軟件密集型裝備備件保障優(yōu)化方法研究

胡 斌，徐 康

（電子科學研究院，北京 100041）

引言

隨著信息技術的迅猛發(fā)展及其在軍事領域的廣泛應用，武器裝備信息化程度越來越高，軟件密集型裝備應運而生，并逐步成為信息化戰(zhàn)場上的主力軍，對作戰(zhàn)任務的完成發(fā)揮著越來越重要的作用。軟件密集型裝備呈現(xiàn)出結構復雜、功能多樣、技術密集等明顯特征，使軟件密集型裝備保障要求更高、難度更大、耗費更多[1]。而備件是部隊“兩成兩力”(成建制、成系統(tǒng)形成作戰(zhàn)能力和保障能力)建設的物質基礎，對裝備平時、戰(zhàn)時保障都有深遠影響[2]?；诖搜芯寇浖芗脱b備備件保障優(yōu)化方法意義重大。

1 系統(tǒng)總體在備件保障中的作用

軟件密集型裝備備件的保障工作不同于一般機械類裝備，必須發(fā)揮系統(tǒng)總體的作用，系統(tǒng)分析、統(tǒng)一規(guī)劃、管理狀態(tài)、充分利用各項資源、提高保障效率。

1）備件系統(tǒng)級的聯(lián)調聯(lián)試

在大型軟件密集型裝備中，一個單獨LRU的各項指標正常，并不代表它放在大系統(tǒng)內能達到系統(tǒng)要求。

所以統(tǒng)一采購后的備件還不能直接交付使用，必須經(jīng)過系統(tǒng)級聯(lián)調聯(lián)試，使備件在應用軟件、功能配置等方面達到與實裝一致的狀態(tài)。

2）備件狀態(tài)的控制

借鑒原有裝備研制階段的質量、狀態(tài)控制的經(jīng)驗，由系統(tǒng)總體對備件的采購、生產(chǎn)、維修、升級和報廢等全壽命周期進行監(jiān)控，確保備件的技術狀態(tài)。

3）備件維護、升級和管理

由于過去機電設備在傳統(tǒng)武器裝備中所占比重較高，機電設備在維修管理方面，其故障機理比較明確，健康狀況比較容易檢測、評估和預測，而軟件密集型裝備卻有別于機電設備，系統(tǒng)交聯(lián)關系復雜，單從設備健康狀況的判別角度來說，軟硬件等各種因素的組合對不同設備的影響要復雜得多，單個分系統(tǒng)很難對故障進行定位；同時電子設備需定期進行加電維護。統(tǒng)一管理可以發(fā)揮系統(tǒng)總體在人員、技術、設備等方面的優(yōu)勢配合用戶進行備件管理，定期檢查備件功能性能，控制備件狀態(tài)，確保備件隨時可用。

4）備件資源互補

通過系統(tǒng)優(yōu)化分析，發(fā)揮系統(tǒng)總體優(yōu)勢籌措建立二線備件庫，在一線備件無法滿足需求時臨時由二線備件周轉使用，實現(xiàn)資源共享。

5）裝備多地保障

在裝備需要多地保障的情況下，系統(tǒng)總體可對實際情況進行分析計算，結合備件使用情況合理制定轉場備件清單，并確定保障模式，在完成備件轉場后的檢測和維護工作的同時，及時準確的進行故障定位、縮短維修周期，確保不會因備件保障問題影響裝備完好率。

2 備件保障中的站點設置

備件的系統(tǒng)優(yōu)化配置，首先面對是備件的站點配置問題。所謂站點就是存放備件的地點。存放備件的站點有多種多樣，因實際的狀況而異，可結為兩站制和多站制。在多站制中最通用的是三站制。

兩站制是指現(xiàn)場站點和備件供應站點?，F(xiàn)場備件是指存放在裝備現(xiàn)場的備件數(shù)量，能無延誤提供裝備檢修中所需備件；供應站點定義為經(jīng)過確定的時間歷程，它能無限供應規(guī)定的相應備件。

三站制中除現(xiàn)場站點和備件供應站點外，存在中間站點，中間站點存在兩種不同的體制，其一是單純存放備件的備件庫房，其二是具有故障檢修功能的中繼站點。

在兩站點體制中，除了現(xiàn)場站點和備件供應站點外，還存在靠近裝備現(xiàn)場的近距離備件庫房與備件供應站點的兩站點。這是適應現(xiàn)場不能存在備件的場合下的兩站點體制。在此情況下，當裝備需要備件更換時存在一定的時間延誤，即取決于從近距離備件庫房運送到達現(xiàn)場的時間距離。

三站點體制中，存在現(xiàn)場、備件庫房、備件供應站三站點，現(xiàn)場中繼站、備件供應站三站點的不同體制。大多數(shù)中繼站除了具備檢修故障件功能外，通常設置兩級備件，現(xiàn)場更換模塊和內場更換模塊，即LRU和SRU。中繼站通過SRU備件更換LRU中的故障SRU來修復LRU。兩級備件可以大幅度降低配置的備件數(shù)量。

