装备修复性维修保障方案的确定策略优化

修复性维修又称为非计划维修，它主要解决装备出现偶然故障后如何处理的问题。为了使装备出现故障后能够得到及时有效的修复，需要对故障件进行合理的修理决策，以确定对故障件进行修理恢复还是报废换新，以及修复应在哪一个维修级别上进行，这正是修复性维修保障方案的主体内容。LORA 是确定装备修复性维修保障方案的有效手段。

LORA 不仅直接确定了装备各组成部分的修理或报废地点，而且还为确认装备维修所需要的保障设备、备件储存和各维修级别的人员及其技术水平与训练要求等提供信息。可见LORA 的结果为确定修复性维修工作奠定了需求基础，继而为确定修复性维修保障方案奠定了需求基础。在装备研制过程中，LORA 主要用于制定各种有效的、最经济的备选修复性维修保障方案；在使用阶段，则主要用于完善和修正现有的维修和保障制度，提出改进建议，以降低装备的使用与保障费用。

1.LORA 的基本步骤

对每一待分析的产品，首先应进行非经济性分析，确定合理的维修级别。如果不易进行判断，则还可继续进行经济性分析，选择合理可行的级别进行修理或报废。LORA 包括3 个基本步骤：数据准备、非经济性分析、经济性分析。图6-14 所示为LORA 的基本流程。

图6-14　LORA 的基本流程

在LORA 中比较困难的是建立LORA 模型，因为分析模型与装备的复杂程度、装备类型、费用要素的划分、LORA 的时机等多种因素有关。在LORA 中所采用的各类分析模型都有其特定的应用范围。利用图6-15 给出的简化的LORA 决策树，可初步确定待分析产品的维修级别。如果某待分析产品在中继级或基地级修理很难辨识出那个维修级别优先时，则可采用经济性分析模型作出决策。应该指出，同类产品，由于故障部位和性质不同，可能有不同的维修级别决策。

图6-15　简化的LORA 决策树

从寿命周期的全过程看，伴随着设计的进程，LORA 所需的数据逐步翔实、精确，这便要求重复、迭代地进行LORA，以取得更加合理、准确的结果。因此，LORA 又是一个逐步细化的迭代过程，如图6-16 所示。

图6-16　LORA 的主体工作流程

2.分析所需要的数据

LORA 涉及大量的数据，分析前应该提供或确认在装备的结构及层次划分、维修保障体制、维修工作项目及所需资源、装备的部署与使用信息等数据。

1）装备结构及层次划分

简单装备或单一故障模式的装备，可作为一个单元来考虑；有多个装配层次或多种故障模式的装备，应按多个单元同时考虑并进行全面权衡。

2）维修保障体制

通常，装备的维修级别有基层级、中继级、基地级3 级（目前也有按部队级和基地级实施维修的保障体制）。对于具体的装备，应该在分析前明确各个可能承担其维修任务的维修机构及其部署情况，描述故障件的流动过程，这些维修机构将作为分析决策的备选方案。对于每一维修机构，应确定其现有的维修资源及空闲情况，以保证分析结果的合理性与有效性。

3）维修工作项目及其所需的各类资源

为了将装备的一项或多项维修工作落实到某一维修机构，必须预先明确维修工作项目（包括周期要求）及其所需各类保障资源（人力、设备与设施、备件与器材、技术资料等）的种类及数量，这需要经过可靠性分析、维修性分析、RCMA 以及维修任务分析（MTA）等工作才能得到。

4）装备的部署与使用信息

装备的部署数量、任务次数及时间、活动范围等直接决定着对修复性维修保障的需求，这些信息应通过作战使用分析或任务剖面予以明确。

3.非经济性分析

在实际分析过程中，有许多与维修相关的非经济性因素将影响或限制装备的维修级别，要求只能由特定维修机构或不能由特定维修机构来承担修复性维修工作任务。通过对维修过程中是否会有这些因素的全面分析与列举，并指定其约束的维修级别，往往可直接确定待分析产品在哪一级别维修或报废，从而可以得到可行的备选维修级别方案，也可能给出唯一的可行决策。因此在进行LORA 时，应首先分析是否存在优先考虑的非经济性因素。

