泛可靠性参数体系

9.2.1 可靠性参数体系问题

对任何一项装备的评价，都应有其相应的参数或参数体系，它们是用最简明的信息对该项装备的各个侧面进行的最精辟的描述。其主要作用是为装备的定量化评价提供一个模式，以便在装备的设计、制造、验收和使用中对装备的该项特征性能进行控制，对同类装备的该项性能进行比较，明确装备的发展方向。

泛可靠性工程的研究要解决哪些问题呢？ 归根到底，泛可靠性工程就是要解决装备在寿命期间内的任务可靠性、维修和保障性问题。要评价装备的总体或系统可靠性，就必须首先明确装备的可靠性参数体系。

通常情况下，装备的可靠性参数可以从顶层（总体）和系统两个层面来描述。

1）装备可靠性顶层（总体）参数

装备的研制、生产和部署活动肯定是为了达到某种目的而进行的。对于一个作战装备，人们所关心的根本问题是该装备完成作战任务的能力。这种能力由多方面构成：

首先是当需要时装备能够投入战斗活动的能力。这里，以舰船为例子说明：对单艘舰船来说，这种能力表现为该船能够投入战斗的概率；对整个舰队来说，通过各艘舰船的投入概率可以算出舰队可投入的实际兵力。设某舰队有同型快艇m艘，每艘快艇的投入概率为A0，则该舰队在需要时投入的实际艇数为

N=m A0

这一类问题称为可用性问题。

其次是装备能够完成战斗任务的能力，也就是从战斗出动开始，到完成作战任务并安全返回的能力。可靠性工程要解决的问题之一就是采用系统可靠性的方法，确定装备的这种完成战斗任务的能力。这一类问题，称为任务可靠性问题。

上述两类问题中，与可用性问题对应的参数是可用性参数，即A；与任务可靠性问题对应的参数是任务可靠度，即Rm。这两个参数构成了装备的泛可靠性顶层（总体）参数。其他系统、设备以及单元层次的可靠性参数皆由这两个参数分解而来；可维修性、测试性和保障性参数均由这两个参数派生而来。

2）可靠性顶层参数的拓展与派生

装备在寿命周期内，不可避免地会出现故障、老化等问题。装备在储存过程中，要进行维护保养；在使用过程中出了故障，就要进行维修，使其恢复战斗力。这一类问题，称为可维修性问题。反映到泛可靠性参数体系上，就是可维修性参数。

为了缩短维修时间，首先得快速找到故障部位，即进行故障定位与隔离。这一类问题，称为测试性问题。反映到泛可靠性参数体系上，就是测试性参数。严格地说，测试性问题属于可维修性问题的分支。

随着系统工程学方法的不断发展和渗透，人们越来越喜欢用费效比等综合性指标来评价装备的优劣，以期用最小的代价换取最大的收益。装备在其寿命期的巨大开支必然成为人们关注的焦点，而装备全寿命期费用又与装备的可靠性密切相关。因此，泛可靠性工程另一个要回答的问题是怎样用最小的代价，通过必要的维修和后勤保障手段，使舰船的可靠性保持在满意的水平上，从而使费效比达到最大。这一类问题，称为与维修人力及后勤保障有关的问题，简称保障性问题。反映到泛可靠性参数体系上，就是保障性参数。

9.2.2 泛可靠性基本参数

9.2.2.1 （狭义）可靠性参数

可靠性参数通常从四个方面来描述，即战备完好性、基本可靠性、任务可靠性和耐久性。

（1）战备完好性。描述装备在使用环境条件下处于能执行任务的完好状态的程度或能力，主要参数有固有可用度Ai、使用可用度Ao、战备完好率等。

（2）基本可靠性。描述的是装备在规定的条件下，规定的时间内，无故障工作的能力，主要参数有平均无故障间隔时间（MTBF）、平均无故障里程（MMBF）等。

（3）任务可靠性。描述的装备在规定的任务剖面内完成规定功能的能力，主要参数有任务可靠度、严重故障平均间隔时间（MTBCF）等。

（4）耐久性。描述装备在规定的使用、储存与维修条件下，达到极限状态之前，完成规定功能的能力。极限状态是指由于耗损（如疲劳、磨损、腐蚀、变质等）使装备从技术上或从经济上考虑，都不宜再继续使用而必须大修或报废的状态。一般用寿命来度量耐久性，主要参数有首次大修期限（TTFO）、总寿命、储存寿命等。

表9-2列出了舰船、战术导弹、战略导弹、军用飞机和装甲车辆等典型装备的可靠性参数及顶层综合类参数（如战备完好性、任务可靠性参数）。

表9-2 典型装备可靠性参数一览表

9.2.2.2 可维修性参数

可维修性描述的是装备在规定的条件下和规定的时间内，按规定和程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力。按维修的目的和时机来看，维修大致可以分为四种类型，即预防性维修、修复性维修、应急性维修和改进性维修。

