舰载作战指挥系统装备维修性、测试性试验研究

文/刘砚山

1 引言

为证明舰载作战指挥系统的作战指挥能力，在设计鉴定试验过程中，不仅要抓住战术技术指标的检验鉴定，同时也要考虑其维修性、测试性，只有这样才能充分发挥舰载作战指挥系统的综合作战效能。根据装舰产品的有关规定，所有产品均应通过鉴定才能装舰，这里的鉴定自然包括维修性和测试性鉴定。但在实践中，鉴于舰船产品极小子样复杂大系统的特点，要进行维修性和测试性鉴定是极其困难的。所以，如何对舰载作战指挥系统进行维修性和测试性验证是一个难题。本文从根据舰载作战指挥系统的实际，结合以往舰载作战指挥系统试验成果，以国军标为基础，分析维修性和测试性的指标考核要求，制定试验方法和方案，给出数据记录种类和记录要求，提供一种可行的统计试验方法。

2 现状与差距

2.1 现状

舰载作战指挥系统研制单位在论证设计过程中对维修性和测试性进行分析设计，形成工作计划、设计报告及评价大纲。维修性、测试性工作取得了一定的成绩和效益，但仍存在一些问题，主要表现如下：常规BIT功能相对简单，诊断技术单一，诊断能力差,虚警率高，不可重现、重测合格的问题严重，不能检测和隔离电缆、导线和连接器故障，且难以满足超大规模集成电路的测试需求，显示结果界面不友好，使用不方便；BIT技术手册、故障逻辑图(树)较死板，处理意外故障非常困难，导致经常需装备研制单位派人协助，方能完成维修任务，舰员级维修难度大。由于舰艇人员流动性比较大，导致操作维护人员系统学习、培训时间不足，同时维修保障资料未得到及时更新，导致操作人员维修保障能力不足，对装备的使用、维修造成影响、导致基地级维修能力不足。

2.2 差距

2.2.1 认知度不足，试验保障能力未形成

试验方在保障装备建设以及试验理论研究中主要考虑战术技术指标的考核，未充分考虑维修性和测试性相关内容的试验考核需求，停留在概念内涵的理解上，对维修性和测试性试验处于简单统计数据阶段，对其指标体系、试验考核方法和试验条件等未进行全面的认知和研究，未形成相应的鉴定试验规程。

2.2.2 信息量不足，资料积累不够

现阶段试验方对维修性和测试性的试验考核面临论证资料少、缺乏必要的成体系的研究手段、建设项目需求不明等困难。对维修性和测试性的研究缺少必要信息资源支撑，缺乏相关的国军标、海军标、各项规章制度等文件资料的积累。

3 指标及数据种类

3.1 指标考核要求

维修性的指标包括系统平均故障修复时间。其度量方法为：在规定的条件下和规定的期间内，产品在规定的维修级别上，修复性维修总时间与该级别上被修复产品的故障总数之比。测试性的指标包括故障检测虚警率、故障检测率和故障隔离率。

3.2 数据种类

系统维修采用更换故障单元的维修方式，将检测隔离故障、故障单元拆卸、装配和检验作为完成一次维修作业。需记录的维修性试验数据包括故障名称、维修时间、故障种类、排除故障人数、所需备品备件、所需专用工具等。

维修时间计算方法如下：

式中：

Mct1—检测隔离故障时间；

Mct2—故障单元拆卸时间；

Mct3—备用单元装配时间；

Mct4—修复后检验时间。

测试性试验结合维修性试验进行。在维修作业过程中，记录的主要数据包括设备名称、故障名称及编号、故障检测和故障隔离，其中故障检测细分为能立即确定的故障、有迹象但不能立即确定故障和故障未被查出三类，故障隔离细分为机内测试BIT、外部专用测试装置、手工测试和机内测试完成的隔离到可更换单元的数目四类。

4 样本量分配及示例

4.1 样本量确定方法

采用GJB2072-94中对数正态分布假设检验方法对MTTR进行检验，样本量计算公式如下：

式中：

μ0—平均修复时间的可接收值；

μ1—平均修复时间的不可接收值；

α—研制方风险；

β—使用方风险；

σ2—对数方差(可用事前估计值代替)。

例如：系统平均修复时间不大于0.5h，确定μ0=30min、μ0=37.5min，σ2=0.5，控制双方风险α=β=0.2，由公式（2）计算样本量。根据GJB2072-94中规定，如果样本量小于30，应取样本量为30的原则确定。

