戰(zhàn)時車輛裝備維修任務(wù)量測算模型

趙勁松，令狐昌應(yīng)，賀　宇

(軍事交通學(xué)院 裝備保障系，天津 300161)

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● 裝備保障Equipment Support

戰(zhàn)時車輛裝備維修任務(wù)量測算模型

趙勁松，令狐昌應(yīng)，賀宇

(軍事交通學(xué)院 裝備保障系，天津 300161)

通過戰(zhàn)時車輛裝備維修保障任務(wù)的分析，明確了維修任務(wù)量生成邏輯，形成了各類維修任務(wù)量關(guān)系結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了戰(zhàn)時車輛動用量預(yù)計模型和維修任務(wù)量測算模型，實例分析驗證了模型的有效性，模型可為戰(zhàn)時車輛保障輔助決策提供支持。

車輛裝備；戰(zhàn)時維修; 任務(wù)量測算

戰(zhàn)時車輛裝備維修保障，是保持和恢復(fù)車輛使用性能和技術(shù)狀況的主要措施，是提升車輛裝備戰(zhàn)斗力的重要保證。準(zhǔn)確分析車輛裝備保障任務(wù)，科學(xué)預(yù)計車輛裝備保障任務(wù)量，是制訂裝備保障方案的前提和組織裝備保障活動的基礎(chǔ)。裝備保障任務(wù)量的預(yù)計和測算一直是裝備保障領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

目前，關(guān)于裝備保障任務(wù)量預(yù)計研究，形成了很多理論成果，有效地指導(dǎo)了部隊實踐。文獻(xiàn)[1]按照應(yīng)用時機(jī)不同將車輛裝備保障任務(wù)區(qū)分為平時、平轉(zhuǎn)戰(zhàn)時和戰(zhàn)時3個階段，并采用推斷法對車輛保障任務(wù)進(jìn)行了測算。文獻(xiàn)[2]根據(jù)維修任務(wù)對維修人員的需求，建立了面向任務(wù)的維修人員預(yù)測模型，旨在優(yōu)化維修人員的配置。文獻(xiàn)[3]提出了一種用于解決裝備維修任務(wù)分配問題的約束多目標(biāo)粒子權(quán)算法。文獻(xiàn)[4]提出了在預(yù)測裝備損壞數(shù)的基礎(chǔ)上，從裝備故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)出發(fā)，利用作戰(zhàn)模擬法和解析法建立了火炮維修工時量的計算模型，結(jié)合專家判斷方法，修正了形成了火炮維修任務(wù)量預(yù)測模型。文獻(xiàn)[5]對比分析了MSG-3維修任務(wù)與CMR維修任務(wù)形成目標(biāo)、適用對象等，并對二者對維修中的各種關(guān)系進(jìn)行了比較。文獻(xiàn)[6]研究了復(fù)雜裝備系統(tǒng)維修任務(wù)之間的關(guān)系，采用IDEF3建立了復(fù)雜裝備系統(tǒng)維修任務(wù)模型，并對模型進(jìn)行了簡化。文獻(xiàn)[7]給出了維穩(wěn)行動中力量對比分析，建立了考慮裝備的蘭徹斯特方程，給出了典型情況下參數(shù)設(shè)置。相關(guān)研究成果多是對問題進(jìn)行定性分析；另外，確定定量指標(biāo)的不確定性因素多，計算結(jié)果與實際情況差距較大。本文在對維修任務(wù)分析基礎(chǔ)上，綜合前期理論研究成果，按照實戰(zhàn)中維修保障活動建立了車輛裝備維修任務(wù)量計算模型，有效增加了實際應(yīng)用價值和模型的可信性。

1　戰(zhàn)時車輛裝備保障任務(wù)分析

戰(zhàn)時車輛裝備保障任務(wù)，是各級維修機(jī)構(gòu)承擔(dān)的車輛維修工作。完成任務(wù)的主要目的是在作戰(zhàn)全過程中利用最短時間、最少資源，最大化修復(fù)損傷車輛或恢復(fù)車輛行駛性能，保證車輛裝備參戰(zhàn)率，使部隊具有持續(xù)戰(zhàn)斗能力[8]。

