武器装备RMS要求确定中值得注意的几个问题

武器装备RMS要求确定中值得注意的几个问题
1．武器装备RMS要求确定的一般程序
现代武器装备RMS要求确定的一般程序是从顶层到底层（自上而下），从总体、宏观到具体、详细，而且随着装备研制的进展，不断明确要求和细化要求。

不同的产品层次应规定对应的参数和指标（见表1）。

在里程碑0的任务需求说明（MNS）中规定的RMS要求，通常是客观的、总体要求或者选用顶层的某些定性要求，如ATF在任务需求说明（MNS）中只提出“能在简陋机场及受损跑道上起飞着陆，而且仅需少量保障”；在里程碑Ⅰ的使用要求文件（ORDI）中则提出了较明确的定量RMS初步要求，如飞机不能执行任务率（NMCR）、任务中断率（BR）、修复率（FR）、出动架次率（SGR）及再次出动准备时间（TAT）等的指标；在里程碑Ⅱ的使用要求文件（ORDⅡ）中，则提出更明确的RMS要求，如F-22战斗机提出了MTBM、BR、MAH/FH、FR、MCR、SGR、TAT、MM/AC、TN、ERT和O&SC等11种参数和指标。

接着，进一步分解或分配到各系统，如发动机、航空电子系统；各分系统，如雷达分系统；各种设备/组件，如发射机；直到零部件，如微处理器。

表1 装备系统RMS要求确定和分解示例
2．RMS要求确定的原则及依据
为了合理确定现代武器装备RMS要求，在确定RMS要求时除了考虑相似产品的使用数据和经验教训外，还应明确如下各种因素：
a．分阶段规定RMS要求
为了有效控制装备研制的费用及进度风险，确保达到最终规定的目标值，一般情况下至少应规定一个门限值和一个目标值，在规定目标值不现实时则应规定门限值，必要时只规定目标值，而没有规定门限值，在必要的情况下，可规定若干个门限值。

例如，F/A-18战斗机的MFHBF均规定了目
标值与门限值，MMH/FH只规定门限值没有规定目标值，而A0只规定了目标值没有规定门限值。

但F/A-18为了剌激承包商的积极性，对MFHBF和
MMH/FH规定了若干保证值（相当于获得奖金的门限值），达到保障要求，订购方向承制方提供一笔奖金。

AGM-86B巡航导弹的A0规定形成首次待
命能力为0.87（1981年12月）、形成初步作战能力0.90（1984年12
月）、目标值0.93（1989年12月）。

b．明确验证时机、方法及条件、故障判据及统计试验方案
RMS目标值应为装备达到成熟状态的外场统计值，美国空军规定装备形成初步作战能力后2年将达到成熟状态，它取决于装备的复杂性、利用率及部署的数量等因素，例如，F-20战斗机MFHBF=4.2小时，空军要求累计
飞行100000小时后达到，而B-113的MTBM（I）（相当于MFHBF）目标值为累计在50000飞行小时要求达到1.0小时，而累计飞行200000小时后
达到2.0小时；然而AGM-86B巡航导弹A0的目标值为形成初步作战能力
后2年达到。

RMS要求验证应根据产品特点、产品层次、复杂性和重要程度等因素明确验证方法和条件，即采用厂内试验或现场试验进行验证，包括接收和拒收
判据等。

例如F/A-18战斗机的MFHBF保证规定在累计飞行2900小时后（首飞后29个月），相当于批生产决策时，用一架飞机连续飞行50次，每次飞行2小时进行外场验证，用点估计值计算。

其火控雷达APG-65的MTBF 规定值为106小时，要求采用100~125台产品，利用MIL-STD-781B的统
计试验方案，通过厂内可靠性鉴定试验进行验证。

此外，在规定装备的战备完好指标时，应明确装备的利用率，例如，规定陆军RAH-66直升机的战时使用可用度A0=0.75时，其利用率为每天飞行6小时。

c．明确使用方案和保障方案
使用和保障方案是规定RMS要求的重要考虑因素。

使用方案包括用途、使用及部署、寿命剖面、任务剖面以及使用要求，保障方案描述为完成保障功能在各维修级别采用的机构、方法和技术，包括产品的维修等级、维修策略、维修任务、维修深度以及所需的保障资源。

寿命剖面说明装备在整个寿命期内所经历的每一个重大事件，一般包括军检验收、运输、储存全面检查、待命完成规定任务、维修保养、大修、退役等事件。

它描述每一事件的待续时间、环境条件和工作方式等影响RMS 要求的因素。

例如，装备维修性指标每工作小时的维修工时MMH/OH的规定，应明确是基层级维修还是包括中继级维修工时和充填加挂的保障工
时。

任务剖面说明装备在完成规定任务这段时间内经历的事件和环境条件，飞机曲线的任务剖面包括起飞、爬升、巡航、执行规定任务、返航、下降、着陆等各阶段经历的高度、速度和持续时间等。