4.2 样本量分配示例

依据系统的组成和功能特点来确定可更换单元的数量。例如，某系统由可更换单元1、可更换单元2、可更换单元3、可更换单元4、可更换单元5组成。按照GJB2072-94中的维修作业按比例分层抽样的分配方法，可获得各可更换单元的验证样本量。系统维修作业的样本分配见表1。

5 试验实施要求

5.1 试验时间及样本量要求

维修性和测试性试验结合系统海上设计鉴定试验进行，当海上鉴定试验时间不满足维修性和测试性试验要求时，单独进行维修性和测试性专项试验。当试验过程中出现的故障数，不满足试验需求时，采用人工模拟故障的手段来设定故障，以达到统计需求。

5.2 其它要求

5.2.1 维修作业样本的选择

为保证试验所做的统计决策（接收或拒收）具有代表性，所选择的维修作业最好与实际使用中所进行的维修作业一致。对于修复性维修的试验，除了自然故障产生的维修作业外，还可采用模拟故障的方法产生维修作业。

表1：系统维修作业的样本分配

5.2.2 故障的模拟与排除

（1）故障的模拟。按分配的样本数随机抽取维修作业进行试验。一般采用模拟故障方法进行，常用的模拟故障方法有：用故障件代替正常件，模拟零件的失效或损坏；接入附加的或拆除不易察觉的元器件，模拟安装错误和元器件丢失；故意造成元件失调变位。

（2）故障的排除。由经过训练的维修人员排除故障，并专人记录维修时间。在故障的排除过程中必须注意：只能使用规定的维修级别所配备的备件、附件、工具、检测仪器和设备，不能使用超过规定范围或使用上一维修级别所专有的设备；按照本级维修技术文件规定的修理程序和方法进行维修作业；人工或利用外部测试仪器查寻故障所花费的时间均应计入维修时间中。

5.2.3 特殊情况的处理

维修人员在进行作业时，如果发现并证实没有足够的、适当的技术文件或保障设备器材，应中止该项试验，采取措施解决后，重新进行该项维修作业试验。由于设计不当，或者技术文件中的维修程序不恰当，造成产品损伤或引起维修差错增加的意外维修时间，应记入总的维修时间中，当采取措施纠正设计缺陷或不恰当的维修程序后，应重新进行该项试验。

5.2.4 人员及样本要求

维修性和测试性试验先结合系统定型试验的其它试验项目进行，对自然故障进行维修作业。待定型试验结束后，若自然故障有效数未达到试验方案所规定的要求，可按规定的方法模拟故障后进行维修作业，直至完成预定的维修作业数。

6 维修性、测试性评判方法

6.1 维修性评判

如果：

则认为该系统符合维修性要求而接收，否则拒收。

式中：

μ0—平均修复时间的目标值；

Xi—第i个维修样本的观测值；

Y—X的自然对数；

S2—Y的样本方差；

n—试验的样本量。

6.2 故障检测率的检验

故障检测率rFD的点估计值：

故障检测率rFD置信度为1-α的单侧置信下限：

式中：NFD—能立即确定的故障样本总和。

6.3 故障隔离率的检验

故障隔离率rFI的点估计值

故障隔离率rFI置信度为1-α的单侧置信下限：

式中：NFI—表4的2D栏中隔离组内可更换单元为1和2时对应的机内测试完成的样本数。

6.4 虚警率的检验

计算预期的虚警数Np

式中：

rFAS—规定的虚警率；

NF—试验实际正常故障报警次数；

NFA—试验实际虚警数。

根据GJB2072-94中图C1中的判决条件，确定预期虚警数Np与实测虚警数NFA的交点，当计算所得的预期虚警率Np落在接受区内时，认为符合要求而接收；当预期虚警率Np落在拒绝区内时，认为不符合要求而拒收。

7 结束语

随着舰载作战指挥系统装备的发展，对其维修性和测试性要求已经和战术技术指标要求同等重要，为了尽早地形成维修性和测试性试验考核能力，试验方需进行相适应的条件建设。需要统计收集国标、国军标、海军标、上级机关下达的规章制度，将其进行数字化归档，建立专项资料库。调整优化编制体制，成立专职试验人才队伍，采取人才引进、送学培训、下厂学习、外出调研等方式加强专业技术人员培养。把对维修性和测试性的试验考核和对现有战术技术指标的试验考核放在同等重要的位置，跟踪利用国内外研究成果，研究维修性和测试性的试验方法，编写维修性和测试性试验规程。