航空裝備測(cè)試保障體系建設(shè)的思考

苗學(xué)問，袁志芳，邢海波

（1.空軍研究院系統(tǒng)工程所，北京 100076；2.空軍裝備部，北京 100038）

航空裝備保障體系的建設(shè)，國內(nèi)外都遵循相同的五大原則。一是部署和機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，需要機(jī)上測(cè)試診斷能力強(qiáng)，以及較小的地面測(cè)試設(shè)備規(guī)模；二是平時(shí)戰(zhàn)備完好性高，需要配套測(cè)試診斷要素與主裝備匹配，能夠快速測(cè)試、精確診斷故障；三是戰(zhàn)時(shí)出動(dòng)能力強(qiáng)，需要測(cè)試流程簡(jiǎn)捷、高效，故障診斷精確；四是壽命周期費(fèi)用低，具有良好的測(cè)試性保障性設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)精益維修、精確保障；五是編制體制精干。這五項(xiàng)原則與裝備的測(cè)試保障都直接相關(guān)。以部署和機(jī)動(dòng)能力為例，空軍的天然優(yōu)勢(shì)是機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)場(chǎng)作戰(zhàn)，航空裝備必須具備良好的機(jī)上測(cè)試診斷能力，縮減地面測(cè)試設(shè)備規(guī)模，這樣才能便于部署和轉(zhuǎn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)。因此，對(duì)航空裝備的測(cè)試保障體系建設(shè)，我們應(yīng)該從保障體系的角度來分析研究。

1 現(xiàn)狀分析

近年來，隨著空軍裝備的發(fā)展建設(shè)，裝備綜合保障工作取得了顯著成效。但從空軍轉(zhuǎn)型建設(shè)全局的角度看，航空裝備保障仍然面臨如下挑戰(zhàn)：一是戰(zhàn)備完好水平不高，距離實(shí)戰(zhàn)化作訓(xùn)要求有差距；二是空軍從“看家護(hù)院”到“走出去”，轉(zhuǎn)場(chǎng)保障規(guī)模大的問題日益凸顯；三是壽命周期保障費(fèi)用劇增，影響裝備規(guī)模結(jié)構(gòu)。

1.1 戰(zhàn)備完好水平不高

從部隊(duì)外場(chǎng)數(shù)據(jù)看，導(dǎo)致航空裝備不完好的因素主要可歸納為質(zhì)量可靠性不高、預(yù)防性維修頻繁、備件供應(yīng)保障難、大修周期長(zhǎng)等四個(gè)方面。這些因素實(shí)際上都受測(cè)試保障體系建設(shè)的影響。

裝備質(zhì)量可靠性不高，主要是受可靠性、維修性設(shè)計(jì)問題以及耐久性等問題影響。具體到測(cè)試性設(shè)計(jì)，主要是飛機(jī)機(jī)載系統(tǒng)故障檢測(cè)隔離水平不高。由于大量故障需要人工排查、串件維修，使得外場(chǎng)排故時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致裝備處于待修狀態(tài)。

由于大量的故障需要通過定檢、特檢式排查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)役裝備安排了大量的預(yù)防性維修工作，導(dǎo)致裝備有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間處于定檢狀態(tài)。

備件供應(yīng)保障難，同樣也受飛機(jī)測(cè)試性設(shè)計(jì)影響。根據(jù)修理工廠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，軍機(jī)航材返廠維修，故障不能復(fù)現(xiàn)率過高。而民機(jī)電子系統(tǒng)產(chǎn)品，故障不能復(fù)現(xiàn)率不到8%。新機(jī)航材昂貴，難以大量購置存儲(chǔ)，而無故障返廠周轉(zhuǎn)，會(huì)導(dǎo)致航材供應(yīng)更加短缺，直接導(dǎo)致空軍飛機(jī)缺件待修的問題突出。