很多情况下通过非经济性分析，就可确定故障件是维修还是报废以及相应的维修级别，这样的情况据统计已占所有故障件逻辑判断的85%以上。因此，非经济性分析是确定修复性维修保障方案的主要方法。

制约维修级别的非经济性因素主要包括：安全性，保密要求，法规或现有维修方案，产品维修限制，战备完好性或任务成功性，装卸、运输和运输性，保障设备，人力与人员，维修设施，包装与储存等。

1）安全性

若维修人员在维修过程中存在危险因素（可能遇到高电压、辐射、极限温度、化学或有毒物质、过大的噪声、爆炸物、超重等），且在某级别上维修时这些因素不能被有效地消除，则维修工作就不能由该级别承担。若所有的级别都不能承担维修工作，则该产品应在故障后报废；否则，应重新设计。

2）保密要求

若存在保密性要求（功能结构、性能指标、工作参数等），限制装备的维修工作不能在某个级别上实施，则维修工作就不能由该级别承担。若所有的级别都不能承担，则该产品应在故障后报废；否则应重新设计。

3）法规或现有维修方案

若有某些法规或条令、条例明确规定装备的某项维修工作不能或必须由某个维修级别承担，则该级别就不可或必须作为备选方案。例如，安全阀或压力容器的检修必须由国家认证的机构承担。

若类似装备的某项同样维修工作已明确由某个维修级别/机构承担或报废，则新装备的同样维修工作理应由该维修级别承担或报废。但该因素的约束性并不很强，应视维修任务数量、维修费用、最优的维修保障方案等的改变，而酌情考虑维修级别。

4）产品维修限制

若某产品在某级别/机构存在明显不值得/不允许维修，或在维修的过程中会伴随着其他会产生更大的损失（如破坏环境等）的事件出现，则应不在该级别维修或报废。如果已有某一维修级别或承制方对该产品的维修作出承诺，则维修工作就应由该级别承担。

5）战备完好性或任务成功性

若某产品在特定的维修级别维修或报废，对战备完好性或任务成功性会产生不利的影响，则该维修级别就不能承担该产品的维修工作或该产品不能报废。若因故障件送某级别进行维修的周转时间很长、某级别的技术人员到前方维修所需要的时间很长或某级别的维修人员工作负荷太重，而对战备完好性或任务成功性会产生不利的影响，则维修工作也不能在该维修级别进行。例如，对于必须原位维修的产品，应尽量在基层级维修，以保证当产品故障后，能得到及时修复，避免保障延误，以保证战备完好性或任务成功性。

6）装卸、运输和运输性

如果存在任何可能有影响的装卸与运输因素（如产品的重量、外廓尺寸、体积、特殊装卸要求、易损性等），而难以将其从装备上拆下并运往异地维修机构进行维修，则产品应该在基层级或可运输到的级别上进行维修。此因素实际上约束产品的维修地点，由于维修机构有时是可移动的，因此，应将战备完好性或任务成功性、维修机构赴现场维修的可能性等因素综合考虑。

7）保障设备

若在产品的某项维修工作中，所需的维修保障设备在某个特定级别上，由于存在设备性能、精度、尺寸、重量、适用性、有效性、机动性、工作环境、配备限制、安装限制，以及对使用保障设备的人员的技术要求，或需要特殊的工具、特殊的测试设备等因素的制约而无法配置或无法随该级别的维修人员赴维修现场，则该项维修工作就不能由该级别承担。

8）人力与人员

某个特定的维修级别不可能拥有满足要求的维修人员的技术等级水平/各种技术等级的人员数量，或维修工作由某个级别承担会造成过大的负荷（如超过产品允许的最长维修时间或人员所能承担的最多维修工时等）而降低战备完好性或任务成功性，则此项维修工作就不能由该级别承担。

