保障性分析

13.4.1 保障性分析内容及过程

装备保障性分析是一个反复权衡协调装备及其各类保障资源要求以符合保障性指标的过程。分析过程中，不仅要进行装备功能综合分析，还要考虑费用、现场特定保障要求等约束，并在寿命周期各阶段不断修改、完善，因此它是一项复杂的系统工程。但就其分析的总思路来看，保障性分析可分为如下几个步骤：①提出装备的保障要求；②制订保障方案；③确定保障资源要求，④研制和生产期间保障性的评估。值得注意的是，这四个步骤不是孤立的，而是相互衔接、反复迭代和并不断细化的。

1）提出装备的保障要求

保障要求是对有关保障问题要求的总称，它包括：保障性目标值、保障资源方面的要求、保障性及与保障性有关的定性、定量设计约束等。

通常情况下，保障性分析从提出保障要求开始。及早提出保障要求，可以在研制工作早期即做到保障影响设计。由于研制早期装备尚在论证中，缺乏确定保障要求的必要信息，工作难度较大，因此必须从多方面设法获取信息，为早期分析权衡提供输入。通常获取信息可从三个方面进行：

（1）分析装备所执行的任务、使用方案和设计方案对保障提出的要求。

（2）现场调查收集和分析类似装备的保障要求，以及需要改进的保障问题。

（3）在研装备采用新技术后对保障的要求。

当没有可用信息时，根据已有的可能信息做出合理的假设，并进行风险评价。

提出保障要求的主要方法是使用研究分析与比较分析。

使用研究分析主要是研究装备何时、何地和如何使用该项新研装备，以便为判定战备完好性目标和为综合保障总体规划提供信息。使用研究应着重分析使用中有关保障性的因素，如装备应完成的任务、装备性能参数及量值、预期使用环境、拟装备的数量、部署时间要求、预计使用寿命、使用强度和任务频度、维修方案和现有条件、人力要求以及使用时与其他有关装备的关系等。

利用比较分析可以确定影响装备保障性的主导因素，从而可以明确新研装备在哪些方面需要改进，继而制订出装备保障性要求和有关保障性的设计约束。比较分析时，需要建立基准比较系统。基准比较系统可能是与新研装备相类似的现役装备，或由能代表新研装备设计与使用特点的现有几种装备的不同部件和设备组成的模拟装备。利用基准比较系统已有的信息（如类似部件和设备的故障率、造成停机时间的主导因素），提高保障性的设计因素、影响保障费用和战备完好性的主导因素以及类似装备有关保障的定性要求时，必须仔细分析这些信息的有效性，以减少风险。

保障要求的提出往往不是一次分析就能完成的，原因是信息不够完整和具体，只能由粗到细，随着装备研制的进展，而逐渐明确和具体化。例如，在论证阶段，通过对保障费用、人力及战备完好性等主导因素进行分析，初步制定战备完好性目标暂定值。到方案阶段，结合装备设计方案分析，制定战备完好性目标值和门限值的初定值。到工程研制阶段，由于信息增多并比较具体，就可以明确地确定保障资源参数、战备完好性、可靠性、维修性等协调一致的目标值与门限值。

2）制订保障方案

保障方案是保障系统完整的系统级说明，由满足功能的保障要求并与设计方案及使用方案相协调的各综合保障要素的方案组成。

制订保障方案是综合保障工作中的重要组成部分，是建立保障系统的基础。从保障方案包括的内容可知，制定保障方案要考虑装备特点、保障和使用特性、资源要求和实际使用状况等诸多因素，因而应按功能分析、系统综合以拟定备选方案、再经权衡分析最后确定。在装备寿命周期的后期提出的保障系统是根据上述规定的要求，并结合相应的管理与提供的保障资源而建立的。没有完善的保障方案就不能建立完善的保障系统。保障方案、保障计划和保障系统之间在装备寿命周期中的基本关系如图13-14所示：

图13-14 保障方案、保障计划与保障系统之间的基本关系

保障方案的制定是一个动态过程，自装备论证时提出初始保障方案，通过方案阶段和工程研制阶段对不同备选保障方案的权衡分析，得到优化的保障方案，并在工程研制阶段的后期进一步完善。保障方案以及由它演化而成的保障计划等在研制过程中要通过评审、验证来评价。

