機載備件需求量確定與保障能力評估研究

胡軍龍

（海裝裝備項目管理中心，北京，100071）

0 引言

保障性是武器裝備的重要作戰(zhàn)使用性能，一種新的武器裝備能否發(fā)揮效能，在很大程度上取決于武器裝備交付部隊后的綜合保障能力。保障資源是武器裝備構成保障系統(tǒng)的物資基礎，是實施保障的基本手段[1]。機載備件對飛機的作戰(zhàn)使用、維護訓練必不可少，各系統(tǒng)備件的保障能力直接影響系統(tǒng)的使用壽命、維護成本和持續(xù)發(fā)揮戰(zhàn)斗效能。由于飛機各系統(tǒng)部件組成復雜、種類繁多、數(shù)量大，因此，必須采用科學方法對各系統(tǒng)加以分析，確定系統(tǒng)備件需求量，進而對備件品種、數(shù)量和保障率進行評估。

1 機載備件品種和數(shù)量的確定

機載備件是飛機裝備實施維修的重要資源，是平時保障飛機裝備良好戰(zhàn)備狀態(tài)，戰(zhàn)時保持和恢復戰(zhàn)斗力的重要因素。準確地確定機載備件的品種和數(shù)量是供應保障的核心工作。

1.1 確定原則

在確定機載備件種類和數(shù)量時，應考慮如下原則：

1）要考慮平時和戰(zhàn)時的區(qū)別，戰(zhàn)時除了正常的消耗外，還要考慮戰(zhàn)損的影響。

2）備件的品種和數(shù)量要以達到戰(zhàn)備完好性要求為目標，按戰(zhàn)備完好性要求來配置；

3）確定備件品種和數(shù)量時，應考慮在達到戰(zhàn)備完好性要求的前提下，以費用作為約束條件；

4）應考慮初始備件與后續(xù)備件的區(qū)別，后續(xù)備件應根據(jù)現(xiàn)場使用數(shù)據(jù)，在初始備件的基礎上加以修正確定。

1.2 確定步驟

確定機載備件品種和數(shù)量具體的分析工作可分為以下五步：

1）根據(jù)使用與維修工作分析中記錄的維修工作與備品備件的關系，確定出備品備件的品種；

2）確定備品備件的屬性，區(qū)分備品備件為不可修件和可修件；

3）對于不可修件，確定出各維修級別上在備件保證期內修復性維修和預防性修復所需備品備件的數(shù)量；

4）對可修件，根據(jù)各維修級別的修復率和周轉時間，確定出各維修級別上在備件保障期內修復性維修和預防性維修所需備品備件的數(shù)量；

5）確定出裝備初始保障的初始備品備件的庫存建議。

1.3 備件分類及其壽命分布

機載備件按壽命分布可分為指數(shù)壽命件或隨機失效件、正態(tài)和威布爾壽命件等形式。按結構屬性可分為：電子備件，其壽命按指數(shù)分布；機械結構備件，其壽命按正態(tài)分布，屬限壽件。機械結構件按壽命長短又可劃分為全壽件、單壽件、短壽件；其它備件，如橡塑件等，其壽命按經(jīng)驗數(shù)據(jù)給出，也可歸入限壽件。如表 1。

表1備件的壽命分布類型及其壽命分布

1.4 確定方法

根據(jù)機載備件壽命分布不同采用不同的計算模型，在此基礎上進行計算，即可確定備件的需求數(shù)量。

1.4.1 指數(shù)壽命型備件計算模型

機載某項零部件所需備件數(shù)量可按式(1)確定，即：

式中：Q—裝備中某零部件所需備件數(shù)量;P—備件保障概率;N—某零部件在裝備中的單機用數(shù);λ—裝備中某零部件的失效率；t—周轉期內累計工作時間。可按不同情況分別處理，例如：對不可修復件，t取初始保障期內裝備或備件更新周期內累計工作時數(shù)(h)；對可修復件又分為：基層級更換后送中繼級或基地級修復，此時取修理周轉期內裝備累計工作時數(shù)(h)；或在基層級修復，此時應滿足備件的平均故障間隔時間遠大于該件的平均修復時間，t用平均修復時間代替修理周轉期內裝備累計工作時間。

