舰船装备维修保障工程新技术

**篇　舰船装备维修保障工程技术新需求
第 1 章　舰船装备维修保障工程技术新需求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3
1．1　装备维修保障概念的提出．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3
1．2　装备维修保障工程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5
1．3　装备维修保障工程技术发展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7
1．3．1　可靠性工程技术发展现状与发展方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7
1．3．2　维修性工程技术发展现状与发展方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
1．3．3　保障性工程技术发展现状与发展方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
1．4　舰船装备维修保障工程的新技术需求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
1．4．1　舰船装备维修保障工程的技术特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
1．4．2　舰船装备维修保障工程的新技术需求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
1．4．3　舰船装备维修保障工程的新技术体系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
第二篇　舰船装备保障特性建模、分析与设计技术
第 2 章　舰船装备保障特性一体化设计技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
2．1　几类装备保障特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
2．2　舰船装备保障特性一体化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
2．2．1　装备一体化设计理念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
2．2．2　装备保障特性一体化设计基本流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
2．2．3　舰船装备保障特性一体化设计技术框架与关键技术．．．．．．．．．．．29
2．3　舰船装备保障特性一体化设计协同仿真技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
2．3．1　以可用度为中心的舰船装备保障特性指标一体化分配与与权 衡．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
2．3．2　基于 FMECA 的舰船装备保障特性一体化设计分析．．．．．．．．．．．35
2．3．3　舰船装备保障特性一体化设计协同仿真平台．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39
2．4　舰船装备保障特性一体化设计综合集成技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46
2．4．1　舰船装备保障特性一体化设计中的综合集成需求．．．．．．．．．．．．．．46
2．4．2　舰船装备保障特性一体化设计综合集成关键技术．．．．．．．．．．．．．．48
2．4．3　舰船装备保障特性一体化设计综合集成平台．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50
第 3 章　舰船装备多状态可靠性建模与分析技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56
3．1　舰船装备多状态系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57
3．2　多状态系统可靠性建模基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59
3．2．1　多状态系统数学模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59
3．2．2　多状态系统可靠性度量参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60
3．3　多状态系统可靠性分析方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62
3．3．1　马尔可夫过程法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62
3．3．2　通用生成函数法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64
3．4　基于马尔可夫过程的舰船装备多状态系统可靠性分析．．．．．．．．．．．．．．66
3．4．1　基于马尔可夫过程的多状态单元可靠性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67
3．4．2　基于马尔可夫过程的多状态系统可靠性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68
3．5　基于通用生成函数的舰船装备多状态系统可靠性分析．．．．．．．．．．．．．．77
3．5．1　几类装备复杂系统通用生成函数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78
3．5．2　基于通用生成函数的多状态系统可靠性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82
第三篇　舰船装备在航技术状态评估技术
第 4 章　舰船装备在航技术状态评估技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93
4．1　传统舰船装备技术状态评估方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．94
4．1．1　传统舰船装备技术状态评估内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．94
4．1．2　传统舰船装备技术状态评估不足．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95
4．2　舰船装备技术状态评估方法改进思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．97
4．3　舰船装备技术状态评估改进方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．98
4．3．1　设备层级技术状态评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．98
4．3．2　系统层级技术状态评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 100
4．3．3　舰船层级技术状态评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 106
4．4　改进舰船装备技术状态评估方法应用案例．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 107
4．4．1　评估范围．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 107
4．4．2　组织实施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 108
4．4．3　评估过程及数据分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 110
4．5　舰船装备技术状态评估机制改进建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 114
4．5．1　健全技术状态评估标准体系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 114
4．5．2　完善技术状态评估组织体系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 115
4．5．3　建立技术状态评估信息系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 115
4．5．4　加强技术状态监测手段建设．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 115
4．5．5　建立基于技术状态的维修机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 116
第四篇　舰船装备等级修理优化决策与组织实施技术
第 5 章　舰船装备等级修理结构优化技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 121
5．1　我国舰船等级修理结构现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 122
5．1．1　修理结构现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 122
5．1．2　面临的新挑战．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 123
5．2　美国海军舰船等级修理结构简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 124
5．2．1　美军舰船修理类别．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 124
5．2．2　美军舰船修理结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 125
5．2．3　美军舰船修理类别和结构的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 127
5．2．4　美军舰船修理类别和结构的启示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 130
5．3　等级修理结构优化的目标与要点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 131
5．3．1　优化总体目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 131
5．3．2　优化技术要点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 131
5．4　舰船修理结构优化案例分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 134
5．4．1　舰船等级修理时机要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 134
5．4．2　舰船修理结构优化的基本形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 137
5．4．3　不同使用强度下的舰船修理结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 137
5．4．4　优化前后舰船修理结构对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 139
5．5　配套机制的建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．140
5．5．1　依据状态信息确定舰船修理需求机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 140