针对不同的装备类型、维修目的和时间，描述可维修性参数也不尽相同。表9- 3列出了一些常用的参数。

表9-3 常用可维修性参数

9.2.2.3 测试性参数

测试性参数主要有：故障检测率、故障隔离率、故障检测时间、故障隔离时间和虚警率等。

1）故障检测率RFD

故障检测率是指产品在规定的期间内，用规定的方法正确检测到的故障数ND与故障总数NT之比，用百分数表示。

这里的“产品”是指即被检测的项目，它可以是系统、设备或更低层次的产品。“规定的期间”是指统计故障的时间，应足够长。“规定的条件”是指进行检测的维修级别、人员等条件及时机。“规定的方法”指测试的方法、手段等。

2）故障隔离率RFI

故障隔离率是指产品在规定的期间内，用规定的方法将检测到的故障，正确隔离到不大于规定模糊度的故障数NL与检测到的故障数NT之比，用百分数表示。

式中，NL是隔离到少于或等于L个可更换单元的故障数。当L=1时，即隔离到单个可更换单元，是确定性隔离；L＞1时，为不确定（模糊）性隔离。

3）虚警率RFA

虚警是指测试装置或设备显示被测项目有故障，而该项目实际无故障。在规定的时间内，测试装置、设备发生的虚警数NFA和同一时间内的故障指示总数之比，即为虚警率。

式中，NF是真实故障显示数。

4）故障检测时间TFD

从开始故障检测到给出故障指示所经历的时间。

5）故障隔离时间TFI

从检测出故障到完成故障隔离所经历的时间。

测试性参数可以分为两个部分：一是与测试能力（如RFD、RFI、RFA）；二是测试效率（如TFD、TFI）。测试能力描述的是，只要能测试出来即可，不管多长时间，当然时间不能太长。测试效率则要考虑时间成本，因为测试时间直接关系到维修时间，进而影响系统的可用度，最终影响装备的效能。反映测试性效率方面的参数，就与可维修性参数联系起来了。

9.2.2.4 保障性参数

保障性是指装备的设计特性和计划的保障资源满足平时战备完好性和战时利用率要求的能力。

1）针对装备设计特性的保障性参数

针对装备的保障性设计特性要求，为便于指导设计，一般用单一的性能参数描述，如与“保障”有关的可靠性、可维修性、测试性、运输性等特性参数描述。这类参数有使用参数，如平均维修间隔时间；也有合同参数，如平均故障间隔时间。有时保障性设计特性也可用综合参数描述，如固有可用度，反映了可靠性和可维修性的综合因素。常用的针对装备设计特性的保障性参数如下：

（1）综合参数。

主要有固有可用度（Ai）、可达可用度（Aa）。如果有足够的统计数据，保障资源满足使用要求的程度较高，在一定的管理水平下，Aa和Ao之间可以建立某种相关的关系，在确定Ao之后可以为确定Aa提供依据，反之亦然。

（2）可靠性和可维修性测试参数。

可靠性参数方面，主要有基本可靠性参数，如平均故障间隔时间（TBF）、平均维修间隔时间（TBM）、故障前平均时间（TTF）等；耐久性参数，如γ百分比使用寿命（Tγ）、首次大修寿命（TFO）、中修间隔期、小修间隔期等；储存可靠性参数，如储存寿命（LS）、贮存可靠度（RS）等。

可维修性参数方面，主要有修复性维修时间参数，如平均修复时间（MCT），或各维修级别的平均修复时间（METI）、主要零部件平均拆卸时间（MPR）等；预防性维修时间参数，如平均预防性维修时间（TPM）、平均中修时间（TCD）、平均小修时间（TCL）等；各级各类维修工时（MR）。

测试性参数方面，主要有故障检测率（RFD）、故障隔离率（RFL）、虚警率（RFA）等。

（3）使用保障参数。

主要有单装备战斗准备时间、再次出动准备时间、受油速度等。

2）针对保障系统（资源）的保障性参数

保障资源是指为使装备满足战备完好性与持续作战能力要求所需的全部物资与人员。它包括使用保障资源和维修保障资源。保障系统是指在系统的寿命期内，为保障达到使用可用性要求而用于使用与维修该系统所需要的所有保障资源及其管理的有机组合。

针对保障系统的参数主要有平均保障延误时间（MLDT）、平均管理延误时间等；针对保障资源的参数有备件利用率、备件满足率、保障设备利用率、保障设备满足率等。

9.2.3 可靠性参数选取原则

装备可靠性参数选取原则应遵循以下原则。

1）完备性原则

（1）覆盖整个装备，如主装备、功能系统、设备、保障资源等。

（2）覆盖装备类型和使用特点，如一次性使用或重复使用、可修复和不修复、战时和平时等。

（3）覆盖寿命剖面和任务剖面各阶段，如储存、停放、准备、待命、执行任务、机动、战斗、维修、保养等阶段。

（4）覆盖论证工作各节点的需求，如立项综合论证、研制总要求等。

（5）覆盖四大目标的需求，即提高战备完好性和任务成功性，减少维修人力和保障费用。

（6）覆盖RMS的综合性与相关性特点，应考虑基本可靠性与任务可靠性要求。

2）针对性原则

在满足完备性要求的基础上，剔除冗余和具有相关性的参数，尽量选择已有装备常用的可靠性参数，便于比较。

（1）相关性。是指在论证工作同一阶段中选用的参数不应存在相互关联，或互相可转换。如使用可用度Ao、与平均故障间隔时间MTBF、平均修复时间MTTR、平均预防维修时间、平均延误时间之间可转换，在确定参数指标时应防止出现矛盾。