1.1任務(wù)劃分

車輛裝備保障按照作戰(zhàn)進(jìn)程可以劃分為作戰(zhàn)準(zhǔn)備保障階段、作戰(zhàn)實施保障階段和作戰(zhàn)結(jié)束保障階段。各階段車輛裝備保障的任務(wù)：作戰(zhàn)準(zhǔn)備保障階段，主要進(jìn)行修復(fù)性和預(yù)防性修理，即采取各種措施和手段恢復(fù)車輛良好技術(shù)性能，保證車輛的完好率和首次參戰(zhàn)率；作戰(zhàn)實施保障階段，主要進(jìn)行戰(zhàn)場搶修，在有效時間內(nèi)最大化修復(fù)戰(zhàn)損和故障車輛，提升重復(fù)參戰(zhàn)率和持續(xù)參戰(zhàn)率；作戰(zhàn)結(jié)束保障階段，主要進(jìn)行搶救和修復(fù)性修理，做好再次戰(zhàn)斗準(zhǔn)備，本階段不作為研究的重點(diǎn)，在文中不做贅述。

按照任務(wù)產(chǎn)生和生成特點(diǎn)，戰(zhàn)時車輛裝備保障任務(wù)可分為戰(zhàn)前準(zhǔn)備階段的定程維修、作戰(zhàn)實施階段產(chǎn)生的戰(zhàn)斗損傷修理、整個過程中車輛使用產(chǎn)生的小修和總成修理等[1]。理論上，車輛使用過程中會產(chǎn)生大修和中修任務(wù)，但現(xiàn)代戰(zhàn)爭戰(zhàn)斗持續(xù)時間短、裝備性能質(zhì)量高，使得使用過程中產(chǎn)生中修和大修任務(wù)量非常小，本文不作考慮。作戰(zhàn)準(zhǔn)備階段的定程修理和保養(yǎng)主要為完成在修在保車輛、待修待保車輛的修理與保養(yǎng)，使其恢復(fù)和保持良好的技術(shù)性能；戰(zhàn)損修理主要是對戰(zhàn)斗階段武器毀傷車輛進(jìn)行修理，按照損傷等級可以劃分為完全損傷、嚴(yán)重?fù)p傷、中度損傷和輕微損傷[8]。車輛裝備在使用過程中，因自然磨損、使用不當(dāng)、車輛事故、裝備質(zhì)量或設(shè)計缺陷造成的損壞屬于使用故障修理范疇，主要是小修或總成更換。

1.2任務(wù)量關(guān)系結(jié)構(gòu)

根據(jù)參戰(zhàn)車輛保障任務(wù)分析，其任務(wù)量是按照一定的邏輯關(guān)系產(chǎn)生的，其邏輯起點(diǎn)源于作戰(zhàn)任務(wù)，其邏輯主線是由作戰(zhàn)任務(wù)確定被保障對象，由保障對象明確保障任務(wù)，再根據(jù)保障任務(wù)計算車輛動用量，并推算維修任務(wù)量，向下延伸可推測保障資源的需求量(如圖1所示)。各種類別維修任務(wù)量生成過程及關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2　戰(zhàn)時車輛動用量預(yù)計

根據(jù)相應(yīng)戰(zhàn)術(shù)背景下按單車日行駛里程預(yù)計車輛動用數(shù)量。這種方法涉及變量較少，適用于戰(zhàn)前準(zhǔn)備階段車輛定程維修量的預(yù)計，其預(yù)計結(jié)果可作為開展后續(xù)工作的基本參考。

(1)式中：SLC為各類車輛總行駛里程，km；m為參戰(zhàn)車輛類別數(shù)；Ci為第i種參戰(zhàn)車輛數(shù)，臺；T為任務(wù)持續(xù)時間，d；Xi為第i種車型，單車日行駛里程，km。

(2)

(3)

式中:Si為第i條線路上動用車量；γ為載質(zhì)量利用率；L1i為第i路線的長度；Loi為收發(fā)車?yán)锍?，km；TD為有效工作時間，h；Tsi為工作停滯時間，h；Vi為平均速度，km/h。

其約束條件：車輛行駛速度小于最大車速，日有效工作時間與日工作停止時間之和小于24 h，單車單程行駛距離小于車輛最大續(xù)駛里程。由于該方法需要輸入?yún)?shù)和約束條件較多，在戰(zhàn)場數(shù)據(jù)充分和信息獲取及時的情況下方可使用，本文采用單車日行駛里程消耗來預(yù)計。

圖1　維修任務(wù)量生成邏輯

圖2　維修任務(wù)量關(guān)系結(jié)構(gòu)

