基于任務(wù)成功率的裝備綜合保障工作體系及協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境研究

孟慶海，陳 陽(yáng)

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院，北京 100846）

基于任務(wù)成功率的裝備綜合保障工作體系及協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境研究

孟慶海，陳 陽(yáng)

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院，北京 100846）

本文介紹了基于任務(wù)成功率的裝備綜合保障工作體系框架，提出了可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性、安全性協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境要求，從而為進(jìn)行可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性、安全性綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

任務(wù)成功率；綜合保障工作體系；協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境

引言

裝備綜合保障是在裝備的研制過(guò)程中綜合考慮保障問(wèn)題，使保障影響設(shè)計(jì)，并在裝備部署使用的同時(shí)，以最低費(fèi)用提供與系統(tǒng)相互匹配的保障資源，建立保障系統(tǒng)，滿足戰(zhàn)備完好和任務(wù)成功要求所進(jìn)行的一系列技 術(shù)與管理活動(dòng)。在裝備研制階段，如果只考慮裝備本身的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，而沒(méi)有全面地考慮裝備綜合保障工作需求，會(huì)導(dǎo)致裝備系統(tǒng)投入使用后，技術(shù)性能水平比較先進(jìn)，但使用和維修保障困難，戰(zhàn)備完好性和任務(wù)持續(xù)性低，難以發(fā)揮其應(yīng)有的作戰(zhàn)效能。因此，在裝備研制階段及時(shí)地、并行地開(kāi)展裝備綜合保障和“四性”一體化工作，對(duì)武器裝備形成戰(zhàn)斗力具有重要意義。

1 綜合保障工作體系

綜合保障工作核心是由作戰(zhàn)和保障要求牽引，根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度費(fèi)用約束，圍繞裝備戰(zhàn)備完好性與任務(wù)成功性等頂層要求而開(kāi)展的一系列工程及管理工作。直接影響裝備戰(zhàn)備完好性與任務(wù)成功性的兩大因素就是裝備及其組件的可靠性、維修性、保障性（RMS）等裝備自身的通用特性以及與裝備相配套的保障系統(tǒng)與保障資源要求，所以裝備綜合保障工作是在裝備壽命周期各個(gè)階段圍繞裝備RMS等設(shè)計(jì)特性以及與之匹配的保障系統(tǒng)、保障資源的設(shè)計(jì)與研制而展開(kāi)。從論證階段RMS要求、保障要求的提出，到研制階段RMS設(shè)計(jì)、保障系統(tǒng)、保障資源原型確定，到使用階段保障效能評(píng)估與系統(tǒng)持續(xù)改進(jìn)，貫穿裝備全壽命周期。綜合保障工作體系見(jiàn)圖1。

圖1 綜合保障工作體系

論證階段，裝備作戰(zhàn)需求牽引系統(tǒng)的兩個(gè)能力要求，即裝備的RMS要求和保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。RMS要求主要通過(guò)系統(tǒng)指標(biāo)論證和頂層設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，即裝備要達(dá)到的任務(wù)成功和戰(zhàn)備完好水平；保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求涵蓋裝備配套的保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（如使用、維修、訓(xùn)練、供應(yīng)等方案），對(duì)保障系統(tǒng)要素進(jìn)行全面統(tǒng)籌規(guī)劃。

研制階段，RMS要求通過(guò)五性（可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性、安全性）協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。包括對(duì)頂層指標(biāo)任務(wù)成功率分解、五性指標(biāo)預(yù)計(jì)與分配、五性設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等。保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求通過(guò)初始使用保障方案確定保障系統(tǒng)原型，進(jìn)而形成綜合保障系統(tǒng)總體方案。

使用階段，重點(diǎn)是對(duì)保障系統(tǒng)的能力評(píng)估以及系統(tǒng)改進(jìn)，主要通過(guò)裝備使用過(guò)程中收集的RMS數(shù)據(jù)及用戶意見(jiàn)實(shí)現(xiàn)。

2 五性協(xié)同設(shè)計(jì)