（2）包容性。是指在论证工作各阶段的不同阶段选用的参数，后一阶段的参数应包容前一个阶段参数所描述的特征，后一阶段的相关参数可由前一阶段参数导出或相同。

（3）应符合工程习惯，选择使用频率高的参数。

3）可计量性原则

所选用的使用参数应具有可计量性，可转化为合同参数，用于承制方进行可靠性设计和过程控制。

9.2.4 几种典型系统的可靠性参数体系

9.2.4.1 民用飞机可靠性参数体系

民用飞机常选择下列五类参数来描述其可靠性。

1）描述机队及飞机成功地离站和（或）完成规定营运任务能力的参数

这一类参数有：航班可靠度、出勤可靠度、航行可靠度和飞行可靠度。

（1）航班可靠度（schedule reliability）。

航班可靠度通常定义为：民用飞机开始并完成一次定期营运飞行而不发生由于飞机系统或部件故障而造成航班中断的概率，可用下式表示：

式中QSC为航班中断率。

美国波音公司把航班可靠度作为民用飞机设计及外场统计的主要可靠性参数。

（2）出勤可靠度（dispatch reliability）。

出勤可靠度定义为：没有延误（技术性）或取消航班（技术原因）而离站的飞行次数所占的百分数，是用来描述飞机准时离站记录的术语，可表示为飞机准时离站的概率，其表达式为

出勤可靠度是目前世界民航界广泛采用的可靠性参数。美国麦道飞机公司、洛克希德飞机公司及西欧的空中客车飞机公司等都以出勤可靠度作为民用飞机的主要可靠性参数。

（3）航行可靠度（enroute reliability）。

航行可靠度定义为：没有发生导致偏离飞行计划的故障而成功地完成飞行计划的概率。航行可靠度可由下式表示：

（4）飞行可靠度（inflight reliability）。

飞行可靠度与航行可靠度相似，但不包括地面返航。飞行可靠度可用下式表示：

此外，有的飞机制造公司也采用工作可靠度（operational reliability）来表示航行可靠度。例如，L1011飞机可靠性设计指标规定“成熟的L1011飞机的工作可靠度指标为飞机离站后，不因产品（机械的）故障造成晚点到达或中途返航而完成计划飞行的概率不小于99.9%。

2）描述飞机各系统、分系统、设备（或部件）可靠性的参数

这类参数有：平均故障间隔时间和平均非计划拆卸间隔时间。

（1）平均故障间隔时间（MTBF）。

平均故障间隔时间定义为：在某一期间内总的“设备工作小时”除以同一期间内该设备发生的故障数所得到的数值。它是描述系统、分系统、设备（或部件）可靠性的一种最常用的参数，称为基本可靠性参数。有时也用其倒数——故障率λ来表示。λ=1/MTBF。特别是高可靠性的元器件常用λ作为其可靠性参数。

（2）平均非计划拆卸间隔时间（MTBUR）。

平均非计划拆卸间隔时间定义为：在某一期间内累计的“总设备工作小时”除以在同一期间内该设备的非计划拆卸次数所得的数值。有时，非计划拆卸间隔时间也用其倒数值——非计划拆卸率（URR）表示。如1000飞行小时（或1000设备小时数，或1000次离站）的非计划拆卸次数。民用飞机的MTBUR有时也用“设备飞行小时”进行计算。

MTBUR通常由下式进行计算：

在实际使用中，被拆卸的设备或部件数并非都是有故障的，这主要是因为系统中各部件间的接线故障、机内自测设备的虚警、空勤及地勤人员未能准确找到有故障的设备以及维修过程中的失误等造成的不必要的拆卸。因此，MTBUR通常小于MTBF。MTBF与MTBUR、MFHBF及MCBF之间的关系可分别由下述各式表示：

MTBF=K·MTBUR

MTBF=Z·MFHBF

MCBF=C·MFHBF

3）描述航空发动机可靠性的参数

这类参数有：空中停车率和送修率等。

（1）空中停车率（inflight shutdown rate）。

空中停车率定义为：在规定期间内，发动机在空中任何时刻发生的停车总次数除以发动机飞行小时数，通常用每1000发动机飞行小时发生的空中停车事件数表示。

（2）送修率（shop visi trate）。

送修率定义为：在规定期间内发动机送修的总次数除以发动机飞行小时数，通常表示为每1000发动机飞行小时的送修事件数。

4）描述飞机结构、起落架和某些部件耐久性的参数

这类参数有：使用寿命和翻修间隔时间。

（1）使用寿命（service life）。

使用寿命定义为，产品使用到对其进行修理或翻修达到可接受的标准，但无论从其本身状态或从经济上考虑都不再可行时的使用期限。使用寿命也称使用期限或设计寿命，主要用来描述飞机结构、起落架等机械部件的耐久性。