大修周期長(zhǎng)，與定檢類似，同樣也受飛機(jī)測(cè)試性設(shè)計(jì)制約。會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)一部分的飛機(jī)處于大修狀態(tài)，在隊(duì)飛機(jī)總數(shù)不高。

1.2 轉(zhuǎn)場(chǎng)保障規(guī)模大的問題日益凸顯

空軍以快速反應(yīng)、快速機(jī)動(dòng)著稱。如美軍在發(fā)展F-22飛機(jī)時(shí)，提出了著名的“快速猛禽”作戰(zhàn)概念：一個(gè)特遣分隊(duì)由1架C17和4架F22組成，24小時(shí)內(nèi)，可以完成全球范圍內(nèi)部署與機(jī)動(dòng)，做到快速出動(dòng)、快速抵達(dá)、快速攻擊。

與外軍相比，我空軍轉(zhuǎn)場(chǎng)保障規(guī)模居高不下，轉(zhuǎn)場(chǎng)攜行保障物質(zhì)、保障人機(jī)比往往是美軍多倍以上。影響保障規(guī)模的因素有管理因素，但主要還是設(shè)計(jì)水平不高，保障裝設(shè)備“三化”程度低導(dǎo)致。如機(jī)內(nèi)自檢測(cè)水平低，自然需要大量的保障設(shè)備和人員。再如，現(xiàn)役主戰(zhàn)飛機(jī)一線測(cè)試設(shè)備配套的綜合航電測(cè)試設(shè)備、射頻類測(cè)試設(shè)備等種類繁雜、缺乏統(tǒng)型。

1.3 壽命周期保障費(fèi)用劇增

壽命周期保障費(fèi)用劇增，就有可能出現(xiàn)裝備買得起、用不起的現(xiàn)象。從長(zhǎng)期來看，勢(shì)必影響空軍裝備的整個(gè)規(guī)模結(jié)構(gòu)和建設(shè)。研制和采購費(fèi)用只是水面上的“冰山”，使用保障費(fèi)用才是隱藏在水面下“冰山”主體，占比達(dá)60%～70%。根據(jù)近年來統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，空軍航空裝備保障費(fèi)用呈指數(shù)增長(zhǎng)。從使用保障費(fèi)用的構(gòu)成看，修理費(fèi)和航材費(fèi)高達(dá)90%以上，這兩項(xiàng)因素均受測(cè)試保障的直接影響。

以上的分析表明，測(cè)試保障能力在平時(shí)，將直接影響裝備完好性、保障規(guī)模和保障費(fèi)用等。在戰(zhàn)時(shí)，裝備測(cè)試保障則直接影響作戰(zhàn)任務(wù)執(zhí)行能力。我們?cè)O(shè)定30天高強(qiáng)度出動(dòng)的作戰(zhàn)方案，以現(xiàn)役裝備水平為基準(zhǔn)，進(jìn)行保障效能仿真推演，分析可靠性、維修性、測(cè)試診斷能力等的影響，結(jié)果表明，提升飛機(jī)的綜合診斷能力，可以消減預(yù)防性維修，提高備件滿足率，縮短故障診斷時(shí)間，進(jìn)而可以顯著提升任務(wù)期間飛機(jī)留空時(shí)間比例（提高15%以上）。

總之，測(cè)試保障能力是裝備保障體系建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。目前，機(jī)載測(cè)試性水平低、地面測(cè)試設(shè)備缺乏統(tǒng)型，直接影響了裝備綜合保障能力。我們必須以裝備高效率、低費(fèi)用為目標(biāo)牽引，全面提升空軍裝備測(cè)試保障能力。

