車輛裝備維修器材戰備儲備量的優化

王　亮，文正中，謝鑫鵬

（1.軍事交通學院　軍用車輛系，天津　300161；2.軍事交通學院　研究生管理大隊，天津　300161）

車輛裝備維修器材戰備儲備量的優化

王亮1，文正中2，謝鑫鵬1

（1.軍事交通學院軍用車輛系，天津300161；2.軍事交通學院研究生管理大隊，天津300161）

分析了影響車輛裝備維修器材消耗的因素，提出了戰時車輛裝備維修器材戰斗損傷消耗量和磨損消耗量的計算方法，構建了車輛裝備維修器材的儲備概率模型，對準確、客觀地確定新型車輛裝備維修器材戰備儲備量有著重要的理論意義和應用價值。

車輛裝備維修器材；消耗量；儲備概率模型；戰備儲備量

1　引言

軍事物資總儲備量的構成，雖然不可能支持打完一場大規模的戰爭，但要滿足一定作戰時間和規模的需要。車輛裝備維修器材作為軍事物資的一種，它的儲備量構成也應遵循這一原則。合理的車輛裝備維修器材戰備儲備是保證國家和軍隊應對突發事件和軍事斗爭的必要措施。車輛裝備維修器材戰備儲備高于或低于適當的數量，都會影響國防建設和經濟建設，都不利于提高車輛裝備部門和社會的經濟效益。因此，合理地確定車輛裝備維修器材戰備儲備量，是保障車輛裝備完成任務的基本條件。車輛裝備維修器材戰備儲備數量優化，就是依據軍事物流中的儲備量優化理論，在定量分析的基礎上，對車輛裝備維修器材戰備儲備數量進行優化分析，建立相應的數學模型。具體的說就是對某種車型直至某種車輛裝備維修器材的儲備數量進行優化。

2　影響車輛裝備維修器材消耗的因素

車輛裝備維修器材的籌措、儲存、供應和消耗在時間和空間上都存在著差異，這是形成車輛裝備維修器材戰備儲備的根本原因。所以，消耗是儲備的前提，有了消耗才要進行儲備，儲備就是為了消耗。因此，只有抓住車輛裝備維修器材的消耗特點和規律，才能對車輛裝備維修器材的戰備儲備數量優化提供可靠依據。車輛裝備維修器材的消耗主要可分為自然磨損消耗和戰斗損傷消耗兩個部分。

2.1影響自然磨損消耗的因素分析

自然磨損消耗與多種因素有關，主要包括：車輛的技術狀況、車輛裝備維修器材本身的質量（可靠性）、車輛的使用強度、車輛行駛的道路狀況和氣候情況，以及車輛管理與維修保養，駕駛人員的素質等諸多因素。

2.2影響戰斗損傷消耗的因素分析

戰斗損傷是在戰場環境下特有的損傷方式。車輛裝備的戰斗損傷是指車輛裝備因被各種武器殺傷破壞而失去原有部分功能或全部功能，它分為輕度損傷、中度損傷、重度損傷、完全損傷（報廢）四個等級。影響車輛裝備戰斗損傷的因素主要有參戰率、使用強度、戰損率、總成和部件的損傷概率、搶修時限及方法等。

由于現代高技術戰爭具有爆發的突然性、武器命中率高、殺傷威力大、破壞直徑擴大、戰爭持續時間縮短等特點。作為高技術武器運輸工具的車輛裝備，防衛能力差，抗擊毀能力較弱，被輕武器損傷的多是外部件和易損傷程度較高的總成，而一旦被重型武器擊中，很可能導致整車報廢，失去修復價值。從這一點看，車輛裝備維修器材的戰備儲備應以總成和外部件為主。戰爭規模和戰爭持續時間也直接影響車輛裝備維修器材的消耗儲備。我軍目前的作戰指導思想是“打贏一場高技術條件下的局部戰爭”，這將意味著戰爭規模相對過去縮小，戰爭持續時間明顯縮短。戰爭持續時間長，規模大，則器材消耗儲備應加大，否則，應減少。

