装备阵地值班贮存可靠性及评估方法

王语梁, 张静远, 丁 平



装备阵地值班贮存可靠性及评估方法

王语梁1, 张静远1, 丁 平2

(1. 海军工程大学 兵器工程系, 湖北 武汉, 430033; 2. 中国船舶重工集团公司第705研究所, 陕西 西安, 710075)

提出了装备阵地值班贮存可靠性的概念, 研究了装备在阵地值班时的贮存可靠性, 根据装备阵地值班的环境特点及所掌握的数据类型, 提出了经典统计和Bayes两种评估方法, 制定了相应的可靠性评估程序, 并结合装备阵地值班试验数据, 分别运用这两种评估方法对值班装备可靠性进行了评估, 给出了值班装备阵地贮存可靠性变化规律, 可以作为评估装备使用可靠性的量化指标之一, 也可为改进装备贮存可靠性提供参考。

阵地值班; 贮存可靠性; 评估方法

0 引言

本文所涉及的“装备”是指对部队日常作战、训练使用的鱼雷、导弹、水雷等武器装备的统称。雷弹装备在技术阵地通常按3级战备状态贮存, 其可靠性水平用贮存可靠度表征。3级战备状态的装备一旦经过技术准备转级为1级战备状态, 通常要直接装载到舰艇平台上, 其在舰艇上装载期间的可靠性水平用装载可靠度表征。当由于备战需要提前准备1级雷弹装备或者其他原因不能直接装载到舰艇上时, 1级状态装备往往要在技术阵地贮存一定时间。1级雷弹装备在技术阵地存放这一事件有时也通俗地称为阵地值班。1级状态装备在阵地值班时的贮存状态通常与3级状态装备的贮存状态不同: 3级状态装备通常在包装箱内贮存, 密封充氮或者干燥空气, 条件较好; 1级状态装备往往是不装入包装箱, 在战备雷弹库贮存。由于装备裸露在空气中, 环境条件较差, 因此难以把握其可靠性状态。到目前为止, 还没有专门的可靠性参数来表征该状态下的装备可靠性水平。考虑到都是出于技术阵地贮存状态, 只是由于任务不同而分为普通贮存和阵地值班贮存2种情况, 因此这里仍借用贮存可靠性的概念, 通过增加阵地值班定语来加以区分, 即提出阵地值班贮存可靠性的概念, 来表征1级状态雷弹装备在阵地值班期间的贮存可靠性水平。对应的定量度量称为阵地值班贮存可靠度。

1级状态装备阵地值班贮存时间长短是根据战斗任务要求来决定的。此前由于1级状态装备在技术阵地贮存时间不长, 因此常常假定其可靠性不变, 即阵地贮存时间对1级状态下装备的可靠性没有影响[1]。现在由于应急战备需要经常贮存较长时间, 贮存时间和贮存环境对1级状态装备的可靠性是否有大的影响, 贮存期间装备的可靠性是否有明显变化, 这些都是使用者极为关注的问题, 必须对其进行定量分析。本文将重点研究1级状态装备在阵地值班状态下的贮存可靠性问题, 分析1级状态的装备在阵地值班贮存状态下收集到的可靠性数据结构, 同时给出了装备阵地值班贮存可靠性试验数据的处理方法。

1 装备阵地值班贮存可靠性数据结构

在1级状态装备阵地值班期间, 贮存环境(如潮湿、温度以及搬运吊装过程中的震动等)将对其技术状态产生影响。在此过程中, 1级状态装备组件或系统参数会发生漂移, 使装备出现故障。

装备的阵地贮存试验可以结合装备日常维护使用进行, 而具体的数据选择则可以根据其给定的可靠性水平来确定。根据常用的阵地值班时间需求以及装备的实际贮存可靠性水平, 一般可以分别选择6、9、12个月等贮存时间对阵地贮存的1级状态装备进行技术检查, 并获得这些时间的故障条次数。其表达式为

其中, 时间量纲为天。

阵地贮存成败型数据(式(1))实际上是典型的一次性可靠性试验数据, 因此, 可以利用一次性可靠性试验数据的统计处理方法对其进行处理。

当阵地贮存对装备质量影响较大时, 可以利用装备系统检查数据对其影响因素进行分析, 确定影响装备阵地贮存的关键因素, 并为进一步分析影响1级状态装备质量的关键分系统或关键组件奠定基础。

2 装备阵地值班贮存可靠性评估方法

2.1 评估方法的选择

根据不同的试验数据结构和对装备阵地贮存可靠性信息了解的程度, 对装备阵地贮存可靠度评估方法进行合理选择。当收集到的装备阵地贮存可靠性信息较多时, 采用经典统计方法对试验数据进行处理; 当对装备阵地值班贮存可靠性试验信息较少或对其历史经验了解较多时, 可以采用Bayes方法对其进行处理, 以便充分利用各类信息, 提高其评估精度。在获得了一组不同时间的阵地贮存成败型数据或评估结果后, 就可以利用拟合方法研究装备阵地贮存可靠性的变化规律。

