基于作战适用性的舰船电子装备全寿命周期的“六性”考核与验证∗

马永龙

（海装武汉局驻武汉地区第四军事代表室 武汉 430205）

1 引言

型号装备质量从“符合性”向“实战适用性”转变的背景下，舰船电子信息装备通用质量特性（一般指可靠性、维修性、测试性、安全性、环境适应性、保障性，以下简称“六性”）能力的提升，已成为提升装备使用满意度，满足装备作战适用性的重要要求。“六性”作为一种固有质量特性，不像装备的功能性能特性，在设计制造完成之后可以显性地测量，需要装备使用过程中的长期统计数据才能进行验证。为确保交付部队“好用”、“顶用”装备，确保装备产品“六性”要求的落地，应在装备研制和使用的全寿命阶段开展“六性”要求的验证与考核，特别注重装备出所（厂）交付阶段的“六性”要求的考核与验证，尽早发现产品“六性”薄弱环节，提升通用质量特性水平。

2 电子信息装备“六性”要求考核与验证的现状分析

为严把装备质量立项论证、设计验证、试验鉴定这三个关口，《装备通用质量特性要求模板》（简称“模板”）从任务使命、作战要素和保障方案的顶层需求上，规范了“六性”定量、定性和工作项目要求，纳入了装备的研制总要求和鉴定试验总案，做到可设计、可验证、可考核。舰船电子信息装备“六性”指标验证一般采用结合性能试验、作战试验和在役考核试验，部分关键设备进行可靠性试验、测试性与维修性演示试验，运用试验数据统计分析评估的方式进行，造成“六性”指标考核与验证的周期跨度大，数据采集的完整性和受控性差，难以客观真实地及时反映装备的“六性”水平，丧失了装备“六性”改进提升的有利时机，影响部队用装的满意度和作战适用性［1］。主要原因如下。

1）过分强调装备通用质量特性的时间特性和统计特性，把“六性”指标的考核与验证放在装备的使用阶段，未遵循装备质量特性形成的规律，贯彻全寿命周期考核与验证的理念，造成研制阶段和低层次设备的“六性”验证试验工作缺失，流失大量“六性”基础数据。

2）未注重装备出所（厂）阶段的多层次、多方式的“六性”要求的检查与考核。按设备、系统和检验类型，开展功能、性能检测和环境适应性试验、稳定性考核试验，还是基于“符合性”的装备显性功能性能的检测，难以发现隐性通用质量特性的薄弱环节。

3）“六性”验证与考核工作未与装备的“六性”设计分析工作有机结合起来，未充分利用“六性”设计成果，检查“六性”设计、分析与验证文件的质量、“六性”设计成果在装备物理性能特性和使用维修保障文件中的体现。

4）未充分模拟装备的实战应用场景和环境，在装备的低层次关键设备和部件上，开展可靠性考核试验和测试性、维修性演示验证试验，主动生成“六性”考核与验证基础数据。

3 基于作战适用性的“六性”考核与验证的思路与方法

3.1 基于作战适用性的“六性”考核与验证的内涵

电子信息装备作战适用性是指对各种作战环境和作战态势的适应能力。反映了电子装备在不同作战环境和作战态势下能够保持较高的完成规定作战任务的能力。作战适用性集中地衡量了电子信息装备在复杂战场环境中作战体现出的“六性”要求达到的水平［2～4］。

装备“六性”设计与验证的核心是要摸清装备的故障规律和影响因素，最大限度地降低故障的频率和影响，在此基础上提高装备的维修保障能力。可靠性、环境适应性侧重于设备维修的“频率”，维修性侧重于维修的“时间”，“测试性”侧重于维修的“定位”，安全性侧重于维修“安全”，保障性侧重于维修的“资源和费用”。故障产生的机理，发生的时机和频度与装备的复杂程度、应用环境和使用保障方式密切相关，贴近实战的环境条件，能够客观全面地反映装备的故障规律和保障能力。

舰船电子信息装备具有产品组成复杂、软硬件密集、信息交互频繁、器件更新换代快等特点，遂行多样化军事任务，装备的探测、通信、指挥、交互等功能相当复杂，且应用环境恶劣，使用周期长，作战效能要求高。使得舰船电子信息装备的故障类型和机理相当复杂，有器件、工艺、材料引起的硬件故障，有功能、逻辑、内存、数据等引起的软件故障，以及软硬件共因组合故障，故障具有层次性、相关性、随机性、不确定性、交叉传播性，受作战与任务剖面、自然环境、平台环境、电磁环境、信息环境、使用与保障方式等多种因素的影响。充分识别装备在实战环境下的作战任务清单、任务剖面、环境剖面、使用与维修保障条件，在此基础上，摸清装备的故障规律和使用维修保障能力，是舰船电子信息装备“六性”考核与验证的实质内容。

