張 威，李本任

（解放軍92941部隊，遼寧 葫蘆島 125001）

現代艦炮武器系統(tǒng)組成復雜，整個武器系統(tǒng)元器件數以萬計，整個系統(tǒng)維修性設計的要求也很高[1]。而多年來，艦炮武器系統(tǒng)的維修性鑒定試驗一直處于空白的狀態(tài)。其原因是多方面的：一是各方面對維修性的重要程度認識不夠，維修性試驗理論與方法沒有得到充分發(fā)展，相對薄弱；二是故障檢測手段落后，維修性試驗實際操作困難。隨著艦炮武器系統(tǒng)設計日趨通用化、系列化、模塊化，武器系統(tǒng)本身故障檢測與診斷功能自動化程度也有很大提高，這些為維修性試驗實際操作提供了便利條件。更重要的是現代海戰(zhàn)的特點要求艦炮武器系統(tǒng)具備很高的作戰(zhàn)效能，而維修性是艦炮武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能重要指標之一，維修性的優(yōu)劣在很大程度上影響著艦炮武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能。因此，作為艦炮武器系統(tǒng)試驗要朝著作戰(zhàn)效能評定的目標邁進，就必須給予維修性試驗充分的重視。

1 艦炮武器系統(tǒng)維修性試驗的基本程序

在艦炮武器系統(tǒng)的論證、研制、生產、使用、退役全壽命周期各個階段，都有對其維修性管理的相應要求。維修性的鑒定試驗（亦稱“維修性驗證”試驗）是艦炮武器系統(tǒng)研制階段的重要環(huán)節(jié)，目的是驗證系統(tǒng)是否達到規(guī)定維修性指標要求[2]。其基本程序如下。

1.1 確定試驗類別

對艦炮武器系統(tǒng)的維修性試驗屬于靶場驗證試驗，根據指標（如平均故障修復時間MTTR=0.5h）要求及維修性的通用要求，試驗以定性驗證和定量驗證相結合的方式進行。

1.1.1定性驗證

定性驗證需要按維修性通用規(guī)范中有關維修性基本要求的內容，重點進行維修性審核，對原設計的維修性特征作出系統(tǒng)的判斷；審查模擬條件下驗證試驗的風險和可行性及風險率；驗證艦炮武器系統(tǒng)維修的可達性、故障檢測的方便與快速性、零部件標準化及互換性、工具操作空間工作場地及維修的安全性等；分析維修作業(yè)程序的正確性；審查維修資源的完備性和適用性。

1.1.2定量驗證

定量驗證階段要對維修性指標預期值進行分析；在自然故障或模擬的條件下，根據試驗中維修作業(yè)的觀測數據，驗證系統(tǒng)維修性定量指標是否達到要求。

1.2 維修性試驗大綱擬定

維修性試驗大綱包括：試驗依據、試驗目的；試驗組織分工；試驗類別及受試品的確定，試驗項目確定；試驗環(huán)境及場地描述；試驗的維修資源及其籌劃；試驗方法的選擇等。

1.3 試驗條件準備

1.3.1受試品確定

對于參試的系統(tǒng)，維修性試驗與系統(tǒng)其它試驗結合進行。

1.3.2試驗環(huán)境條件的準備

除現場條件外，試驗還需保證維修性試驗專用儀器儀表、測試設備及對水、電、氣、動力等特殊要求。

1.3.3維修人員的培訓

參試維修人員所具備的技術水平和經驗，應達到中等及以上的熟練程度。

1.4 試驗實施

1.4.1維修作業(yè)的樣本選擇與分配

1）樣本的選擇 維修作業(yè)應按規(guī)定的維修級別完成，鑒定試驗中應按基層級處理。按照試驗方案確定的最小樣本量的要求，優(yōu)先選用系統(tǒng)自然故障，自然故障數達不到樣本量的需求，再進行故障模擬。

2）樣本的分配 以系統(tǒng)各部分組成的復雜程度和維修性作為預計材料的基礎。如果采用固定樣本量試驗，可運用按比例分層抽樣法進行維修性樣本分配；如果采用可變樣本量的序貫試驗法試驗，則可運用按比例簡單隨機抽樣法進行維修性樣本分配。

1.4.2故障的模擬

模擬故障可以選取以下方式：

1）利用具有相應類型故障的等效件代替一個好的零件、電路或部件；

2）接入附加的或拆除不易覺察的零件、元器件；

3）故意造成失調。

故障模擬要考慮人員和設備的安全并采取相應的安全措施。在模擬故障時，維修人員應當避免直接面對，保證安全。

1.4.3故障的排除

經過訓練的維修人員在排除自然或模擬故障過程中，應使用所配備的備附件工具和檢測儀器完成故障診斷、換件或原件修復、安裝、調試、校正以及檢驗等一系列工作。每一步驟的實施均應遵循維修程序并與規(guī)定的維修級別相一致。按照故障診斷的類型（人工或系統(tǒng)內部故障檢測系統(tǒng)），采用不同診斷技術所花費的時間，應分別記入驗證指標的觀測值。

2 維修性定性試驗項目

2.1 一般原則

維修性試驗的一般原則是：減少所需維修任務的工作量、頻數與復雜性；節(jié)約全壽命過程的維修費用；確定需要進行預防維修（視情維修）最大限度的頻數（周期）與范圍；精簡維修工具；盡可能不配專用工具；保證滿足維修的人素工程要求，如可操作性、人力限制等；保證維修時的人機安全等[3]。

