舰船战储器材轮换时间研究
2014-12-23赵翀马野彭亮
赵 翀 马 野 彭 亮
（1.中国人民解放军海军大连舰艇学院研究生管理大队，辽宁 大连 116018；2.中国人民解放军海军大连舰艇学院舰炮系，辽宁 大连 116018）
0 引言
舰船战储器材就是海军为保障战前整修、参战期间的使用和维修（包括轻度、中度和重度损伤所导致的维修）而统一筹措的装备组件、部件、设备和备件等器材的总称。具有总量不变，平时不得随意动用等特点，因此导致当前大量舰船战储器材得不到更新使用而闲置积压在库，甚至新的装备技术产生后，一些仍在使用年限的器材被淘汰，造成资金浪费。而对在储器材进行轮换更新是解决这一问题行之有效的方法[1]。
我国对战储器材轮换更新工作研究起步较晚，在舰船战储器材管理中并没有轮换更新的相关规定，更缺乏科学有效的轮换更新机制。国内学者对战储器材的轮换更新进行了一定的研究，提出了存在问题与相应策略[2]，但这些策略多是在宏观层次提出的建立一个什么样的机制，对于怎样建立并没有过多的阐述，文献[3]对航空战储器材进行的研究不能完全适用于舰船器材。因此，对舰船战储器材轮换更新的细节问题进行深层次的探索研究是当前急需解决的问题，而轮换时间的确定是首先要研究的问题。本文通过建立退化模型来预测失效时间，并以此为依据确定轮换时间。
1 舰船战储器材退化模型
退化是自然界所有事物的基本特性，通常被认为是热力学第二定律的表现之一，即孤立系统的熵（无序程度）会随着时间增加[4]。也就是说，不管器材开始被加工得多么精细，总会随着存储时间发生退化。为了研究器材的存储寿命，首先应该建立器材的关键参数随时间的退化模型。
设S 为某器材的关键参数（如强度、电容电漏、晶体关门门槛电压等），当S 随着时间t 发生退化时，假定S 是单调函数，且S 的变化是缓慢的。将S 在t=0 处泰勒级数展开，得到麦克劳林级数：
式（1）中的高阶项可以用一个指数为m 的幂函数近似，则有：
其中，m 为幂律指数；A0为一个与器材有关的系数，且必须是时间t 的m 次幂的倒数；A0和m 可由观测到的退化数据拟合得到。当式（2）中取+A0时，则说明S 是随时间单调增加的；当式（2）中取-A0时，则说明S 是随时间单调减小的。
以S 是随时间单调增加为例，三种器材参数随时间增大情况下的退化曲线如图1 所示。
为方便计算式（2）中相关参数，将式（2）两边同时取自然对数得
其中：
三种器材的对数坐标图如图2 所示。图中直线斜率表示器材随时间退化的指数m，截距表示系数A0。根据图可得出参数m 与A0的值，从而计算失效时间。
图1 器材参数S 随时间增大
图2 对数坐标下S 随时间的变化
2 舰船战储器材轮换时间
2.1 失效时间
舰船战储器材的失效时间是指器材在存储过程中随着时间的变化，性能、功能会发生退化将最终导致器材不能正常工作的时间。
根据公式（2）求解时间t，得到：
则：
其中，TF 表示当S 退化到某一临界值，致使器材失去正常功能时所经历的时间，即失效时间。为给定的参数退化临界值，当提高该临界值时，计算出的失效时间TF 也相应变大。
2.2 轮换时间
根据战储器材的相关规定，被轮换出库的器材应具有一定的价值，能够完成一定的工作任务，因此必须在完全失效之前将其轮换出库，则规定轮换时间为：
3 实例分析
以在储舰船战储器材中某型号半导体器件为例进行实例验证。对仓库中2007 年入库的某型号半导体器件的门槛电压进行抽样检测，测试其门槛电压随时间的变化，得到的测试结果如表1 所示。
表1 某型半导体在储器材检测数据
选择幂律模型，观察表中数据可知器件参数Vth随时间减小，使用式（2）表示其退化模型：
两边取对数得
使用表1 结果计算相应参数得出结果如表2 所示。
表2 各参数计算结果
图3 仿真结果
得到该拟合直线为：
y=0.7705x-3.6916
则：
m=0.7705
A0=exp(-3.6916)=0.0249/y0.7705
得到退化模型为：
因此，根据式（4），当Vth=0.8(Vth)0，求得失效时间为：
根据式（7），轮换时间为
TA=0.8TF=6.4≈6y
该批次型号的半导体应6 年轮换一次。
4 结束语
通过建立退化模型预测在储器材的失效时间，并以此推出器材轮换时间。该方法形式简单、便于操作、容易实现，所得结果符合实际情况。为战储器材轮换时间的确定提供良好的决策支持。
［1］王军生,刘涛,吕卫民.战储器材轮换机制研究[J].国防科技,2011(06)：47-51.
［2］陆胜,冯凯,龚卫锋,等.战备物资储备轮换更新机制初探[J].物流技术,2007,26(04)：109-112.
［3］郭清风.航空战储物资轮换方式研究[J].物流科技,2013(09)：94-95.
［4］J.W.麦克弗森.可靠性物理与工程[M].秦飞,等,译.北京：科学出版社,2013.
