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  • 基于任务成功率的装备综合保障工作体系及协同设计环境研究

    发布日期:2015-01-29   信息来源:来自网络  浏览次数:

    引言

    装备综合保障是在装备的研制过程中综合考虑保障问题,使保障影响设计,并在装备部署使用的同时,以最低费用提供与系统相互匹配的保障资源,建立保障系统,满足战备完好和任务成功要求所进行的一系列技术与管理活动。在装备研制阶段,如果只考虑装备本身的战术技术性能,而没有全面地考虑装备综合保障工作需求,会导致装备系统投入使用后,技术性能水平比较先进,但使用和维修保障困难,战备完好性和任务持续性低,难以发挥其应有的作战效能。因此,在装备研制阶段及时地、并行地开展装备综合保障和“四性”一体化工作,对武器装备形成战斗力具有重要意义。

    1 综合保障工作体系

    综合保障工作核心是由作战和保障要求牵引,根据项目进度费用约束,围绕装备战备完好性与任务成功性等顶层要求而开展的一系列工程及管理工作。直接影响装备战备完好性与任务成功性的两大因素就是装备及其组件的可靠性、维修性、保障性(RMS)等装备自身的通用特性以及与装备相配套的保障系统与保障资源要求,所以装备综合保障工作是在装备寿命周期各个阶段围绕装备RMS等设计特性以及与之匹配的保障系统、保障资源的设计与研制而展开。从论证阶段RMS要求、保障要求的提出,到研制阶段RMS设计、保障系统、保障资源原型确定,到使用阶段保障效能评估与系统持续改进,贯穿装备全寿命周期。综合保障工作体系见图1

    论证阶段,装备作战需求牵引系统的两个能力要求,即装备的RMS要求和保障系统设计要求。RMS要求主要通过系统指标论证和顶层设计实现,即装备要达到的任务成功和战备完好水平;保障系统设计要求涵盖装备配套的保障系统设计方案(如使用、维修、训练、供应等方案),对保障系统要素进行全面统筹规划。

    研制阶段,RMS要求通过五性(可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性)协同设计实现。包括对顶层指标任务成功率分解、五性指标预计与分配、五性设计与实现等。保障系统设计要求通过初始使用保障方案确定保障系统原型,进而形成综合保障系统总体方案。使用阶段,重点是对保障系统的能力评估以及系统改进,主要通过装备使用过程中收集的RMS数据及用户意见实现。

    2 五性协同设计

    作战需求对任务成功性、战备完好性提出要求,为确定任务可靠性(RM)、保障性(Su)要求提供依据。任何成功率反映了任务成功性,同时作为需求设计的顶层指标提出,能够定义系统在任务剖面为间断工作状态下,在整个寿命周期持续保持完成规定任务的概率,是可靠性、维修性和备件保障性在任务剖面为间断工作状态下的顶层指标。任务成功率取决于战备完好率设计与任务可靠性设计,两者相互制约,任务可靠性设计的目标是控制任务失效概率的高低,它关心的是降低任务失效的概率;战备完好率设计要求控制系统的基本失效概率,它关心的是降低一切失效的概率。因此任务可靠度设计和战备完好率设计必须同步进行,即系统可靠性、维修性和备件保障性的协同设计,也是系统可靠性、维修性、备件保障性优化设计的前提。协同设计要求如图2所示。

    从图2可以看出综合保障系统五性协同设计之间的关系:

    1)任务需求粗略的对任务成功性、战备完好性和安全性提出要求,为确定任务可靠性(RM)、保障性(Su)和安全性(S)要求提供依据;

    2)可靠性(R)建模为R分配、预计和分析及确定维修性(M)和测试性(T)要求提供依据;

    3)R分配、预计为MT分配、预计提供输入,R预计的结果直接影响到后续工作结果的可信性;

    4)FMECA为确定MT要求、M分析、T预计、Su分析(确定功能要求)和S分析(分系统危险分析)提供输入信息;

