软件密集型装备备件保障优化方法研究

胡 斌，徐 康

（电子科学研究院，北京 100041）

引言

随着信息技术的迅猛发展及其在军事领域的广泛应用，武器装备信息化程度越来越高，软件密集型装备应运而生，并逐步成为信息化战场上的主力军，对作战任务的完成发挥着越来越重要的作用。软件密集型装备呈现出结构复杂、功能多样、技术密集等明显特征，使软件密集型装备保障要求更高、难度更大、耗费更多[1]。而备件是部队“两成两力”(成建制、成系统形成作战能力和保障能力)建设的物质基础，对装备平时、战时保障都有深远影响[2]。基于此研究软件密集型装备备件保障优化方法意义重大。

1 系统总体在备件保障中的作用

软件密集型装备备件的保障工作不同于一般机械类装备，必须发挥系统总体的作用，系统分析、统一规划、管理状态、充分利用各项资源、提高保障效率。

1）备件系统级的联调联试

在大型软件密集型装备中，一个单独LRU的各项指标正常，并不代表它放在大系统内能达到系统要求。

所以统一采购后的备件还不能直接交付使用，必须经过系统级联调联试，使备件在应用软件、功能配置等方面达到与实装一致的状态。

2）备件状态的控制

借鉴原有装备研制阶段的质量、状态控制的经验，由系统总体对备件的采购、生产、维修、升级和报废等全寿命周期进行监控，确保备件的技术状态。

3）备件维护、升级和管理

由于过去机电设备在传统武器装备中所占比重较高，机电设备在维修管理方面，其故障机理比较明确，健康状况比较容易检测、评估和预测，而软件密集型装备却有别于机电设备，系统交联关系复杂，单从设备健康状况的判别角度来说，软硬件等各种因素的组合对不同设备的影响要复杂得多，单个分系统很难对故障进行定位；同时电子设备需定期进行加电维护。统一管理可以发挥系统总体在人员、技术、设备等方面的优势配合用户进行备件管理，定期检查备件功能性能，控制备件状态，确保备件随时可用。

4）备件资源互补

通过系统优化分析，发挥系统总体优势筹措建立二线备件库，在一线备件无法满足需求时临时由二线备件周转使用，实现资源共享。

5）装备多地保障

在装备需要多地保障的情况下，系统总体可对实际情况进行分析计算，结合备件使用情况合理制定转场备件清单，并确定保障模式，在完成备件转场后的检测和维护工作的同时，及时准确的进行故障定位、缩短维修周期，确保不会因备件保障问题影响装备完好率。

2 备件保障中的站点设置

备件的系统优化配置，首先面对是备件的站点配置问题。所谓站点就是存放备件的地点。存放备件的站点有多种多样，因实际的状况而异，可结为两站制和多站制。在多站制中最通用的是三站制。

两站制是指现场站点和备件供应站点。现场备件是指存放在装备现场的备件数量，能无延误提供装备检修中所需备件；供应站点定义为经过确定的时间历程，它能无限供应规定的相应备件。

三站制中除现场站点和备件供应站点外，存在中间站点，中间站点存在两种不同的体制，其一是单纯存放备件的备件库房，其二是具有故障检修功能的中继站点。

在两站点体制中，除了现场站点和备件供应站点外，还存在靠近装备现场的近距离备件库房与备件供应站点的两站点。这是适应现场不能存在备件的场合下的两站点体制。在此情况下，当装备需要备件更换时存在一定的时间延误，即取决于从近距离备件库房运送到达现场的时间距离。

三站点体制中，存在现场、备件库房、备件供应站三站点，现场中继站、备件供应站三站点的不同体制。大多数中继站除了具备检修故障件功能外，通常设置两级备件，现场更换模块和内场更换模块，即LRU和SRU。中继站通过SRU备件更换LRU中的故障SRU来修复LRU。两级备件可以大幅度降低配置的备件数量。

