戰時裝備修理機構搶修能力評估

宋明昌，石 全，張 芳，王亞東，李 磊

(陸軍工程大學石家莊校區，石家莊 050003)

戰場搶修的預計與評估工作是戰場搶修組織、實施的依據和前提。準確評估維修機構搶修能力對戰時維修工作量分配以及進行搶修決策有重要作用。關于戰時維修機構維修能力的評估，許多文獻已經做了研究，但大多都以賦予指標的方法進行評估，定性分析較多，過于依賴人為主觀判斷。例如文獻[1]采用層次分析法與模糊綜合評價法對工程裝備維修機構維修能力進行評估；文獻[2]采用基于證據理論建立了艦船裝備技術保障模型能力評估模型；文獻[3]采用BP神經網絡對部隊后勤機動平臺維修能力進行評估；文獻[4]采用博弈論—云物元模型對車輛裝備維修保障能力進行評估。文獻[5]構建了基于自適應神經網絡模型的裝備維修保障能力生成度評估模型。文獻[6]采用了時間序列挖掘的方法對合成旅的裝備維修保障能力進行預測。

本文以搶修工作量為基礎，以自行火箭炮為研究對象，對其維修機構搶修能力進行定量評價。維修工時可以將維修任務和維修人員維修能力二者轉化為同一量值進行比較[7]，鑒于此優點，建立維修機構維修能力的量化模型，對戰時維修機構維修能力進行定量化評估，為戰時維修保障決策提供支撐。

1 相關概念

搶修能力的評估是將某級修理機構所需搶修工作量與實際具有的搶修能力進行比較，以此來確定維修機構是否能夠滿足維修任務要求。搶修工作量與搶修能力都用工時表示。如果實際搶修能力大于某次戰斗所需的搶修任務量，則表示修理機構可完成搶修任務。反之，則不能完成。

搶修工作量是在戰時裝備損傷或故障后，對裝備進行搶修工作的量化表示，是指進行搶修所需要的搶修人員數量和搶修作業時間，一般用搶修工時(單位是人·時)度量。在戰時，裝備搶修工作量主要包括戰斗損傷導致的工作量和非戰斗損傷所導致的搶修工作量兩部分。

維修機構搶修能力影響因素有很多，這些影響因素包括人員、物資、裝備、設施、運力、環境等方面。

1) 搶修人員。搶修人員是裝備搶修中最主要的因素，搶修人員的數量，搶修人員的技術水平等會對維修機構搶修能力產生很大影響。

2) 保障物資。保障物資特別是備件保障是進行搶修的重要物質條件，在戰時，為快速恢復戰斗力，換件修理是搶修的主要手段，因此，擁有充足的備件是進行搶修的關鍵。

3) 保障裝備。保障裝備例如搶修工程車，實質上也是一種物資，所不同的是，它是保障人員從事裝備保障工作的工具。

4) 設施。保障設施的完好性、完善性和配套性是影響搶修的關鍵因素，保障設施不完善、不配套會極大影響搶修的工作效率，增加搶修的時間和難度。

5) 運力。戰時物資器材消耗量大，而維修機構攜帶物資器材有限，必須通過運輸解決物資的供應，因此，運力也是維修機構搶修能力的重要因素。

6) 環境。環境對搶修能力的影響主要體現在地形和氣候方面。環境不僅直接影響檢測儀器的準確性和保障裝備的可用性，而且也直接影響搶修人員的情緒、精力，從而影響搶修能力。

2 搶修任務量預計

對于修理機構搶修任務量的預計，可依據戰時裝備維修工作量分布規律、各級修理機構修理工作量或時間限制范圍，預測戰時維修機構任務量。

1) 戰時實際需要搶修第i種裝備數量

戰時特殊的維修環境和修理條件決定了不能對所有的損壞裝備進行搶修，對損傷嚴重、沒有必要維修的裝備要作報廢處理，所以戰時裝備維修機構維修裝備的數量不是全部損壞的裝備的數量，而應把報廢裝備的數量除外，得到各級裝備維修機構實際對i種裝備修理數量為：

ni=Niαicαid(1-Pib)

(1)

式中:ni為裝備維修機構實際搶修第i種裝備總數量；Ni為第i種裝備的編制數量；αic為第i種裝備的參戰率；αid為第i種裝備的損壞率；Pib為第i種裝備報廢數量占總損壞裝備的比例。

2) 實際需要搶修的第i種損壞裝備進入各修理機構的概率

根據戰時裝備維修工作量分布規律，通過裝備維修工作量的分布密度函數f(τ)，可以求得裝備維修工作量分布函數F(τ)，由此，實際需要維修的i種損壞裝備進入第j級修理機構的概率為

