艦載作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)裝備維修性、測試性試驗(yàn)研究

文/劉硯山

1 引言

為證明艦載作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的作戰(zhàn)指揮能力，在設(shè)計(jì)鑒定試驗(yàn)過程中，不僅要抓住戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的檢驗(yàn)鑒定，同時(shí)也要考慮其維修性、測試性，只有這樣才能充分發(fā)揮艦載作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的綜合作戰(zhàn)效能。根據(jù)裝艦產(chǎn)品的有關(guān)規(guī)定，所有產(chǎn)品均應(yīng)通過鑒定才能裝艦，這里的鑒定自然包括維修性和測試性鑒定。但在實(shí)踐中，鑒于艦船產(chǎn)品極小子樣復(fù)雜大系統(tǒng)的特點(diǎn)，要進(jìn)行維修性和測試性鑒定是極其困難的。所以，如何對艦載作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)進(jìn)行維修性和測試性驗(yàn)證是一個(gè)難題。本文從根據(jù)艦載作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的實(shí)際，結(jié)合以往艦載作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)試驗(yàn)成果，以國軍標(biāo)為基礎(chǔ)，分析維修性和測試性的指標(biāo)考核要求，制定試驗(yàn)方法和方案，給出數(shù)據(jù)記錄種類和記錄要求，提供一種可行的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法。

2 現(xiàn)狀與差距

2.1 現(xiàn)狀

艦載作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)研制單位在論證設(shè)計(jì)過程中對維修性和測試性進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，形成工作計(jì)劃、設(shè)計(jì)報(bào)告及評價(jià)大綱。維修性、測試性工作取得了一定的成績和效益，但仍存在一些問題，主要表現(xiàn)如下：常規(guī)BIT功能相對簡單，診斷技術(shù)單一，診斷能力差,虛警率高，不可重現(xiàn)、重測合格的問題嚴(yán)重，不能檢測和隔離電纜、導(dǎo)線和連接器故障，且難以滿足超大規(guī)模集成電路的測試需求，顯示結(jié)果界面不友好，使用不方便；BIT技術(shù)手冊、故障邏輯圖(樹)較死板，處理意外故障非常困難，導(dǎo)致經(jīng)常需裝備研制單位派人協(xié)助，方能完成維修任務(wù)，艦員級維修難度大。由于艦艇人員流動性比較大，導(dǎo)致操作維護(hù)人員系統(tǒng)學(xué)習(xí)、培訓(xùn)時(shí)間不足，同時(shí)維修保障資料未得到及時(shí)更新，導(dǎo)致操作人員維修保障能力不足，對裝備的使用、維修造成影響、導(dǎo)致基地級維修能力不足。

2.2 差距

2.2.1 認(rèn)知度不足，試驗(yàn)保障能力未形成

試驗(yàn)方在保障裝備建設(shè)以及試驗(yàn)理論研究中主要考慮戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的考核，未充分考慮維修性和測試性相關(guān)內(nèi)容的試驗(yàn)考核需求，停留在概念內(nèi)涵的理解上，對維修性和測試性試驗(yàn)處于簡單統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)階段，對其指標(biāo)體系、試驗(yàn)考核方法和試驗(yàn)條件等未進(jìn)行全面的認(rèn)知和研究，未形成相應(yīng)的鑒定試驗(yàn)規(guī)程。

2.2.2 信息量不足，資料積累不夠

現(xiàn)階段試驗(yàn)方對維修性和測試性的試驗(yàn)考核面臨論證資料少、缺乏必要的成體系的研究手段、建設(shè)項(xiàng)目需求不明等困難。對維修性和測試性的研究缺少必要信息資源支撐，缺乏相關(guān)的國軍標(biāo)、海軍標(biāo)、各項(xiàng)規(guī)章制度等文件資料的積累。

3 指標(biāo)及數(shù)據(jù)種類

3.1 指標(biāo)考核要求

維修性的指標(biāo)包括系統(tǒng)平均故障修復(fù)時(shí)間。其度量方法為：在規(guī)定的條件下和規(guī)定的期間內(nèi)，產(chǎn)品在規(guī)定的維修級別上，修復(fù)性維修總時(shí)間與該級別上被修復(fù)產(chǎn)品的故障總數(shù)之比。測試性的指標(biāo)包括故障檢測虛警率、故障檢測率和故障隔離率。