（2）翻修间隔时间（TBO）。

翻修间隔时间定义为，产品在两次翻修之间允许使用的最长时间。TBO主要用于控制某些耗损型产品的翻修。

5）综合性参数

飞机利用率（aircraft utilization）定义为：给定机队中一架使用的飞机平均每日飞行小时数。飞机利用率的计算是在报告期间内该机队累计的飞行小时数除以同一期间内可用飞机的架次数。飞机利用率不仅与飞机的可靠性及可维修性有关，而且与地面维修及保障设备、航材保障、人员素质及管理水平有关，是一个综合性参数。飞机利用率也可以用每年的飞行小时数来表示。

综合上述5类参数，可以大致地归纳出以下几个可靠性参数体系的基本特征：

（1）系数体系应具备完备性。体系中的参数应包括研究对象的所有重要方面。如在民用飞机的可靠性参数上，应以以上5个方面来概括问题的全貌。5个方面缺少任何一个，都会使人感到有所缺陷。对于相互依赖、相互制约的参数，选择时更应一个不漏。

（2）所选择的参数应具有针对性。如民用班机可选择航班可靠度，这主要是针对民用定期航班的工作方式来选择的。军用飞机一般不是定期飞行，对军用飞机来说，选择航班可靠度来评价其可靠性就毫无意义了。

（3）选择可靠性参数时应注意相关性，以免造成参数之间的不协调，从而给指标确定带来麻烦。

（4）参数应具有可计算性。参数不仅是代表一个概念，也是为产品性能的定量评价服务的。如果所选择的参数无法定量计算，就达不到定量化评价的目的。可靠性参数的可计算性包括定量计算和解析定量计算。

此外，对某一具体装备选择可靠性参数时，应由订购方和承制方协商决定。订购方从使用需要提出需求，承制方则根据自己所具有的技术水平看看能否满足订购方的要求，由此来确定究竟选择哪些参数。

9.2.4.2 民用船舶可靠性参数体系

对于运输船舶，从营运效果看，人们总不希望定期班轮误点或停航，也不希望船舶在航行中因故障而停航。因而，总想知道该船按时刻表正点航行的可能性、出故障的概率有多大以及出了故障之后修理是否方便、维修的时间和费用要多少等问题。

运输船舶的构成通常比较简单。影响运输活动的主要是它的动力系统。船上的通信、导航等其他系统的故障对船舶完成其运输任务的影响相对较小。因而，对这类船舶可靠性工作的重点往往集中在其动力系统上。它的可靠性参数体系一般也就不分什么总体参数和系统参数，而是将这些参数统统归入4类，即可靠性综合性能参数、描述船舶及其主要系统的无故障工作特性的参数、耐用性参数和可维修性参数。

1）可靠性综合性能参数

可靠性综合性能参数，主要是一些和船舶营运特性及经济效益密切相关的参数。这些参数包括：准备系数、营运系数、修理系数、技术维修劳动总量和技术维修单位年度平均劳动量。

（1）准备系数。

准备系数指的是，船舶除在计划时期内未按用途使用外的任意时刻都具有工作能力的概率，记作k R，并用下式计算：

式中，Ttc为在所研究的时间间隔内船舶具有工作能力的总时间；Tm为在所研究的时间间隔内船舶为消除故障而被迫（非计划）进行修理，从而使船舶处于无工作能力状态的总持续时间，包括码头修理时间和海上停泊修理时间。

（2）营运系数。

营运系数指的是，在所研究的时间间隔内，船舶参加营运工作的时间与船舶列入海运部门计划表的日历时间之比，记作kt，并用下式表示：

式中，Tti为所研究的时间区间内船舶第i次营运活动持续时间；Td为船舶被列入海运部门计划表的日历时间。日历时间的内涵如图9-3所示。

图9-3 时间关系

由此可知，准备系数考虑的是可营运时间，而营运系数考虑的仅是实际营运时间，其间存在着一个等待时间的差别；在所计算的总时间中，准备系数考虑的是可营运时间加非计划维修时间，营运系数考虑的则是日历时间，其间又有一个计划维修时间的差别。显然，营运系数比准备系数更接近实际营运效果。因而人们比较喜欢用营运系数。

（3）修理系数。

修理系数指的是，在所研究的时间间隔内，船舶修理时间（包括计划和非计划维修时间）与船舶列入海运部门计划表的日历时间之比，记作km，并可用下式表示：

修理系数反映了修理造成的停航时间占日历时间的比例。

应该指出的是：k R、kt和km之值除了与可靠性因素有关外，还与许多其他因素有关，如所采用的技术维修体制、船员人数和技术水平等。此外，这些系数仅考虑船舶停航时所完成的那一部分维修工作的相应时间消耗。然而，保持和恢复船舶工作能力所需的约70%的工作量是在船舶的营运过程中完成的。这些工作同样也要花费大量的人力和物力。因而，仅用这些系数不足以客观地评价船舶的可靠性，可以用一个可靠性基本综合参数——技术维修总劳动量来消除这些不足之处。

