基于作戰(zhàn)適用性的艦船電子裝備全壽命周期的“六性”考核與驗證?

馬永龍

（海裝武漢局駐武漢地區(qū)第四軍事代表室 武漢 430205）

1 引言

型號裝備質(zhì)量從“符合性”向“實戰(zhàn)適用性”轉(zhuǎn)變的背景下，艦船電子信息裝備通用質(zhì)量特性（一般指可靠性、維修性、測試性、安全性、環(huán)境適應性、保障性，以下簡稱“六性”）能力的提升，已成為提升裝備使用滿意度，滿足裝備作戰(zhàn)適用性的重要要求?！傲浴弊鳛橐环N固有質(zhì)量特性，不像裝備的功能性能特性，在設計制造完成之后可以顯性地測量，需要裝備使用過程中的長期統(tǒng)計數(shù)據(jù)才能進行驗證。為確保交付部隊“好用”、“頂用”裝備，確保裝備產(chǎn)品“六性”要求的落地，應在裝備研制和使用的全壽命階段開展“六性”要求的驗證與考核，特別注重裝備出所（廠）交付階段的“六性”要求的考核與驗證，盡早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品“六性”薄弱環(huán)節(jié)，提升通用質(zhì)量特性水平。

2 電子信息裝備“六性”要求考核與驗證的現(xiàn)狀分析

為嚴把裝備質(zhì)量立項論證、設計驗證、試驗鑒定這三個關(guān)口，《裝備通用質(zhì)量特性要求模板》（簡稱“模板”）從任務使命、作戰(zhàn)要素和保障方案的頂層需求上，規(guī)范了“六性”定量、定性和工作項目要求，納入了裝備的研制總要求和鑒定試驗總案，做到可設計、可驗證、可考核。艦船電子信息裝備“六性”指標驗證一般采用結(jié)合性能試驗、作戰(zhàn)試驗和在役考核試驗，部分關(guān)鍵設備進行可靠性試驗、測試性與維修性演示試驗，運用試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析評估的方式進行，造成“六性”指標考核與驗證的周期跨度大，數(shù)據(jù)采集的完整性和受控性差，難以客觀真實地及時反映裝備的“六性”水平，喪失了裝備“六性”改進提升的有利時機，影響部隊用裝的滿意度和作戰(zhàn)適用性［1］。主要原因如下。

1）過分強調(diào)裝備通用質(zhì)量特性的時間特性和統(tǒng)計特性，把“六性”指標的考核與驗證放在裝備的使用階段，未遵循裝備質(zhì)量特性形成的規(guī)律，貫徹全壽命周期考核與驗證的理念，造成研制階段和低層次設備的“六性”驗證試驗工作缺失，流失大量“六性”基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2）未注重裝備出所（廠）階段的多層次、多方式的“六性”要求的檢查與考核。按設備、系統(tǒng)和檢驗類型，開展功能、性能檢測和環(huán)境適應性試驗、穩(wěn)定性考核試驗，還是基于“符合性”的裝備顯性功能性能的檢測，難以發(fā)現(xiàn)隱性通用質(zhì)量特性的薄弱環(huán)節(jié)。

3）“六性”驗證與考核工作未與裝備的“六性”設計分析工作有機結(jié)合起來，未充分利用“六性”設計成果，檢查“六性”設計、分析與驗證文件的質(zhì)量、“六性”設計成果在裝備物理性能特性和使用維修保障文件中的體現(xiàn)。

4）未充分模擬裝備的實戰(zhàn)應用場景和環(huán)境，在裝備的低層次關(guān)鍵設備和部件上，開展可靠性考核試驗和測試性、維修性演示驗證試驗，主動生成“六性”考核與驗證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3 基于作戰(zhàn)適用性的“六性”考核與驗證的思路與方法

3.1 基于作戰(zhàn)適用性的“六性”考核與驗證的內(nèi)涵

電子信息裝備作戰(zhàn)適用性是指對各種作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)態(tài)勢的適應能力。反映了電子裝備在不同作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)態(tài)勢下能夠保持較高的完成規(guī)定作戰(zhàn)任務的能力。作戰(zhàn)適用性集中地衡量了電子信息裝備在復雜戰(zhàn)場環(huán)境中作戰(zhàn)體現(xiàn)出的“六性”要求達到的水平［2～4］。