3）制订保障计划

保障计划是保障性分析工作中的一个更要环节，它是一个详细的保障方案。保障方案通常只是装备保障系统的总体说明，如维修类型、维修级别及其主要任务以及使用与维修原则等；而保障计划则进一步说明保障方案的具体实施内容和要求，它包括所有使用与维修工作与各类保障专业所需的硬件与软件项目的详细内容。

保障计划可分为维修保障计划和使用保障计划。

维修保障计划是装备维修的详细说明，包括执行每一维修级别的每项维修工作的程序、方法和所需的保障资源等，其主要内容有：

（1）各维修级别上所需的维修工作类型（保养、检查、更改及报废等）、维修对象（涉及哪些部件或设备）和工作频数等。

（2）各维修级别要求的人员专业种类、数量、技术水平及训练和训练器材。

（3）维修工作所需要的工具、设备（专用与通用）及各种技术资料。

（4）各维修级别所必需的初始的保障设施（如场地及建筑物等）。

（5）必要时应说明基地级维修所需的人力和物力。

（6）各级维修所需的软件。

（7）现有保障资源可利用的情况。

使用保障计划是指完成装备使用保障工作的程序、方法、实施时机和所需保障资源的详细描述，其主要内容有：

（1）使用保障计划的一般说明，说明使用保障计划的适用范围、编制过得、编制的主要文件等；

（2）装备的一般说明，说明装备的主要功能和性能指标、使用原则、使用方式、使用环境等；

（3）详细列出完成不同的训练和作战任务时的使用保障工作项目及所需的保障资源；

（4）使用保障工作的详细说明，详细列出每一项使用操作及其保障工作项目的工序，完成每一步工序的具体方法和所需的资源，操作人员的专业种类、人数和技术等级及其训练和训练保障资源等。

4）确定保障资源要求

根据保障方案和相应的保障计划拟定所需保障资源的要求。确定资源要求应采用使用与维修工作分析的方法进行，它要求对每项使用维修工作都要做出分析，因此作好这项工作是保障性分析中工作量最大的。

在保障资源要求确定过程中还要对资源与装备设计的影响作进一步分析，使它们相互匹配得更为良好。因为，虽然保障方案已确定，但保障资源也还有备选的过程，还要与装备设计、费用以及现场作战环境使用的影响协调与权衡。

这项工作需在工程研制阶段完成，以便在装备生产以前有时间安排保障资源的研制、采购和供应等问题，保证装备部署时能同时提供所需的保障资源。

13.4.2 保障资源规划

保障资源是使用与维修装备所需的物资与人力的总称，是构成装备保障系统的物质基础。保障资源主要包括：人力与人员，备件与消耗品，保障设备，保障设施，技术资料，包装、装卸、储存和运输过程中的保障资源等。

保障资源直接影响到战备完好性和寿命周期费用。一般来说，保障资源越充足，战备完好性越高而费用可能也越高。进行保障资源规划时，一方面要满足需求，同时也要受到费用的制约。因此，需要掌握权衡分析方法，制定规划程序，必要时，还要作定量计算和计算机模拟研究，以保证保障资源既满足需求，又切合实际和负担得起。图13-15为规划保障资源的工作程序。

1）保障人力与人员规划

人力和人员作为保障资源的重要因素，是指平时和战时使用与维修装备所需人员和数量、专业与技术等级。

（1）规划人力和人员的原则。

进行人力和人员规划应遵循如下原则：尽量降低对人力和人员的要求，减少工程数量和每个保障单元的人数；人力和人员的编配应考虑各维修级别的任务划分；应考虑人力和人员因调动、更新对使用和维修造成的影响；应考虑战场条件下应急抢修人员的配备和战伤人员的补充。

