装甲车可靠性定量要求论证方法

摘要

一种装甲车可靠性定量要求论证方法步骤如下：1，确定装甲车可靠性顶层参数指标；2，对装甲车可靠性顶层参数指标进行分解；3，确定装甲车可靠性参数门限值；4，装甲车可靠性使用指标转换为合同指标；5，装甲车可靠性参数指标的综合权衡；6，对装甲车可靠性参数指标的技术经济可行性进行分析。本发明为装甲车可靠性参数确定提供了一种符合我国国情、操作性强的装甲车可靠性定量要求论证方法，指导了装甲车可靠性定量要求论证工作，提高了装甲车的可靠性水平，使论证过程规范程序，论证结果科学合理。

主权项

一种装甲车可靠性定量要求论证方法，该方法是以装甲车的基本信息为前提，这些基本信息包括立项背景及任务需求、装甲车基本情况、使用方案、初始保障方案和国内外相似装甲车可靠性水平信息；其特征在于：该方法的具体步骤如下：步骤1，确定装甲车可靠性顶层参数指标：通过分析装甲车的基本信息及影响装甲车可靠性水平的因素，将装甲车使用要求转化成装甲车可靠性顶层参数的指标；该装甲车可靠性顶层参数是指装甲车订购方根据使用需求提出的影响装甲车效能的可靠性参数，它包括有使用可用度、可达可用度和任务成功度；使用可用度、可达可用度和任务成功度的指标确定依据装甲车使用要求及装甲车结构特性采用使用统计估算法或作战仿真法或相似产品类比法进行确定；步骤2，对装甲车可靠性顶层参数进行分解：采用数值分解法将装甲车任务成功度和可达可用度进行分解得到装甲车的平均故障间隔时间即MTBF、致命性故障间隔里程即MMBCF、平均修复时间即MTTR的指标，即为可靠性参数的目标值；步骤3，确定装甲车可靠性参数门限值：根据步骤2得到的可靠性参数目标值，采用杜安模型确定装甲车可靠性参数门限值；步骤4，装甲车可靠性使用指标转换为合同指标：步骤3得到的装甲车可靠性参数门限值是装甲车的可靠性使用指标；该步骤是通过相关系数法将装甲车可靠性使用指标转换成装甲车可靠性合同指标；步骤5，装甲车可靠性参数指标的综合权衡：采用层次分析法、方案优序法和质量评价法对复数个装甲车可靠性参数指标方案进行综合权衡分析，从而确定最优的装甲车可靠性参数指标方案；步骤6，对装甲车可靠性参数指标的技术经济可行性进行分析：（1）对装甲车可靠性参数指标的技术可行性分析时首先应掌握该装甲车所提的可靠性参数体系及其指标值，然后采用工程经验或相似产品类比的方法展开分析；（2）对装甲车可靠性参数指标的经济可行性分析时逐个分析可靠性参数指标对寿命周期费用的影响，以确定所提出的可靠性参数指标是否在经济上能够承受；如果经过步骤6分析后认为装甲车可靠性参数指标在技术或经济上缺乏可行性，则需要重新进行步骤1到步骤6的操作，直到得到满意的结果；其中，所述的“基本信息”包括有：（1）立项背景及任务需求信息：是用于描述装甲车的研制立项背景及使命任务信息；（2）装甲车基本情况信息：用于描述装甲车的基本组成和主要功能；（3）使用方案信息：是根据装甲车研制的任务需求或者其假设的使用想定确定使用方案，明确具体使用要求，并在此基础上详细拟定寿命剖面，并且对任务周期、环境应力和处于各种环境中的时间给出定量数值；（4）初始保障方案：是用于描述装甲车基本的维修、保障方案；（5）国内外相似装甲车可靠性水平信息：是指开展深入的调研和分析工作，了解并掌握国内外同类型装甲车的详细情况，经论证分析后，选择相似装甲车作为参考；其中，在步骤1中所述的使用可用度、可达可用度和任务成功度的指标确定方法，是指使用统计法、作战仿真法、相似产品类比法中的一种或复数种；其中，该使用可用度的确定采用的方法具体如下：a）采用相似产