（4）技术维修总劳动量。

技术维修总劳动量H可以用下式来定义：

H=Ht+Hm（9-12）

式中Ht为技术维护总劳动量，可以表示为

式中：N为在一定时间内应进行技术维护的船舶各组成部分的数量；n为进行技术维护的形式的数目；Htij则为在一定时间内第j组成部分的第i种维护形式的劳动量，通常用人时来度量。

Hm为进行修理的总劳动量，可以表示为

式中：N的意义同上；p为进行修理的形式的数目；Hmkj为第j组成部分的第i种修理方式所需的劳动量，通常用人时来计量。

工厂修理的劳动量一般用预算小时数或定额小时数来表示。为了对船舶技术维护劳动量和修理劳动量进行比较，应将预算小时和定额小时换算为人时。

一定营运期内技术维修总劳动量，考虑了无故障性、耐用度和可维修性的共同影响，可以最全面地反映船舶及其组成部分的可靠度。这项指标表示技术维修的开支大小和损失的营运时间，对于解决船舶技术管理的许多实际问题，特别是对于确定企业和船队技术维修站的生产能力、修理人员数和船员数，具有头等重要的意义。

（5）技术维修单位年度平均劳动量。

船舶排水量有大有小，若统统以一艘船为单位来研究其维修工作特征，则无法进行相对比较。为解决此问题，可用技术维修单位年度平均劳动量作为评价参数。

技术维修单位年度平均劳动量是船舶（或船舶主要组成部分）技术维护和修理年度平均总劳动量与一个有决定性意义的参数之比。在分析整个船舶的可靠性时，可取船舶满载排水量、总载重量、净载重量等作为这个参数。

船舶技术维护和修理年度平均劳动量与空载排水量和动力装置有相当密切的联系。因此，在许多研究中常取技术维修设施（船舶）复杂性指数作为决定性参数。船舶复杂性指数为空载排水量与主机和辅机（故障的除外）功率之和的乘积。因而，技术维修单位年度平均劳动量h可表示为

2）描述船舶及其主要系统的无故障工作特性的参数

常用的这类参数有：工作可靠度、工作不可靠度、失效率、平均故障间隔时间和故障系数。

（1）工作可靠度。

工作可靠度指的是，在规定条件下、规定时间间隔内（或在给定的工作时间范围内），船舶（或其主要设备）未发生故障的概率，记作R0（t）：

R0（t）=P{T＞t} （9-16）

式中：T为故障前工作时间；t为给定的工作时间。

像任何概率一样，R0（t）的取值范围在0和1之间。

如果同型设备的数量相当大，则工作可靠度也可以根据统计数据来确定：

式中：N0表示所观测的同型设备的总数；n（t）为在t时刻之前已发生故障的设备数。

（2）工作不可靠度。

工作不可靠度指的是，在规定条件下、规定时间间隔内（或在给定的工作时间范围内），船舶（或其主要设备）发生故障的概率，记作F0（t）：

F0（t）=P{T＜t} （9-18）

从定义中可以看出，工作可靠度和工作不可靠度是一对矛盾事件的发生概率，故有

R0（t）+F0（t）=1

（3）失效率。

失效率指的是，在单位时间内船舶（设备）的平均失效次数，记作λ（t）：

式中：△t为单位时间；其余意义同前。

（4）平均故障间隔时间。

平均故障间隔时间指的是，可修复设备在两次故障之间的平均工作时间，记作T0：

式中：ti为第i-1次和第i次故障之间的正常工作时间；n为在规定时间内设备的故障次数。当n无限增大时，T0的意义就和MTBF一致了。

（5）故障系数。

系统各组成部分的故障系数k0，是可靠性的相对指标，可用于分析船体某些结构和船舶技术设备的可靠性，以及确定系统中最不可靠的组成部分。系统各组成部分的故障系数为

式中：ni（t）为该船（批量生产的船舶）在规定的日历时间（工作时间）内i型组成部分发生故障的个数；∑n（t）为在相同的日历时间（工作时间）内所研究的设施（整个船舶、船体、主机和电气设备等）发生故障的总数。

利用故障系数可以确定船体结构和船舶设备的哪些部件必须提高其可靠性，以提高整个船舶的可靠性。

3）耐用性参数

耐用性参数可评价船舶及其组成部分在整个营运期内未到达极限状态之前的工作能力的损失情况。

船舶到达极限状态的原因有可能是实际磨损和精神磨损。实际磨损导致为保证所需的可靠性而支出的费用增加。精神磨损则由于出现效率和经济性更高的船舶而使原船舶的使用价值降低。严格地说，精神磨损不属于可靠性工程研究的范围，但它们常常可作为制订实际磨损指标的依据。