2.2 经典统计方法

针对阵地贮存试验数据(式(2)), 可以十分方便地得到装备在阵地贮存到不同时间(以贮存的天数计)的阵地贮存可靠度评估结果。较为典型的时间点如下。

1) 装备阵地贮存180天的贮存可靠度为

2) 装备阵地贮存270天的贮存可靠度为

3) 装备阵地贮存360天的贮存可靠度为

2.3 Bayes方法

以上评估方法适用于装备在阵地贮存任意时间的可靠度评估, 部队可根据具体的战斗要求确定阵地贮存时间。

2.4 阵地贮存可靠性变化规律分析模型

利用以上可靠性评估方法可以给出不同贮存时间下的阵地值班贮存可靠度。在实际中, 使用人员希望能获得阵地贮存条件下贮存可靠性变化规律, 以便灵活地安排1级状态装备的贮存数量和阵地贮存时间。为此, 可以根据不同时间下的阵地贮存可靠性评估结果进行拟合, 获得其阵地贮存条件下的贮存可靠性变化规律。

利用各个贮存时间的贮存可靠性评估结果, 就可以得到装备的阵地贮存故障率估计

解上述规划问题, 即可得到阵地贮存故障率估计为

3 装备阵地值班贮存可靠性评估程序

要实现装备在阵地值班条件下的贮存可靠性评估, 需要根据试验条件和考察目的确定阵地贮存时间、可靠性信息收集的范围和方法以及故障判据。具体步骤如下。

1) 制定1级状态的装备阵地值班贮存可靠性试验信息表, 收集1级状态的装备阵地贮存的系统检查历史信息。

2) 根据1级状态装备的系统检查历史情况, 确定1级状态装备的阵地贮存可靠性试验量。若装备系统检查历史信息较多, 且阵地贮存时间较长, 可适当减少试验量, 甚至不进行专门阵地值班贮存可靠性试验; 若装备系统检查历史信息较少, 则应专门安排一定数量的1级状态装备的阵地贮存可靠性试验。

3) 收集1级状态装备的阵地贮存可靠性试验信息, 填写装备系统检查信息表。

4) 依据故障判据将1级状态装备系统检查信息转换为其阵地值班贮存可靠性成败型数据, 并对成败型数据进行处理, 获得1级状态装备阵地值班贮存可靠性评估结果。

5) 利用1级状态装备在不同贮存时间下的阵地值班贮存可靠性评估结果, 拟合装备阵地值班条件下的贮存可靠性变化规律。

4 算例

参与阵地贮存试验的装备数为60, 装备阵地贮存到3个月、6个月、9个月、12个月、15个月(以下用下标表示)时进行检测, 检测结果依次为(12, 1), (18, 4), (9, 2), (6, 2), (15, 5)。

1) 经典统计方法

对上述试验结果, 利用经典的成败型数据统计方法得到各阵地贮存时间的可靠度:3=0.9167;6=0.7888;9= 0.7888;12=0.6667;15= 0.6667。

2) Bayes方法分析

根据装备设计定型阶段的试验信息以及使用经验, 可以给出装备阵地贮存3个月的阵地贮存可靠度应不会低于0.5的较为保守的估计。应用Bayes方法估计各阵地贮存时间的可靠度:3=0.861 1;6=0.732 1;9=0.617 5;12=0.481 7;15= 0.426 8。

3) 贮存可靠性变化规律分析

根据各阵地贮存时间的贮存可靠度估计结果, 利用拟合方法得到阵地贮存失效率为

故装备的阵地贮存可靠度函数为

比较上述结果发现, 由于试验量的限制, 用经典的成败型统计方法得到估计结果受试验结果的影响较大, 不能很好地反映阵地贮存可靠性的变化规律, 而Bayes方法有效综合了装备阵地贮存可靠性的先验信息, 较好地解决了试验量不足的问题, 提高了评估精度。

5 结束语

本文研究了装备在阵地值班贮存阶段的可靠性, 根据不同的试验数据结构和对装备阵地值班贮存可靠性信息了解的程度, 分别运用经典统计方法和Bayes方法对阵地值班装备贮存可靠性进行评估, 提出了装备阵地值班贮存可靠性变化规律的分析模型, 给出了装备阵地值班条件下的贮存可靠性评估程序。试验和计算实例结果表明, 该方法可以有效评估阵地值班装备的贮存可靠性, 可以作为评估装备使用可靠性的量化指标之一。

[1] 孟庆玉, 周徐昌．鱼雷可靠性工程基础[M]．武汉: 海军工程大学出版社, 1987．

[2] 陈家鼎．生存分析与可靠性[M]．北京: 北京大学出版社, 2005．

[3] 吴喜之．现代贝叶斯统计学[M]．北京: 中国统计出版社, 2000．

Storage Reliability of Equipment on Duty at Ground and Evaluation Method

WANG Yu-liang1, ZHANG Jing-yuan1, DING Ping2

(1. Department of Weaponry Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China; 2. The 705 Research Institute, China Shipbuilding Industry Corporation, Xi’an 710075, China )

This paper presents a concept of storage reliability of equipment on duty at ground, and puts forward a classical statistical evaluation method and a Bayesian evaluation method according to ground environment of equipment which is on duty and existing data type. Corresponding evaluation procedures of storage reliability are proposed, and storage reliability of equipment on duty at ground is evaluated with the above two methods, respectively, based on the test data to obtain its variation tendency. The present storage reliability of equipment on duty at ground may be taken as one of the quantitative parameters for usage reliability evaluation of equipment, and may provide a reference for improving storage reliability of equipment.

on duty at ground; storage reliability; evaluation method

TJ760.1

A

1673-1948(2012)05-0384-04

2012-03-01;

2012-06-05.

王语梁(1972-), 男, 工程师, 主要从事水中兵器装备技术管理工作与研究.

(责任编辑: 陈 曦)