2 建設(shè)構(gòu)想

2.1 外軍做法

美國空軍同樣經(jīng)歷過我們空軍當(dāng)前測(cè)試保障面臨的問題。20世紀(jì)70—80年代，美軍三代機(jī)早期機(jī)型暴露出測(cè)試性差、故障診斷時(shí)間長(zhǎng)、BIT虛警率高等問題，“診斷”問題成為綜合保障的瓶頸。美軍及工業(yè)界分別針對(duì)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)、ATE、技術(shù)資料各診斷要素相繼獨(dú)立地采取了很多措施，結(jié)果不理想。問題的根源在于各診斷要素彼此獨(dú)立工作，缺少綜合診斷。為解決上述問題，美國國防工業(yè)協(xié)會(huì)于1983年提出了“綜合診斷”的設(shè)想，通過考慮和綜合飛機(jī)測(cè)試性設(shè)計(jì)、自動(dòng)和人工測(cè)試、技術(shù)資料、人員和培訓(xùn)等所有測(cè)試診斷要素，最有效地檢測(cè)、隔離裝備的所有故障。綜合診斷在F-22飛機(jī)等裝備研制中得到貫徹，取得了良好的效果。美軍20世紀(jì)90年代末，在F35型號(hào)中，進(jìn)一步提出了預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)，目標(biāo)是大幅提升機(jī)上測(cè)試診斷能力、壓縮配套保障資源，依托預(yù)測(cè)能力實(shí)現(xiàn)自主是保障，以提高裝備的可用度和任務(wù)可靠性水平、降低保障規(guī)模。美軍測(cè)試保障發(fā)展歷程如圖1所示。

圖1 美軍測(cè)試保障發(fā)展歷程

為此，美軍在F35飛機(jī)研制中，規(guī)劃了圖2所示的以PHM系統(tǒng)為基石的自主式保障系統(tǒng)。通過發(fā)展PHM系統(tǒng)大幅提升保障效能。與F16飛機(jī)相比，F(xiàn)35飛機(jī)保障效能大幅提高：使用可用度提高15%以上，出動(dòng)架次率提高25%，維護(hù)人員/人力減少20%～40%，保障規(guī)模縮小50%，使用保障費(fèi)用減少50%，如圖3所示。

2.2 空軍航空裝備測(cè)試保障體系建設(shè)規(guī)劃

美軍的做法我們可以借鑒。但是，由于基礎(chǔ)產(chǎn)品測(cè)試性設(shè)計(jì)水平低，系統(tǒng)集成水平不高，總體基礎(chǔ)較差，我國空軍航空裝備測(cè)試診斷體系建設(shè)，不能直接照搬美軍F35的做法。總體而言，我們與美軍還是有一定差距。我們應(yīng)采用綜合診斷體系架構(gòu)，總體規(guī)劃、逐步推進(jìn)測(cè)試保障體系建設(shè)，重點(diǎn)通過地面診斷要素補(bǔ)充機(jī)上測(cè)試診斷系統(tǒng)能力，以滿足裝備保障對(duì)測(cè)試診斷能力的需求。要在綜合診斷的框架下，抓好系統(tǒng)測(cè)試性設(shè)計(jì)、機(jī)上PHM系統(tǒng)研制及技術(shù)攻關(guān)熟化、配套測(cè)試設(shè)備規(guī)劃與研制、用戶技術(shù)資料研制，從體系建設(shè)角度解決航空裝備測(cè)試保障的問題，提升航空裝備測(cè)試保障的總體能力。

圖2 F35飛機(jī)自主式保障系統(tǒng)

圖3 F35與F16飛機(jī)保障效能對(duì)比

測(cè)試診斷體系應(yīng)采用嚴(yán)格、標(biāo)準(zhǔn)的信息規(guī)范，使診斷相關(guān)信息在飛機(jī)全壽命周期內(nèi)、全系統(tǒng)、所有測(cè)試診斷過程中得到共享。應(yīng)統(tǒng)籌考慮部隊(duì)級(jí)和基地級(jí)兩個(gè)級(jí)別的建設(shè)；應(yīng)分析和綜合機(jī)上PHM系統(tǒng)、地面自動(dòng)和人工測(cè)試、PMA、人員與培訓(xùn)等。全部診斷要素如圖4所示，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)期發(fā)生的所有故障100%檢測(cè)和隔離，滿足保障對(duì)測(cè)試能力的要求。

