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保障性理论基础

2020-06-02 14:20
可靠性杂坛
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三、保障性分析

保障性分析作为支持综合技术保障工作的一种系统分析方法,是装备采办过程中实现战备完好性与保障性目标的有效手段。它原来称后勤保障分析(logistics support analysis,LSA),是随着美国国防部推行综合后勤保障,在维修工程分析(maintenance engineering analysis)的基础上发展起来的。LSA最早出现在1971年发布的美国军用标准MIL-STD-1369(NC)《综合后勤保障大纲要求》上,后来经1973年最初发布并经多次修订和改版的军用标准MILSTD-1388-1《后勤保障分析》与MIL-STD-1388-2《国防部对后勤保障分析记录的要求》的完善,逐渐形成了一套完整的、规范化的分析方法。我国参照MIL-STD-1388-1A编制了国家军用标准GJB 1371—92《装备保障性分析》并于1992年发布。我国从一开始就取名为“保障性分析”但缩略语仍沿用LSA,以便于与国际接轨。与GJB 1371相配套的国家军用标准GJB 3837—99《装备保障性分析记录》已于1999年发布。美国国防部在1996年发布的DoD 5000.2-R和1997年发布的MIL-HDBK-502中将后勤保障分析改称为保障性分析。但他们没有对保障性分析进行重新定义,其内涵与后勤保障分析一致。

(一)保障性分析的定义与目标

1.保障性分析的定义

保障性分析是作为系统工程过程的一部分,是装备综合技术保障的分析性工具。在装备研制与生产的过程中应用某些科学与工程的成果,通过反复地论证、综合、权衡、试验与评价的过程,以有助于:考虑保障问题以影响设计;确定与设计及彼此之间有最佳关系的保障要求;获得装备所需的保障;在使用阶段,以最低的费用与人力提供所需的保障。

2.保障性分析的目标

在装备的采办过程中,实施保障性分析的目标为:确保保障性作为一项装备的性能要求纳入装备设计;确保优化保障系统设计和保障体制。保障性分析是确保保障性要求纳入装备的设计过程对各种分析技术与方法的综合和运用。

(二)保障性分析的原理与特点

1.保障性分析是协调装备设计工程与综合技术保障相联系的桥梁

按照综合设计方法必须在装备的研制早期就综合考虑保障问题,并在装备系统的设计过程中影响主装备的设计与同步设计保障系统。根据系统工程原理,在研制过程的各个阶段利用保障性分析来协调设计工程与综合技术保障的工作,并使保障性分析过程与装备设计工程各个阶段的进展相一致。

2.保障性分析是一个多学科、多接口的综合性分析

保障性分析是一种综合性的分析方法。它协调与综合了可靠性、维修性、测试性、生存性等有关保障性的专业工程专业的分析,通过设计接口互相交换并综合了诸专业工程专业分析的信息,以辅助装备保障性特性和保障系统的设计。如图2所示,保障性分析及相关辅助分析,主要包括:系统使用要求分析;可靠性、维修性预计;故障模式、影响及危害性分析(FMECA);以可靠性为中心的维修分析(RCMA);修理级别分析(LORA);使用与维修工作分析(OAMTA);人素工程分析;故障诊断权衡分析;生存性分析(SA);运输性分析;寿命周期费用分析(LCCA);零备件及库存分析;保障设备与设施要求分析;数据要求与信息系统分析。

图2 保障性分析及相关辅助分析

此外,保障性分析还综合了人员训练要求分析、安全性分析等。保障性分析及相关辅助分析要根据系统要求进行剪裁,并对有效的维修与保障基础设施建设提供决策信息。

3.保障性分析是一个反复、有序迭代的分析过程

保障性分析是贯穿于装备寿命周期各个阶段,特别是装备的研制与生产阶段的一个反复、有序迭代的分析过程。随着装备研制的进展,各阶段研制任务的逐步深入与详细,保障性分析按照装备系统结构分解层次,从高到低,从系统级逐渐深入到分系统级与综合技术保障要素级;而且随着分析所需要的输入信息逐渐准确与细化,分析的详细程度也由粗到细并与各阶段的分析要求相适应。通过反复迭代、有序的分析不断地修正分析结果,优化装备和保障系统的设计与研制,以达到费用、进度、性能与保障性的最佳平衡。

4.保障性分析是系统工程和运筹学分析技术的综合运用

实施保障性分析时,要综合运用模拟技术、线性规划、动态规划、排队论、网络分析、概率论与数理统计等系统工程的和运筹学的分析技术来解决装备的各种保障问题。例如:在研制早期阶段确定维修频次可以利用仿真或蒙特卡罗分析法;在制定保障设备要求时可以采用排队论分析法;在早期确定零备件要求时,应用泊松分布函数与库存论理论;在确定保障资源的分配、运输与器材装卸要求时,经常利用线性规划或动态规划方法;在进行费—效分析或寿命周期费用分析时,可以采用统计分析与网络分析方法等。