品法：该相似产品法是通过对现役装甲车的信息数据统计，分析现役装甲车的相应参数达到的水平，从而确定装甲车的使用可用度指标；b）采用使用统计法：该使用统计法结合装甲车的实际使用情况对各种时间因素进一步明确，区分装甲车的使用技术状态，对各种状态的时间进行统计以获取使用可用度的计算式，计算式如下：$A_o=\frac{T_O+T_S}{T_O+T_S+T_{\mathrm{CM}}+T_{\mathrm{PM}}+T_{\mathrm{ALD}}}$其中，A_o为使用可用度；T_O为工作时间；T_S为待机时间；T_CM为修复性维修时间；T_PM为预防性维修时间；T_ALD为延误时间；其中，该可达可用度的确定采用的方法具体如下：a）采用相似产品法：该相似产品法是通过对现役装甲车的信息数据统计，分析现役装甲车的相应参数达到的水平，从而确定装甲车的可达可用度指标；b）采用使用统计法：该使用统计法结合装甲车的实际使用情况对各种时间因素进一步明确，区分装甲车的使用技术状态，对各种状态的时间进行统计以获取可达可用度的计算式，计算式如下：$A_a=\frac{T_O}{T_O+T_{\mathrm{CM}}+T_{\mathrm{PM}}}$其中，A_a为可达可用度；T_O为工作时间；T_CM为修复性维修时间；T_PM为预防性维修时间；其中，该任务成功度的确定采用的方法具体如下：a）采用相似产品类比法：该相似产品类比法是通过对现役装甲车的信息数据统计，分析现役装甲车的相应参数达到的水平，从而确定装甲车任务成功度指标；b）采用使用统计方法:该方法结合装甲车的实际使用情况对各种时间因素进一步明确，区分装甲车的使用技术状态，参考作战使用统计数据，对各种状态的时间进行统计以获取任务成功度的计算式，计算式如下：D_m=R_m+(1‑R_m)M_m其中，D_m为任务成功度；R_m为任务可靠度；M_m为任务维修度；c）采用作战仿真法：该方法通过作战对抗仿真，分析装甲车可靠性水平对作战的影响，得出满足作战需求的装甲车任务成功度；其中，在步骤2中所述的数值分解法：是采用数值分析的方法将装甲车可靠性顶层参数指标任务成功度和可达可用度进行分解得到装甲车的可靠性参数的目标值；该数值分解法应用于分解任务成功度和可达可用度的具体情况如下：（1）分解任务成功度：采用数值分解法对任务成功度进行分解时根据分解模型的不同，可分为基本模型法和转换模型法；这两种方法的具体情况如下：1）基本模型法：该基本模型法采用的模型如下：$D_M\left(t\right)=e^{-\frac{t}{\mathrm{MMBCF}}}+(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{MMBCF}}})·(1-e^{-\frac{t^{\prime }}{\mathrm{MTTR}}})$其中，D_M(t)为任务成功度；MMBCF为致命性故障间隔里程；MTTR平均修复时间；t为装甲车任务里程；t'为装甲车在执行任务过程中允许的修理时间；该基本模型法的具体步骤如下：a）确定基本数据：该基本数据包括装甲车在执行任务过程中允许的修理时间，装甲车任务里程以及与任务里程对应的装甲车任务成功度；b）给定平均修复时间即MTTR的范围及变化步长；c）根据需要分解的实际任务成功度值，计算在不同的平均修复时间即MTTR下的致命性故障间隔里程即MMBCF的取值，得到在预定的任务成功度下致命性故障间隔里程即MMBCF和平均修复时间即MTTR的组合；d）根据国内外装甲车实际指标情况，从不同的致命性故障间隔里程即MMBCF和平均修复时间即MTTR的组合中选择一组作为分解值；2）转换模型法：该转换模型法采用的模型如下：$R_m=\frac{D_m-M_m}{1-M_m}$通过上述模型分析得到任务可靠度即R_m后，通过以下公式转换得到致命性故障间隔里程即MMBCF：$\mathrm{MMBCF}=-\frac{t}{\ln