對于單套裝備來說，設置中間備件庫房是不必要的。但對一定區(qū)域內設置在不同地點的群體裝備，設置承擔供應群體裝備的備件庫房的三站點體制是必要的。相對于現(xiàn)場、備件供應站的兩站點體制，它可以大幅度減少備件配置的數(shù)量。

因為備件庫房內的備件，它可以面向群體裝備，從而它可以減少群體裝備在現(xiàn)場備件的配置。

因此，針對實際狀況，對備件保障體制的站點設置進行分析權衡，對降低裝備壽命周期費用具有重大的回旋余地。

3 備件保障需求中的備件補充方式

備件補充方式同樣涉及裝備壽命周期中的使用維修費用，應該仔細分析權衡。備件補充方式是指當現(xiàn)場、備件庫房、中繼站點備件減少時的補充方式。通常存在定期補充和實時補充兩種方式。

備件定期補充是指經(jīng)過規(guī)定的周期后，備件供應站按照預定數(shù)補充現(xiàn)場、備件庫房、中繼站的備件。對于消耗性備件而言，就是按時提供備件數(shù)，對于可修部件來說，就是經(jīng)過預定的時間后，累積的失效部件一起運送檢修站點按預定時間修復回送裝備現(xiàn)場。

備件實時補充是指現(xiàn)場或庫房、中繼站中一當減少一件要求立即按預定的周轉期進行備件補充。這種備件補充方式，不言而喻，可以減少現(xiàn)場、備件庫房、中繼站的備件配置數(shù)量。但無疑要增加備件的運輸次數(shù)，從而增加運輸費用。對于可修部件而言，運輸費用加倍。

備件定數(shù)補充是指同一種部件失效數(shù)達到規(guī)定的數(shù)量時，立即要求按預定的周轉時間補充備件，對于可修部件來說，同一種部件失效數(shù)達到規(guī)定的數(shù)量時，才一起送修，并要求按預定時間修復返回現(xiàn)場作為備件。這比備件實時補充方式減少運輸費用，但比備件實時補充方式要增加備件配置數(shù)量。

由此可見，備件補充方式是備件保障體制中的重要組成部分，也必須針對實際狀況，進行分析權衡加以確定。

4 系統(tǒng)備件保障的平均概率模型

對于系統(tǒng)的備件保障概率PS模型，國外模型都是更換模塊備件保障概率的連乘模型，即：

式中mi是第i序號更換模塊在現(xiàn)場配置的備件數(shù)，qi是第i序號更換模塊的在線數(shù)量，λi是第i序號更換模塊的失效率，t是備件對象的累計工作時間。

國家軍用標準GJB 4355—2002中提供的系統(tǒng)備件保障概率模型為：

即組成系統(tǒng)的更換模塊中備件保障概率最低的等于系統(tǒng)的備件概率。

實際工作中的更換模塊的失效時刻是隨機的，因而它的備件保障概率隨時間進程而下降，在t終了時刻是備件保障概率的最低點。因此，更換模塊在t時間內隨機失效時間的備件保障概率應該用t時間內不同備件保障概率的均值PBi來表示，即：

式中j是備件對象在t時間內發(fā)生失效的次數(shù)，其他參數(shù)同前。

在上述條件下的系統(tǒng)備件保障概率模型，就不可能是系統(tǒng)中所有更換模塊備件保障概率的連乘模型，連乘的模型是表達更換模型同時要求備件得到保障的需求，但在t時間之內的任意時刻，更換模塊不可能是同時失效的。

符合實際情況的應該是對系統(tǒng)中各個更換模塊的備件保障概率實施加權相加模型，即系統(tǒng)的備件保障概率模型應該是：

式中，RS是系統(tǒng)不發(fā)生故障的概率，hi是第i個更換模塊的加權系數(shù)，其它參數(shù)同前。

不難理解，加權系統(tǒng)hi必然是與更換模塊的失效概率相關，因為發(fā)生了失效，才需要有相應的備件保障。

不難證明[3]：

由此可得：

或者

5 結束語

裝備備件保障的優(yōu)化設計，是直接涉及裝備的戰(zhàn)備完好率和裝備整個壽命周期保障費用的根本問題，發(fā)揮系統(tǒng)總體在備件保障中的作用、系統(tǒng)優(yōu)化設計的備件站點設置、備件補充方式和系統(tǒng)備件保障的平均概率模型，對于保證裝備戰(zhàn)備完好率和降低全壽命周期保障費用起到了實際意義。

[1]宋華文，耿華芳.軟件密集型裝備綜合保障[M].北京：國防工業(yè)出版社，2011,07.

[2]任敏，陳全慶,沈震.備件供應學[M].北京：國防工業(yè)出版社,2013,01.

[3]丁定浩，陸軍.裝備壽命周期使用保障的理論模型和設計技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011,10.