图13-15 规划保障资源的工作程序

（2）人力与人员的规划过程。

论证阶段。明确现有人力和人员情况经及约束条件，分析人员和技能短缺对系统战备完好性和费用的影响。

方案阶段。初步分析平时和战时使用与维修装备所需的人力和人员，提出初步的人员配备方案。

工程研制阶段。修正人员配备方案，考虑人员的考核与录用，并与训练计划相协调。

定型阶段。根据保障性试验与评价结果，进一步修订人力和人员要求，提出人力和人员编配方案。

生产、部署和使用阶段。根据现场使用评估结果，调整人力和人员要求，配备使用与维修人员。

（3）维修人员数量计算模型。

维修人员数量计算常用两种方法：一是相似装备类比法；二是工程估算法。

相似装备类比法是参照相似装备的人员数量进行适当增删，主要取决于规划人员的经验水平。

工程估算法认为，各维修级别上所需人员的数量直接与该级别的维修任务有关。可以

通过各项维修任务所需的工时数推算出所需人数，即

式中：q为某维修级别上所需维修人员数；r为某维修级别上负责维修的装备型号数；kj为j型号装备维修任务项目数；nj为某维修级别上维修某j型号装备的数量；fji为j型号装备对第i项维修任务的平均频数；Hji为j型号装备完成第i项维修任务所需工时数；H0为维修人员每人每年规定完成的工时数；η为维修工作量修正系数，η＞1。

2）保障设备规划

保障设备是指使用和维修装备所需的设备，包括测试设备、维修设备、试验设备、计量与校准设备、搬运设备、拆装设备、工具等。

（1）保障设备定性和定量要求。

保障设备定性要求：

①尽量采用现有的和通用的保障设备；

②心尽量选择综合测试设备；

③应与装备同步研制，同步交付使用；

④保障设备要求应与其他保障资源相匹配；

⑤应尽量简化保障设备品种；

⑥应该考虑保障设备的保障问题；

⑦应考虑保障设备保障期要求；

⑧要考虑软件保障所需要的设备和工具要求。

保障设备定量要求：

①保障设备利用率；

②保障设备满足率。

（2）保障设备的规划过程。

论证阶段，确定有关保障设备的约束条件和现有保障设备的信息。

方案阶段，确定保障设备的初步要求。

工程研制阶段，确定保障设备要求，制定保障设备配套方案，编制保障设备配套目录，提出新研制与采购保障设备建议，按合同要求研制保障设备。

定型阶段，根据保障性试验与评价结果，对保障设备进行改进，修订保障设备配套方案。

生产、部署与使用阶段，根据现场使用评估结果，进一步对保障设备进行改进，修订保障设备配套方案。

（3）保障设备数量确定方法。

工程上常用类比法和估算法来确定保障设备数量。

类比法，也称经验法，其基本思路是分析人员首先选择新研制装备的相似装备，其次是根据相似装备的保障设备配套情况来确定新研制装备所需的保障设备数量。

估算法，是通过估算利用保障设备的时间多少，来估算保障设备的数量。

保障设备的年度使用时间的计算方法如下：

式中：T为保障设备的年度使用时间；Q为所保障的系统总数；fj为第i项工作的频度；Tj为完成第i项工作的任务时间。

用估算法确定保障设备数量时，用式（13-15）估算利用保障设备的总时间，通过时间的大小选择保障设备的配备数量。

3）保障设施规划

保障设施是指使用与维修装备所需的永久性和半永久性的建筑物及其配套设备。

（1）保障设施分类。

保障设施可以按不同方式分类。

①按结构和活动能力可分为永久式和半永久式设施。

a.永久性设施：主要包括维修车间、供应仓库、试验场（站）、机场、码头等。这些设施虽数量不多，但造价昂贵，是重要的不动产。充分、有效地利用这些设施对提高部队战斗力至关重要。

b.半永久性设施：主要包括临时性的供应仓库、修理帐篷等，是部队临时性设施，也是战时后方供应基地或修理基地设置的重要设施。

c.有的把修理工程车、抢修工程车、加油车、抢救车、抢修船、器材供应车等称为移动性设施，也有称为保障装备的。这些设施对机动作战部队或对部队装备进行支援保障都很重要。

