装备发射可靠性建模与指标分配研究

易当祥，张仕念，赵韶平，刘春和，张国彬

（中国人民解放军96658部队203分队，北京 100094）

0 引言

发射可靠性是武器系统可靠性中一个重要的战术技术指标，由于传统观念 “重弹上产品，轻地面设备”，地面设备发射可靠性评出的指标较高，使用时却体现不出这种能力，原因之一是装备研制阶段缺少系统、科学的指标分配与评估方法、相支撑的国军标和足够的试验验证。GJB 6284-2008《发射车通用规范》，对发射可靠性更多的是定性要求，难以保证产品设计时的发射可靠性指标要求。

可靠性分配是可靠性指标论证过程的一个环节，是将经过战术指标论证和可靠性预测之后确定的总指标从系统总体考虑，根据系统设计任务书中规定的可靠性指标，经有关要素综合考虑和统一平衡之后，在构成该系统的几个分系统之间进行调配和落实，确定各分系统的可靠性指标，是一个由整体到局部、由大到小、由上到下的分解过程[1]。经过分配，使整体和部分的可靠性定量要求协调一致。其指标分配的科学性与正确性，直接影响着装备可靠性指标的可实现性，意义重大。

1 发射可靠性界面区分

GJB 806.6-1990将武器装备全寿命周期分为4个阶段：贮存阶段、作战准备阶段、发射阶段和飞行阶段，其对应的可靠性指标为贮存可靠性、作战准备完好性、发射可靠性和飞行可靠性。根据GJB 806.6的定义和分析，发射可靠性的剖面可以在武器装备全寿命周期中进行界定，这是开展发射可靠性研究的前提和基础。具体如图1所示。“发射可靠性”不仅涉及武器装备弹上各有关系统，而且涉及到参与发射任务的地面设备各组成部分。武器装备发射任务剖面是发射系统在实现发射任务中的工作程序及经历的环境，并在发射可靠性界面内建立发射任务剖面[2]。

2 发射可靠性框图与建模

2.1 可靠性框图

发射可靠性相关的武器装备主要包括发射设备和弹载相关系统。在分析其发射过程和可靠性关系的基础上，建立发射可靠性框图，如图2-9所示。

图1 武器装备发射可靠性界面划分

图2 武器装备发射可靠性框图

图3 发射设备发射可靠性框图

图4 设备B发射可靠性框图

图5 电控系统发射可靠性框图

图6 设备F发射可靠性框图

图7 武器装备相关系统发射可靠性框图

图8 控制设备H发射可靠性框图

图9 火工品J发射可靠性框图

2.2 发射可靠性建模

由图2-9的可靠性框图，可以建立的发射可靠性模型如下：

其中：

式（1）中：

Rtotal——武器装备发射可靠性指标；

R1——发射设备发射可靠度；

R2——弹上设备发射可靠度；

R10——底盘发射可靠度；

R11——设备A发射可靠度；

R121——设备B1发射可靠度；

R122——设备B2发射可靠度；

R123——千斤顶发射可靠度；

R131——电源1发射可靠度；

R132——电源2发射可靠度；

R141——配电电路发射可靠度；

R142——某电路发射可靠度；

R143——某传感器发射可靠度；

R15——温控系统发射可靠度；

R16——液压系统发射可靠度；

R171——设备E发射可靠度；

R181——控制台发射可靠度；

R182——计算机1发射可靠度；

R183——仪器F1发射可靠度；

R184——仪器F2发射可靠度；

R185——仪器F3发射可靠度；

R191——设备G1发射可靠度；

R192——设备G2发射可靠度；

R211——设备H1发射可靠度；

R212——计算机2发射可靠度；

R213——设备H2发射可靠度；

R214——设备H3发射可靠度；

R215——设备H4发射可靠度；

R216——设备H5发射可靠度；

R217——设备H6发射可靠度；

R218——设备H7发射可靠度；

R221——火工品J1J2发射可靠度；

R222——设备J3发射可靠度；

R223——设备J4发射可靠度；

R224——设备J5发射可靠度；

R23——设备Dr发射可靠度；

R24——设备Dp发射可靠度；

R25——弹体结构发射可靠度。

3 发射可靠性指标分配研究

3.1 指标分配方法研究

可靠性分配可以分为无约束可靠性分配和约束可靠性分配。前者主要有等分配法、比例分配法、AGREE分配法和加权分配法等[3]。

AGREE方法，是美国国防部电子设备可靠性顾问团于20世纪50年代提出的一种方法，仅考虑了各单元复杂性、重要性和任务时间的差别，考虑因素不全面。武器装备各分系统、单元所处的环境不同，采用元器件的质量、标准件程度、维修的难易度也不同，所能达到的可靠性水平也不同，本文对AGREE方法进行改进，在考虑重要度和复杂度的同时，还考虑了环境、标准化、维修、工作时间比、技术水平和元器件质量等因素，对不同的因素采用不同的加权因子。

