艦載作戰指揮系統裝備維修性、測試性試驗研究

文/劉硯山

1 引言

為證明艦載作戰指揮系統的作戰指揮能力，在設計鑒定試驗過程中，不僅要抓住戰術技術指標的檢驗鑒定，同時也要考慮其維修性、測試性，只有這樣才能充分發揮艦載作戰指揮系統的綜合作戰效能。根據裝艦產品的有關規定，所有產品均應通過鑒定才能裝艦，這里的鑒定自然包括維修性和測試性鑒定。但在實踐中，鑒于艦船產品極小子樣復雜大系統的特點，要進行維修性和測試性鑒定是極其困難的。所以，如何對艦載作戰指揮系統進行維修性和測試性驗證是一個難題。本文從根據艦載作戰指揮系統的實際，結合以往艦載作戰指揮系統試驗成果，以國軍標為基礎，分析維修性和測試性的指標考核要求，制定試驗方法和方案，給出數據記錄種類和記錄要求，提供一種可行的統計試驗方法。

2 現狀與差距

2.1 現狀

艦載作戰指揮系統研制單位在論證設計過程中對維修性和測試性進行分析設計，形成工作計劃、設計報告及評價大綱。維修性、測試性工作取得了一定的成績和效益，但仍存在一些問題，主要表現如下：常規BIT功能相對簡單，診斷技術單一，診斷能力差,虛警率高，不可重現、重測合格的問題嚴重，不能檢測和隔離電纜、導線和連接器故障，且難以滿足超大規模集成電路的測試需求，顯示結果界面不友好，使用不方便；BIT技術手冊、故障邏輯圖(樹)較死板，處理意外故障非常困難，導致經常需裝備研制單位派人協助，方能完成維修任務，艦員級維修難度大。由于艦艇人員流動性比較大，導致操作維護人員系統學習、培訓時間不足，同時維修保障資料未得到及時更新，導致操作人員維修保障能力不足，對裝備的使用、維修造成影響、導致基地級維修能力不足。

2.2 差距

2.2.1 認知度不足，試驗保障能力未形成

試驗方在保障裝備建設以及試驗理論研究中主要考慮戰術技術指標的考核，未充分考慮維修性和測試性相關內容的試驗考核需求，停留在概念內涵的理解上，對維修性和測試性試驗處于簡單統計數據階段，對其指標體系、試驗考核方法和試驗條件等未進行全面的認知和研究，未形成相應的鑒定試驗規程。

2.2.2 信息量不足，資料積累不夠

現階段試驗方對維修性和測試性的試驗考核面臨論證資料少、缺乏必要的成體系的研究手段、建設項目需求不明等困難。對維修性和測試性的研究缺少必要信息資源支撐，缺乏相關的國軍標、海軍標、各項規章制度等文件資料的積累。

3 指標及數據種類

3.1 指標考核要求

維修性的指標包括系統平均故障修復時間。其度量方法為：在規定的條件下和規定的期間內，產品在規定的維修級別上，修復性維修總時間與該級別上被修復產品的故障總數之比。測試性的指標包括故障檢測虛警率、故障檢測率和故障隔離率。

3.2 數據種類

系統維修采用更換故障單元的維修方式，將檢測隔離故障、故障單元拆卸、裝配和檢驗作為完成一次維修作業。需記錄的維修性試驗數據包括故障名稱、維修時間、故障種類、排除故障人數、所需備品備件、所需專用工具等。

維修時間計算方法如下：

式中：

Mct1—檢測隔離故障時間；

Mct2—故障單元拆卸時間；

Mct3—備用單元裝配時間；

Mct4—修復后檢驗時間。

測試性試驗結合維修性試驗進行。在維修作業過程中，記錄的主要數據包括設備名稱、故障名稱及編號、故障檢測和故障隔離，其中故障檢測細分為能立即確定的故障、有跡象但不能立即確定故障和故障未被查出三類，故障隔離細分為機內測試BIT、外部專用測試裝置、手工測試和機內測試完成的隔離到可更換單元的數目四類。

4 樣本量分配及示例

4.1 樣本量確定方法

采用GJB2072-94中對數正態分布假設檢驗方法對MTTR進行檢驗，樣本量計算公式如下：

式中：

μ0—平均修復時間的可接收值；

μ1—平均修復時間的不可接收值；

α—研制方風險；

β—使用方風險；

σ2—對數方差(可用事前估計值代替)。

例如：系統平均修復時間不大于0.5h，確定μ0=30min、μ0=37.5min，σ2=0.5，控制雙方風險α=β=0.2，由公式（2）計算樣本量。根據GJB2072-94中規定，如果樣本量小于30，應取樣本量為30的原則確定。