測(cè)試診斷體系應(yīng)對(duì)飛機(jī)上測(cè)試診斷系統(tǒng)、地面配套的測(cè)試保障資源一體化考慮，以測(cè)試診斷需求為總目標(biāo)，通過技術(shù)熟化，遞增機(jī)上PHM能力，逐步縮減地面保障設(shè)備、測(cè)試設(shè)備規(guī)模，減少測(cè)試診斷對(duì)人工測(cè)試的依賴。

3 對(duì)策措施

圖4 航空裝備測(cè)試診斷體系組成要素

圖5 測(cè)試診斷數(shù)據(jù)管理新模式

一是要突出一體化系統(tǒng)管理，推進(jìn)實(shí)現(xiàn)機(jī)上PHM、地面診斷要素綜合。做好綜合診斷架構(gòu)下的測(cè)試保障體系建設(shè)，首先要進(jìn)行管理創(chuàng)新。要構(gòu)建總師系統(tǒng)牽頭的工作系統(tǒng)和IPT團(tuán)隊(duì)，在綜合診斷目標(biāo)下，按照系統(tǒng)工程方法，將測(cè)試診斷的需求在飛機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)和產(chǎn)品，以及測(cè)試設(shè)備、用戶技術(shù)資料、訓(xùn)練保障等方面，逐級(jí)向下分解。

應(yīng)將綜合診斷研制過程納入型號(hào)研制過程，制定綜合診斷工作計(jì)劃和實(shí)施方案，明確在研制各階段應(yīng)開展的綜合診斷工作項(xiàng)目、里程碑節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)，與飛機(jī)系統(tǒng)、產(chǎn)品、測(cè)試設(shè)備、技術(shù)資料等一體化考慮。應(yīng)確保底層產(chǎn)品設(shè)計(jì)落實(shí)，奠定裝備測(cè)試診斷能力的基礎(chǔ)。

二是要在綜合診斷體系下，做好測(cè)試設(shè)備需求分析、統(tǒng)型建設(shè)，既要與主裝備同步設(shè)計(jì)、同步研制，又要避免與主裝備完全捆綁發(fā)展，逐步解決測(cè)試設(shè)備型號(hào)繁雜、規(guī)模龐大的問題。重點(diǎn)要加強(qiáng)測(cè)試設(shè)備頂層規(guī)劃、建立一、二線測(cè)試設(shè)備的型譜；要?jiǎng)?chuàng)新采辦機(jī)制，跨越主裝備型號(hào)進(jìn)行測(cè)試設(shè)備的建設(shè)與采購；要發(fā)展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)測(cè)試設(shè)備“三化”。

三是加強(qiáng)綜合驗(yàn)證考核。沒有嚴(yán)格的考核驗(yàn)證，所有目標(biāo)就是建立在沙灘上。必須對(duì)綜合診斷體系建設(shè)涉及到的飛機(jī)型號(hào)綜合診斷方案、飛機(jī)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)水平、PHM系統(tǒng)、測(cè)試設(shè)備、用戶技術(shù)資料、人員培訓(xùn)等所有診斷要素，進(jìn)行嚴(yán)格的綜合驗(yàn)證與考核。

四是強(qiáng)化數(shù)據(jù)閉環(huán)管理和綜合應(yīng)用。數(shù)據(jù)是測(cè)試診斷系統(tǒng)研制和考核的核心，必須完善流程、方法手段，使得數(shù)據(jù)在研制全過程、軍方和地方各家單位間實(shí)現(xiàn)共享共用，持續(xù)提升裝備系統(tǒng)測(cè)試診斷能力。測(cè)試診斷數(shù)據(jù)管理新模式如圖5所示。