耐用性参数通常包括：使用期限、技术寿命、γ百分率寿命和规定寿命。

（1）使用期限。

使用期限指的是，设备（船舶组成部分）由开始使用或大修后修复使用到极限状态之前的持续使用时间，常用天数来计量。由于整个船舶的使用期限通常是从经济观点出发规定的，所以船体的使用期限应和船舶的使用期限相一致，而主机等一些大型设备的使用期限，或和船舶使用期限相一致，或和大修期相一致。

（2）技术寿命。

技术寿命指的是，设备由开始使用或大修后恢复使用到达极限状态的工作时间。与使用期限不同的是，技术寿命没有强调持续使用时间，因而特别适用于某些间隙使用的船舶设备。

（3）γ百分率寿命。

γ百分率寿命指的是，设备尚未达到给定γ百分率概率的极限状态的工作时间。γ百分率寿命可以根据下列方程求出：

1-Fe（t）=γ/100（9-22）

式中：Fe（t）为寿命分布函数。

（4）中位寿命。

当γ=50时，γ百分率寿命即是中位寿命。

（5）规定寿命。

规定寿命指的是设备的总工作时间。当设备的累计工作时间达到规定寿命时，不论设备状态如何都应停止工作。

船舶具体技术设备的耐用度指标，应根据管理资料并考虑其工况、重要程度和检查的可能性来选定。例如，对于主机、辅机、蒸汽锅炉、主机附属机械以及其他长期连续运转的装置，可利用大修和更换前的寿命；起重绞车、起重机、起锚机、空压机和其他短期工作的装置，最好是根据大修前的或更换前的使用期限来评定；对于发生故障可导致船舶损坏的最重要设备，则利用规定寿命。

4）可维修性参数

船舶及其组成部分的可维修性，是其适应于进行技术维修的属性，包括以下3个方面的参数：一是船舶及其设备在技术维护方面的工艺性；二是船舶及其设备的修理工艺性；三是船舶各组成部分的可修复性。

上列各组参数可反映船舶及其组成部分分别适应于计划维护和计划修理以及被迫进行技术维修的程度。表9- 4列举了从数量上评价可维修性以及可维修性应用范围的推荐参数。

表9-4 船舶及其设备的维修性参数

第一组参数的指标可应用下列公式算出：

（1）j组设备i种形式一次技术维修的平均劳动量（人时）：

式中：N为同型设备的数量。

（2）j组设备i种形式一次技术维修的平均持续时间：

（3）可接近系数

式中：Ha为第i种形式技术维修的基本工作的平均劳动量；Hb为第i种形式技术维修的辅助工作的平均劳动量。可接近系数向人们展示进行某种形式维修的方便程度。

（4）易拆卸系数：

式中：Hm表示i形式技术维修与位移（拆下、组装和运输）有关的劳动量（人时）。

（5）可控度系数：

式中：Tbj和Taj分别为检查第j组设备的状态时基本工作和辅助工作的平均持续时间（h）。

第二组参数指标的计算与第一组的相同，因而我们在叙述第一组参数指标计算公式时使用的都是维修而不是维护。

第三组参数是可修复性参数，它们表示发现和排除船舶各组成部分故障的适应性。

（1）修复的平均时间：

式中：n为该组设备的故障种类；Ti表示第i种故障修复的持续时间。

（2）修复所需的平均劳动量：

式中：Hi为第i种故障修复的劳动量。

（3）规定时间内的修复概率：

规定时间内的修复概率指的是，船舶组成部分恢复工作能力的时间不超过规定时间t B的概率：

M（t B）=P{T＜t B} （9-30）

由上面3类参数可以看出，运输船舶的基本作用是营运航行，要讲究一定的经济效益。因此，运输船舶的可靠性参数是围绕着影响船舶经济效益的诸因素进行选择的。在3类参数中，第一类的综合性最强，和经济效益的联系最近，是级别最高的一类参数。后几类参数在很大程度上是为第一类参数指标的获得服务的，它们与第一类参数比较起来显得更为具体。

9.2.4.3 军用舰船的可靠性参数体系

与民用运输船舶相比，军用舰船无论是在构造上还是在使用方式上都要复杂得多。在构造上，军用舰船不再是简单的船体和动力系统的组合。由于武器系统性能的不断提高，集情报、通信、指挥和控制功能为一体的舰载武器系统已逐步成为舰上第一大系统，并与船体及动力系统一起融合成整个舰船。同时，舰船动力系统的功率越来越大，自动化程度也越来越高。所有这一切使舰船的构造越来越复杂，也使得人们对舰船可靠性的要求比民用船舶要高得多。反映在参数体系方面，则是可靠性参数的进一步细化及完善。在使用方面，舰船的任务形式也是多种多样的。这就要求舰船的可靠性必须从多个方面进行评价。

