反水雷裝備RMSST定量要求論證方法探討

中國船舶重工集團公司第七一○研究所 陳跟東

1.引言

反水雷裝備要求論證是現(xiàn)代反水雷裝備研制工作的龍頭，是決定新研反水雷裝備能否在當前及未來一段時間內(nèi)對付各種威脅、滿足軍事需要的關(guān)鍵。國內(nèi)外實踐經(jīng)驗表明，RMSST是影響反水雷裝備效能、作戰(zhàn)適用性、作戰(zhàn)能力、生存性及壽命周期費用的重要因素，反水雷裝備RMSST水平的高低直接決定了反水雷裝備戰(zhàn)斗力水平發(fā)揮的高低，對戰(zhàn)場或戰(zhàn)爭的結(jié)果有著重要影響。因此，反水雷裝備RMSST水平的高低與性能水平的高低有同等重要的作用，RMSST要求論證與反水雷裝備性能論證具有同等重要的地位。本文探討了在新一代反水雷裝備研制過程中，要充分考慮其RMSST要求，以反水雷裝備系統(tǒng)實際作戰(zhàn)需求為依據(jù)，采用相應(yīng)的技術(shù)方法和工具，對未來反水雷裝備系統(tǒng)戰(zhàn)備完好與任務(wù)成功能力進行分析和預(yù)測，并在反水雷裝備RMSST需求和反水雷裝備效能、壽命周期費用之間進行權(quán)衡，提出科學(xué)合理的RMSST要求，對盡可能減少反水雷裝備的壽命周期費用、降低對維修和綜合保障要求，具有舉足輕重的地位。

2.反水雷裝備RMSST之間的關(guān)系

反水雷裝備RMSST內(nèi)涵各有不同，在工程實踐中，反水雷裝備RMSST形成了具有自身特點的專業(yè)工程領(lǐng)域。但其追求的最終目標都是提高反水雷裝備戰(zhàn)備完好性水平和降低壽命周期費用。反水雷裝備RMSST要求是在戰(zhàn)備完好性要求和壽命周期費用約束條件下進行權(quán)衡。它們之間是相互交融，緊密關(guān)聯(lián)的。

(1)可靠性、維修性與測試性的關(guān)系

一般認為，可靠性、維修性與測試性之間是互補的關(guān)系。一個系統(tǒng)或設(shè)備不可能永遠正常工作，出現(xiàn)故障是不可避免的。可靠性賦予了反水雷裝備是否容易發(fā)生故障的屬性，測試性賦予了反水雷裝備便于確定有無故障和何處發(fā)生了故障的特性。維修性賦予了反水雷裝備便于進行預(yù)防性維修和修復(fù)性維修的特性。

(2)可靠性、維修性與保障性的關(guān)系

在確定可靠性、維修性和保障性指標時，應(yīng)根據(jù)戰(zhàn)備完好性指標，采用保障性分析來導(dǎo)出可靠性、維修性和保障性的指標。如先有AO導(dǎo)出Ai，再通過Ai進行MTBF與MTTR的權(quán)衡，最后可根據(jù)確定的MTBF、MTTR，利用AO導(dǎo)出MLDT，通過反復(fù)權(quán)衡得出協(xié)調(diào)的RMS指標。

(3)可靠性與安全性的關(guān)系

為了保證達到安全性指標，通常需要采用冗余、容錯、隔離、監(jiān)控、逃逸等安全性設(shè)計技術(shù)，這將降低這些裝備或系統(tǒng)的基本可靠性水平。因此，在規(guī)定安全性要求時，應(yīng)進行權(quán)衡分析，來協(xié)調(diào)安全性與可靠性要求。

隨著反水雷裝備系統(tǒng)工程的發(fā)展，RMSST有一種綜合化發(fā)展的趨勢。其原因是這些屬性之間是相互關(guān)聯(lián)，互相影響的，它們共同決定了反水雷裝備的戰(zhàn)備完好性，并對反水雷裝備的壽命周期費用產(chǎn)生重要影響。因此，在反水雷裝備系統(tǒng)工程實踐中，特別需要將這些特性綜合在一起考慮，進而完成反水雷裝備系統(tǒng)的設(shè)計。