②保障设施按其预定的用途，可区分为维修设施、供应设施、训练设施和专用设施等。

a.维修设施：维修设施又分基地级维修设施、中继级维修设施和基层级维修设施。基地级和中继级维修设施一般包含有维修车间、仓库等，其中有固定的生产设备和试验台架等。

b.供应设施：存放备件、补给品的仓库和露天储存点属于固定式供应设施。器材供应车属移动式供应设施。

c.训练设施：靶场、训练基地等对保证部队训练是必不可少的，如装甲部队训练中心、步兵训练中心等。

d.另外，还有一些专用的设施，如光学、微电子、有害或有毒物品储存设施。

（2）保障设施确定原则。

在进行保障设施规划时应考虑如下问题：

①规划设施的基本准则是提高现有设施的利用率，充分发挥其作用，尽量减少新的设施需求；

②在规划设施需求时，应考虑同一兵种不同装备对同一设施的要求，同时也应考虑其他军兵种对设施的要求，因为一种设施，可以保障多种装备；

③设施应建在交通便利、开展保障工作最方便的地点，要具有安装设备和完成作业的足够面积和空间；

④应确保作业所需的工作环境（如温度、湿度、洁净度、照明度等）和建造质量，并符合国家规定的环境保护要求；

⑤必须具备安全防护装置和必要的消防设备；

⑥在设计过程中，应进行费用分析，合理确定建造周期、建造费用、维护费用等方面的问题；

⑦要明确新设施对现有设施的影响；

⑧应尽量减少系统所需设施的数量并考虑设施的隐蔽要求，使保障设施在战时受攻击的可能性降低到最低限度。

（3）保障设施的规划过程。

保障设施规划过程开始于装备方案论证阶段，使用方首先提出保障设施的约束条件，并向承制方提供现有设施的数据；承制方通过保障性分析，初步确定设施的类型、空间及配套设备需求，经分析现有设施不能满足要求时，则应制定新的设施需求。对于装备的使用、维修、训练、保管等所必需的设施，跑道及障碍物、码头、厂房、仓库等，应尽早确定。

由于新建设施建设周期长，应尽早确定对新设施的要求，经使用方认可后，具体建造一般由使用方完成。同时还要分析新研装备对现有设施的影响，以确定是否需要改进或扩建，以免影响装备的正常使用。

在建造设施时应制订设施建设计划。该文件包括：设施要求合理性的说明、设施的主要用途、被保障装备的类型和数量，设施地点、面积，设施设计准则、翻建或新建及其基本结构，以及通信、能源、运输等方面的要求。

在装备部署前，应基本完成保障设施的建造，以便装备部署到部队时，有足够的保障设施。

4）运输包装储存（PHS&T）规划

作为保障资源的要素之一，包装、装卸、储存和运输（PHS&T）保障是指为保证装备及其保障设备、备件等得到良好的包装、装卸、储存和运输所需的程序、方法和资源等。

包装，包括为准备分配产品所需的各种操作和装置，如防腐包装、捆包、装运标记、成组化及集装箱运输。

装卸，指的是在有限范围内将货物从一地移动到另一地。通常限于单一的区域。如在货栈之间或在仓库区之间或从库存转移到运输状态。常用装卸设备有铲车、货盘起重器、滚轴系统、起重机和辊轴车等。

储存，货物短期或长期储存。可以储存在临时性的或永久性的设施中。

装运，是利用通常可利用的设备如火车、卡车、飞机、轮船将货物从一地转移一段相当远的距离。

运输性，指某项装备用牵引、自行推进或通用运输工具通过公路、铁路、河道、航空或海洋等方式得以移动的内在特性。

运输方式，具体装运货物的各种办法，即卡车、飞机、火车或轮船。

规划的目的是确定装备及其保障设备、备件、消耗品等能得到良好的包装、装卸、储存和运输条件，使之处于良好状态。

在某些情况下，装备的运输要求是设计约束条件，它在达到装备的战备完好性目标方面起着重要作用，因而必须加以充分重视。应在方案阶段着手制定装备的运输包装储存计划，并贯穿整个研制过程。

（1）包装、装卸、储存和运输保障的规划要求。

对PHS&T规划应明确如下要求和约束：

①产品（或包装件）的尺寸、重量、重心及堆码方法的限制；

②采用标准的包装容器和装卸设备、简便的防护方法、应尽量避免特殊要求；

③包装、贮运条件及储存期要求；

④包装、运输环境条件要求。

对包装等级的要求：

包装等级通常分A，B，C三级。A级包装为装备提供最优良的防护，能在全天候条件下经受住户外储存至少一年以上而不发生装备变质。B级防护较次于A级，但也能使在较好的环境条件下储存18个月。C级防护为最低级防护，用于在已知有利的条件下进行物资保护。