面对舰船这样一个复杂的大系统，美国国防部在1980年6月8日发布的5000·40指令中建议选用四类可靠性参数对舰船可靠性进行评价。这四类参数分别是：使用准备类、任务成功类、维修人力费用类和后勤保障费用类。我国相关军用标准根据舰船可靠性工程要解决的实际问题，将可靠性参数划分为以下四大类，供工业部门及军方在开展舰船可靠性工作时选用。

1）与战备完好性有关的可靠性参数

战备完好性也称备用性问题或可用性问题，它研究的是舰船战备值班可靠性问题。所谓战备值班工况指的是，舰船备足油水和其他补给品在基地等候出击命令的工况。此时，舰上所有人员均不得离舰，舰船也不执行诸如训练之类的任务，但要按规定转动机械，以检查舰上设备是否工作正常。若发现工作不正常，则马上进行处理。一旦舰船接到战斗任务，则要求在一定时间内出航。因而，当舰船处于战备值班工况时，我们总希望它在被要求的时候能够投入的概率较大。战备值班可靠性受到危险性故障发生率和维修保养等因素的影响。所以，可以用以下几个参数来评价舰船的战备完好性。

（1）固有可用度（inherent availability）。

固有可用度是仅与工作时间和修复性维修时间有关的一种可用性参数。它的一种度量方法为：产品的平均故障间隔时间与平均故障间隔时间加平均修复时间之比。

固有可用度既可用于舰船总体，也可用于舰船主要系统和设备。它主要描述产品内在的可靠性特征，与产品的使用特征联系并不紧密。固有可用度高，战备完好性自然就好。

（2）使用可用度（operational availability）。

使用可用度是与能工作时间和不能工作时间有关的一种可用性参数。它的一种度量方法为：产品能工作时间与能工作时间加不能工作时间之比。

该参数一般用于舰船系统，用于描述舰船系统或设备能够投入使用的能力。对于舰船总体方面性能的描述，则有一个更加准确的参数，那就是战备完好率，有时也称出航率。

（3）战备完好率（operational readiness）。

战备完好率是舰船在接到出航命令后不发生由于舰船系统或设备故障而造成的延误出航（延误时间超过规定值）或不能出航的概率。

舰船在接到任务时，即在基地备航。备航过程中若发现故障，则看看这些故障是否影响战斗航行？ 若不影响，则舰船仍可以开始战斗航行；若故障有可能影响航行，则应在基地进行修理。若修理时间超过规定时间，则舰船不能进行战斗航行；若在规定时间内修好了，则舰船照样可以开始航行。能否进入航行的判断逻辑图如图9-4所示。

图9-4 战备完好逻辑图

战备完好率可以帮助人们了解舰船从战备值班状态转入战斗航行状态的能力。

对某些特殊装置如鱼雷、导弹、深水炸弹等，由于它们是长时间装在舰上的，一旦需要时就要求它们能立即发射（使用），因而对这些装备可以选择一种带其特色的参数——装载可靠度。

（4）装载可靠度（load reliability）。

装载可靠度指的是，产品在规定的装载条件下和规定时间内能保持规定功能的概率。

2）与任务成功性有关的可靠性参数

任务成功性也就是舰船的使用性，其参数体系具体用于评价舰船执行战斗任务阶段的可靠性。舰船在开始执行战斗任务时，全舰没有危险性故障。在战备值班阶段考核的是在战备值班时间内的任一点上开始执行战斗任务的可能性。因而，可以用下列指标来考核舰船的任务可靠性。

（1）任务可靠度Rm（t）。

任务可靠度是舰船在规定条件下和规定时间内完成武器（导弹或鱼雷）攻击任务的概率。这个任务可靠度和通常意义上所讲的系统可靠度不完全一样，通常意义下的系统可靠度是不允许进行系统维修的，而任务可靠度的计算中允许有不导致任务失败的维修过程，是以任务的成败为准绳的。如果变化规定的任务时间t，则可以得到一条任务可靠度曲线。从该曲线上可以查到舰船在执行各种长度的任务时的任务可靠度。任务可靠度虽然在含义上和系统可靠度有所不同，但两者的基本特性是一样的。系统可靠度给出的是在规定条件下和规定时间内系统无故障性的量度；任务可靠度给出的则是在规定条件下系统完成一定任务长度的任务之能力的量度。

（2）危险性故障间隔任务时间（time of mission periodbetween dangerous fault， TMPBOF）。

危险性故障指的是那些将导致舰船任务中断或暂时中断的故障。这类故障将迫使舰船中断其正在执行的任务以排除这些故障。一旦这类故障排除，舰船将有可能继续执行任务，也可能不能完成任务。带排除故障的任务逻辑图如图9-5所示。

图9-5 带排除故障的任务逻辑图

（3）平均危险性故障舰上修复时间（mean time till the repair of dangerous fault on board）。

在执行战斗任务时进行故障修复只能依靠舰上的人力及物力。因而，这个修复时间与战备值班时的危险故障修复时间不一样，后者可以利用基地的力量进行修复。可以看到，舰上故障修复时间的长短直接影响任务的完成。若该修复时间可以有效地缩短，则危险性故障对任务完成的影响也将随之有效地缩小。