对于单套装备来说，设置中间备件库房是不必要的。但对一定区域内设置在不同地点的群体装备，设置承担供应群体装备的备件库房的三站点体制是必要的。相对于现场、备件供应站的两站点体制，它可以大幅度减少备件配置的数量。

因为备件库房内的备件，它可以面向群体装备，从而它可以减少群体装备在现场备件的配置。

因此，针对实际状况，对备件保障体制的站点设置进行分析权衡，对降低装备寿命周期费用具有重大的回旋余地。

3 备件保障需求中的备件补充方式

备件补充方式同样涉及装备寿命周期中的使用维修费用，应该仔细分析权衡。备件补充方式是指当现场、备件库房、中继站点备件减少时的补充方式。通常存在定期补充和实时补充两种方式。

备件定期补充是指经过规定的周期后，备件供应站按照预定数补充现场、备件库房、中继站的备件。对于消耗性备件而言，就是按时提供备件数，对于可修部件来说，就是经过预定的时间后，累积的失效部件一起运送检修站点按预定时间修复回送装备现场。

备件实时补充是指现场或库房、中继站中一当减少一件要求立即按预定的周转期进行备件补充。这种备件补充方式，不言而喻，可以减少现场、备件库房、中继站的备件配置数量。但无疑要增加备件的运输次数，从而增加运输费用。对于可修部件而言，运输费用加倍。

备件定数补充是指同一种部件失效数达到规定的数量时，立即要求按预定的周转时间补充备件，对于可修部件来说，同一种部件失效数达到规定的数量时，才一起送修，并要求按预定时间修复返回现场作为备件。这比备件实时补充方式减少运输费用，但比备件实时补充方式要增加备件配置数量。

由此可见，备件补充方式是备件保障体制中的重要组成部分，也必须针对实际状况，进行分析权衡加以确定。

4 系统备件保障的平均概率模型

对于系统的备件保障概率PS模型，国外模型都是更换模块备件保障概率的连乘模型，即：

式中mi是第i序号更换模块在现场配置的备件数，qi是第i序号更换模块的在线数量，λi是第i序号更换模块的失效率，t是备件对象的累计工作时间。

国家军用标准GJB 4355—2002中提供的系统备件保障概率模型为：

即组成系统的更换模块中备件保障概率最低的等于系统的备件概率。

实际工作中的更换模块的失效时刻是随机的，因而它的备件保障概率随时间进程而下降，在t终了时刻是备件保障概率的最低点。因此，更换模块在t时间内随机失效时间的备件保障概率应该用t时间内不同备件保障概率的均值PBi来表示，即：

式中j是备件对象在t时间内发生失效的次数，其他参数同前。

在上述条件下的系统备件保障概率模型，就不可能是系统中所有更换模块备件保障概率的连乘模型，连乘的模型是表达更换模型同时要求备件得到保障的需求，但在t时间之内的任意时刻，更换模块不可能是同时失效的。

符合实际情况的应该是对系统中各个更换模块的备件保障概率实施加权相加模型，即系统的备件保障概率模型应该是：

式中，RS是系统不发生故障的概率，hi是第i个更换模块的加权系数，其它参数同前。

不难理解，加权系统hi必然是与更换模块的失效概率相关，因为发生了失效，才需要有相应的备件保障。

不难证明[3]：

由此可得：

或者

5 结束语

装备备件保障的优化设计，是直接涉及装备的战备完好率和装备整个寿命周期保障费用的根本问题，发挥系统总体在备件保障中的作用、系统优化设计的备件站点设置、备件补充方式和系统备件保障的平均概率模型，对于保证装备战备完好率和降低全寿命周期保障费用起到了实际意义。

[1]宋华文，耿华芳.软件密集型装备综合保障[M].北京：国防工业出版社，2011,07.

[2]任敏，陈全庆,沈震.备件供应学[M].北京：国防工业出版社,2013,01.

[3]丁定浩，陆军.装备寿命周期使用保障的理论模型和设计技术[M].北京：电子工业出版社，2011,10.