3　戰(zhàn)時車輛維修任務(wù)量預(yù)計模型

3．1車輛定程維修任務(wù)量

定程維修任務(wù)量包括各級定程保養(yǎng)和修理，主要根據(jù)車輛當(dāng)前行駛里程、維修間隔里程、預(yù)計行駛里程等進(jìn)行測算。假設(shè)m臺同一類車輛在給定保障期內(nèi)，產(chǎn)生第j類定程維修間隔次數(shù)ZDj，其中，j=1，2，3，代表車輛一、二、三級保養(yǎng)；j=4，5代表車輛中修和大修。

(4)

式中：Lvi為第i臺車當(dāng)前里程數(shù)，km；Lsvij為第i臺車輛上次實施第j類定程維修的里程數(shù)；Cli為給定保障期間第i臺車輛的預(yù)計行駛里程；Lsj為第j類定程維修間隔里程；α為戰(zhàn)時定程維修間隔里程修正系數(shù)30%～50%。

則各類定程維修在使用期間內(nèi)的任務(wù)量(工時)為

(5)

式中Hj為第j類定程維修的額定工時。

3.2車輛使用小修任務(wù)量

車輛使用小修與車輛故障規(guī)律、裝備技術(shù)狀況、使用條件等因素有著直接的關(guān)系，主要取決于車輛使用強(qiáng)度。在車輛技術(shù)狀況變化規(guī)律中，產(chǎn)生小修的故障率較穩(wěn)定。令車輛在使用期間T內(nèi)使用小修任務(wù)量Zxj臺次，SZx工時。

Zxj=λx·T·SZ

(6)

SZx=Zxj·Hx=λx·T·SZ·Hx

(7)

式中：Hx為各型車輛小修額定工時；λx為使用損傷小修故障率。

3.3車輛總成維修任務(wù)量

總成維修主要含總成更換和總成大修，由于基層級修理分隊以換件修理為主，因此這里主要考慮總成更換，待大修的總成后送到上一級維修機(jī)構(gòu)。在使用期間T內(nèi)，需要完成的總成維修任務(wù)量Zzj臺次、SZz工時。

Zzj=λz·T·SZ

(8)

SZz=Hz·Zzj=Hz·λz·T·SZ

(9)

式中：Hz為各型車輛總成維修額定工時；λz為使用損傷總成大修率。

3.4車輛戰(zhàn)損修理任務(wù)量

車輛戰(zhàn)斗損傷受到作戰(zhàn)樣式、部隊任務(wù)、車輛技術(shù)狀況、車輛配置情況、兵器兵力對比、防衛(wèi)措施、車輛運(yùn)行條件、人員素質(zhì)等眾多因素的影響和控制。由于影響因素眾多，且戰(zhàn)場環(huán)境動態(tài)變化，很難精確計算車輛戰(zhàn)斗損傷量。各國關(guān)于戰(zhàn)斗損傷估算的一般做法通常是按照給定的戰(zhàn)斗損傷率進(jìn)行概率計算，計算結(jié)果存在較大誤差，縮小誤差的主要做法是依靠戰(zhàn)略投送完成保障資源的補(bǔ)充和保障。

假設(shè)m臺同型車輛在作戰(zhàn)期間內(nèi)，由于武器裝備的打擊和毀傷，導(dǎo)致車輛產(chǎn)生完全損傷、嚴(yán)重?fù)p傷、中度損傷和輕微損傷，對應(yīng)產(chǎn)生維修任務(wù)量Zsk臺次、SZs工時，以及大修、中修和小修任務(wù)量。

Zsk=SZ·T·γs·ρk

(10)

(11)

式中：ρk為戰(zhàn)斗損傷中，第k種損傷的比率，k=1，2，3；γs為作戰(zhàn)期間，日戰(zhàn)斗損率；Hk為第k種修理額定工時。

3.5戰(zhàn)時車輛總維修任務(wù)量

綜上所述，戰(zhàn)時維修任務(wù)量是由定程維修任務(wù)量、車輛使用小修任務(wù)量、總成維修任務(wù)量、戰(zhàn)損修理任務(wù)量4部分組成，其測算模型如式(12)。

SZX=SZD+SZx+SZz+SZs

由式(5)(7)(9)(11)可得

(12)