作戰(zhàn)需求對(duì)任務(wù)成功性、戰(zhàn)備完好性提出要求，為確定任務(wù)可靠性（RM）、保障性（Su）要求提供依據(jù)。任何成功率反映了任務(wù)成功性，同時(shí)作為需求設(shè)計(jì)的頂層指標(biāo)提出，能夠定義系統(tǒng)在任務(wù)剖面為間斷工作狀態(tài)下，在整個(gè)壽命周期持續(xù)保持完成規(guī)定任務(wù)的概率，是可靠性、維修性和備件保障性在任務(wù)剖面為間斷工作狀態(tài)下的頂層指標(biāo)。任務(wù)成功率取決于戰(zhàn)備完好率設(shè)計(jì)與任務(wù)可靠性設(shè)計(jì)，兩者相互制約，任務(wù)可靠性設(shè)計(jì)的目標(biāo)是控制任務(wù)失效概率的高低，它關(guān)心的是降低任務(wù)失效的概率；戰(zhàn)備完好率設(shè)計(jì)要求控制系統(tǒng)的基本失效概率，它關(guān)心的是降低一切失效的概率。因此任務(wù)可靠度設(shè)計(jì)和戰(zhàn)備完好率設(shè)計(jì)必須同步進(jìn)行，即系統(tǒng)可靠性、維修性和備件保障性的協(xié)同設(shè)計(jì)，也是系統(tǒng)可靠性、維修性、備件保障性優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提。協(xié)同設(shè)計(jì)要求如圖2所示。

圖2 裝備綜合保障系統(tǒng)五性協(xié)同設(shè)計(jì)

從圖2可以看出綜合保障系統(tǒng)五性協(xié)同設(shè)計(jì)之間的關(guān)系：

1)任務(wù)需求粗略的對(duì)任務(wù)成功性、戰(zhàn)備完好性和安全性提出要求，為確定任務(wù)可靠性（RM）、保障性（Su）和安全性（S）要求提供依據(jù)；

2)可靠性（R）建模為R分配、預(yù)計(jì)和分析及確定維修性（M）和測(cè)試性（T）要求提供依據(jù)；

3)R分配、預(yù)計(jì)為M和T分配、預(yù)計(jì)提供輸入，R預(yù)計(jì)的結(jié)果直接影響到后續(xù)工作結(jié)果的可信性；

4)FMECA為確定M與T要求、M分析、T預(yù)計(jì)、Su分析（確定功能要求）和S分析（分系統(tǒng)危險(xiǎn)分析）提供輸入信息；

5)M分析為Su分析（確定功能要求）和S分析（初步危險(xiǎn)分析）提供輸入信息；

6)確定T要求（如，確定備選診斷方案）為M建模提供輸入；

7)T分配、預(yù)計(jì)為M分配、預(yù)計(jì)和分析提供輸入；

8)Su分析得出飛機(jī)的裝備完好性指標(biāo)（如使用可用度Ao）為確定基本可靠性、維修性和測(cè)試性指標(biāo)提供依據(jù)；

9)使用與維修工作分析和早期現(xiàn)場(chǎng)分析分別為T(mén)分配和預(yù)計(jì)提供輸入；

10)保障性分析結(jié)果還向M和T提供保障資源信息，為確定維修和測(cè)試設(shè)備提供依據(jù)；

11)S工作和R工作密切相關(guān)，F(xiàn)MECA等可靠性分析技術(shù)也是安全性的重要分析技術(shù)。初步危險(xiǎn)分析（PHA）為確定T要求（即確定備選診斷方案）提供輸入信息。

3 協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境建設(shè)要求

綜合保障系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境應(yīng)在系統(tǒng)論證、研制和使用過(guò)程中全面推動(dòng)RMS工作開(kāi)展，切實(shí)提高研制單位的可靠性系統(tǒng)工程能力，為裝備全面、系統(tǒng)、有效地開(kāi)展RMS工作提供必要的技術(shù)條件和方法手段。實(shí)現(xiàn)裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的科學(xué)論證，實(shí)現(xiàn)各分系統(tǒng)、單項(xiàng)設(shè)備的性能與RMS的協(xié)同設(shè)計(jì)、分析與評(píng)價(jià)；實(shí)現(xiàn)裝備研制流程、研制規(guī)范、管理機(jī)制與RMS工作的協(xié)調(diào)配置，確保各項(xiàng)RMS工程活動(dòng)與研制流程有效融合并順利執(zhí)行；實(shí)現(xiàn)裝備研制過(guò)程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)按產(chǎn)品對(duì)象進(jìn)行歸類(lèi)、積累，確保在相關(guān)研制部門(mén)、研制階段和設(shè)計(jì)人員之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并為相似裝備研制提供參考依據(jù)。

協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境應(yīng)主要包括綜合保障體系論證和頂層設(shè)計(jì)環(huán)境、通用特性環(huán)境和保障系統(tǒng)研發(fā)環(huán)境。

