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:
(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
(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
(2-3)
代入式(2-1)得
(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
(2-5)
代入式(2-1)得
(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
(2-7)
即
(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
(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
(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
(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
由=得
2)计算可靠性参数指标
根据式(2-9)得可靠性参数为
(2-12)
由例2-1有,=8h,,,,(MTTR=17min),代入式(2-12)可得
若可靠度用指数分布表示,则有
故平均无故障工作时间为
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。