对包装容器及设计的要求：

应尽量选用标准包装容器，需要专门设计时应考虑：

①每一包装容器中货物的品种和数量；

②包装容器重复使用程度；

③储存空间和装卸、码放约束；

④易碎品及其装卸约束；

⑤需要的起吊和系固要求；

⑥采用通用包装方式；

⑦外形尺寸、包括重量的限制；

⑧应与现行邮件传递方式对包装要求一致。

运输方式选择：

常用运输方式有飞机、卡车、轮船、火车等，采用哪种方式受运输路线、交通条件限制，还可以按照容量、速度、可用性进行权衡选择。

（2）包装、装卸、储存和运输保障的规划原则。

PHS&T规划时，应考虑如下问题：

①PHS&T计划要结合装备的研制、生产、调配计划和装备使用管理来制订；

②PHS&T计划要与其他专业工作协调一致，并符合装备的安全性要求；

③应考虑人机工程、产品储存期、产品清洁度和防腐、防污等方面的因素；

④要规定明确的装备包装、装卸、储存和运输要求；

⑤要考虑对静电敏感的物品和危险器材的包装、装卸、储存和运输要求；

⑥要考虑采用标准的装卸设备和程序；

⑦要明确机动性和运输性要求；

⑧对于导弹、弹药和其他装备，要说明在规定条件下的储存寿命、使用寿命以及机动性和运输特性；

要考虑可以提高包装、装卸、储存和运输效率的其他途径，如系统或分系统设计的模块化和标准化。

（3）包装、装卸、储存和运输保障规划过程。

在方案论证阶段，使用方应提出PHS&T的要求或约束条件，并提供现役装备PHS&T方面的信息；承制方进行保障性分析，确定PHS&T的需求。

在工程研制阶段，确定PHS&T所需程序和方法及所需资源，对PHS&T需求进行评审，并开始资源的研制。

在装备定型时，应对PHS&T保障的有效性进行验证与考核，以证明PHS&T需求的适用性。在装备部署前，应完成PHS&T计划的实施工作。

13.4.3 备件供应规划

备件供应规划工作的目的是根据系统战备完好性和费用约束条件，按装备寿命周期内使用与维修需要，确定备件和消耗品的品种和数量，并按合同要求交付初始备件和消耗品，提出后续备件供应建议。

1）备件供应要求

在装备论证时，使用方应根据现行供应和维修体制，提出备件供应要求，包括定性要求、定量要求和供应约束条件

（1）备件供应定性要求。

备件供应定性要求有：

①系列化、通用化、组合化要求；

②包装、装罐、储存和运输要求；

③编码要求；

④供应技术文件要求；

⑤装备更改和停产后供应保障要求；

⑥备件质量保证要求（包括功能、结构、精度等要求）。

（2）备件供应定量要求。

备件供应定量要求有：

①备件满足率和条件利用率；

②平均保障延误时间。

（3）备件供应约束条件。

备件供应约束条件有：

①装备说明（包括装备部署状况、数量、使用频度等）；

②维修体制；

③供应体制；

④费用限额；

⑤使得、维修和储存地点环境；

⑥初始保障时间；

⑦修理周转期；

⑧平均供应反应时间。

2）备件品种和数量确定原则

备件供应的关键是能较准确地确定备件的品种和数量。然而，备件数量的确定多种因素影响，如装备的使用方法、维修能力、环境条件、管理能力等。因此，备件数量的确定时，要综合考虑，得到比较合理的备件需求。