对这些不同的因素用加权因子来表示其对可靠性分配的影响程度。一般有重要性因子K1、复杂性因子K2、环境因子K3、标准化因子K4、维修性因子K5、技术水平因子K6、工作时间比因子K7和元器件质量因子K8等，根据研制产品的具体情况，还可以引进其他一些因子，但因子的种类不宜过多，应选取那些对系统可靠性有重大的影响、且便于定量表示的项目。

按照各因素对可靠性的要求，划分为5个等级，等级标号越高对可靠性要求越低，分配的不可靠度或故障率越高。权重因子的评分标准如表1所示。

3.2 指标分配

发射可靠性是串、并联的混联模型，在失效率分配时，需要将几个单元并联（或冷、热备份）当作一个小整体，视整个发射可靠性为全串联模型，就可以当作基本可靠度来计算[4]。然后，再对小整体的可靠性指标按相同的方法，以相同的原则往下继续分配，就可以演变为任务可靠性指标分配。

如表2所示。

表2 某装备发射可靠性分配

表1 权重因子等级划分标准

以表1等级对重要性因子K1、复杂性因子K2、环境因子K3、标准化因子K4、维修性因子K5、技术水平因子K6、工作时间比因子K7和元器件质量因子K8进行打分，获得各加权因子的评分值Ki（i=1，2，…8），设系统有m个单元组成，则第j个单元的第i个加权因子为Kij（i=1，2，…8；j=1，2，…m），第j个单元的评分数wj为：

则第j个单元的评分系数ξj为：

由产品及其组成单元的评分值和评分系数，最后确定单元的失效率为：

对某装备发射可靠度0.8进行加权分配，按表1所示的8个因素的5个等级，进行评分，5个等级相应于1～5分，具体如表2所示。其中，K1，j为第j个设备的重要性因子；K2，j为第j个设备的复杂性因子；K3，j为第j个设备的环境因子；K4，j为第j个设备的标准化因子；K5，j为第j个设备的维修性因子；K6，j为第j个设备的技术水平因子；K7，j为第j个设备的工作时间比因子；K8，j为第j个设备的元器件质量因子[5]。

3.3 指标验证

发射可靠度分配指标的正确与否，一方面可以通过可靠性预计，要求预计的可靠度总体指标大于发射可靠度战标要求；另一方面分配后的可靠性指标，在装备研制时，可以通过产品设计实现，并由可靠性试验加以保证。本文通过改进的AGREE方法对某装备进行发射可靠性指标分配，最后通过试验数据的评估而获得的装备发射可靠度为0.858 9，满足要求，说明该方法的合理性与分配的正确性。

4 结束语

区分发射可靠性与其他任务可靠性的界面，建立武器装备发射可靠性的可靠性框图和可靠性模型。改进了可靠性指标分配的AGREE方法，考虑了重要性、复杂性、环境、标准化、维修性、技术水平、工作时间比和元器件质量等8个因素，建立发射可靠性指标分配模型与分配方法；并应用于某装备发射可靠性的分配。结果表明：该模型与方法具有合理性。

[1]张生延.可靠性分配中存在的问题及其对策 [J].电子产品可靠性与环境试验，2005，23（1）：63-65.

[2]魏勇，逄洪照.某发射装置可靠性计算的一种优化方法[J].装备环境工程，2006，3（5）：63-65.

[3]孙盛远，顾文彬，庞海洋.武器系统可靠性的分配方法[J].工兵装备研究，2007，26（4）：32-37.

[4]邵延峰，薛红军，张玉刚.复杂串、并联系统的可靠性分配方法 [J].飞机设计，2007，27（2）：51-53.

[5]曾声奎，赵廷弟.系统可靠性设计分析教程 [M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.