綜合保障體系論證和頂層設(shè)計(jì)環(huán)境主要目的是實(shí)現(xiàn)保障需求的集中管理和保障體系建模與分析工作。其中保障需求的集中管理承擔(dān)頂層設(shè)計(jì)過(guò)程中的保障需求管理工作，建立需求與設(shè)計(jì)模型和其它相關(guān)文檔之間的跟蹤鏈接，實(shí)現(xiàn)高效的需求變更管理和變更影響分析，達(dá)到需求驅(qū)動(dòng)武器裝備保障系統(tǒng)整個(gè)研制過(guò)程的目標(biāo)；保障體系建模與分析是在可視化環(huán)境下進(jìn)行武器裝備的保障體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括總體論證、總體需求分析、業(yè)務(wù)建模、數(shù)據(jù)建模等，能夠描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為，識(shí)別保障系統(tǒng)的功能和接口，確定裝備與保障系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，明晰裝備的部署和保障系統(tǒng)之間的通訊連接。采用模型仿真手段，對(duì)所建體系模型進(jìn)行資源、容量、處理能力、瓶頸等方面的分析、評(píng)價(jià)，從而找出現(xiàn)有體系的不足，明確待研制武器裝備在體系中的作用及其能解決的問(wèn)題。

通用特性包括裝備可靠性、維修性、測(cè)試性、安全性、保障性等。主要功能是“指標(biāo)分解”和“協(xié)同設(shè)計(jì)”。指標(biāo)分解是指，將論證要求分解為裝備通用特性頂層要求和保障要求；而協(xié)同設(shè)計(jì)針對(duì)裝備通用特性是指將指標(biāo)分配、設(shè)計(jì)到裝備各級(jí)組件中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備通用特性的設(shè)計(jì)、分析。

保障系統(tǒng)研發(fā)環(huán)境具有的基本功能分為三類(lèi)：①保障性分析功能；②保障方案生成；③保障資源生成。其中，①保障性分析包括FMECA（故障模式影響及危害性分析）、RCMA（以可靠性為中心的維修分析）、OMTA（使用及維修工作分析）、LORA（修理級(jí)別分析）、LCC（全壽命周期費(fèi)用分析）等，或者至少要包括這些分析工作的數(shù)據(jù)接口，從而實(shí)現(xiàn)與裝備RMS平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換。②保障方案生成功能，包括維修、供應(yīng)、培訓(xùn)等保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的制訂和保障組件的設(shè)計(jì)，最重要的是平臺(tái)還需要具有保障系統(tǒng)建模以及保障方案的權(quán)衡分析與評(píng)價(jià)功能，以保證保障系統(tǒng)在系統(tǒng)級(jí)達(dá)到整體最佳。③保障資源生成，包括技術(shù)手冊(cè)、備件、設(shè)備工具以及其他保障資源等要求的制度，這里的功能是要保證保障系統(tǒng)在資源級(jí)達(dá)到局部最佳。

4 小結(jié)

本文從任務(wù)成功率和戰(zhàn)備完好率出發(fā)，介紹了裝備研制應(yīng)遵循的綜合保障工作體系框架，同時(shí)結(jié)合綜合保障體系詳細(xì)介紹了五性協(xié)同設(shè)計(jì)要求，并對(duì)裝備開(kāi)展綜合保障體系工作應(yīng)具備的協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境進(jìn)行了詳細(xì)描述。

[1] 丁定浩， 陸軍. 裝備壽命周期使用保障的理論模型和設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

孟慶海（1978.1— ）,男，黑龍江牡丹江人，工程師，碩士，研究方向是大型電子系統(tǒng)五性設(shè)計(jì)及綜合保障。

陳陽(yáng)（1986.12— ）,女，遼寧盤(pán)錦人，助理工程師，碩士，研究方向是大型電子系統(tǒng)五性設(shè)計(jì)及綜合保障。

Study of Equipment Integrated Logistics Support Working System and Cooperative Design Environment based on Mission Success Probability

MENG Qing-hai，CHEN Yang
（China Academy of Electronic Information Technology, China Electronics Technology Group Corporation, Beijing 100846）

The paper introduces equipment integrated logistics support working system and frame based on mission success probability, and puts forward cooperative design environment requirement on reliability, maintainability, testability, support and safety. It aims to provide a basis on integrated optimization design of reliability, maintainability, testability, support and safety.

mission success probability；integrated logistics support working system；cooperative design environment

TB114.3

A

1004-7204（2014）01-0027-03