3　模型建立

3.1車輛裝備維修器材戰斗損傷消耗量的確定

戰場損傷主要決定著戰時車輛裝備維修器材的消耗量。戰場損傷是指在戰場上需要排除、處理的妨礙裝備完成預定任務的所有事件，包括戰斗損傷、耗損性故障、隨機故障、人為差錯、偶然事故，以及維修供應器材不足和裝備不適于作戰環境等不能完成預定任務的事件。

戰場損傷涉及因素眾多，在各種損傷因素中，戰斗損傷是人們最熟悉的因素，它是指因敵方武器裝備作用而造成的裝備損傷。修復戰損車輛裝備消耗的維修器材，首先要根據車輛裝備戰損率確定其戰損量，然后根據車輛裝備維修器材各自在戰損車輛裝備中的損傷概率，計算出車輛裝備維修器材戰損消耗量。作戰物資的戰役消耗量主要采用基于戰術單位消耗量的戰役計算法來實現。車輛裝備維修器材戰役消耗量也采用這種方式。

3.1.1戰術單位車輛裝備維修器材戰斗損傷消耗量。在單個車輛裝備、單個器材品種計算消耗量的基礎之上，計算出戰術單位的消耗量。計算公式為：

式中:

zi-某種車輛裝備維修器材的戰斗損傷消耗量；

l-戰術單位車輛數量；

k-車輛參戰率；

da-車輛戰損率；

m-戰損零部件種類數；

n-單車中該零部件的數量；

dj-第j個零件損傷概率；

f-車輛維修工藝水平調整系數。

車輛裝備維修修理級別的差異使得車輛維修工藝水平影響到修復后的車輛技術狀況。車輛裝備進行大修，一般是送到戰役后方和戰略基地內，此時維修工具齊全，時間充足，車輛維修工藝水平較高，因此調整系數f取值為0.1；車輛裝備進行中修時，一般在戰役前沿，此時修理任務重，時間緊，車輛維修工藝水平一般，因此調整系數 f取值為0.2；車輛裝備小修修理在戰場環境實施，只能是簡單的恢復性修理，車輛維修工藝水平較低，因此調整系數 f取值為0.3。

3.1.2戰術單位車輛裝備維修器材基數消耗量。結合車輛承擔作戰任務、作戰時間等因素，計算戰術單位車輛裝備維修器材基數消耗量。計算方法為：

式中：

Js-戰術單位車輛裝備維修器材技術消耗量；

D-單車日平均行駛里程；

t-參戰天數；

L-一個單車基數可保障的車公里；

n-戰術單位內包含的車型種類數。

3.1.3戰役車輛裝備維修器材消耗量的確定。為了克服以往計算方法的缺陷，引進“作戰樣式影響系數”概念。如圖1、圖2的統計數據所示，圖1中的系列1為我軍抗美援朝時期的車輛損壞率，系列2為對越自衛反擊作戰中的車輛損壞率。圖2則是美軍在不同作戰樣式下的車輛損壞率估算表。

圖1　車輛裝備損壞率統計圖

圖2　美陸軍戰斗中師運輸車輛日損壞率估算圖

對于不同的車輛裝備維修器材品種，在不同的作戰樣式下，它們的消耗情況是不一樣的。“作戰樣式影響系數”的確定是基于歷史統計經驗數據和借鑒其它軍用物資的經驗值確定的。具體來說，就是將一特定作戰條件下一次作戰的損壞率規定為某類戰術單位的“基本系數”，并將其它各種作戰樣式條件下的損壞率與“基本系數”的比值規定為該戰術級的“作戰樣式影響系數”。由此得出戰役車輛裝備維修器材消耗量的計算公式為：

式中：

ZY-某類車輛裝備維修器材消耗量；

i-某類戰術單位；

j-某種作戰樣式；

α-作戰樣式影響系數；

β-某類車輛裝備維修器材的重要程度；

T-作戰時間。

選擇步兵師對堅固陣地作戰為“基本系數”，作戰樣式影響系數見表1。

表1　作戰樣式影響系數

3.2戰時車輛裝備維修器材磨損消耗量的確定

戰時車輛裝備維修器材磨損消耗量是以平時的耗損性消耗量為基礎，再考慮到戰時環境惡劣，零部件磨損加劇。所以對戰時車輛裝備維修器材自然磨損消耗量進行適當加大，其計算方法為：