(三)保障性分析的任务

与保障性分析目标相对应,保障性分析应用于两个方面:一是提出有关保障性的设计因素;二是确保建立优化的保障系统与保障体制。前者是根据装备的任务需求,确定战备完好性与保障性目标,进而提出与确定可靠性、维修性、测试性、运输性等有关保障性的设计要求,以影响装备的设计,这是将保障性考虑有效地纳入装备设计,使研制的装备具有可保障与易保障的诸设计特性;后者是根据装备系统的战备完好性与保障性目标,确定保障要求和制定保障方案,进而制定保障计划和确定保障资源要求,确保建立经济有效的保障系统。由此可以进一步明确在装备采办过程中,实施保障性分析应完成的主要任务有:

1.制定保障性要求

在论证阶段和方案阶段,根据新研装备的作战需求和部队使用的保障性约束,通过保障性分析制定保障性的定性与定量要求。定量要求一般包括:战备完好性与寿命周期费用等保障性综合参数的指标:可靠性、维修性、测试性、运输性等有关保障性的设计参数的指标;保障系统与保障资源参数的指标。要随着研制的进展和不断地细化与明确,将这些要求写入相应的研制与合同文件。这些保障性要求是战术技术指标要求的重要组成部分,并作为装备系统设计的输入,影响装备的硬件、软件的设计和保障系统的设计,即进行装备系统保障性设计:同时,还要根据装备的作战需求和部队使用的保障性约束,制定包括装备的保障体制、维修与供应机构的设置、装备的保障方式(如部队保障,承制厂保障,或两者相结合)等保障要求。

2.制定与优化保障系统方案

实施保障性分析要对新研装备的每一备选方案制定备选保障方案,并参与装备备选方案的评价与权衡分析。从装备的保障性、战备完好性、费用与环境影响等要求出发,通过对装备备选的使用方案、保障方案与设计方案反复地进行评价与权衡分析,优化装备的设计和确定最佳的保障系统方案,制定可行的保障计划,从而使得研制的装备系统在费用、进度、性能(包括作战性能与保障性)之间达到最佳的平衡。

3.确定与优化保障资源要求

实施保障性分析要确定并优化新研装备在使用环境中达到预期的战备完好性与保障性水平所需的保障设备、保障设施、备件的种类与数量、人员的数量与技术等级、训练与训练器材、运输与装卸设备及技术资料等保障资源要求,特别是新的与关键的保障资源要求;此外,还分析新研装备投入现场使用的保障问题并提出解决的措施,以及制定停产后保障计划,为规划保障资源的研制、购置、筹措与供应提供依据。研制装备的同时,确定与优化保障资源要求,是装备交付部队使用时能够及时、经济有效地建立保障系统和在使用阶段以最低费用与人力提供装备所需保障的重要保证。

4.评估保障性

作为一种对新研装备保障性的有效控制手段,要在寿命周期各个阶段利用保障性试验、验证与评价对保障性进行评估。评价保障性达到的实际水平和是否符合合同规定的要求,及时发现保障性的缺陷并提出纠正的措施。

5.建立独立的保障性分析记录数据库

在实施保障性分析的过程中,将收集的大量有关保障的数据与保障性分析记录(logistics support analysis record,LSAR),以一定的格式储存到电子计算机内,建立一个包括可靠性、维修性、测试性及各综合技术保障要素等信息在内的独立的保障性分析记录数据库,并在分析过程中不断地更新数据。该数据库用于装备综合技术保障和保障性分析的决策,有关装备保障性的设计、研制、试验评估与改进,保障资源的研制、购置、筹措与供应,还可以作为后续型号研制的历史数据。建立独立的保障性分析记录数据库,可以协调可靠性、维修性等专业工程专业的分析,减少分析的重复性,提高数据的精确度,确保有关保障性的分析数据的唯一性与共享。

(四)保障性分析的内容和分析过程

1.保障性分析的内容

GJB 1371《装备保障性分析》是适用于各类装备系统和设备开展保障性分析的通用基础军用标准。该标准规范了装备寿命周期内实施保障性分析的要求、方法和程序。标准的内容包括5个工作项目系列、15个工作项目、81个子项目,可以根据型号研制的类型、装备的规模、设计的自由度与技术状态、可用的时间与资源等情况,在寿命周期的不同阶段对这些保障性分析的工作项目与子项目进行适当的剪裁。因此,可以认为该标准是由有特定含义和彼此相关的工程分析工作项目综合在一起,按照规定的分析程序实施分析,形成一个与设计工程相协调的分析过程。标准还规定了每个工作项目的目的、子项目内容,以及工作项目的输入、输出的信息要求。

2.保障性分析的过程

在装备研制时,保障性分析是一个反复有序的迭代,并与装备研制进展相适应的分析过程。该过程贯穿于寿命周期各个阶段,也是支持综合技术保障与保障性设计得以有效地开展的系统工程过程。根据上述保障性分析的任务,在研制的早期阶段分析的主要目标是通过设计接口影响装备的保障性特性的设计,这种用以影响设计的分析,由系统级开始按硬件层次由上而下顺序延伸;在后期阶段,通过详细的维修规划,从下而上地详细标识全部保障资源。此外,在装备寿命周期的各阶段还要进行保障性的评估与验证工作。寿命周期各阶段的保障性分析进程见图3。

图3 寿命周期内保障性分析活动的重点

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