Pij=Pij(τij-1<τ<τij)=Fij(τij)-Fj(τij-1)

(2)

式中:Pij為第i種損壞裝備進入第j級修理機構的概率；τij-1為第j-1級維修機構搶修第i種損壞裝備工作量的上限；τij為第j級維修機構搶修第i種損壞裝備工作量的上限。

3) 各級修理機構實際需要搶修的第i種損壞裝備的數量

根據損壞裝備進入各級修理機構的概率以及修理機構搶修總任務量，由式(1)、式(2)得到實際需要搶修第i種損壞裝備進入j級修理機構的數量為

nij=ni·Pij

(3)

式中：nij為第j級維修機構實際搶修第i種裝備數量；

4) 各級修理機構對第i種損壞裝備的搶修任務量

要精確的計算出戰時各修理機構的維修任務量是不太現實的，因此用搶修任務量的最小值、最大值和平均值表示各級修理機構的搶修任務量。第j級修理機構對第i種損壞裝備維修任務量的最小值、最大值和平均值計算式為

Wmin ij=nij·τij-1

(4)

Wmax ij=nij·τij

(5)

(6)

3 維修機構搶修能力測算

3.1 維修機構搶修能力

維修機構搶修能力影響因素有很多，我們假設人員能力素質相同且滿足搶修能力要求；備件、搶修工具等資源齊全，對搶修無限制；運送能力滿足要求，可進行正常搶修等情況。主要考慮人員數量，人員利用率，時間利用率以及環境影響因素，對維修機構搶修能力進行計算。則第j級修理機構在時間t(單位小時)內對第i種裝備的搶修工作量為τΦij，以工時表示。其計算公式為

τΦij=tmijk1k2k0

(7)

式中：mij為第j級修理機構擁有修理第i種裝備的人數；k1為戰時各機構維修人員的利用系數，通常為0.8～0.95[8]；k2為戰時日工作時間利用系數，采用下式計算：

k0為其他影響維修工作的綜合調整系數，包含構筑工事、偽裝、作戰環境、作戰轉移展開對搶修工作的影響，通常取0.75～0.9[6]。

若修理分隊為搶修工程車，則實際修理工時可表示為

τΦij=tN1N2Mk1k2

(8)

(9)

第j級修理機構對第i種裝備每天的修理能力為Mij，Mij是該機構每天提供的修理工時與修理一臺該級別裝備所需的平均工時之比，單位是臺/天，計算式為

(10)

(11)

3.2 修理工時滿足率測算

修理工時滿足率，是指保障部(分)隊所提供的修理工時與修復戰損裝備所需工時的比值[9]。用Pg表示在進行戰場搶修時，通常在進行修理評估的過程中進行。

(12)

4 算例分析

假設某合成旅裝備有某型自行火箭炮120輛，在為期2天的戰斗中，參戰率為85%，損壞率為0.4，其中報廢的數量占總損壞數量的比例為0.3，各修理分隊可修此類自行火箭炮的人員及裝備編配數量見表1。經查閱文獻[10]可知該型火箭炮戰時維修工作量服從μ=3.640 7，σ2=0.449 2的對數正態分布，平均搶修工時為47.717 6(人時)，其概率密度分布函數為

(13)

累計概率分布函數為

(14)

其概率密度和概率分布曲線如圖1、圖2所示。結合俄軍戰時維修工作量數據以及現我軍實際，可得維修機構搶修力量及搶修工作量范圍，參見表1、表2。

圖1 搶修工作量分布密度曲線

圖2 搶修工作量累計概率分布曲線

首先根據上述數據可以計算得出該型自行火箭炮需搶修總量為

n=Nαcαd(1-Pb)=120×0.85×

0.4×(1-0.3)=29(輛)

其次依據搶修工作量分布函數以及式(3)～式(6)，計算火箭炮進入各維修機構的概率及數量，見表3。

最后按照式(7)～式(11)，得到各維修分隊搶修能力，見表4。

表1 維修機構搶修力量(取N2=2,M=8)

表2 維修機構搶修工作量

表3 維修機構搶修任務量

表4 維修機構搶修能力

由表4可得各級修理分隊修理工時滿足率均大于1，因此在規定時間內均可完成搶修任務。使用分隊與前方修理所修理工時滿足率較高，表明在此戰斗中，這兩個機構在搶修此類裝備時有更多閑余能力，因此可調派人員搶修其他類型裝備。

5 結論

依據戰時裝備維修工作量分布規律特點，對戰時維修機構搶修任務量進行了預測，對維修機構搶修能力進行了量化評估，相比傳統估計方法更為客觀，可為搶修決策及人員物資需求判斷提供參考，具有應用價值。