空军可靠性与维修性的制度化

Woodrow

作者:蔡少英

1. 引言
       在正确的时间把弹 药投送到正确的目标是空军的主要战略和战术任务。执行这一任务的能力反映了构成整个任务的许多因素，包括提供的出动架次、武器投送能力和飞机的能力、飞行人员的数量和素质、电子对抗、任务护航、情报和气候。我们讨论的重点放在出动架次对任务效能产生的影响上。
       对不同类型的任务要设计不同概念的飞机系统；但所有系统在平时都要努力产生尽可能多的每天物理出动架次数。提高出动架次的主要方法是通过可靠性、维修性和保障性设计。但在设计过程中，通常后勤保障的考虑要让位于航空电子、雷达、电源系统等的新作战要求。具有讽刺意味的是，这些改进并不一定能提高出动架次。
       由于新武器系统的设计能力是在采办过程中确定的，设计折中选择是项目经理的最高责任，本文提供了系统性能的不同方面，提出了一些有助于系统项目经理确保可靠性、维修性和保障性要求转化到可实施合同中并最终可支持武器系统的解决方案。
2．能力和可用性
      效能是两个主要因素的函数：系统（硬件和飞行人员）能力（表示为速度、高度、负载和转向能力）和可用性（包括可靠性、维修性和保障性）。具有能力和可用性的武器系统是采办过程所追求的。“可靠性”的挑战是要降低武器系统维护和修理停机的量，从而提高系统对分配任务的可用性。“维修性”的挑战包括把维修的方便程度设计进武器系统中，如对磨损快的部件要避免出现接触部件的时间比实际修理或更换的时间更长的情况。“保障性”的挑战包括把更简单的保障要求设计到武器系统中，对燃料用常用的连接器、用常用的地面设备或常用的外部贮放物和弹 药，提高备用件、工具或专用设备的可用性，确保不中断保障。
      可靠性和维修性（R&M）直接构成了系统性能。系统在任务期间执行功能的概率直接与部件可靠性有关。故障越少，加上更准确的诊断和故障隔离以及在维修过程中减少资源要求，就可大大提高系统可用性。可用性提高不仅可提高和平时期支持培训要求的日常飞机数，而且可为战时地位的确立提供更好的起点，加强保持作战出动架次的能力。当然，可用性还可通过购买更多备用件或采用专门的维护程序（如同型装配和强化维护活动）来提高。但这些“追赶”式的方法带来的是高昂的保障费用和预算的不足。
      保障人员、设备和备用件的费用也直接受R&M的影响。提高可靠性，系统故障就可降低，从而减少对备用件和维护活动的需要。提高维修性可进一步降低备用件和维护活动的量，同时还可降低对特殊测试设备和人员的需要。通过更准确、可靠、内置测试能力和自动测试设备来提高故障隔离，还可减少备用件要求、维护活动和所需的技术水平。通过这些领域的改进，可大量节约人力、培训、设备和设施费用。
      每个空军项目经理都知道需要可靠、可维修和可保障的武器系统。问题是如何实现这些目标和作出对后勤保障（可靠性、维修性和保障性）有正面影响的项目决策。
3. 实现保障目标
       采办过程要求要确定要求；一个跟踪进度的后续管理系统；一个确保空军获得所支付价值的测试系统；以及确保所购系统可靠、可维修和可保障的可实施合同。
       武器系统项目办公室（SPO）和负责后勤的项目副经理（DPML）主要责任是确保新武器系统真正可靠、可维修和可保障。SPO和DPML所遇到的困难是把需要转化为可实施的合同。例如，一个确定维修性要求的常用标准是维修工时每飞行小时（MM/FH）。低MM/FH是项目的目标（表1显示了目前战术系统的方法）。
表1

飞机类型	标准MM/FH－CY3
F-16A	31.7
A-10A	27.98
F-4E	62.18
F-4D	45.90
F-1110	85.36
F-111E	62.64

来源：FYBC-83战术飞机保障性比较，AF/LEYYC

       单用MM/FH较困难，因为标准不好规定，而且现在在合同中不能强制执行。一般地，MM/FH包括了在一个基地中所有直接维护工时和保障飞机系统所需要的组织与中间水平的维修。“所有”一词非常宽泛。而且一个大型指挥部（MAJCOM）或基地的维护工时计算方法与其他基地可能不同，不同的飞机武器系统甚至不同的国防企业合同商，其计算方法也可能不同。

