管理中心，北京，100071）

0 引言

保障性是武器装备的重要作战使用性能，一种新的武器装备能否发挥效能，在很大程度上取决于武器装备交付部队后的综合保障能力。保障资源是武器装备构成保障系统的物资基础，是实施保障的基本手段[1]。机载备件对飞机的作战使用、维护训练必不可少，各系统备件的保障能力直接影响系统的使用寿命、维护成本和持续发挥战斗效能。由于飞机各系统部件组成复杂、种类繁多、数量大，因此，必须采用科学方法对各系统加以分析，确定系统备件需求量，进而对备件品种、数量和保障率进行评估。

1 机载备件品种和数量的确定

机载备件是飞机装备实施维修的重要资源，是平时保障飞机装备良好战备状态，战时保持和恢复战斗力的重要因素。准确地确定机载备件的品种和数量是供应保障的核心工作。

1.1 确定原则

在确定机载备件种类和数量时，应考虑如下原则：

1）要考虑平时和战时的区别，战时除了正常的消耗外，还要考虑战损的影响。

2）备件的品种和数量要以达到战备完好性要求为目标，按战备完好性要求来配置；

3）确定备件品种和数量时，应考虑在达到战备完好性要求的前提下，以费用作为约束条件；

4）应考虑初始备件与后续备件的区别，后续备件应根据现场使用数据，在初始备件的基础上加以修正确定。

1.2 确定步骤

确定机载备件品种和数量具体的分析工作可分为以下五步：

1）根据使用与维修工作分析中记录的维修工作与备品备件的关系，确定出备品备件的品种；

2）确定备品备件的属性，区分备品备件为不可修件和可修件；

3）对于不可修件，确定出各维修级别上在备件保证期内修复性维修和预防性修复所需备品备件的数量；

4）对可修件，根据各维修级别的修复率和周转时间，确定出各维修级别上在备件保障期内修复性维修和预防性维修所需备品备件的数量；

5）确定出装备初始保障的初始备品备件的库存建议。

1.3 备件分类及其寿命分布

机载备件按寿命分布可分为指数寿命件或随机失效件、正态和威布尔寿命件等形式。按结构属性可分为：电子备件，其寿命按指数分布；机械结构备件，其寿命按正态分布，属限寿件。机械结构件按寿命长短又可划分为全寿件、单寿件、短寿件；其它备件，如橡塑件等，其寿命按经验数据给出，也可归入限寿件。如表 1。

表1备件的寿命分布类型及其寿命分布

1.4 确定方法

根据机载备件寿命分布不同采用不同的计算模型，在此基础上进行计算，即可确定备件的需求数量。

1.4.1 指数寿命型备件计算模型

机载某项零部件所需备件数量可按式(1)确定，即：

式中：Q—装备中某零部件所需备件数量;P—备件保障概率;N—某零部件在装备中的单机用数;λ—装备中某零部件的失效率；t—周转期内累计工作时间。可按不同情况分别处理，例如：对不可修复件，t取初始保障期内装备或备件更新周期内累计工作时数(h)；对可修复件又分为：基层级更换后送中继级或基地级修复，此时取修理周转期内装备累计工作时数(h)；或在基层级修复，此时应满足备件的平均故障间隔时间远大于该件的平均修复时间，t用平均修复时间代替修理周转期内装备累计工作时间。

当Nλt＞5时，可用正态分布近似计算，则备件需求量的计算式简化为：

up—正态分布分位数，可从GB4086.1中查出,P与up值的对应关系如表2。

表2与值的对应关系

1.4.2 正态寿命型备件计算模型

已知正态寿命件均值为E，标准差为σ，更换周期为t,需备件时能得到备件概率P条件下，单项件备件需求量Q为：

由式(2)导出式(3)，按正态分布近似计算指数寿命件，将E=(1/Nλ)，σ2=1/(Nλ)2代入式(2)即可。

1.4.3 威布尔寿命型备件计算模型

已知该备件形状、尺度、位置等参数分别为β、η、γ。寿命件更换周期为t，则在满足备件保障概率P的条件下，备件需求量Q为：

式中：Q为所需备件数;为正态分布分位数，可从统计分布数值表中查出;E为平均寿命，(设位置参数γ=0);是变异系数k=1，对指数分布，对威布尔分布，

根据现场数据求威布尔分布参数（β，η）的方法及Γ分布表见IEC61649-1997威布尔分布拟合优度检验及置信区间、置信下限。

1.4.4 不确定类型机载备件数量计算

对于因不便于判断而无法归属上面三种类型的备件，其数量的确定可参考如下经验公式计算。

1）对不可修复机载装备初始备件的计算

机载装备在确定的贮存期内，其维修工作仅仅依靠现成的备件，备件数量的需要是以贮存期内故障期望数的估计为基础，并且在修理时需要的备件能够获得的概率不小于给定值p。

不考虑战损条件的计算：单个系统（或设备）的第i类设备（或零部件）在Ti内备件数量的上限为：

式中：Ti—第i类设备的贮存期 （或计划时效期）；Ni—第i类设备在单个系统上的装配数量；λi—第i类设备的贮存（含检测）失效率；Kp—备件获得概率为p的正态分布分位点。

λi的计算，可根据相似机载装备的统计数据进行估计，计算式为：

式中：T—累计贮存 （含检测）时间；Z—失效次数；γ—置信度。

2）对可修机载装备初始备件的计算

单个系统（或设备）的第i类可修设备（或零部件）在Ti内备件数量的上限为：

计算中需要确定的基本数据主要有贮存使用时间、一台装备上含有同类零件的数量、备件修复率和失效率等。

对于不可修复件，一旦出现故障，就需要以新的备件更换该零部件，这也就意味着该零部件已经完全报废。而对于可修复件，由于故障的零部件还可以修复，修复后将归入周转备件继续使用，所以对可修复件必需考虑其修复率[2]。

2 机载备件保障能力评估

对机载备件保障能力的评估可以分为从定性和定量两个方面进行评估。

2.1 备件信息收集

对机载备件保障能力加以评价，需要收集的信息主要包括：收集统计使用、维修工作中装备每一次需要备件和获得备件的时间、地点、种类和数量；了解每一次备件到位情况；计算各种备件的满足率；了解不同的使用与维修任务、备件订购、运输、储存等环境对备件保障的影响；现役类似装备供应保障数据；供应保障实际记录及装备使用与维修工作记录；备件保障试验数据。

2.2 定性评价

机载备件保障能力的定性评价内容包括：

1）备件的质量保证要求。包括功能、结构、精度与原件一致性的要求等。

2）备件保障管理。装备在维修时备件能否及时供应，仓库备件的完好率是否满足要求直接影响备件保障。

3）备件贮存环境条件。备件的贮存条件好则废品率就低。

2.3 定量评估

定量评价通过下列公式计算获得的备件保障数据信息如下：

1）备件品种满足率A1

式中：M1—现有的备件品种；M—应有的备件品种。

2）备件数量满足率A2

式中：Q1—现有的备件数量；Q—应有的备件数量。

3）备件保障率As。备件保障率（As）指在规定条件下，机载装备在任一随机时刻能得到所需备件的概率。

式中：TMUT为机载装备平均可用时间；TS为备件平均供应时间。

3 结语

依据不同种类机载备件的寿命特性与需求量的关系，提出备件需求量的预测数学公式，求得备件的需求量，实现对飞机各系统备件保障能力的评估。但是因数学公式模型抽象，众多参数的确定取决于对实际数据的统计处理。因此，针对机载备件的数据统计仍然需要更加深入的研究。