R_m\left(t\right)}$其中，MMBCF为致命性故障间隔里程；D_m为任务成功度；R_m为任务可靠度；M_m为任务维修度；t为装甲车任务里程；R_m(t)为装甲车在任务里程t条件下的任务可靠度；该转换模型法的具体步骤如下：a）确定基本数据：该基本数据包括任务成功度即D_m，任务可靠度即R_m，任务维修度即M_m以及装甲车任务里程；b）给定任务维修度即M_m的范围及变化步长；c）根据需要分解的实际任务成功度值，计算在不同的任务维修度下的任务可靠度的取值，得到在预定的任务成功度下任务维修度和任务可靠度的组合；d）根据国内外装甲车实际指标情况，从不同的任务维修度和任务可靠度的组合中选择一组作为分解值；e）根据任务可靠度和致命性故障间隔里程即MMBCF的转换关系算出致命性故障间隔里程即MMBCF；（2）分解可达可用度：采用数值分解法分解可达可用度时，其分解模型如下：$\mathrm{Aa}=\frac{\mathrm{OT}}{\mathrm{OT}+\frac{\mathrm{OT}}{\mathrm{MTBF}}\times \mathrm{MTTR}+\mathrm{PMT}}$其中，Aa为可达可用度；OT为一个大修期工作时间；PMT为预防性维修时间；MTBF为平均故障间隔时间；MTTR为平均修复时间；该方法的具体步骤如下：a）确定基本数据：该基本数据包括装甲车一个大修期工作时间即OT，可达可用度即Aa和预防性维修时间即PMT；b）给定平均故障间隔时间即MTBF和平均修复时间即MTTR的范围及变化步长；c）根据使用可用度的模型，针对每个不同的平均修复时间计算Aa‑MTBF曲线；d）根据需要分解的实际可达可用度值，计算在不同的平均修复时间下的Aa‑MTBF曲线上对应的点，得到在预定的可达可用度下平均修复时间和平均故障间隔时间的组合；e）根据国内外装甲车实际指标情况，从不同的平均修复时间和平均故障间隔时间的组合中选择一组作为分解值；其中，在步骤4中所述的相关系数法是指采用统计经验法建立合同指标与使用指标之间的线性关系，从而得到转换模型；相关系数法的转化数学模型为：y=kx其中，y为合同指标；x为使用指标；k为系数；其中，在步骤5中所述的层次分析法、方案优序法、质量评价法，其具体情况如下：（1）层次分析法：该方法是一种定性评价与定量评价相结合的综合评价方法；该方法通过建立层次结构、建立判断矩阵、进行综合权衡这三步实现对方案的权衡；建立层次结构时，根据所评价的对象，将所包含的因素分组，每一组作为一个层次；按照最高层，有关的中间层和最低层的形式排列起来；建立的判断矩阵是用于表示针对上一层次某元素，本层次有关元素间相对重要性的状况；进行综合权衡时首先进行单层次排序即根据判断矩阵计算对于上一层某元素而言，本层次与之有联系的元素重要性的权值，然后进行层次总排序即利用同一层次中所有层次单排序的结果，计算针对上一层次而言本层次所有元素重要性的权值；（2）方案优序法：该方法是将所有方案针对每个评价指标进行一次优劣排序，再通过对其优序数的计算，进行综合权衡；（3）质量评价法：该方法是通过分析每个方案对不同质量特性的属性值，然后计算各方案的相对效应值，继而进行方案的优劣权衡。