其中，包括任务成功和致命性故障的判据。

为了确切地描述装备执行多任务的功能，需要制定多个任务剖面。

因此，对于执行任务的装备，应规定多个可靠性指标。

例如，F-16战斗机要求完成空对空和空对地作战任务，因此，需要制定空对空
和空对地的任务剖面，其机载雷达的MTBF也规定了2个门限值， MTBF
总=60小时，MTBF空对空=70小时。

此外，任务剖面需要说明产品的实际工作时间与飞行时间的比值K（占空系统），例如，F/A-18飞机的电源系统的K值为1.45，而起落架操纵系统的K值小于0.2。

d．进行权衡分析，保证各种RMS要求相互协调
在确定RMS要求时，应通过权衡分析来实现各RMS要求之间的相互协调，包括RMS要求与性能费用之间的协调，RM与S要求之间、R要求与安全性要求之间、基本可靠性与任务可靠性要求之间、修复性维修与预防性维修之间以及合同要求与使用要求之间的协调。

RMS要求与技术性能及费用的协调——RMS要求与性能、费用的权衡一般
通过效能与费用分析、备选方案分析以及寿命周期费用分析等工具来实
现。

美军在第二及第三代装备研制中，强调采用作战效能与费用分析作为定量权衡分析工具；近10年来美军强调采用备选方案分析，即更重视半
定量的或定性与定量相结合的权衡分析。

R&M要求与S要求之间的协调——在确定R&M的指标时，应根据战备完好性指标如使用可用度A0，采用保障性分析来导出R&M的指标。

如先由A0导出AI，AI再与MTBF与MTTR之间的权衡，进一步根据MTBF、MTTR和
A0可导出MLDT，通过反复权衡得出协调的R、M、S指标。

或者通过建模与仿真方法（参见节）对RMS指标进行权衡。

当考虑电子系统BIT的虚警时，平均拆卸间隔时间MTBR与MTBF和BIT的虚警率FAR也应协调。

当
MTBR与MTBF的比值大于0.95时，要求BIT的FAR很低（<5%），应考虑现有技术水平能否达到。

可靠性与安全性要求的协调——对于军用装备或某些安全关键分系统来
说，规定了装备或系统的损失概率或安全可靠度指标，为了保证这些安全关键系统的安全性，通常需要采用冗余、容错、隔离、监控、告警、逃逸等安全性设计技术。

这将降低系统的可靠性水平，因此，在规定安全性要求时，应进行权衡分析，来协调可靠性与安全性要求。

基本可靠性与任务可靠性协调——根据装备执行任务的要求以及保障费
用的约束，在规定任务成功概率或MTBCF的要求时，应通过权衡分析来协调MTBF与MTBCF的要求。

为了提高系统的任务可靠性，必须采用冗余技术、增加系统的零部件数目，降低了MTBF，增加了备件数目、增加了维
修工作量，即提高了保障费用。

通常应根据系统对完成任务的关键程度，在规定的保障费用约束下（即规定的MTBF）来选择优化的MTBCF，或者在规定的MTBCF下来选择优化的MTBF。

如远程运输机的任务持续时间为10小时，规定其任务可靠度为0.9、MTBF=100小时，按指数计算可求得
MTBCF=95小时，显然，其MTBF与MTBCF不协调。

修复性维修与预防性维修的权衡——在规定装备的维修性要求时，应通过以可靠性为中心的维修分析（RCMA）并根据装备上机内测试系统的故障诊断能力，对修复性维修与预防性维修进行权衡。

例如，对于影响装备安全的，而且不能通过机内测试系统进行故障检验的产品，一般都有应规定预防性维修；对于影响任务完成或影响保障费用的产品，通过RCMA分析后根据费用来决定采用预防性维修或修复性维修；对于采用先进机内状态监控系统的装备，由于监控系统具有故障预测能力，则可取消定时维修。

合同要求与使用要求的协调——在合同中规定的RMS要求通常是根据订
购方提出的使用要求文件中对RMS的要求导出的，通常是采用质量功能展开方法或要求转换方法来规定合同中的RMS要求。