4　實例分析

4.1基本情況

某部防御戰(zhàn)斗參戰(zhàn)車型為4種，共投入車輛裝備1 200臺，其中車型1、2共750臺，車型3、4共450臺；作戰(zhàn)準(zhǔn)備階段，持續(xù)時間28 d，動用數(shù)量和單車日行駛里程見表1，各類定程維修間隔里程與平時維修間隔里程相比其修正系數(shù)為30%～50%；作戰(zhàn)實施階段，持續(xù)時間7 d，車輛戰(zhàn)損率和各類損傷比例等相關(guān)參數(shù)見表2，預(yù)計此次戰(zhàn)斗共需要完成的車輛維修任務(wù)。

表1　作戰(zhàn)準(zhǔn)備階段車輛動用情況

表2　戰(zhàn)時車輛裝備維修任務(wù)量參數(shù)表

4.2預(yù)測結(jié)果

作戰(zhàn)準(zhǔn)備階段，車輛維修主要以保養(yǎng)工作為主。根據(jù)式(1)和表1，各型車輛裝備在作戰(zhàn)準(zhǔn)備階段單車?yán)塾嬓旭偫锍谭謩e為車型1為4 200 km、車型2為1 960 km、車型3為616 km、車型4為840 km。戰(zhàn)時維修間隔里程修正按照40%計算，車型1考慮進(jìn)行二級保養(yǎng)，車型2、3、4考慮一級保養(yǎng)。按式(4)(5)，依據(jù)測算單位統(tǒng)計的每臺車輛的里程數(shù)、采用車輛保養(yǎng)規(guī)定中定程保養(yǎng)間隔里程和維修工時參考數(shù)據(jù)。計算作戰(zhàn)準(zhǔn)備階段需要完成維修任務(wù)量是一級保養(yǎng)車輛442臺次、二級保養(yǎng)車輛10臺次，取一級保養(yǎng)額定工時為15工時，二級保養(yǎng)額定工時為65工時，作戰(zhàn)準(zhǔn)備階段維修任務(wù)量為7 280工時。

作戰(zhàn)實施階段，車輛維修任務(wù)按式(6)—(11)計算可知，需要進(jìn)行小修車輛326臺次，總成更換車輛56臺次，后送117臺次；取使用小修額定工時為15，總成更換額定工時為30，本級作戰(zhàn)實施階段需要完成的維修任務(wù)量為7 335工時。

作戰(zhàn)結(jié)束階段，車輛維修任務(wù)包括后送車輛裝備不計算在本級維修任務(wù)量范圍內(nèi)，但作為維修任務(wù)量計算的完整性，計算內(nèi)容中包含后送任務(wù)量。

按照式(12)計算，某部防御戰(zhàn)斗需要完成的維修任務(wù)量為14 615工時。

4.3結(jié)果分析

表3為通過預(yù)測數(shù)據(jù)與實際發(fā)生數(shù)據(jù)的比較。

表3　預(yù)測數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)對比表

由表3可以看出，預(yù)測值基本趨勢與實際值基本一致，最大數(shù)據(jù)誤差小于0.12，在系統(tǒng)允許范圍內(nèi)證明該預(yù)測方法是有效的。

5　結(jié)　語

戰(zhàn)時車輛裝備保障維修任務(wù)量是進(jìn)行戰(zhàn)時裝備保障方案基礎(chǔ)和前提，其預(yù)測的科學(xué)可靠是保證方案切實可行的重要依據(jù)。該模型能夠有效預(yù)測戰(zhàn)時車輛裝備維修任務(wù)量，能夠為戰(zhàn)時指揮員進(jìn)行車輛裝備保障維修決策提供理論依據(jù)，也為維修保障力量的編組和運(yùn)用提供有益參考。

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(編輯：閆曉楓)

Repair Workload Measuring Model of Wartime Vehicle Equipment

ZHAO Jinsong, LING-HU Changying, HE Yu

(Equipment Support Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

By analyzing wartime vehicle euipment repair tasks, this paper clarifies repair workload generating logic and relation structure of all types of repair workload. The prediction model of the amount of vehicles to be repaired and the measuring model of the workload to be involved are established. The case analysis verifies that the models are valid and are of reference value for wartime vehicle support.

vehicle equipment; wartime repair; workload measurement

2015-10-15；

2015-11-06．

趙勁松(1979—)，男，博士研究生，講師.

10.16807/j.cnki.12-1372/e.2016.06.007

TK428.9

A

1674-2192(2016)06- 0027- 05