3.反水雷裝備RMSST定量要求論證程序

反水雷裝備RMSST定量要求論證是反水雷裝備要求論證工作中的重要組成部分，主要包括以下幾項關(guān)鍵工作：

(1)確定RMSST頂層參數(shù)及指標。根據(jù)已定義的反水雷裝備戰(zhàn)備完好和任務(wù)成功準則以及典型任務(wù)剖面，參考相似反水雷裝備RMSST指標，論證分析或計算給出能滿足作戰(zhàn)需要的反水雷裝備系統(tǒng)效能、或系統(tǒng)戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性的定量要求，這些要求是綜合性的使用參數(shù)。如果已建立反水雷裝備效能模型，則在確定戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性定量要求過程中，使用效能模型進行權(quán)衡[3]。

(2)指標分解和分配，初步確定RMSST目標值。建立能反映RMSST指標要求的反水雷裝備效能模型或反水雷裝備戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性模型。依據(jù)這些模型進行反水雷裝備頂綜合參數(shù)及指標的分解，并根據(jù)相似反水雷裝備RMSST指標、調(diào)研數(shù)據(jù)和反水雷裝備設(shè)計要求，從工程合理性的角度，初步確定反水雷裝備的基本可靠性參數(shù)、任務(wù)可靠性參數(shù)、維修性參數(shù)、測試性參數(shù)、保障系統(tǒng)及其資源參數(shù)的成熟期目標值。分解過程中應(yīng)首先將易于確定的指標確定下來，然后再根據(jù)模型推算其他指標，并將它們作為今后RMSST指標權(quán)衡和驗證計算的起始值。

(3)RMSST指標間的相互權(quán)衡。反水雷裝備RMSST成熟期目標值初步確定后，應(yīng)進行綜合權(quán)衡分析，判斷RMSST目標值的符合性、協(xié)調(diào)性。權(quán)衡分析的內(nèi)容包括RMSST指標之間的權(quán)衡，以及RMSST指標與其他戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能指標之間的的權(quán)衡。

(4)RMSST要求的技術(shù)和經(jīng)濟可行性分析。對立項階段所提的RMSST要求進行技術(shù)可行性分析，主要是從RMSST設(shè)計分析角度判斷RMSST要求實現(xiàn)的可能性，其判斷的方法可采用RMSST的分配與預(yù)計。RMSST要求的經(jīng)濟可行性分析應(yīng)結(jié)合性能要求、RMSST要求及費用，進行權(quán)衡分析。由于立項階段武器系統(tǒng)的詳細方案還沒有形成，RMSST的分配最多到達分系統(tǒng)級，詳細預(yù)計難以開展，只能采用與現(xiàn)有類似反水雷裝備對比分析其實現(xiàn)的可能性，然后根據(jù)分析結(jié)果進行調(diào)整并進行權(quán)衡。

(5)根據(jù)RMSST成熟期目標值確定門限值。RMSST目標值是期望在反水雷裝備部署使用后達到成熟期時實現(xiàn)的，而門限值則是要求反水雷裝備在設(shè)計定型時達到的RMSST水平，必須經(jīng)過實際驗證考核。因此，在反水雷裝備目標值確定的前提下，應(yīng)考慮反水雷裝備的研制規(guī)律和可靠性維修性可能的增長潛力，科學(xué)合理的確定門限值，以確保門限值經(jīng)過一個可靠性維修性增長過程能最終達到目標值。