为了保证它们之间的协调，在进行要求转换时，必须全面考虑装备的使用方式、环境因素、维修及保障条件、工作持续时间、系统运行比M 及维修与保障的管理等因素
的影响。

例如某装备的使用要求文件规定使用可用度A0=0.8，以转换后
写入合同的可靠性及维修性要求分别为MTBF=5小时、MTTR=3小时。

这说明合同要求与使用要求之间不协调，其原因是参数转换不当，或可靠性及维修性与可用性（Ai）之间未进行权衡。

3．相似产品的使用数据是合理确定RMS要求的重要依据
尽管美军对确定武器装备的RMS要求，已发展了一套要求确定程序、方法及计算机模型，但是由于现代装备的复杂性以及对RMS影响因素的多样性，对于使用要求、完成任务、复杂性，保障方案以及技术水平相似的装备产品的现场使用
统计数据以及装备现场使用的RMS问题便成为确定新研装备RMS要求的重要依据。

值得指出的是，装备RMS要求的确定是一个累积经验的过程，只有不断总结经验，反复修正，参照已服役相似装备的外场RMS使用数据，进行分析研究，才能确定符合外场使用实际的RMS要求。

20世纪50年代研制、60年代投入服役的第二代装备如F-4战斗机、A-4攻击机,基本上没有开展RMS设计，其外场使用的RMS水平及RMS问题（见表5），便成为60年代开始设计、70年代初服役的较严格开展RMS设计的第三代装备，如F-15A 战斗机RMS要求确定的依据；F-15A 战斗机外场的RMS统计数据便成为F-16A RMS要求确定的依据，F-16A比F-15A 简单，采用的RMS的设计方法更完善，它吸取了F-15A的教训，把RMS指标降低（见表5）；F-4、F-111、F-15、F-16以及A-10第二代和第三代战斗机及攻击机外场使用的RMS数据和RMS问题，便成为80年代开始研制的第四代装备ATF （F-22）战斗机RMS要求确定的依据。

ATF RMS要求是实现可靠性水平倍增、维修工时（维修性水平的度量）减半的总目标，所谓“倍增”和“减半”都是以第三代战斗机F-15C/D的RMS外场统计数据为比较基准确定的（参见表2）。

在RMS 研制过程中，美国空军组成了专门的调研组，分别对F-4、F-111、F-15、F-16以及A-10等战斗机与攻击机进行外场调研，分析了这些飞机的RMS水平，发现了几百条的RMS问题，为确定ATF的RMS要求以及改进RMS设计提供了依据。

表2 F-4、F-15、F-16与ATF的RMS（目标值）比较
4．关于目标值与门限值
RMS的目标值指的是装备设计时期望达到的水平，通常表示装备达到成熟状态时的RMS水平。

成熟状态指的是装备已使用了足够的时间，而且其可靠性增长已基本结束，其保障方案完善且保障设备已配套齐全的状态。

门限值是满足使用要求（完成任务）所必须的最低RMS水平，是确定合同最低可接受RMS要求的依据。

它是RMS增长中各重大里程碑计划达到的数值。

在确定新研装备的RMS指标时，规定目标值的目的是为装备开展RMS设计提出要求，作为开展RMS工作的依据，同时为装备投入部队使用后开展RMS增长，并使保障费用达到最低建立目标。

而门限值的确定可用于控制装备研制过程的技术及费用风险，为各里程碑评审提供依据。

RMS的门限值可根据其目标值，并考虑费用、技术水平、设计风险与定量推算得到，如利用可靠性增长管理模型可估算各重大里程碑的可靠性门限值。

当然，如果在确定RMS指标时，先确定了门限值，则也可利用同样途径导出目标值。

从理论上讲，装备达到了门限值之后，就意味着装备经过增长规划安排的时间之后。

便可以达到规定的目标值。

然而，由于从门限值增长到目标值的过程与装备的类别、复杂性、利用率、部署数量和费用保证等各种因素有关，通常还需要相似装备的经验数据来辅助其确定。

正是由于同样的理由，装备RMS的目标值与门限值的量值也与装备的类别、复杂性、利用率、部署数量及提高RMS水平的技术难度等因素有关。

从表3中看出，各产品（装备）的可靠性门限值（最低可接受值）与目标值（规定值）的比值范围，约1/2的产品处在0.5~0.7之间，表明这些产品的可靠性设计比较好，达到其目标值的增长速度不太高，也就是可较容易达到目标值；约1/2的产品的比值范围在0.25~0.45之间，表明这些产品需要做出更大的努力来提高可靠性才能达到目标值；个别产品的比值范围超过0.85，这表明新研已较成熟，达到目标值的可能性很大，用于可靠性增长的人力、费用较少。

其平均值为0.5，这表明如果对门限值与目标值的确定缺乏充分的依据时，取门限值为目标值的一半是一种较稳妥的折衷方法。

表3 目标值与门限值的示例。