在确定备件品种和数量时，应考虑如下原则：

①备件的品种和数量直接与装备的战备完好性有关，因此，要以达到战备完好性为目标，建立备件品种和数量与战备完好性之间的关系；

②在确定备件品种和数量时，应考虑在达到战备完好性要求的情况下，以费用作为约束条件；

③应该考虑平时和战时的区别，战时除了正常消耗外，还要考虑战损的影响；

④应考虑初始备件与后续备件的区别，初始备件考虑保证某一规定的使用期限，有时过于保守，一般情况下数量偏高；后续备件可以通过现场数据情况，加以修正。

图13-16为确定备件品种和数量的工作过程。

图13-16 确定备件品种和数量的工作过程

3）备件供应的规划与优化过程

在论证阶段，订购方应提出供应保障要求和约束条件，有关备件的内容可以根据相似装备经验给出或按使用可用度模型论证提出。

在方案阶段，承制方应制订备件供应工作计划，明确备件和消耗品的确定原则和方法。

在工程研制阶段，确定平时和战时所需备件和消耗品的品种和数量，编制初始备件和消耗品清单，提出后续供应建议。

在定型阶段，根据保障性试验与评价结果，进一步修订备件和消耗品清单。

在生产、部署和使用阶段，根据现场使用评估结果，调整备件和消耗品清单。

在装备的整个寿命周期内，备件供应的规划及优化流程如图13-17所示。

图13-17 备件供应的规划及优化流程

在备件供应规划与优化过程中，从装备系统的使用要求和保障方案出发，利用保障分析记录得到的有关数据，在新装备研制中根据备件供应要求、失效率、平均修复时间、备件满足率和利用率、修理周转期、报废率等进行备件计算；根据费用约束、维修级别、约定维修层次等，制定初始备件清单。在备件计算和库存量优化的基础上，根据缺备件的风险、备件满足率和利用率、费用等评价每项备件库存量和全系统供应保障的有效性。评价之后，为各级维修级别和供应站制定稳定的库存量清单。在装备现场使用中，应对备件保障进行持续评价，并为保障性分析、库存量优化与评价提供反馈。

4）备件供应计算模型及应用示例

（1）指数型寿命件备件需求量计算模型。

该模型主要适用于具有恒定失效率的零部件。一般来说，正常使用的电子零部件都属于指数型寿命件，如电子部件、电阻、电容、集成电路等。

已知零部件寿命服从指数分布，该部件在装备中的单机用数为N，累积工作时间t，失效率λ和备件满足率为P，则备件需求量的基本公式如下：

式中：S为装备中某零部件的备件需求量；P为备件满足率，即在规定保障时间内，需要该备件时，不缺件（能得到它）的概率；t为累积工作时间，可按不同情况分别处理，如：

①对不可修复备件，t用装备初始保障时间（如1～2年）内装备累积工作时间（h）或备件供应更新周期内累积工作时间（h）；

②对可修复备件，又分为两种情况：

一是基层级更换，后送中继级或基地级更换。此时按t按修理周转周期内装备累积工作时间（h）计算，修理周转期取值一般比装备初始保障时间可以短很多，例如3～6个月，但是注意周转期也不能太短，以保证中继级或基地级不出现待修备件排除现象；

二是在基层级对该件进行修复，此时当满足该件的MTBFi远远大于该件的平均修复时间Mcti时，在至少备一个供换件修理的条件下，用该件的Mcti代替式中t，即用Mcti代替周转时间内装备累积工作时间。

式（13-16）中：j为递增符号，j从0开始逐一增加，直到某S值，使得P≥规定的保障概率，该S即为所求备件需求量。

当Nλt≥5时，备件需求量可以用正态分布按住计算，计算公式简化为

式中：up为正态分布分位数，可从GB/T4086.1中查出。常用的正态分布分位数，如表13-14所示。

表13-14 常用的正态分布分位数表

例13.7 某型装备有同型电子部件20只，不可修复，且其寿命服从指数分布，失效率λ=10-4次/小时。在2年的保障时间内，每年累积工作5000h。求在备件满足率大于等于90%的情况下，需要多少个备件？

解：由于该部件是不可修复部件，属于第一种情况，t按保障时间内累积工作时间计算，即

t=2×5000=10000h

N=20只

λ=10-4次/小时

则

Nλt=20×10-4×10000=20

P≥0.9

将上述参数代入式（13-16）进行迭代运算，得

S=26

即该部件需备26只。

例13.8 某型装备有信号处理印制板插件20块，寿命服从指数分布，每块的失效率λ=10-5次/小时。在2年保障时间内的维修方案为，印制板后送基地级修理周期为6个月，按每月30天，每天工作24小时。求在备件满足率大于等于95%的条件下，需要备多少块？

解：由于该部件是可修复部件，且采用后送修理方案，属于第二种情况中的第1类，t按周转周期内累积工作时间计算，即

t=6×30×24=4320h

N=20只

λ=10-5次/小时

则

Nλt=20×10-5×4320=0.864

P≥0.95

将上述参数代入式（13-16）进行迭代运算，得

S=3

即该部件需备3块。

例13.9 某型装备电源印制板插件10块，寿命服从指数分布，用的是分立元件，保障时间内的维修方案为基层级原件修复。每块插件的失效率λ=10-4次/小时，修复时间Mcti=1h。2年保障时间内按总工作时间10000小时计算，求在备件满足率大于等于95%的条件下，需要的备件是多少？