式中：

hz-某種車輛裝備維修器材戰時磨損消耗量；

m-某類戰術單位的車輛數量；

hp-某種車輛裝備維修器材平時自然耗損量；

k-車輛參戰率；

e-車輛儲存時間系數；

q-戰時強化系數；

L-一個單車基數可保障的車公里。

車輛存儲時間的長短也決定著車輛裝備的性能，隨著存儲時間的延長，車輛裝備的某些易老化、變質的機件性能下降，導致車輛裝備的技戰術性能呈下降趨勢，車輛裝備維修器材的消耗相應增大。車輛存儲時間系數e取值范圍為0～0.5。

戰時強化系數主要由以下三個因素引起。（1）戰時車輛裝備所處環境比平時惡劣，任務重，出動頻繁，所以零部件磨損加大；（2）現代戰爭武器破壞力增強，命中率高，車輛裝備防護能力差，造成車輛裝備維修器材消耗加大；（3）戰時車輛裝備的保養維修不足，也導致車輛裝備維修器材消耗加劇。戰時強化系數體現的就是這部分消耗。根據對未來作戰任務量的預計，戰時強化系數q取值為0.3。

3.3車輛裝備維修器材的儲備概率模型

設x表示在規定時間t內所需某個品種車輛裝備維修器材的數量，其為隨機變量。α（t）為該類器材的需求率，N為維修器材儲存量，P（X≤N）表示儲備概率。車輛裝備維修器材需求服從泊松分布，則概率密度函數為

式中：

f（x）-概率密度函數；

θ-工作因子；

λ-零部件的平均故障率；

L-車輛裝備中含有該種零部件的數量。

儲備概率為:

在實際工作中，確定需求率的大小是一個非常復雜的問題，難點在于影響需求率的因素很多，而且難以一一準確量化。

表2　幾種典型的故障分布類型

無論零部件的故障服從何種分布類型（見表2），只要知道其平均故障率或故障率變化趨勢，就可以利用模型求出零部件的需求數量。

3.4新型車輛裝備維修器材戰備儲備量的確定

為了得到戰備儲備量的計算公式，作如下假設：

（1）戰時車輛裝備的戰斗損傷與耗損性損傷彼此獨立；

（2）各種戰斗損傷事件的發生獨立。

根據以上假設，某種車輛裝備維修器材的戰場消耗量Ni為:

式中:

Nai-戰斗損傷器材消耗量；

Nbi-耗損性損傷器材消耗量。

根據車輛裝備維修器材的戰場消耗量，綜合考慮隨機故障、人為差錯、偶然事故等因素，戰備儲備量計算公式為：

由于隨機故障、人為差錯、偶然事故等不可預測的因素而導致車輛裝備維修器材消耗量增加，機動數d就是保證這部分增加量的系數。在保證完成保障任務又不造成浪費的情況下，確定機動數d為5%。

4　實例驗證—某車型單個器材品種的戰備儲備數量優化

單個器材品種的戰備儲備數量優化是整個戰備儲備數量優化的重點和基礎，只有確定了單個器材品種的戰備儲備數量后，才能得出戰術、戰役和戰略三級戰備儲備的儲備總量。車輛裝備中的維修器材種類數量很多，我們只選取具有一定代表性的器材（如蓄電池）進行具體說明。

4.1蓄電池的戰斗損傷消耗量計算

蓄電池作為車輛裝備維修器材的一種，不僅自身沒有防護能力，而且處于車輛外部，暴露面積較大，所以它的損傷率較高。根據假定的作戰背景，得到車輛裝備的參戰率為90%，損傷率為6%×70%=4.2%，被彈概率通過試驗驗證為57%（試驗7臺車輛有8只蓄電池損壞），根據公式Z=1×k×da×dj×n×（1+f），得到蓄電池的單車戰斗損傷消耗量為：

