武器装备备件维修任务预测

装备环境工程　第６卷第５期　・４２・　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ　ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　２００９年ｌ０月　武器装备备件维修任务预测　汪文峰，宋黎　（９４８７３部队，福建龙田３５０３１　５）　摘要：在对备件的寿命分布类型进行分析的基础上，建立了服从各种分布的备件维修任务预测模型，并　从装备可靠性、装备部署数量、装备的复杂程度及装备３．－作强度４个方面进行了仿真分析。　关键词：备件；维修任务；预测模型　中图分类号：Ｅ９２；０２４２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—９２４２（２００９）０５—００４２—０３　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｓｐａｒｅ　Ｐａｒｔ　ｆｏｒ　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　Ｔａｓｋ　ＷＡＮＧ　Ｗｅｎ－ｒｅｎｇ．ＳＯＮＧ“　（Ｕｎｉｔ　９４８７３　ｏｆ　ＰＬＡ，Ｌｏｎｇｔｉａｎ　３５０３１５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｓｐａｒｅ　ｐａｒｔ　ｌｉｆｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｐａｒｅ　ｐａｒｔ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｔａｓｋ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｗａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｄｅｐｌｏｙ　ｎｕｍｂｅｒ，ｃｏｍｐｌｅｘ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｔｉｖｅ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ｗａｓ　ｆｏｕｎｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｐａｒｅ　ｐａｒｔ；ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｔａｓｋ；ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　备件是进行装备使用和实施维修等保障任务的　重要物质基础，其保障力度对于装备的战备完好性　１备件的分类及其寿命分布类型　和战斗力有着直接的影响。随着装备复杂程度的　不断提高，备件的品种和数量越来越多，备件的保　备件的分类方法很多，文中按寿命和结构属性　障费用在装备使用保障费用中占的比例也越来越　进行了分类－　－：按寿命分布可分为指数寿命件、正态　大，如何在有限的保障费用下制定出科学的备件保　寿命件、威布尔寿命件或随机失效件等几种典型形　障计划成为各级维修保障部门非常重视的问题。　式；按结构屙陛可分为电子件备件（其寿命分布一般　而备件需求率的预计则是制定保障计划的核心问　按指数分布处理）、机械件备件（其寿命分布＿般按　题和关键所在，它将直接影响后续的筹措、分配、储　正态分布处理，属限寿件）。机械件按寿命长短又可　存、调拨等各项工作的顺利进行。而一般文献ｉ１—２１　进一步划分为全寿件（整个服役期内除执行规定的　对备件故障率预测较多，缺乏从系统和使用的角度　保养外，不需翻修）、单寿件（对应一个浴盆曲线盆底　来考虑其故障情况。　长度即翻修时限）、短寿件（基层级预防维修件也叫　收稿日期：２００９—０２—１　８　作者简介：汪文峰（１９８Ｏ一），男，安徽东至人，博士研究生，助理工程师，主要研究方向为空军装备综合保障。　第６卷第５期　汪文峰等：武器装备备件维修任务预测　・４３・　易损件备件）；其它件备件，如橡塑件、木材、布料、纸　均每天更换ｆ个备件的概率　为：　等，一般不假定寿命分布，其寿命按经验数据给出，　Ｐ　（ｉ）＝　（ｔ：ｔ０）　（１一Ｐ　（ｔ＝ｔ０））　（２）　也可以归人限寿件。备件的寿命分布类型［１－２，５１及其　某型雷达系统的符合该参数分布的备件的平均　适用范围见表１。　每天更换次数期望值为：　表１备件寿命分布类型及其适用范围　Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｓｐａｒｅ　ｐａｒｔ　ｌｉｆｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　一Ｅ（　）＝∑　（　）　（３）　个更换周期内该分布备件的故障数的预测模　ｔｈｅｉｒ　ｓｃｏｐｅ　ｏｆ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　型为：　分布类型　适用范围　具有恒定故障率的部件；在耗损故障前正常使　Ｇ　＝　・Ｅ　（￡）　（４）　指数分布用的复杂部件或由随机高应力导致故障的部　式中：Ｇ　为一个更换周期内维修该类备件数预测　件；在一段规定的使用期内出现的故障为弱耗　值；　为一个更换周期的天数；Ｅ　（ｔ）为ＸＸ装备某　损型的部件也可视为指数分布　分系统该分布备件的每天平均故障次数。　