9）维修设施

对于维修设施对维修级别的制约可从如下方面考虑：

若维修工作对设施有诸如高标准的工作间、高整洁度的工作场所、产品及保障设备的体积过大、气候因素、腐蚀限制等特殊的要求，则当某个维修级别不能建设这些设施时，维修工作就不能在该级别上进行。

若在维修的过程中有诸如对气密装置要求、维修次数限制、磁微粒检查、X 射线检查、锻造、铸造等工艺性要求，则当某个维修级别不能满足这些工艺要求时，维修工作就不能在该级别上进行。

若在维修的过程中有诸如对振动与冲击试验、风洞试验等特殊的测试方法要求，则当某个维修级别不能实现这些要求时，维修工作就不能在该级别上进行。

若在维修的过程中有特殊的调整要求，则当某个维修级别不能完成时，维修工作就不能在该级别上进行。

10）包装与储存

对于计算机硬件、软件载体，危险材料，易碎材料等产品，如果由于其尺寸、体积、重量、挥发特性、腐蚀特性、易损性、气候因素等对包装与储存有过于严格的要求而难以在某个级别上完善地包装与储存，则会导致在该级别上无备件，从而不能进行维修。

以安全性和保密要求作为非经济性因素为例，进行非经济性分析时，对每一待分析的产品应回答表6-8 中的问题。当回答完所有问题后，需将“是”的回答及原因组合起来，然后根据“是”的回答确定初步的分配答案。不是所有问题都完全适用于被分析的产品，应通过剪裁来满足被分析产品的需要。必须指出的是，对故障件或同一件上某些故障部位作出维修或报废决策时，不能仅以非经济性分析为根据，还需分析评价其报废或维修的费用，以使决策更为合理。

表6-8　非经济性分析提问表(www.xing528.com)

4.经济性分析

当通过非经济性分析不能确定待分析产品的维修级别时，则可进行经济性分析。如果完成某项维修任务，对维修级别没有任何优先需要考虑的因素时，则故障件维修的经济性就是主要的决策因素。

经济性分析是一个复杂的过程，需要定量计算产品在所有可行的维修级别上所需的维修费用。一个特定的装备，在现有的维修体制下，当其故障后，可能存在基层级、中继级、基地级（或部队级和基地级）维修和报废等多个可行维修级别的决策。对于每一个可行决策，经济性分析需首先分析和计算与决策有关的各种维修费用要素，包括备件与器材、人力、库存、保障设备与设施、技术资料、包装与运输等费用，即仅计算那些直接影响维修级别决策的费用。通过对这些费用的估算，得到该决策的维修总费用，然后比较各个维修级别的费用，以选择费用最低和可行的待分析产品（故障件）的最佳维修级别。

由于在经济性分析过程中，需要全面考虑各种费用要素，而这些费用要素对应的主要是各种维修保障资源，所以，计算每一决策所需的维修费用的过程，也就是明确该决策对保障资源需求的过程，因此，最佳决策给出的不仅是装备在哪个级别上维修或报废的决策建议，同时也给出了最佳的维修所需保障资源的规划建议。

鉴于各所需保障资源费用的计算是经济性分析的核心，下面分别按照描述可行决策、分析决策事件、建立费用估算模型、进行敏感性因素分析的程序详细阐述费用计算过程，也即经济性分析的一般步骤和方法。

1）描述可行决策

根据装备的维修体制，构造故障件的维修流动过程，以描述可行决策。

通常，基层级的维修能力比中继级的低，而中继级的维修能力又比基地级的低。对于一个有多个装配层次的装备，当它发生故障后，可能存在如下故障件流动过程：基层级人员将发生故障的LRU 更换下来，并送往中继级；中继级人员则将故障的LRU 中故障的SRU 更换下来，并送往基地级；而基地级人员则将故障的SRU 中故障的SSRU 或零部件更换下来。如此逐级逐层进行工作，以保证故障装备及备件均得到维修。