解：由于该部件是可修复部件，且采用基层级原件修复方案，属于第二种情况中的第2类，可直接用Mcti=1h代替式（13-16）中的t进行计算，即

t=1h

N=10只

λ=10-4次/小时

则

Nλt=10×10-4×1=10-3

理论上不足一块，按约定，不足一块的准备一块。

以上是假设印制板可以无限次修复且不会报废，实际上印制板不可能修复无限次，一般按5次计算，即准备一块可修复板，相当准备5块不修复板。

估算2年保障期内的期望故障数为104×10×10-4=10。

为满足2年保障期内不再补充订购备件，需再增加一块备件，即备2块备件。

例13.10 按例13.7的数据，用式（13-17）计算备件需要量。

解：由例13.7知，Nλt=20×10-4×10000=20，对应P=0.9的up=1.28

将数据代入式（13-17），得

取整得S=26，与例13.7相同。

特别需要注意的是，当Nλt很小时，用式（13-17）计算的误差是较大的。如Nλt=0.15， P=0.99时，用式（13-16）计算S=2，而用式（13-17）计算，S=1.05。

所以，当Nλt很小时，不宜用式（13-17）计算。

（2）威布尔型寿命件备件需求量计算模型。

该模型主要适用于机电部件。

已知零部件寿命服从威布尔分布，其形状参数为β，尺度参数为η，位置参数为γ，更换周期为t，备件满足率为P，则备件需求量的基本公式如下：

例13.11 某机电件为威布尔寿命件，形状参数为β=2，尺度参数η=103h，累积工作时间t=104h，求在备件满足率大于等于90%的情况下，需要多少个备件？

解：对应P=0.9的up=1.28；

将上述参数代入式（13-18），得

S=13.76

取整数S=14，即需要14个备件。

（3）正态分布型寿命件备件需求量计算模型。

该模型主要适用于机械部件。

已知零部件寿命服从正态分布，其寿命均差E、标准差σ，更换周期为t，备件满足率为P，则备件需求量的基本公式如下：

式中：S为装备中某零部件的备件需求量；σ为寿命标准差；E为寿命均差；up为正态分布分位数，可从GB/T4086.1中查出；t为更换周期（若是磨损寿命，t用工作时间；若是腐蚀、老化寿命，t用日历时间近似）。

5）以可靠性为中心的备品备件配置策略

备品备件问题是一个传统的老问题。自从装备出现，备品备件问题就存在了。在早期，装备本身还不算太复杂，同型装备的建造数量还比较多，装备的备品备件数量都是依据经验决定的。

在高新技术不断涌现的今天，各种新型设备不断地出现。与此同时，装备的技术寿命越来越短，同型装备的批量也越来越小。大量新的，小批量的设备在装备装备上出现，过去所依赖进行备品备件数量确定的经验再也不是完全可靠了。

与此同时，人们对装备的认识已经跨越了简单的平台加负载的概念，进入了系统化的时代。在系统化观念的引导下，对装备的设计分析也引入了新概念。系统效能、系统可靠性等概念成了装备综合权衡要考虑的基本因素。在20世纪80年代，在对系统可靠性进行分析的时候，人们开始认识到，可维修大型复杂系统的使用可靠性和系统的维修后勤保障关系密切。如果维修工作开展的顺利，系统的使用可靠性就高。而在影响维修的诸多因素中，备品备件是一个重要的影响因素。朴素地来看，如果备品备件配置过多，将造成不必要的浪费。如果备品备件配置不足，在需要的时候往往取不到备件，造成维修时间过长，直接影响舰船的使用可靠性。在这样的思想指导下，一种新的基于系统可靠性的备品备件配置观念形成了。其基本观点是装备的备品备件配置策略应该能在最小的代价下保持装备的使用可靠性达到满意值。这就是以可靠性为中心的备品备件配置策略。