4.反水雷裝備RMSST參數(shù)選擇原則

在反水雷裝備RMSST定量要求論證過程中，RMSST參數(shù)選取應(yīng)遵循以下基本原則。

4.1 充分性原則

(1)覆蓋整個裝備系統(tǒng)，含主裝備、系統(tǒng)、設(shè)備、保障資源等；

(2)體現(xiàn)反水雷裝備類型和使用特點，如一次性使用或重復(fù)使用、可修復(fù)和不修復(fù)、戰(zhàn)時和平時等；

(3)覆蓋壽命剖面和任務(wù)剖面各階段，如儲存、停放、準備、待命、執(zhí)行任務(wù)、機動、戰(zhàn)斗、維修、保養(yǎng)等階段；

(4)覆蓋裝備壽命周期的需求，如論證、研制、使用等；

(5)體現(xiàn)提高戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性，減少維修人力和保障費用的需求；

(6)體現(xiàn)反水雷裝備RMSST的綜合性與相關(guān)性特點，即可靠性應(yīng)考慮基本可靠性與任務(wù)可靠性要求，維修性應(yīng)考慮維護保養(yǎng)、預(yù)防和修復(fù)性維修的要求，保障性應(yīng)考慮戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性、與反水雷裝備保障有關(guān)的設(shè)計特性和計劃的保障資源的要求。

4.2 必要性原則

在滿足充分性要求的基礎(chǔ)上，剔除冗余和具有相關(guān)性的參數(shù)，盡量選擇常用的RMSST參數(shù)。

(1)非相關(guān)性。在論證工作同一階段中選用的參數(shù)不應(yīng)存在相互關(guān)聯(lián)，或互相可轉(zhuǎn)換。這里的相關(guān)性針對的是同一層次參數(shù)，對于頂層參數(shù)與下層次參數(shù)之間的關(guān)系不受非相關(guān)性要求的約束。在RMSST參數(shù)基本集中，存在頂層參數(shù)與下層次參數(shù)之間的分解問題，如使用可用度AO可分解為平均故障間隔時間MTBF、平均修復(fù)時間MTTR、平均預(yù)防維修時間、平均延誤時間。在確定參數(shù)指標時應(yīng)防止出現(xiàn)矛盾。

(2)包容性。在論證工作不同階段選用的參數(shù)，后一階段的參數(shù)應(yīng)包容前一個階段參數(shù)所描述的特征，后一階段的相關(guān)參數(shù)可由前一階段參數(shù)導(dǎo)出或與前一階段參數(shù)相同。

(3)工程性。選擇使用符合工程習慣的、效率高的的參數(shù)。

4.3 可論證性原則

對于選定的參數(shù)，在論證的不同階段其指標應(yīng)可以通過某種方法和技術(shù)進行分析，至少應(yīng)有可供參考的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，否則無法量化。指標的確定方法有很多種，可根據(jù)實際需要和技術(shù)可能性選擇。有些指標是通過計算和仿真方法得出的，如可靠性指標；有些指標是通過分析方法提出的；有些指標則是通過試驗方法確定的。不論采用什么方法，指標的論證都必須遵循下列原則：(1)要滿足未來作戰(zhàn)使用的需要；(2)要立足于采用現(xiàn)有技術(shù)和成熟的研究成果；(3)原則上應(yīng)不低于已有同類武器裝備或配套使用武器裝備的指標；(4)經(jīng)過一定的努力能夠達到；(5)便于控制、檢測和考核。

4.4 可設(shè)計性原則

所選用的使用參數(shù)盡可能轉(zhuǎn)換成合同參數(shù)，以便承制方進行RMSST設(shè)計。對于選定的用于研制合同的RMSST參數(shù)都應(yīng)當是可以設(shè)計的。

4.5 可驗證性原則

可驗證性是指所選參數(shù)指標應(yīng)在裝備研制階段或使用階段，可以通過某種方法和手段進行驗證和考核。如果提出的參數(shù)指標沒法驗證與考核，那么所提的參數(shù)指標也沒有任何意義。因此，確定參數(shù)指標時應(yīng)該明確驗證的方法和驗證的時機。對RMSST定量要求進行驗證考核的方法主要有試驗驗證、仿真驗證、演示驗證、分析驗證等，有些還需采用工程計算法給出結(jié)論。由于裝備系統(tǒng)在定型時要做大量的試驗，因此，RMSST參數(shù)指標的驗證應(yīng)當結(jié)合性能試驗進行，并規(guī)定不同試驗中收集所需信息的要求。