    5)M分析为Su分析(确定功能要求)和S分析(初步危险分析)提供输入信息;

    6)确定T要求(如,确定备选诊断方案)为M建模提供输入;

    7)T分配、预计为M分配、预计和分析提供输入;

    8)Su分析得出飞机的装备完好性指标(如使用可用度Ao)为确定基本可靠性、维修性和测试性指标提供依据;

    9)使用与维修工作分析和早期现场分析分别为T分配和预计提供输入;

    10)保障性分析结果还向MT提供保障资源信息,为确定维修和测试设备提供依据;

    11)S工作和R工作密切相关,FMECA等可靠性分析技术也是安全性的重要分析技术。初步危险分析(PHA)为确定T要求(即确定备选诊断方案)提供输入信息。

    3 协同设计环境建设要求

    综合保障系统协同设计环境应在系统论证、研制和使用过程中全面推动RMS工作开展,切实提高研制单位的可靠性系统工程能力,为装备全面、系统、有效地开展RMS工作提供必要的技术条件和方法手段。实现装备战术技术指标的科学论证,实现各分系统、单项设备的性能与RMS的协同设计、分析与评价;实现装备研制流程、研制规范、管理机制与RMS工作的协调配置,确保各项RMS工程活动与研制流程有效融合并顺利执行;实现装备研制过程设计数据按产品对象进行归类、积累,确保在相关研制部门、研制阶段和设计人员之间实现数据共享,并为相似装备研制提供参考依据。

    协同设计环境应主要包括综合保障体系论证和顶层设计环境、通用特性环境和保障系统研发环境。

    综合保障体系论证和顶层设计环境主要目的是实现保障需求的集中管理和保障体系建模与分析工作。其中保障需求的集中管理承担顶层设计过程中的保障需求管理工作,建立需求与设计模型和其它相关文档之间的跟踪链接,实现高效的需求变更管理和变更影响分析,达到需求驱动武器装备保障系统整个研制过程的目标;保障体系建模与分析是在可视化环境下进行武器装备的保障体系结构设计,包括总体论证、总体需求分析、业务建模、数据建模等,能够描述系统的静态结构和动态行为,识别保障系统的功能和接口,确定装备与保障系统之间的数据交换,明晰装备的部署和保障系统之间的通讯连接。采用模型仿真手段,对所建体系模型进行资源、容量、处理能力、瓶颈等方面的分析、评价,从而找出现有体系的不足,明确待研制武器装备在体系中的作用及其能解决的问题。

    通用特性包括装备可靠性、维修性、测试性、安全性、保障性等。主要功能是“指标分解”和“协同设计”。指标分解是指,将论证要求分解为装备通用特性顶层要求和保障要求;而协同设计针对装备通用特性是指将指标分配、设计到装备各级组件中,从而实现对装备通用特性的设计、分析。

    保障系统研发环境具有的基本功能分为三类:①保障性分析功能;②保障方案生成;③保障资源生成。其中,①保障性分析包括FMECA(故障模式影响及危害性分析)、RCMA(以可靠性为中心的维修分析)、OMTA(使用及维修工作分析)、LORA(修理级别分析)、LCC(寿命周期费用分析)等,或者至少要包括这些分析工作的数据接口,从而实现与装备RMS平台的数据交换。②保障方案生成功能,包括维修、供应、培训等保障系统设计方案的制订和保障组件的设计,最重要的是平台还需要具有保障系统建模以及保障方案的权衡分析与评价功能,以保证保障系统在系统级达到整体最佳。③保障资源生成,包括技术手册、备件、设备工具以及其他保障资源等要求的制度,这里的功能是要保证保障系统在资源级达到局部最佳。

    4 小结

    本文从任务成功率和战备完好率出发,介绍了装备研制应遵循的综合保障工作体系框架,同时结合综合保障体系详细介绍了五性协同设计要求,并对装备开展综合保障体系工作应具备的协同设计环境进行了详细描述。

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