本章节介绍按使用可用度要求确定备品备件供应定量要求的方法，即先按使用可用度要求确定备件满足率，然后按上一章节的方法计算备件需求量。

（1）备件满足率P的选择。

预防性维修用备件和修复性维修用备件对使用度可用度的影响，可以分别考虑，分别计算。

综合考虑预防性维修用备件和修复性维修用备件影响装备的连续工作装备的使用可用度表达式为

式中：Ao为使用可用度；TT为年最大可用时间；Ttp为年预防性维修总时间；TBF为平均故障间隔时间；Mct为平均修复时间；TLD为平均保障延误时间。

不考虑预防性维修（即不把预防性维修时间作为相关试验时间）情况下，连续工作装备的使用可用度表达式为

影响TLD的因素主要有两个：一是以备件满足率P为主导的保障资源满足率；二是以平均备件供应反应时间为主的平均供应反应时间TSR，工程上常用的TLD表达式为

TLD=（1-P）TSR（13-22）

将式（13-22）代入式（13-21），得

固有可用度Ai的表达式为

联立式（13-23）和式（13-24），得

通常情况下，TBF≫Mct，则（13-25）可简化为

①以Ai为设计基准，如果P不足（即数值较小），将导致Ao远低于Ai；

②以Ao为设计基准，如果P不足（即数值较小），将导致需要设计较高的Ai才能保证现场的Ao；

下面举两个例子说明：

例如，TSR=100h，TBF=100h，若P=0.9，则要求Ai=1.1Ao即可；若P=0（即每次修复都因缺备件而延误），则要求Ai≈2Ao。

又如，TSR=50h，TBF=25h，若P=0.9，则要求Ai=1.2Ao；若仍保持Ai=1.1Ao，则需要将P提高到0.95。

提高P值，意味着增加备件数量，又可能与备件费用约束条件相冲突。

由于TSR主要与供应线距离、输运工具和备件申请、供应管理体制有关，要改变是较困难的，因此，选择备件满足率P时，着重考虑的是备件费用、TBF及合理的Ai与Ao比例关系。在工程上，常将P的范围取在0.80～0.99之间。

（2）备件满足率P的确定方法之一——数学模型法。

①初始条件。

用该模型法的初始条件是，以过论证暂定的装备平均故障间隔时间（TBF）值、平均修复时间（Mct）值、使用可用度（Ao）值、平均反应供应时间（TSR）值。

②计算公式。

在不考虑预防性维修的情况下，对连续使用装备，采用下式（13-23）计算：

式中：Ao为使用可用度；TBF为平均故障间隔时间；Mct为平均修复时间；P为系统备件满足率；TSR为平均反应供应时间。

③关于备件满足率问题。

在式（13-23）中，P指的是系统备件满足率。要计算某一部件所需备件数量时，用的备件满足率实际上是指某一部件i的备件满足率Pi。

蒙特卡罗模拟指出，对串联系统，当系统备件品种数q＜100时，直接用备件的Pi代替式（13-23）中的系统备件保障率P计算时，引入的绝对误差小于1%，是工程上可以接受的。当各备件的Pi不等时，可取最小的Pi代替P，即

P=min（Pi） i=1，2，…，q（13-27）

例13.12 假定某装备的使用方案为连续工作，要求Ao≥0.98，论证中暂定装备的MTBF（TBF）为600h，MTTR（Mct）为1h。按备件供应点布局，从基层级提出备件需求至备件抵达基层级的平均供应反应时间MSRT（TSR）为100h。试求在此使用方案下，需要多大的备件满足率P才能保证Ao≥0.98。

解：将已知数据代入式（13-23），得到

P=0.95

将P=0.95作为暂定值。

如果按此P值估算各备件费用大于给定备件费用约束值，且可靠性、可维修性设计尚有改进余地，可以通过适当提高MTBF等方法降低对P的要求。

如果按此P值估算各备件费用小于给定备件费用约束值，也可以适当提高P值，以获得更高的Ao值。

（3）备件满足率P的确定方法之二——工程经验法。

备件满足率P对使用可用度Ao的影响趋势为：

①固定Ao和MTBF、MTTR，若MSRT增长，就要求备件满足率P大些；

②固定Ao和MSRT，若MTBF增长、MTTR缩短，备件满足率P就可以小一些，反之亦然。

从国内外装备实例来看，备件满足率一般在0.9～0.99之间。

在已知条件不足，难以公式计算P值或希望直接推荐P值时，可根据工程经验和目前装备可靠性水平，暂定P值为0.9。然后随着研制工作的开展逐步修正P值，以求达到更换的备件保障效果。