裝備“六性”設計與驗證的核心是要摸清裝備的故障規(guī)律和影響因素，最大限度地降低故障的頻率和影響，在此基礎(chǔ)上提高裝備的維修保障能力?？煽啃浴h(huán)境適應性側(cè)重于設備維修的“頻率”，維修性側(cè)重于維修的“時間”，“測試性”側(cè)重于維修的“定位”，安全性側(cè)重于維修“安全”，保障性側(cè)重于維修的“資源和費用”。故障產(chǎn)生的機理，發(fā)生的時機和頻度與裝備的復雜程度、應用環(huán)境和使用保障方式密切相關(guān)，貼近實戰(zhàn)的環(huán)境條件，能夠客觀全面地反映裝備的故障規(guī)律和保障能力。

艦船電子信息裝備具有產(chǎn)品組成復雜、軟硬件密集、信息交互頻繁、器件更新?lián)Q代快等特點，遂行多樣化軍事任務，裝備的探測、通信、指揮、交互等功能相當復雜，且應用環(huán)境惡劣，使用周期長，作戰(zhàn)效能要求高。使得艦船電子信息裝備的故障類型和機理相當復雜，有器件、工藝、材料引起的硬件故障，有功能、邏輯、內(nèi)存、數(shù)據(jù)等引起的軟件故障，以及軟硬件共因組合故障，故障具有層次性、相關(guān)性、隨機性、不確定性、交叉?zhèn)鞑バ裕茏鲬?zhàn)與任務剖面、自然環(huán)境、平臺環(huán)境、電磁環(huán)境、信息環(huán)境、使用與保障方式等多種因素的影響。充分識別裝備在實戰(zhàn)環(huán)境下的作戰(zhàn)任務清單、任務剖面、環(huán)境剖面、使用與維修保障條件，在此基礎(chǔ)上，摸清裝備的故障規(guī)律和使用維修保障能力，是艦船電子信息裝備“六性”考核與驗證的實質(zhì)內(nèi)容。

3.2 基于全壽命周期“六性”考核的思路與方法

裝備“六性”指標反映的是裝備在規(guī)定的使用條件下持續(xù)保持裝備的狀態(tài)、功能和使用維修保障能力的特性，指標的驗證需要裝備使用一段時間、完成全壽命階段的所有作戰(zhàn)任務剖面，才能給出高置信度的“六性”指標評估，由于評估結(jié)論時間靠后，不能指導設計。越在裝備研制早期開展裝備作戰(zhàn)適用性分析和“六性”要求的考核與驗證，越能充分暴露裝備“六性”設計的薄弱環(huán)節(jié)，指導和約束裝備的功能性能設計?！傲浴币蟮尿炞C應將裝備置身于壽命剖面和任務剖面的場景中，在裝備的各個層次和任務場景，通過設計演示驗證試驗、符合性檢查、虛擬與仿真試驗、技術(shù)資料評價法驗證、相似產(chǎn)品法驗證、實驗室試驗驗證、現(xiàn)場試驗驗證、實戰(zhàn)環(huán)境驗證等方法，在方案論證階段、技術(shù)設計階段、裝備出所（廠）交付階段、系泊航行等性能試驗階段、作戰(zhàn)試驗階段和在役考核階段系統(tǒng)地進行考核與驗證［5～7］。考核與驗證工作流程如圖1所示。

壽命剖面和任務剖面應完整地反映裝備的使命任務、功能特性要求、應用環(huán)境、使用保障條件。壽命剖面確立了裝備從制造到壽命終結(jié)或退出使用這段時間內(nèi)所經(jīng)歷的全部事件和時序、環(huán)境條件要素。任務剖面確立了裝備所有任務剖面，給出每一任務剖面的事件構(gòu)成、任務持續(xù)時間、任務占比、環(huán)境條件、保障條件、任務成功或失敗判據(jù)等要素。以此作為“六性”仿真演示驗證和設計綜合驗證試驗，確立試驗方案、試驗應力的類型與參數(shù)、安裝與運行工作方式、故障判斷與檢測、數(shù)據(jù)采集與處理方式的依據(jù)［10～12］。