戰術級

戰役（略）級ZY=Zs×（0.185×30×60%）=0.18

所以，得到蓄電池的戰備儲備數量為：

戰術級Ns=Zs×（1+d）=0.06×（1+5%）=0.063

戰役（略）級NY=ZY×（1+d）=0.18×（1+5%）=0.168

4.2蓄電池的自然磨損儲備數量計算

蓄電池是車輛裝備易消耗器材，單個車輛裝備中使用的蓄電池損壞都將造成車輛裝備無法順利啟動。蓄電池的平均故障率λ=2.78×10-3/h，蓄電池的累計工作時間為30×60%×24=432h，要求蓄電池的儲備概率不小于95%，則它的儲備數量應為：

利用泊松分布表查得儲備概率，見表3。

由表3可知，當x=5時，儲備概率P=0.958 0＞0.95。所以當蓄電池一年的儲備數量為5只時，可以滿足儲備概率不小于95%的保障要求。由于戰時車輛裝備維修器材的自然磨損消耗要加劇，所以戰時蓄電池的儲備數量為5×（1+0.3+0.3）=8只。

表3　不同需求量時的儲備概率

4.3蓄電池戰備儲備數量的基數化

蓄電池戰備儲備數量的單位應該為單車基數，以上我們得到結果的單位是只，所以要進行基數化處理。

戰術儲備：

對于蓄電池這樣的維修器材品種，其消耗特點是平時的自然磨損消耗較大，戰時的損傷率較高，所以戰備儲備數量就相應的較大。對于有的維修器材品種在平時的自然磨損中是很少消耗的，可是在戰斗損傷中卻消耗很大，如制動管路很容易被輕武器和炮、炸、導彈損傷，破壞車輛的制動功能。對于像空濾芯這樣的維修器材，戰斗損傷并不能對它的功能產生很大的損傷，但是由于戰場環境的惡劣，它的消耗量會增加，也需進行一定的戰備儲備。對某種器材品種優化得到的戰備儲備數量，還是用它與戰術儲備標準進行對比分析（見表4）。

對于外胎及內胎總成這樣的維修器材，其可靠性研究比較成熟，消耗數據積累相對較多，消耗預測準確率高，所以優化出的結果與標準中吻合程度高。對于數據存在偏差的維修器材，其誤差來自兩個方面：一是該維修器材的儲備數量是在具體的戰役戰術背景中優化得到的；二是標準中某種維修器材的儲備數量數據是針對多種戰役戰術背景的，對于某種具體的戰役戰術背景可能就會存在一定的上下偏差。但是對于優化出的整個車型總儲備量來說，沒有超出標準的總儲備量，所以優化過程是可行的。

表4　儲備數量對比分析表

5　結語

合理的車輛裝備維修器材戰備儲備是保證國家和軍隊應對突發事件和軍事斗爭的必要措施。本文分析了影響車輛裝備維修器材消耗的因素，提出了戰時車輛裝備維修器材戰斗損傷消耗量和磨損消耗量的計算方法，構建了車輛裝備維修器材的儲備概率模型，對準確、客觀地確定新型車輛裝備維修器材戰備儲備量有著重要的理論意義和應用價值。不僅降低了部隊的保障成本，也為車輛器材保障部門及時、有效地完成保障任務提供了有力的依據。

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Study on Optimization of War Reserve of Vehicle Equipment Maintenance Materials

Wang Liang1，Wen Zhengzhong2，Xie Xinpeng1
（1.Department of Military Vehicle，Military Transportation Academy，Tianjin 300161；2.Graduate Student Management Brigade，Military Transportation Academy，Tianjin 300161，China）

In this paper，we analyzed the factors influencing the consumption of the vehicle equipment maintenance materials，proposed the method to calculate the wartime damage volume and consumption volume of the materials，and then established the corresponding reserve probability model.

vehicle equipment maintenance material；consumption volume；reserve probability model；war reserve

E234

A

1005-152X（2016）04-0154-05

2016-03-12

王亮（1964-），男，山東淄博人，軍事交通學院教授，研究生導師，研究方向：車輛裝備器材管理、供應鏈管理。