2.2 可達性

維修可達性是指維修時接近系統(tǒng)不同組成單元的相對難易程度，也就是接近維修部位的難易程度。其基本要求是：在現場條件下，系統(tǒng)進行修復作業(yè)或預防性維修時，維修人員、設備、工具能方便順暢地到達作業(yè)位置。

2.3 互換性和標準化

互換性和標準化不僅有利于艦炮武器系統(tǒng)的設計和生產，而且也使系統(tǒng)的維修簡便，能顯著減少維修件的品種、數量，簡化保障，降低對維修人員技術水平的要求，大大縮短維修工時。因此，它們也是維修性的重要條件。

2.4 安全性

維修安全性是指避免維修活動時人員傷亡或設備損壞的一種設計特性。它比使用時的安全更復雜，涉及的問題更多。

3 艦炮武器系統(tǒng)維修性定量試驗方案[4]

試驗方案的制定決定于以下幾個因素：試驗的目的和要求、維修性指標的規(guī)定值、雙方風險率、維修時間的分布假設、樣本量以及作業(yè)選擇方式（自然故障或故障模擬）。

研制要求中規(guī)定的系統(tǒng)維修性指標一般為平均故障修復時間MTTR。根據GJB368-57的要求，對于均值指標故障修復時間應采用對數正態(tài)的分布假設，維修時間的對數方差根據歷史資料查知或者取適當精度的估計值。

試驗方法選取對均值的假設檢驗：

原假設 H0：均值 μ＝μ0，當 H0成立時，要求以1-α的高概率接收；

備選假設 H1：均值 μ＝μ1（μ1＞μ0），當 H1成立時，要求以1-β的高概率拒收；

試驗樣本量固定，當計算的樣本量小于30時，則取30為試驗樣本量；樣本的選擇優(yōu)先選用自然故障，自然故障達不到樣本量以模擬故障補充。雙方風險率α、β須經生產方和使用方協(xié)商確定。

3.1 試驗樣本量的確定和分配方法

3.1.1樣本量的確定

在確定了雙方風險率 α、β和維修時間的對數方差σ2以后，試驗樣本量式（1）確定：

其中，Zp（對應下側概率p的正態(tài)分布百分位數）的值從正態(tài)分布分位數表1中查取。

表1 常用的正態(tài)分布分位數表

3.1.2樣本量的分配

當試驗期間自然故障遠遠達不到維修作業(yè)樣本量的要求時，就需要大量的模擬故障補充。因為采用固定樣本量試驗，所以可運用按比例分層抽樣法進行維修性樣本分配，其步驟如下：

1）按部件的功能層次和維修級別，列出受試品所必需的維修項目，即將總體分成若干較均勻的單元i，i＝1,2,…,n；

2）指出各項目數Qi；

3）根據有關可靠性有效數據或預計，確定每一項目發(fā)生的故障率iλ；

4）確定每一項目的總故障率Qiiλ；

5）求出每一項目故障分攤率Cpi（%）：

6）按所求的分攤率，根據試驗法中規(guī)定或求出的樣本量進行分配，ni等于nCpi；

7）以同樣方法，可將各部分的各個作業(yè)再向各分單元進行再分配。為了使抽樣具有較高可靠性和代表性，也可取試驗法規(guī)定樣本量的2～3倍樣本或根據訂購方的要求進行作業(yè)分配，以達到驗證中選擇作業(yè)時有充分的代表性。

3.2 判決規(guī)則

取維修時間的隨機樣本 X1，X2，……Xn，并計算樣本均值和方差：

如果

成立，則接受H0，否則，拒絕H0。

3.3 舉例

現對某裝備的平均修復時間按下述條件檢驗：設可接收值為0μ＝30min，不可接收值為1μ＝45min，α＝β＝0.05，在這種情況下，H0：0μ＝1μ＝30min；H1：0μ＝1μ＝45min。

在對數正態(tài)假設條件下，設裝備修復時間對數差的事前估計值為2α~＝0.6，由表1查得Z1-α等于Z1-β＝1.65，利用式（1）求得樣本量為

歸整為n=56。

當排除了作為樣本的n等于56個自然（或模擬）故障后，得到修復時間的樣本觀測值為：[26 80 14 21 30 70 69 20 21 18 65 16 35 26 16 40 28 42 33 19 19 43 54 12 18 13 26 10 61 52 30 10 31 28 60 23 16 49 60 67 24 40 21 46 50 26 28 19 16 14 43 16 42 46 18 30]。

由式（4）得：

4 結束語

本文對艦炮武器系統(tǒng)維修性試驗方法進行了全面的分析和設計，盡量使研究的方法在艦炮武器系統(tǒng)維修性試驗中基本通用，但作為一項重要的而又從未開展的試驗工作，艦炮武器系統(tǒng)維修性試驗的相關研究內容及具體的實施操作等許多工作有待開展。本文的研究工作對艦炮武器系統(tǒng)維修性試驗的開展與實施提供了有益的參考。

[1]王基組. 艦炮火控系統(tǒng)原理[M].北京:海潮出版社,1999.

[2]甘茂治. 維修性設計與驗證[M].北京:國防工業(yè)出版社,1995.

[3]高社生. 可靠性理論與工程應用[M].北京:國防工業(yè)出版社,2000.

[4]黃守訓,等. 艦炮武器系統(tǒng)試驗與鑒定[M].北京:國防工業(yè)出版社,2005.