論證階段，一般采用建模與仿真的方法，對裝備“六性”要求的適宜性和可實現(xiàn)性驗證，并確立驗證的方案和所需的資源。

圖1 全壽命周期“六性”考核與驗證工作流程圖

研制階段，通過利用裝備的功能、結(jié)構(gòu)、接口設計信息、故障信息、歷史維修保障信息，建立“六性”設計分析與仿真模型，開展“六性”指標的分配與預計，結(jié)合任務剖面對系統(tǒng)的“六性”指標實現(xiàn)情況進行復核復算，并在低層的設備或關(guān)鍵設備上設計“六性”要求考核與演示驗證、綜合環(huán)境試驗，并配合利用“六性”設計文件的成果清單，開展“六性”要求落實情況符合性檢查，達到在裝備物理形態(tài)固化的基線上，能夠?qū)ρb備的“六性”水平進行一次系統(tǒng)的“體檢”的要求。

裝備外場試驗階段和使用階段，在規(guī)范裝備“六性”使用與維修保障信息的收集，利用統(tǒng)計評估模型，對裝備的“六性”指標進行評估的同時，應針對重點任務場景，結(jié)合性能試驗，設計專門的“六性”演示與驗證試驗。

4 裝備出所（廠）階段“六性”考核與驗證的內(nèi)容

裝備出所（廠）階段作為產(chǎn)品研制質(zhì)量管控與評價的重要階段，應對“六性”考核與驗證工作進行系統(tǒng)策劃，盡早發(fā)現(xiàn)影響裝備可靠性、維修和使用保障的薄弱環(huán)節(jié)。主要的工作內(nèi)容如下。

1）利用“六性”設計信息，對“六性”設計文件的質(zhì)量和實施效果進行符合性檢查。包括“六性”設計與分析使用的分析方法是否適合，是否形成了“六性”設計、分析與驗證的成果清單，成果清單是否能影響產(chǎn)品的功能性能設計，是否落實到裝備的物理特性和使用維修手冊中去。

2）設計“六性”指標考核、演示與驗證試驗方案，進行“六性”指標要求的考核與驗證。重點針對設備“六性”設計措施，有針對性地制定維修性、測試性演示與驗證試驗方案。

3）規(guī)范“六性”基礎(chǔ)信息的收集，提出“六性”改進工作清單，對改進的效果進行驗證與評價。通過建立試驗日志，對故障的類型、頻度、影響及危害性進行統(tǒng)計分析，從故障解決、優(yōu)化使用與維修保障方式等方面提出改進工作清單，并對改進的效果進行驗證與評價。

5 基于任務剖面的“六性”指標驗證試驗技術(shù)

“六性”指標的考核與驗證離不開試驗，如何在裝備的研制階段，從作戰(zhàn)適用性考核的角度，基于任務剖面設計“六性”指標考核與驗證試驗，快速識別裝備“六性”的薄弱環(huán)節(jié)，是艦船電子信息裝備“六性”指標評價的重要手段。

基于任務剖面的“六性”驗證的流程［6～9］如圖2所示，其主要活動過程的工作目標及采集內(nèi)容如表1。

圖2 “六性”驗證試驗設計流程

表1 基于任務剖面的“六性”試驗驗證工作項目

“六性”試驗驗證的核心技術(shù)方法包括試驗測試用例設計、基于半實物仿真技術(shù)的試驗運行場景構(gòu)建，軟硬件綜合故障注入技術(shù)、試驗數(shù)據(jù)的監(jiān)控采集及結(jié)果評估等技術(shù)。

6 結(jié)語

裝備“六性”的驗證與評價貫穿于裝備研制的全壽命周期，客觀真實完整地評價裝備的“六性”水平，是提高裝備可靠性和使用維修保障能力的重要手段，是裝備質(zhì)量從“符合性”向“作戰(zhàn)適用性”的必須要求。注重裝備出所（廠）階段“六性”考核與驗證工作，在研制階段開展基于任務剖面的“六性”指標驗證試驗，是做好“六性”指標驗證與評價工作的基礎(chǔ)，也是發(fā)現(xiàn)影響裝備可靠性、使用與維修保障能力的薄弱環(huán)節(jié)，尋找改進機會的最佳時機。