裝備備件方案及使用可用度的評價方法

聶貽韜，高心軍

裝備備件方案及使用可用度的評價方法

聶貽韜1，高心軍2

（1. 海裝裝備項目管理中心，北京 100071；2. 北京無線電測量研究所，北京 100071)

本文運用馬爾可夫過程理論，對武器裝備使用狀態(tài)建立了馬氏鏈模型，分別以裝備長期穩(wěn)定后出現(xiàn)有故障無備件的概率和穩(wěn)態(tài)情形時處在正常工作狀態(tài)的概率，作為指標(biāo)來評價備件方案和使用可用度。該方法為科學(xué)合理地確定備件池的備件種類和數(shù)量、優(yōu)化備件申領(lǐng)時間等提供決策支持。

武器裝備 備件 使用可用度 馬爾可夫過程

0 引言

備件是實施武器裝備綜合保障的物質(zhì)基礎(chǔ)，是形成武器裝備保障能力、保持裝備作戰(zhàn)能力的重要條件。在當(dāng)前的保障體制下，換件維修依然是基層作戰(zhàn)單位的主要維修方式。備件方案直接關(guān)系到武器裝備的可靠性、任務(wù)成功性以及全壽命周期費用，其重要程度已經(jīng)日漸凸顯。

可用性是武器裝備的可靠性、維修性及保障性量度的綜合指標(biāo)，是系統(tǒng)效能的關(guān)鍵要素，可用于度量裝備的戰(zhàn)備完好性及確定其與保障資源之間的關(guān)系。而使用可用度作為反映戰(zhàn)備完好性的關(guān)鍵參數(shù)，其優(yōu)化問題也成為部隊和工業(yè)部門研究人員開展武器裝備保障工作的重點方向。

本文擬運用馬爾可夫過程理論，對武器裝備使用狀態(tài)建立馬氏鏈模型，以裝備長期穩(wěn)定后出現(xiàn)有故障無備件的概率，作為指標(biāo)來評價備件方案。并且以裝備穩(wěn)態(tài)情形時處在正常工作狀態(tài)的概率來評價使用可用度。該方法用馬氏鏈模型評價備件方案和使用可用度，為科學(xué)合理地確定備件池的備件品種和數(shù)量、優(yōu)化備件申領(lǐng)時間等提供決策支持。

1 評價備件方案

目前，備件保障大多實行三級，即裝備維修級別可劃分為基層級、中繼級和基地級。當(dāng)基層級備件缺少時可向中繼級申領(lǐng)，基地級定期向中繼級倉庫配發(fā)一定數(shù)量的備件，中繼級備件仍缺少再向基地級申領(lǐng)，但這種情況較少。通常情況下，我們只需考慮兩級保障，即發(fā)生故障后，中繼級已足夠解決問題。

首先提出以下模型假設(shè)：（1）考慮兩級保障，基層級最多僅庫存每一種備件的兩件；（2）故障維修方式為更換性維修，即經(jīng)修理后的器材視為新器材，其失效率等參數(shù)不改變；（3）裝備在使用過程中，將出現(xiàn)故障、維修及備件的供需狀態(tài)，它們相互獨立且隨機出現(xiàn)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移具有無后效性；（4）器材的故障、維修、備件的供應(yīng)和申領(lǐng)等后勤延誤均服從指數(shù)分布，因此可采用馬氏鏈模型進行分析。

當(dāng)=0,2時，符號表示為02，其涵義是裝備正常工作，且有2個備件，此時定義為狀態(tài)①； 當(dāng)=0,1時，符號表示為01，其涵義是裝備正常工作，且有1個備件，此時定義為狀態(tài)④； 當(dāng)=0,0時，符號表示為00，其涵義是正常工作，且無備件，此時定義為狀態(tài)⑦；當(dāng)=1,2時，符號表示為12，其涵義是裝備待修，且有2個備件，此時定義為狀態(tài)②；當(dāng)=1,1時，符號表示為11，其涵義是裝備待修，且有1個備件，此時定義為狀態(tài)⑤；當(dāng)=1,0時，符號表示為10，其涵義是裝備待修，且無備件，此時定義為狀態(tài)⑧；當(dāng)=2,2時，符號表示為22，其涵義是裝備維修，且有2個備件，此時定義為狀態(tài)⑨；當(dāng)=2,1時，符號表示為21，其涵義是維修，且有1個備件，此時定義為狀態(tài)③；當(dāng)=2,0時，符號表示為20，其涵義是維修，且無備件，此時定義為狀態(tài)⑥。

通過上述分析，裝備工作狀態(tài)及基層備件數(shù)量E共有9種狀態(tài)。當(dāng)評價備件方案時，出現(xiàn)有故障無備件的概率是重點關(guān)注的指標(biāo)之一，即狀態(tài)⑧情形的概率。顯然，此概率越低，則備件方案越合適。

圖1 裝備工作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，可建立狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程組。記轉(zhuǎn)移矩陣

則狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程組可表示為

2 評價使用可用度

3 模型應(yīng)用示例

下面以某雷達天線車為例，運用馬爾可夫過程理論來評價它的備件方案。

即從長期來看，出現(xiàn)有故障無備件的可能性小于10%，長期滿足率大于90%，則認(rèn)為該備件方案基本上是合理的。

表1 四種器材的長期滿足率情況表

4 小結(jié)

本文應(yīng)用備件合理供應(yīng)策略，結(jié)合馬爾可夫過程給出了武器裝備的可用度計算方法，該方法可以有效計算武器裝備的使用可用度，通過改變產(chǎn)品的失效率和狀態(tài)裝備過程可以提高裝備的使用可靠性，同時在馬爾可夫過程中更加準(zhǔn)確的獲得轉(zhuǎn)移概率能更好的提高裝備可用度計算結(jié)果。

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Evaluation Method of the Military Equipment Spare Parts Scheme and their Operational Availability

Nie Yitao1, Gao Xinjun2

(1. Marinre Equipment Project Management Center, Beijin 100071, China；2. Beijing Institute of infinite electric measurement, Beijin 100071, China)

E92

A

1003-4862（2021）10-0041-04

2021-08-19

聶貽韜(1989-)，女，助理工程師。研究方向：兩棲和輔助艦船以及陸特戰(zhàn)和防化專業(yè)。E-mail: 156420171@qq.com