4.2 樣本量分配示例

依據系統的組成和功能特點來確定可更換單元的數量。例如，某系統由可更換單元1、可更換單元2、可更換單元3、可更換單元4、可更換單元5組成。按照GJB2072-94中的維修作業按比例分層抽樣的分配方法，可獲得各可更換單元的驗證樣本量。系統維修作業的樣本分配見表1。

5 試驗實施要求

5.1 試驗時間及樣本量要求

維修性和測試性試驗結合系統海上設計鑒定試驗進行，當海上鑒定試驗時間不滿足維修性和測試性試驗要求時，單獨進行維修性和測試性專項試驗。當試驗過程中出現的故障數，不滿足試驗需求時，采用人工模擬故障的手段來設定故障，以達到統計需求。

5.2 其它要求

5.2.1 維修作業樣本的選擇

為保證試驗所做的統計決策（接收或拒收）具有代表性，所選擇的維修作業最好與實際使用中所進行的維修作業一致。對于修復性維修的試驗，除了自然故障產生的維修作業外，還可采用模擬故障的方法產生維修作業。

表1：系統維修作業的樣本分配

5.2.2 故障的模擬與排除

（1）故障的模擬。按分配的樣本數隨機抽取維修作業進行試驗。一般采用模擬故障方法進行，常用的模擬故障方法有：用故障件代替正常件，模擬零件的失效或損壞；接入附加的或拆除不易察覺的元器件，模擬安裝錯誤和元器件丟失；故意造成元件失調變位。

（2）故障的排除。由經過訓練的維修人員排除故障，并專人記錄維修時間。在故障的排除過程中必須注意：只能使用規定的維修級別所配備的備件、附件、工具、檢測儀器和設備，不能使用超過規定范圍或使用上一維修級別所專有的設備；按照本級維修技術文件規定的修理程序和方法進行維修作業；人工或利用外部測試儀器查尋故障所花費的時間均應計入維修時間中。

5.2.3 特殊情況的處理

維修人員在進行作業時，如果發現并證實沒有足夠的、適當的技術文件或保障設備器材，應中止該項試驗，采取措施解決后，重新進行該項維修作業試驗。由于設計不當，或者技術文件中的維修程序不恰當，造成產品損傷或引起維修差錯增加的意外維修時間，應記入總的維修時間中，當采取措施糾正設計缺陷或不恰當的維修程序后，應重新進行該項試驗。

5.2.4 人員及樣本要求

維修性和測試性試驗先結合系統定型試驗的其它試驗項目進行，對自然故障進行維修作業。待定型試驗結束后，若自然故障有效數未達到試驗方案所規定的要求，可按規定的方法模擬故障后進行維修作業，直至完成預定的維修作業數。

6 維修性、測試性評判方法

6.1 維修性評判

如果：

則認為該系統符合維修性要求而接收，否則拒收。

式中：

μ0—平均修復時間的目標值；

Xi—第i個維修樣本的觀測值；

Y—X的自然對數；

S2—Y的樣本方差；

n—試驗的樣本量。

6.2 故障檢測率的檢驗

故障檢測率rFD的點估計值：

故障檢測率rFD置信度為1-α的單側置信下限：

式中：NFD—能立即確定的故障樣本總和。

6.3 故障隔離率的檢驗

故障隔離率rFI的點估計值

故障隔離率rFI置信度為1-α的單側置信下限：

式中：NFI—表4的2D欄中隔離組內可更換單元為1和2時對應的機內測試完成的樣本數。

6.4 虛警率的檢驗

計算預期的虛警數Np

式中：

rFAS—規定的虛警率；

NF—試驗實際正常故障報警次數；

NFA—試驗實際虛警數。

根據GJB2072-94中圖C1中的判決條件，確定預期虛警數Np與實測虛警數NFA的交點，當計算所得的預期虛警率Np落在接受區內時，認為符合要求而接收；當預期虛警率Np落在拒絕區內時，認為不符合要求而拒收。

7 結束語

隨著艦載作戰指揮系統裝備的發展，對其維修性和測試性要求已經和戰術技術指標要求同等重要，為了盡早地形成維修性和測試性試驗考核能力，試驗方需進行相適應的條件建設。需要統計收集國標、國軍標、海軍標、上級機關下達的規章制度，將其進行數字化歸檔，建立專項資料庫。調整優化編制體制，成立專職試驗人才隊伍，采取人才引進、送學培訓、下廠學習、外出調研等方式加強專業技術人員培養。把對維修性和測試性的試驗考核和對現有戰術技術指標的試驗考核放在同等重要的位置，跟蹤利用國內外研究成果，研究維修性和測試性的試驗方法，編寫維修性和測試性試驗規程。