當Nλt＞5時，可用正態(tài)分布近似計算，則備件需求量的計算式簡化為：

up—正態(tài)分布分位數(shù)，可從GB4086.1中查出,P與up值的對應關系如表2。

表2與值的對應關系

1.4.2 正態(tài)壽命型備件計算模型

已知正態(tài)壽命件均值為E，標準差為σ，更換周期為t,需備件時能得到備件概率P條件下，單項件備件需求量Q為：

由式(2)導出式(3)，按正態(tài)分布近似計算指數(shù)壽命件，將E=(1/Nλ)，σ2=1/(Nλ)2代入式(2)即可。

1.4.3 威布爾壽命型備件計算模型

已知該備件形狀、尺度、位置等參數(shù)分別為β、η、γ。壽命件更換周期為t，則在滿足備件保障概率P的條件下，備件需求量Q為：

式中：Q為所需備件數(shù);為正態(tài)分布分位數(shù)，可從統(tǒng)計分布數(shù)值表中查出;E為平均壽命，(設位置參數(shù)γ=0);是變異系數(shù)k=1，對指數(shù)分布，對威布爾分布，

根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)求威布爾分布參數(shù)（β，η）的方法及Γ分布表見IEC61649-1997威布爾分布擬合優(yōu)度檢驗及置信區(qū)間、置信下限。

1.4.4 不確定類型機載備件數(shù)量計算

對于因不便于判斷而無法歸屬上面三種類型的備件，其數(shù)量的確定可參考如下經(jīng)驗公式計算。

1）對不可修復機載裝備初始備件的計算

機載裝備在確定的貯存期內，其維修工作僅僅依靠現(xiàn)成的備件，備件數(shù)量的需要是以貯存期內故障期望數(shù)的估計為基礎，并且在修理時需要的備件能夠獲得的概率不小于給定值p。

不考慮戰(zhàn)損條件的計算：單個系統(tǒng)（或設備）的第i類設備（或零部件）在Ti內備件數(shù)量的上限為：

式中：Ti—第i類設備的貯存期 （或計劃時效期）；Ni—第i類設備在單個系統(tǒng)上的裝配數(shù)量；λi—第i類設備的貯存（含檢測）失效率；Kp—備件獲得概率為p的正態(tài)分布分位點。

λi的計算，可根據(jù)相似機載裝備的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行估計，計算式為：

式中：T—累計貯存 （含檢測）時間；Z—失效次數(shù)；γ—置信度。

2）對可修機載裝備初始備件的計算

單個系統(tǒng)（或設備）的第i類可修設備（或零部件）在Ti內備件數(shù)量的上限為：

計算中需要確定的基本數(shù)據(jù)主要有貯存使用時間、一臺裝備上含有同類零件的數(shù)量、備件修復率和失效率等。

對于不可修復件，一旦出現(xiàn)故障，就需要以新的備件更換該零部件，這也就意味著該零部件已經(jīng)完全報廢。而對于可修復件，由于故障的零部件還可以修復，修復后將歸入周轉備件繼續(xù)使用，所以對可修復件必需考慮其修復率[2]。

2 機載備件保障能力評估

對機載備件保障能力的評估可以分為從定性和定量兩個方面進行評估。

2.1 備件信息收集

對機載備件保障能力加以評價，需要收集的信息主要包括：收集統(tǒng)計使用、維修工作中裝備每一次需要備件和獲得備件的時間、地點、種類和數(shù)量；了解每一次備件到位情況；計算各種備件的滿足率；了解不同的使用與維修任務、備件訂購、運輸、儲存等環(huán)境對備件保障的影響；現(xiàn)役類似裝備供應保障數(shù)據(jù)；供應保障實際記錄及裝備使用與維修工作記錄；備件保障試驗數(shù)據(jù)。

2.2 定性評價

機載備件保障能力的定性評價內容包括：

1）備件的質量保證要求。包括功能、結構、精度與原件一致性的要求等。

2）備件保障管理。裝備在維修時備件能否及時供應，倉庫備件的完好率是否滿足要求直接影響備件保障。

3）備件貯存環(huán)境條件。備件的貯存條件好則廢品率就低。

2.3 定量評估

定量評價通過下列公式計算獲得的備件保障數(shù)據(jù)信息如下：

1）備件品種滿足率A1

式中：M1—現(xiàn)有的備件品種；M—應有的備件品種。

2）備件數(shù)量滿足率A2

式中：Q1—現(xiàn)有的備件數(shù)量；Q—應有的備件數(shù)量。

3）備件保障率As。備件保障率（As）指在規(guī)定條件下，機載裝備在任一隨機時刻能得到所需備件的概率。

式中：TMUT為機載裝備平均可用時間；TS為備件平均供應時間。

3 結語

依據(jù)不同種類機載備件的壽命特性與需求量的關系，提出備件需求量的預測數(shù)學公式，求得備件的需求量，實現(xiàn)對飛機各系統(tǒng)備件保障能力的評估。但是因數(shù)學公式模型抽象，眾多參數(shù)的確定取決于對實際數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理。因此，針對機載備件的數(shù)據(jù)統(tǒng)計仍然需要更加深入的研究。