正态分布轮胎磨损、变压器、灯泡、电动绕组绝缘、半导　体器件、硅晶体管、金属疲劳　２．３某系统备件维修任务预测模型　威布尔分布滚动轴承、继电器、开关、断路器、某些电容器、　分别计算服从各类分布的备件维修任务量，从　电子管、磁控管、电位计、陀螺、电动机、航空发　电机、蓄电池、机械液压恒速传动装置、液压　而可得每个更换周期内备件维修机构对于该雷达系　泵、空气涡轮、发动机、齿轮、活门、材料疲劳等　统的备件的维修任务预测模型为：　ＧＪ＝Ⅳ　・（Ｇ　＋Ｇ　＋Ｇ　＋Ｇ。）　（５）　式中：Ｇ，为备件维修机构平均每年维修备件数量；　２备件维修任务预测模型　为装备数量；Ｇ　（Ｇ　，Ｇ　，Ｇ。）分别为一个更换周　期内指数分布（正太、威布尔分布、其他分布）的备件　２．１各类分布及其密度函数　维修预测值。　文中以某型雷达系统为例，服从各类分布的备　件数量及其参数，见表２。　３模型仿真分析　表２备件统计　３．１假定　Ｔａｂｌｅ　２　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｓｐａｒｅ　ｐａｒｔ　对于该雷达系统使用者（基层）来说，不具备修　理备件能力，要将其备件故障件上交到维修机构　，　这样，基层更换备件的数量也就是维修机构的维修　任务量，基于此假定某维修机构负责保障Ｎｏ＝ｌＯ套　该型雷达系统，一个更换周期为１　ａ，备件在使用过　２．２某种分布的备件平均每天维修任务预测　程和储存中故障率恒定。　模型　３．２装备可靠性指标（备件ＭＴＢＦ）的影响　服从某种分布的备件故障密度函数　为　ｔ）。　假设某型雷达系统平均每天维护操作时间（ｈ）　备件平均无故障时间　邗　对维修机构修复能力　约为如，单个备件平均每天故障率约为：　预测的影响如图１所示，Ⅳ为每套雷达系统备件数量　，　（因保密之需对图１中数据进行一定处理，但不影响　Ｐ（ｔ＝ｔｏ）＝Ｊ　ｔ）ｄｔ　（１）　０　其说明问题），从图１中可以看出：随着备件　的　某型雷达系统有服从该分布的备件数量　，平　增加，对维修机构修复能力的要求减小，　仲　在　・４４・　装备环．ｆ，Ｊ＼１ＩＪｊ嚣　矧篡　簧　备件平均无故障时ｌ司　／ｈ　图１备件　的影响　Ｆｉｇ．１　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｓｐａｒｅ　ｐａｒｔ　ｍｅａｎ　ｔｉｍｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｆａｉｌｕｒｅｓ　（５００，１５００）之间，曲线下降明显；在（１５００，３０００）之　间曲线下降比较缓慢；在３０００以后，下降很小。所　以，在新型装备研制时，提高产品的可靠性，可使新　型装备在使用阶段维护工作量减小。　３．３装备部署数量　随着装备部署数量的增加，维修机构对备件的修　复能力成比例增长。从图２中可以看出，不同的　，　曲线增长的比例不同，　小的，曲线增长比例大。　芝　≤　雕　盏　簧　蟮　装备郫　数量／套　图２装备部署数量的影响　Ｆｉｇ．２　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｄｅｐｌｏｙ　３．４装备复杂程度（每套装备备件数量Ⅳ）　图３中，随装备备件数量的增加，维修机构的修　复能力也需成比例增加，备件　越高，增加的比例　越小。　３．５工作强度（平均每天维护操作时间ｔ）　很显然，随着每天维护操作时间的增加，装备工　作时问越长，出现故障概率越大，维修机构修复能力　相应的需要增强，以满足装备对备件的需求。如图４　所示，不同的　，其修复能力增加的比例也不相　同，　越大，增加的比例越小。　境工程　２００９年１０月　、　世　雕　基剜　斟　媒　舞　、　≤　主　蜒　平均每大维护操作时问ｔ／ｈ　图４平均每天维护操作时间的影响　Ｆｉｇ．４　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｗｏｒｋ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｅｖｅｒｙｄａｙ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　４结语　综合考虑备件可靠性指标、装备的数量、装备的　复杂程度及其工作强度，通过文中建立的预测模型　可预测某维修机构每年备件的维修任务，较文献［１ｌｌ、　【２】更具操作性，能给装备的保障决策提供定量的决　策支持，使其更加精确、有效。　参考文献：　［１】李金围，丁红兵．备件需求量计算模型分析　电子产品　可靠性与环境试验，２０００，（３）：ｌ１一ｌ４．　【２　杨秉喜，张义芳，２１熊勇．备件需求量计算模型及其在地面　雷达中的应用ｌＪ１．电子产品可靠性与环境试验，２０００，　（６）：１３一ｌ７．　【３］秦英孝．可靠性维修性保障性概论［Ｍ］．北京：国防丁业出　版社，２００２：２８３—３１０．　【４］盛聚，谢式干，潘承毅．概率论与数理统计［Ｍ］．北京：高等　教育出版社，１９８９：１１ｏ＿＿ｌ３２．　【５】杨建军．地空导弹武器系统概论【Ｍ】．北京：国防工业出版　社．２００６：２３２－－２５０．