3.2 數(shù)據(jù)種類

系統(tǒng)維修采用更換故障單元的維修方式，將檢測隔離故障、故障單元拆卸、裝配和檢驗(yàn)作為完成一次維修作業(yè)。需記錄的維修性試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括故障名稱、維修時(shí)間、故障種類、排除故障人數(shù)、所需備品備件、所需專用工具等。

維修時(shí)間計(jì)算方法如下：

式中：

Mct1—檢測隔離故障時(shí)間；

Mct2—故障單元拆卸時(shí)間；

Mct3—備用單元裝配時(shí)間；

Mct4—修復(fù)后檢驗(yàn)時(shí)間。

測試性試驗(yàn)結(jié)合維修性試驗(yàn)進(jìn)行。在維修作業(yè)過程中，記錄的主要數(shù)據(jù)包括設(shè)備名稱、故障名稱及編號、故障檢測和故障隔離，其中故障檢測細(xì)分為能立即確定的故障、有跡象但不能立即確定故障和故障未被查出三類，故障隔離細(xì)分為機(jī)內(nèi)測試BIT、外部專用測試裝置、手工測試和機(jī)內(nèi)測試完成的隔離到可更換單元的數(shù)目四類。

4 樣本量分配及示例

4.1 樣本量確定方法

采用GJB2072-94中對數(shù)正態(tài)分布假設(shè)檢驗(yàn)方法對MTTR進(jìn)行檢驗(yàn)，樣本量計(jì)算公式如下：

式中：

μ0—平均修復(fù)時(shí)間的可接收值；

μ1—平均修復(fù)時(shí)間的不可接收值；

α—研制方風(fēng)險(xiǎn)；

β—使用方風(fēng)險(xiǎn)；

σ2—對數(shù)方差(可用事前估計(jì)值代替)。

例如：系統(tǒng)平均修復(fù)時(shí)間不大于0.5h，確定μ0=30min、μ0=37.5min，σ2=0.5，控制雙方風(fēng)險(xiǎn)α=β=0.2，由公式（2）計(jì)算樣本量。根據(jù)GJB2072-94中規(guī)定，如果樣本量小于30，應(yīng)取樣本量為30的原則確定。

4.2 樣本量分配示例

依據(jù)系統(tǒng)的組成和功能特點(diǎn)來確定可更換單元的數(shù)量。例如，某系統(tǒng)由可更換單元1、可更換單元2、可更換單元3、可更換單元4、可更換單元5組成。按照GJB2072-94中的維修作業(yè)按比例分層抽樣的分配方法，可獲得各可更換單元的驗(yàn)證樣本量。系統(tǒng)維修作業(yè)的樣本分配見表1。

5 試驗(yàn)實(shí)施要求

5.1 試驗(yàn)時(shí)間及樣本量要求

維修性和測試性試驗(yàn)結(jié)合系統(tǒng)海上設(shè)計(jì)鑒定試驗(yàn)進(jìn)行，當(dāng)海上鑒定試驗(yàn)時(shí)間不滿足維修性和測試性試驗(yàn)要求時(shí)，單獨(dú)進(jìn)行維修性和測試性專項(xiàng)試驗(yàn)。當(dāng)試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的故障數(shù)，不滿足試驗(yàn)需求時(shí)，采用人工模擬故障的手段來設(shè)定故障，以達(dá)到統(tǒng)計(jì)需求。

5.2 其它要求

5.2.1 維修作業(yè)樣本的選擇

為保證試驗(yàn)所做的統(tǒng)計(jì)決策（接收或拒收）具有代表性，所選擇的維修作業(yè)最好與實(shí)際使用中所進(jìn)行的維修作業(yè)一致。對于修復(fù)性維修的試驗(yàn)，除了自然故障產(chǎn)生的維修作業(yè)外，還可采用模擬故障的方法產(chǎn)生維修作業(yè)。

表1：系統(tǒng)維修作業(yè)的樣本分配

5.2.2 故障的模擬與排除

（1）故障的模擬。按分配的樣本數(shù)隨機(jī)抽取維修作業(yè)進(jìn)行試驗(yàn)。一般采用模擬故障方法進(jìn)行，常用的模擬故障方法有：用故障件代替正常件，模擬零件的失效或損壞；接入附加的或拆除不易察覺的元器件，模擬安裝錯(cuò)誤和元器件丟失；故意造成元件失調(diào)變位。

（2）故障的排除。由經(jīng)過訓(xùn)練的維修人員排除故障，并專人記錄維修時(shí)間。在故障的排除過程中必須注意：只能使用規(guī)定的維修級別所配備的備件、附件、工具、檢測儀器和設(shè)備，不能使用超過規(guī)定范圍或使用上一維修級別所專有的設(shè)備；按照本級維修技術(shù)文件規(guī)定的修理程序和方法進(jìn)行維修作業(yè)；人工或利用外部測試儀器查尋故障所花費(fèi)的時(shí)間均應(yīng)計(jì)入維修時(shí)間中。

