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2.1.1 战备完好率
战备完好率,是指当要求投入作战时,装备准备好能够执行规定任务的概率。战备完好率模型的建立不仅要考虑装备的固有特性(如可靠性、维修性和保障性等),而且要考虑装备的使用和维修保障条件。因此,既可以根据装备的可靠性、维修性要求和使用保障要求导出战备完好率指标,又可以根据战备完好率指标要求去规划、修正装备的可靠性、维修性要求和使用保障要求。
2.1.1.1 战备完好率基本模型
假定装备的战备完好状态是:在上次执行任务中,若装备没有发生故障,则处于完好状态,可以按要求执行下次任务;若装备发生了故障,但维修时间不超过再次执行任务前的间隙时间,则不影响执行下次任务。因此战备完好率不仅要考虑装备的可靠工作时间和修理时间,而且要考虑待命闲置时间。战备完好率可用式(2-1)表示:
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(2-1)
式中,——战备完好率;
——上次任务无故障概率;
——任务持续时间;
——上次任务发生故障,但其维修时间
小于再次使用前间歇时间
的概率。
从该装备执行上次任务后处于待修状态的瞬间开始计算,至下次任务到达前该系统将充分恢复其规定状态的概率为
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(2-2)
式中,——维修时间概率密度函数;
——两次任务时间间隔的概率频度函数。
式(2-2)中右边括号内的积分是在经过变量时间以后,第二次任务开始的概率。
2.1.1.2 战备完好率模型分析
1.和
都按指数分布时的战备完好率
设为故障平均修复时间,
为第二次任务前的平均间隔闲置时间,则
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(2-3)
代入式(2-1)得
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(2-4)
式中,;
为平均无故障工作时间。
2.按指数分布,
为常数时的战备完好率
式(2-2)的战备完好率模型为
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(2-5)
代入式(2-1)得
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(2-6)
式中,。
3.每次执行任务的持续时间不一定相同时的战备完好率
假设每次任务持续时间的概率密度函数为
,可得
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(2-7)
即
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(2-8)
式中,——每次任务持续时间;
——装备在执行上次任务中无故障的概率,
;
——装备在执行上次任务中,发生一个或多个故障的概率,
,
;
——装备发生了故障,在下次任务到来之前修复的概率。
4.根据战备完好率要求确定装备的可靠性和维修性
考虑机内自检设备的检测性时的战备完好率为
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(2-9)
式中,——规定的再次出动准备时间或允许的最大维修停机时间;
——在完成上次任务或开始接到报警之后再次出动准备时间
内装备可用的概率;
——任务可靠度;
——被检测出的故障在
内修复的概率;
——如果系统发生故障,机内自检设备的正确检测率。
根据式(2-9),若已知任务可靠度、任务持续时间、再次出动准备时间、故障检测概率和战备完好率,则可以得出可靠性和维修性参数指标。
1)计算维修性参数指标
根据式(2-9)得
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(2-10)
若装备维修度服从指数分布,则由得平均修复时间(MTTR)为
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(2-11)
例2-1:已知装备任务持续时间为8h,再次使用间隔时间为30min,任务可靠度为0.8,装备再次出动时可用的概率为0.95,装备的自检正确概率为90%,求装备平均故障维修时间?若已知最大修复概率为0.95,求为修理被检测出的故障所需的最大维修时间?
解:已知=8h,
,
,
,
,
,可得检测出的故障在
内修复的概率为
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由=
得
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2)计算可靠性参数指标
根据式(2-9)得可靠性参数为
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(2-12)
由例2-1有,=8h,
,
,
,
(MTTR=17min),代入式(2-12)可得
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若可靠度用指数分布表示,则有
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故平均无故障工作时间为
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可见,任务持续时间、再次出动准备时间和战备完好率等是作战需求指标,而可靠性、维修性、检测性等则是需要根据各种因素进行综合权衡后确定的指标。