5．5．2　舰船主要设备整机“先换后修”机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 142
5．5．3　舰船水下清洗机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 144
第 6 章　舰船装备等级修理综合管控技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 147
6．1　舰船装备等级修理进度管控技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 147
6．1．1　舰船装备等级修理进度的潜在风险．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 147
6．1．2　几类舰船装备等级修理进度管控技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 148
6．1．3　舰船装备等级修理关键链管控技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 149
6．1．4　舰船装备等级修理关键链识别方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 152
6．1．5　舰船装备等级修理缓冲区设置方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 154
6．1．6　基于关键链的舰船装备修理进度管控案例．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 156
6．2　舰船装备等级修理安全管控技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 159
6．2．1　舰船装备等级修理安全的潜在风险．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 159
6．2．2　舰船装备等级修理安全管控对策．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 159
6．2．3　基于风险源排查的舰船装备修理安全管控案例．．．．．．．．．．．．．．． 160
第五篇　舰船装备保障资源建设需求分析技术
第 7 章　舰船装备保障资源需求分析技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 169
7．1　保障性分析的技术内涵．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 170
7．2　舰船装备保障性分析的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 171
7．3　舰船装备保障性分析的主要任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 173
7．4　几类保障性分析技术的逻辑关联．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 174
7．5　舰船装备复杂系统保障性分析技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 175
7．5．1　故障模式、影响及危害性分析技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 175
7．5．2　以可靠性为中心的维修分析技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 181
7．5．3　使用与维修工作分析技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 187
7．5．4　修理级别分析技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 192
7．6　舰船装备复杂系统保障资源需求分析案例．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 196
第 8 章　舰船装备维修器材需求分析与储供优化技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 204
8．1　舰船装备维修器材保障概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 204
8．1．1　舰船装备维修器材保障的特点及难点分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 204
8．1．2　国内外研究概况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 205
8．2　典型寿命分布产品的维修器材需求预测模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 206
8．2．1　维修器材保障概率计算一般方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 206
8．2．2　伽马型寿命分布产品需求预测模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 207
8．2．3　正态型寿命分布需求预测模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 208
8．2．4　威布尔型寿命分布需求预测模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 210
8．3　装备产品单元寿命分布参数估计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 215
8．3．1　寿命数据类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 216
8．3．2　寿命分布参数估计方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 216
8．3．3　一种改进的小子样寿命分布参数估计方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 218
8．4　舰船装备维修器材初始配置模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 219
8．4．1　库存对策及状态分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 219
8．4．2　维修器材保障效能指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 219
8．4．3　维修器材初始配置优化模型的构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 220
8．5　面向三级供应体系下的维修器材配置模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 223
8．5．1　维修器材多等级保障基础理论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 223
8．5．2　维修器材保障过程分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 224
8．5．3　维修器材需求率及供应周转量计算方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 225
8．5．4　基于三级供应体系下维修器材配置优化模型．．．．．．．．．．．．．．．．．． 229
8．6　面向装备使用阶段的维修器材采购方案优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 231
8．6．1　不可修器材采购及供应优化模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 231
8．6．2　可修复器材采购及供应优化模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 233
第 9 章　面向任务的舰船装备携行器材保障方案优化与评估技术．．．．．．．．． 237
9．1　自主保障下考虑需求相关的舰船装备可用度建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 237
9．1．1　考虑需求相关的维修器材状态模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 238
9．1．2　非稳态条件下的装备可用度计算模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 239
9．2　基于单舰自主保障的携行维修器材配置优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 240
9．2．1　多约束下单舰携行维修器材配置模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 241
9．2．2　模型求解方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 242
9．2．3　初始约束因子的确定及动态更新策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 243
9．3　基于编队自主保障的携行维修器材动态优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 244
9．3．1　基于等效寿命的冗余设备维修器材需求率．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 244
9．3．2　任务周期内维修器材动态供应模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 246
9．3．3　编队携行维修器材动态配置优化模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 248
9．4　舰船装备维修保障过程建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 249
9．4．1　层次赋时着色 Petri 网概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 249
9．4．2　基于 HTCPN 的保障系统模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 251
9．5　舰船装备维修保障资源评估指标体系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 255
9．5．1　评估指标体系构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 255
9．5．2　底层主要指标计算模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 257
9．6　基于任务成功性的保障能力评估模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 260
9．6．1　舰船装备任务成功性评估模型描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 260
9．6．2　评估指标权重的确定方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 262
9．6．3　舰船装备保障能力评估模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 264
9．6．4　基于任务成功性仿真的保障方案调整．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 265
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．267