这样，便实现了对一个维修级别决策的描述，可以看到：通常，LRU 在中继级修理，维修在基地级修理，而基层级仅承担维修的更换工作，在计算不同方案的费用时，此项工作的费用总是计算在内，不对维修级别决策产生影响的内容可不予考虑。

同时，也可以得到在进行不同的决策时，不同故障件维修的流动过程。

2）分析决策事件

事件是费用计算的基础。分析每一决策，明确决策所描述的维修过程中将发生的事件，可为后续计算费用奠定基础。

例如，对于上述决策，在中继级上，可能引发的事件有：

（1）为保证向基层级提供充足的LRU，而必须发生的LRU 采购、包装和运输及基层级仓库存贮（基层级送来故障的LRU 后，必然要立即带一个好的LRU 返回部队，以便及时修复装备，而坏的LRU 则经修复后作为备件，再供基层级换取）。

（2）为保证有充足的SRU 作为修理LRU 的替换件而必须发生的SRU 采购、包装和运输及仓库存贮。

（3）从由基层级流动过来故障的LRU 及返回基层级的包装与运输。

（4）为保证能够更换每个SRU 而配置维修设备与设施时发生的购置、安装以及维修设备与设施在维修工作中的能源消耗、损耗与折旧。

（5）维修过程中可能消耗一些材料。

（6）为使维修人员具有相应的维修技能而对其进行的培训。

（7）维修人员的工资、日常生活等。

（8）维修人员在维修过程中需要参考相关的技术资料。

3）建立费用估算模型

当一个可行决策所描述的过程中的相关事件确定后，对于每一个事件所需的维修保障资源、消耗资源及支持费用等要素便可明确，从而可建立费用估算模型，即构成了经济性分析模型，进而计算维修费用。

（1）总费用估算模型。

这里，只考虑在装备使用期内与维修级别决策有关的费用，即仅计算那些直接影响维修级别决策的费用。为阐明方法、简化程序，这里仅给出中继级维修（I）和基地级维修（D）费用的简化模型示例。简化模型如下：

式中：CD——基地级维修总费用；

CI——中继级维修总费用；

Cse——保障设备费用；

Csem——保障设备维修费用；

Ctd——资料费用；

Ctng——训练费用；

Css——安全库存费用；

Cps——故障件的包装、装卸、储存和运输费用；

Cs——备件的发运和储存费用；

Crp——修理供应费用；

C1——修理故障件的人力费用。

在利用上述费用模型计算出CD、CI 的数值后，通过比较即可作出决策。

（2）单一费用估算模型。

因各级别涉及的资源及费用类型各不相同，故采用的方法也不尽相同，无法一一进行模式化，这里仅以中继级贮存LRU 这个事件为例说明单一费用估算模型的应用方法。

假设中继级贮存LRU 这个事件所伴随的资源消耗是订货、包装与运输、仓库占用等，这些资源及费用的消耗可按如下步骤进行计算：

若中继级负责维修的LRU 的总数量为NI，LRU 的平均故障间隔时间为MTBF，平均周转时间为TSR，在根据LRU 的重要程度规定了备件保证概率P并得到标准正态分布分位点UP 后，便可计算出仓库的贮备数量NSR：

在得到LRU 的价格PS、运输费用率PCR、仓储费用率VCR，考虑了资金的时间价值RQ（T）后，可得到LRU 在中继级的备件费用CSP：

4）进行敏感性因素分析

通过上述步骤的分析，可以得到导致已作出决策的决定性因素。若对此进行敏感性因素分析，便可能找到使每一级别维修费用都有明显下降的结果，以此作为改进目标，从而影响装备设计和保障系统建立，为建立使用维修制度提供更优的决策支持信息。

此处仅给出示例，假定某产品的可靠性水平提高一倍，从每10 个使用小时发生1 次故障提高到每20 使用小时发生1 次故障，则LORA 的结果表明维修可在基地级完成，而且每一级维修的总费用也将有明显下降，见表6- 9（计算方法如上所述，计算过程从略）。

表6-9　维修级别分析的敏感性因素分析　万元

续表