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      实际上每个武器系统都需要常规计划的维修活动。因此系统中要设计一定的维修水平，确保一定的可靠性水平。但非计划出错维修活动给维修人员带来了最大的困难。计划维修类似于汽车的常规换油和发动机调整，甚至是长期的预先维修，如更换轮胎、空气过滤器和制动衬面。非计划维修是汽车的油路、抽水机或车轴损坏。飞机系统的问题是如何确定非计划与常规计划维修。一种方法是跟踪两次非计划维修之间的平均飞行小时（MFHBUM），它可更清楚确定飞机武器系统的实际可用性。要合理确定维修的工时，必须考虑计划和非计划工时。
      另一个衡量方法是系统可用性。我们需要可清楚了解和强制实施的标准或可确定战时实际飞机可用性的标准。目前空军是用不同飞机武器系统的实际经验来设立可用性标准；但对于新武器系统，我们通常只能推测其标准。空军应在购买前规定预期的出动架次，尤其是为战时计划着想。但我们通常是在预先不知道战时每日出动架次是多少的情况下购买飞机的。
空军的规程并没有明确规定所有这些参数。需求说明（SON）、系统作战能力说明和项目管理指令（PMD）通常并不规定平均故障间隔时间（MTBF）或平均维修间隔时间（MTBM）或所用的计算方法，但DPML和SPO有责任确保在飞机设计和作战试验与评价（OT&E）期间考虑这些方面。
      可实施、可跟踪标准与计算方法不仅是整个系统所需要的，也是飞机中每个子系统所需要的。例如，水压系统、弹 药分发系统、航空电子系统、雷达系统、飞行人员弹射系统、起落装置系统和机身都需要设立 MTBF。对每个子系统要求要进行说明，并为每个武器系统设立用于计划和非计划维护的累积标准。
      SPO主管、承包商和DPML从何处可获得这些标准和方法呢？当然一个主要来源是以往在线武器系统的经验和要求。但这些只能满足新技术层面的部分要求，而武器系统能力要求的变化很大。对提供有所有可用历史原则、标准和方法的公认规程和文件以及所有目前和以往的大型武器系统和子系统，后勤人员应随时进行研究和分析。有了这些功能领域和子系统主清单，后勤项目要求官员就可对标准进行比较，较容易确定新的可实现的可靠性、维修性和保障性水平。实际上，它的好处还包括来自其他军种经验的标准。
       设立标准和要求仅仅是此过程的一步。标准是否能实际转化为可用性要取决于各个飞机采购项目中使用的管理方法和控制体系。在空军参谋部或SPO/DPML级没有的解决问题会在更低层次或留待承包商来决策。如果不能清楚地设立要求和制定有效的管理体系来控制项目，那么在以后的采办过程中会不可避免地造成费用控制和后勤方面的问题。
我们需要强有力的自上而下的方法，这是最能从以往的错误中吸取教训的方法。AFR 57-1作战需求说明（SON）是过程的开始，新版本为这种方法提供了更清晰的框架，有更详细的项目要求。一旦项目获得认可而成为可行的空军要求，就要制定项目管理指令（PMD）。不幸的是，PMD一般不会包括SON和系统作战能力说明的所有要求。每个项目研制的反复都应建立在此过程中以往每个步骤的基础上，确保转化过程中没有遗漏。PMD应为完整的工作说明，飞机武器系统的采购合同要根据这一说明来制定，但这一方法在今天的飞机采办体系中并非标准做法。 PMD现在常常只是对管理步骤、责任和优先地位的概述，而不是系统管理要求的全面说明。
      例如，我们以为可靠性的合同值（实际上可以是任意的作战适用性特性）是在作战标准设立以后（而不是以前）表述。但F-16要求的作战能力（ROC）并非如此。F-16项目从飞行工具技术验证快速进入武器系统的研制，使F-16 ROC变成了“回填”式的文件。
      DOD 指令5000.40和5000.39中指出从里程碑0阶段到整个工程全面研制（FSED）/生产过程，都需要重视R&M要求。可靠性和维修性大纲计划及其各种元素在MIL-STD-785和MIL-STD-470中都作了规定。但完全实施这些指令在不同类型的设备和武器系统项目中存在差异。对于实现更大R&M的系统这一目标我们没有什么疑问，但最重要的问题是，在面临资金、费用、进度、系统性能和政治约束的矛盾需求时是否能够把所有关键结构项目内容结合在一起。