（4）任务成功率（mission completion success probability，MCSP）。

任务成功率指的是，产品能够执行规定任务的产品完成该项任务的概率。

鱼雷、导弹、深水炸弹、水声对抗器材等常用此参数来描述其任务的成功问题。

（5）发射可靠度（launch reliability，LR）。

发射可靠度指的是，处于发射准备状态的产品在规定条件下完成发射任务的概率。导弹、鱼雷和深水炸弹等的发射常用此参数来描述其可靠度。

（6）故障上浮率（buoying up rate due to failure）。

故障上浮率指的是，潜艇因故障原因不得不上浮水面的次数与故障总数之比。

3）与维修人力和后勤保障有关的参数

这一类参数可以帮助人们了解维修工作的难易程度以及维修工作的频度，从而为经济性分析提供可靠的依据。这些参数如下。

（1）平均故障间隔时间（mean time between f ailure，MTBF）。

平均故障间隔时间是可修复产品可靠性的一种基本参数。其量度方法是，在规定的条件下和规定的时间内，产品的寿命单位总数与故障总次数之比。

（2）平均修复时间（mean time to repair，MTTR）。

平均修复时间产品维修性的一种基本参数。其度量方法是，在规定的条件下和规定的时间内，产品在任一规定的维修级别上修复性维修总时间与在该级别上修复产品的故障总数之比。

（3）平均维修间隔时间（mean time between maintenance，MTBM）。

平均维修间隔时间与维修方针有关的一种可靠性参数。其度量方法是，在规定的条件下和规定的时间内，产品寿命单位总数与该产品计划维修和非计划维修事件总数之比。

（4）平均预防维修时间（mean time of preventive maintenance，MTPM）。

平均预防维修时间是产品每次预防维修所需实际时间的平均值。

（5）平均拆卸间隔时间（mean time between removal，MTBR）。

平均拆卸间隔时间与资源保障有关的一种可靠性参数。其度量方法是，在规定的条件下和规定的时间内，产品寿命单位总数与从该产品上拆下其组成部分的总次数之比。其中不包括为便于其他维修活动或改进产品而进行的拆卸。

（6）故障率λ（failure rate）。

故障率是产品可靠性的一种基本参数。其度量方法是，在规定的条件下和规定的时间内，产品故障总数与寿命单位总数之比。

（7）检修周期（check out period）。

在规定的贮存条件下，为保证产品具有规定的可靠度值所进行的相邻两次检修的时间间隔。

（8）维修工时率（maintenance ratio）。

维修工时率是与维修人力有关的一种维修性参数。其度量方法是，在规定的条件下和规定的时间内，产品直接维修工时总数与该产品寿命单位总数之比。

4）与舰船及其所属系统和设备的寿命问题有关的耐久性参数

舰船由各种各样的系统组成，有电子系统、机电系统、管路系统等。由于工作特征不同，其各系统的寿命也不一样。其中发热电子系统的寿命最短，不动的设备寿命相对较长，但都有一定期限。若系统工作时间超过了这个期限，则应考虑更换，否则将因老化或腐蚀磨损等原因而使失效率上升。如果不更换，最短的一个系统的寿命期限就是舰船的寿命期限。更换以后，舰船的寿命期限可以延长。因而，寿命类指标体系将揭示这种更换周期的内在联系。下列几种参数可以用于这种目的。

（1）平均舰体寿命。

舰体是舰船的基础，更换舰体即是重新建造一艘舰船。因而可以说，舰体寿命是舰船的寿命极限。排除撞击和遭受外部打击等偶然因素，舰体寿命主要受腐蚀和疲劳老化的影响。因而舰体寿命可以定义为：舰体在正常使用条件下可以承担其职能的最大时间限度。

（2）平均中修间隔时间。

中修通常在舰船的服役期中只进行一次。它是一次全舰性的修理。中修间隔时间通常决定于除船体和一些不动件之外寿命最长的系统。通常这个系统是动力系统。中修间隔时间越长，舰船的可能寿命时间也就越长。

（3）平均小修间隔时间。

小修指的是舰船需要进厂进行的局部的修理、更换。通常受到寿命最短的且不能在码头进行更换的系统的影响。小修频率太高，则舰船的可用时间就少了。

（4）平均坞（排）修间隔时间。

坞（排）通常可在基地进行。主要项目是外板除锈补漆，更换防腐锌板，原位检修水下装置及附件，测量轴系间隙，研磨海底门等。

（5）使用寿命（useful life）。

使用寿命指的是，产品从制造完成到出现不可修复的故障或无论从其本身状态或从经济上考虑都不能接受的故障率时的寿命单位数。

（6）储存寿命（storage life）。

储存寿命指的是，产品在规定的条件下储存时，仍能满足规定质量要求的时间长度。

（7）储存报废期（storage worthless time）。

储存报废期指的是，在规定的储存条件下，产品从开始储存至报废的时间长度。