5.2.3 特殊情況的處理

維修人員在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)并證實(shí)沒有足夠的、適當(dāng)?shù)募夹g(shù)文件或保障設(shè)備器材，應(yīng)中止該項(xiàng)試驗(yàn)，采取措施解決后，重新進(jìn)行該項(xiàng)維修作業(yè)試驗(yàn)。由于設(shè)計(jì)不當(dāng)，或者技術(shù)文件中的維修程序不恰當(dāng)，造成產(chǎn)品損傷或引起維修差錯(cuò)增加的意外維修時(shí)間，應(yīng)記入總的維修時(shí)間中，當(dāng)采取措施糾正設(shè)計(jì)缺陷或不恰當(dāng)?shù)木S修程序后，應(yīng)重新進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)。

5.2.4 人員及樣本要求

維修性和測試性試驗(yàn)先結(jié)合系統(tǒng)定型試驗(yàn)的其它試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行，對自然故障進(jìn)行維修作業(yè)。待定型試驗(yàn)結(jié)束后，若自然故障有效數(shù)未達(dá)到試驗(yàn)方案所規(guī)定的要求，可按規(guī)定的方法模擬故障后進(jìn)行維修作業(yè)，直至完成預(yù)定的維修作業(yè)數(shù)。

6 維修性、測試性評判方法

6.1 維修性評判

如果：

則認(rèn)為該系統(tǒng)符合維修性要求而接收，否則拒收。

式中：

μ0—平均修復(fù)時(shí)間的目標(biāo)值；

Xi—第i個(gè)維修樣本的觀測值；

Y—X的自然對數(shù)；

S2—Y的樣本方差；

n—試驗(yàn)的樣本量。

6.2 故障檢測率的檢驗(yàn)

故障檢測率rFD的點(diǎn)估計(jì)值：

故障檢測率rFD置信度為1-α的單側(cè)置信下限：

式中：NFD—能立即確定的故障樣本總和。

6.3 故障隔離率的檢驗(yàn)

故障隔離率rFI的點(diǎn)估計(jì)值

故障隔離率rFI置信度為1-α的單側(cè)置信下限：

式中：NFI—表4的2D欄中隔離組內(nèi)可更換單元為1和2時(shí)對應(yīng)的機(jī)內(nèi)測試完成的樣本數(shù)。

6.4 虛警率的檢驗(yàn)

計(jì)算預(yù)期的虛警數(shù)Np

式中：

rFAS—規(guī)定的虛警率；

NF—試驗(yàn)實(shí)際正常故障報(bào)警次數(shù)；

NFA—試驗(yàn)實(shí)際虛警數(shù)。

根據(jù)GJB2072-94中圖C1中的判決條件，確定預(yù)期虛警數(shù)Np與實(shí)測虛警數(shù)NFA的交點(diǎn)，當(dāng)計(jì)算所得的預(yù)期虛警率Np落在接受區(qū)內(nèi)時(shí)，認(rèn)為符合要求而接收；當(dāng)預(yù)期虛警率Np落在拒絕區(qū)內(nèi)時(shí)，認(rèn)為不符合要求而拒收。

7 結(jié)束語

隨著艦載作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)裝備的發(fā)展，對其維修性和測試性要求已經(jīng)和戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)要求同等重要，為了盡早地形成維修性和測試性試驗(yàn)考核能力，試驗(yàn)方需進(jìn)行相適應(yīng)的條件建設(shè)。需要統(tǒng)計(jì)收集國標(biāo)、國軍標(biāo)、海軍標(biāo)、上級機(jī)關(guān)下達(dá)的規(guī)章制度，將其進(jìn)行數(shù)字化歸檔，建立專項(xiàng)資料庫。調(diào)整優(yōu)化編制體制，成立專職試驗(yàn)人才隊(duì)伍，采取人才引進(jìn)、送學(xué)培訓(xùn)、下廠學(xué)習(xí)、外出調(diào)研等方式加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)。把對維修性和測試性的試驗(yàn)考核和對現(xiàn)有戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的試驗(yàn)考核放在同等重要的位置，跟蹤利用國內(nèi)外研究成果，研究維修性和測試性的試驗(yàn)方法，編寫維修性和測試性試驗(yàn)規(guī)程。