Woodrow

      通常研制合同不反映领导和项目经理在不同层面上对承包商要求的想法。因此最好的项目经理其最好的意图会消失在从一个层面到另一层面的错综复杂的文件中。另外，在折中平衡管理决策中被认为最优先的并不总是高层管理认为应该强调的东西。也就是说，除非要求和优先的东西在每个文件中都详尽清楚地说明，否则无法保证它们在武器系统生产时得到满足。SPO和DPML必须积极地对综合优先内容和要求进行说明。所有人对规程和目标都必须非常清楚，高层管理必须定期进行跟踪，确保规定的优先内容和要求得到合理的执行。
      与这种方法相结合，必须要与主承包商建立非常密切的关系，采用给予酬金奖励制度等机制，空军直接参与到更高效率生产技术（MANTECH）的开发中，并为此给SPO和DPML提供专门的资金。只有当SPO和DPML能够施加足够的压力，才能确保他们各自的要求得到满足。
      有些人会说，这个概述仅仅是再次陈述了现在的空军采购系统是如何工作的；那么有什么新的东西吗？实际上这仅仅是管理良好的项目在有的时候采取的管理方式。它们不是标准，这从各个项目所遇到的战时保障性有限、低出动架次、新飞机与老型号相比人力要求增加、中间层维护要求上升以及低系统可靠性造成的过度备用件费用和要求等问题中可以得到证实。解决一部分问题是有帮助的，但要确保空军得到经济有效、可靠、可维护和可保障的飞机武器系统，需要一个全新的管理力度。在管理方法、要求过程和检测程序形成全面的制度和文件以前，采办的问题以及今后战时可用性的困难仍将存在。

4.问题的概括
这一问题的4个部分是：
（1）系统要求通常较模糊，缺乏定义，造成可靠性、维修性和保障性标准只能留给合同设计工程师来确定。
（2）项目管理文件不够详细，在从一个文件转化成另一文件时常常损失目标和要求，各个部门之间的优先性并不总是一致。
（3）资金一般不提供给专门包含R&M系统要求的奖励金制度。
（4）检测和审查管理跟进只是零星进行，全面自上而下的管理审查通常很有限。
对于广泛的问题需要全面的修正方法。但有一件事是肯定的，武器系统可用性问题不加注意的话在短期内不会得到改进。
5.建议
下面提出解决这些问题的建议：
（1）应设立权威性的要求制定标准。
（a）对于计划和非计划维护之间的平均飞行小时数、维护工时每飞行小时、维护工时每一出动架次、平均停机时间、平均维护间隔时间、最大维修时间、维修的平均工时、平均需求间隔时间、平均关键故障间隔时间以及其他与可用性有关的适用测量值，都需要清楚规定和普遍了解的计算方法以及全面的定义。
(b)在一个全面的规程中应包含计算方法和容易理解的定义。（AF JL中首次尝试把适当的定义都集中在一起。制定的方法必须适用于基地级、大型指挥部和主要承包商。）
（c）所有目前和以往大型武器系统使用的可靠性、维修性和保障性标准都应统一到一个文件中，列出以往的能力和方法，包括子系统的和所有军种使用的。
（2）应制定一个具有全面归档过程的详细管理系统方法。
（a）在全面规程中要逐个步骤地说明自上而下的管理方法。几个适用的规程需要统一到一个空军管理规程中。
（b）对新的管理方法要进行归档，统一各种项目系统文件，确保每个连续的产品全面结合以往列出的要求、管理概念、优先性和控制。
（c）空军参谋部、SPO、DPML、MAJCOM和承包商在此过程中的关系和责任要在全面规程中进行说明。
（d）在规程和每个PMD中要特别说明与系统性能、费用、进度和安全有关的R&M的优先性。
（e）对要求尽早把R&M要求结合到工程设计中（在关键设计评审以前，不得晚于下一步计划继续以后）的管理重点要明确归档。
（3）在武器系统研制开始的时候应有专门的资金计划，明确支持FSED和早期生产过程中的R&M增长和成熟。
（4）应在一个全面的空军规程中结合一个全面的武器系统采办检测、审查和管理监督跟踪与反馈系统。
（a）需要结合供空军参谋部、SPO、DPML和MAJCOM项目经理使用的空军检测要求、原则和标准，确保R&M要求得到一致和有效的遵守。
（b）空军审计局的介入、程序和项目参与要明确规定，情报R&M要求得到一致、有效和高效率的满足。
（c）要制定出涵盖可靠性、维修性和保障性所有方面的管理报告（反馈系统）。
（d）必须规定项目管理评审（PMR）要求（监督），包括要讨论的领域、管理方法、优先性、计划的项目研究和进展情况、参与方和频率。

tdg537

我国什么时候把可靠性设计大量应用于民用，我国产品的质量一定会有很大的提高的，中国制造在世界会有更大的市场