3.2 基于全寿命周期“六性”考核的思路与方法

装备“六性”指标反映的是装备在规定的使用条件下持续保持装备的状态、功能和使用维修保障能力的特性，指标的验证需要装备使用一段时间、完成全寿命阶段的所有作战任务剖面，才能给出高置信度的“六性”指标评估，由于评估结论时间靠后，不能指导设计。越在装备研制早期开展装备作战适用性分析和“六性”要求的考核与验证，越能充分暴露装备“六性”设计的薄弱环节，指导和约束装备的功能性能设计。“六性”要求的验证应将装备置身于寿命剖面和任务剖面的场景中，在装备的各个层次和任务场景，通过设计演示验证试验、符合性检查、虚拟与仿真试验、技术资料评价法验证、相似产品法验证、实验室试验验证、现场试验验证、实战环境验证等方法，在方案论证阶段、技术设计阶段、装备出所（厂）交付阶段、系泊航行等性能试验阶段、作战试验阶段和在役考核阶段系统地进行考核与验证［5～7］。考核与验证工作流程如图1所示。

寿命剖面和任务剖面应完整地反映装备的使命任务、功能特性要求、应用环境、使用保障条件。寿命剖面确立了装备从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和时序、环境条件要素。任务剖面确立了装备所有任务剖面，给出每一任务剖面的事件构成、任务持续时间、任务占比、环境条件、保障条件、任务成功或失败判据等要素。以此作为“六性”仿真演示验证和设计综合验证试验，确立试验方案、试验应力的类型与参数、安装与运行工作方式、故障判断与检测、数据采集与处理方式的依据［10～12］。

论证阶段，一般采用建模与仿真的方法，对装备“六性”要求的适宜性和可实现性验证，并确立验证的方案和所需的资源。

图1 全寿命周期“六性”考核与验证工作流程图

研制阶段，通过利用装备的功能、结构、接口设计信息、故障信息、历史维修保障信息，建立“六性”设计分析与仿真模型，开展“六性”指标的分配与预计，结合任务剖面对系统的“六性”指标实现情况进行复核复算，并在低层的设备或关键设备上设计“六性”要求考核与演示验证、综合环境试验，并配合利用“六性”设计文件的成果清单，开展“六性”要求落实情况符合性检查，达到在装备物理形态固化的基线上，能够对装备的“六性”水平进行一次系统的“体检”的要求。

装备外场试验阶段和使用阶段，在规范装备“六性”使用与维修保障信息的收集，利用统计评估模型，对装备的“六性”指标进行评估的同时，应针对重点任务场景，结合性能试验，设计专门的“六性”演示与验证试验。

4 装备出所（厂）阶段“六性”考核与验证的内容

装备出所（厂）阶段作为产品研制质量管控与评价的重要阶段，应对“六性”考核与验证工作进行系统策划，尽早发现影响装备可靠性、维修和使用保障的薄弱环节。主要的工作内容如下。

1）利用“六性”设计信息，对“六性”设计文件的质量和实施效果进行符合性检查。包括“六性”设计与分析使用的分析方法是否适合，是否形成了“六性”设计、分析与验证的成果清单，成果清单是否能影响产品的功能性能设计，是否落实到装备的物理特性和使用维修手册中去。

2）设计“六性”指标考核、演示与验证试验方案，进行“六性”指标要求的考核与验证。重点针对设备“六性”设计措施，有针对性地制定维修性、测试性演示与验证试验方案。

3）规范“六性”基础信息的收集，提出“六性”改进工作清单，对改进的效果进行验证与评价。通过建立试验日志，对故障的类型、频度、影响及危害性进行统计分析，从故障解决、优化使用与维修保障方式等方面提出改进工作清单，并对改进的效果进行验证与评价。

5 基于任务剖面的“六性”指标验证试验技术

“六性”指标的考核与验证离不开试验，如何在装备的研制阶段，从作战适用性考核的角度，基于任务剖面设计“六性”指标考核与验证试验，快速识别装备“六性”的薄弱环节，是舰船电子信息装备“六性”指标评价的重要手段。

基于任务剖面的“六性”验证的流程［6～9］如图2所示，其主要活动过程的工作目标及采集内容如表1。

图2 “六性”验证试验设计流程

表1 基于任务剖面的“六性”试验验证工作项目

“六性”试验验证的核心技术方法包括试验测试用例设计、基于半实物仿真技术的试验运行场景构建，软硬件综合故障注入技术、试验数据的监控采集及结果评估等技术。

6 结语

装备“六性”的验证与评价贯穿于装备研制的全寿命周期，客观真实完整地评价装备的“六性”水平，是提高装备可靠性和使用维修保障能力的重要手段，是装备质量从“符合性”向“作战适用性”的必须要求。注重装备出所（厂）阶段“六性”考核与验证工作，在研制阶段开展基于任务剖面的“六性”指标验证试验，是做好“六性”指标验证与评价工作的基础，也是发现影响装备可靠性、使用与维修保障能力的薄弱环节，寻找改进机会的最佳时机。