5.反水雷裝備RMSST指標確定方法

國內(nèi)外在確定反水雷裝備RMSST指標時，從早期采用的類比分析法和后來的計算分析法，發(fā)展到現(xiàn)在采用的仿真分析法，方法和手段在逐步改進和多樣化。

5.1 類比分析方法

主要通過對國內(nèi)外相似反水雷裝備RMSST指標進行比較分析，考慮新研反水雷裝備的復(fù)雜性和成熟性，對RMSST指標進行專家評判或簡單的加減，確定新研裝備的RMSST指標。在過去缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和方法的情況下，經(jīng)常采用此方法。

5.2 計算分析方法

主要利用相似反水雷裝備的RMSST基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立可靠性、維修性模型，通過計算和圖表的統(tǒng)計分析，分別確定RMSST指標。這種方法針對性較強，更便于對參數(shù)的分解和指標的分配，是目前常用的方法。

計算分析方法在實際使用過程中存在的問題是，難以與作戰(zhàn)需求、保障資源和費用等因素相結(jié)合，不能有效的確定系統(tǒng)效能、戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性等頂層指標，不能有效的對RMSST指標進行綜合權(quán)衡和系統(tǒng)優(yōu)化。

5.3 仿真分析方法

隨著反水雷裝備系統(tǒng)的日益復(fù)雜，RMSST要求的論證必須與反水雷裝備系統(tǒng)效能評估相聯(lián)系，必須綜合分析反水雷裝備作戰(zhàn)使用方案、維修保障方案、以及人力、備件等保障資源對戰(zhàn)備完好性、任務(wù)持續(xù)能力的影響，需要分析計算反水雷裝備系統(tǒng)采辦過程的壽命周期費用，并對各類備選方案進行綜合權(quán)衡。因此RMSST要求的論證過程必然是一個考慮大量可變因素影響、需要反復(fù)迭代的復(fù)雜邏輯分析與計算過程，原有的常規(guī)解析手段，已經(jīng)無法完成這些復(fù)雜分析工作，難以完成細節(jié)分析和達到對精度的要求。仿真技術(shù)和手段被大量引入裝備RMSST要求論證工作中。

運用仿真分析方法進行裝備RMSST要求論證，就是根據(jù)裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)使用需求，將裝備RMSST與作戰(zhàn)使用性能相結(jié)合，建立系統(tǒng)效能或作戰(zhàn)效能的仿真模型，按照作戰(zhàn)使用時序進行仿真試驗，通過不斷權(quán)衡優(yōu)化，確定新研反水雷裝備RMSST頂層指標。仿真分析方法支持反水雷裝備在作戰(zhàn)效能和費用約束條件下的RMSST指標優(yōu)化權(quán)衡分析，支持多方案的擇優(yōu)選取，可實現(xiàn)反水雷裝備效能－費用的優(yōu)化權(quán)衡。

6.結(jié)束語

以上提出的反水雷裝備RMSST定量要求論證程序和方法，都是從任務(wù)需求出發(fā)，結(jié)合相似反水雷裝備的RMSST水平，考慮技術(shù)和經(jīng)濟的可行性，確定反水雷裝備RMSST的頂層參數(shù)和指標，通過分析權(quán)衡和轉(zhuǎn)換，最終轉(zhuǎn)化為可設(shè)計、可驗證的反水雷裝備RMSST底層指標。但是，在反水雷裝備RMSST實際論證工作中還存在很多問題。如何把軍事需求轉(zhuǎn)化為反水雷裝備RMSST設(shè)計要求，以及反水雷裝備使用方案確定后，如何進行RMSST權(quán)衡分析等，這些問題還需要進一步深入研究解決。

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