维修性参数体系优化方案

维修性参数是度量维修性的尺度，因此它们必须能够进行统计和计算。维修性参数必须反映对产品的使用需求，直接与装备的战备完好、任务成功、维修人力及保障资源有关，体现在对装备的维护、预防性维修、修复性维修和战场损伤修复诸方面。不同的产品可以选用不同的参数指标，选用的参数指标既要能反映产品的维修性状况，又要便于分配、预计、试验、评估等。国家军用标准中规定的维修性参数有十余项，对于每种装备可以选用其中的一个或几个具体参数。其中，常用的参数有维修延续时间参数、维修工时参数、维修周期参数、维修费用参数及可用度参数，另外还有新近出现的绿色维修参数。下面分别对这几种参数进行介绍。

1.维修延续时间参数

缩短维修延续时间是装备维修性中最主要的目标，它是维修迅速性的表征。它直接影响装备的可用性、战备完好性，又与维修保障费用有关。由于装备的功能、使用条件不同，可选用不同维修延续时间参数。

1）平均修复时间（Mean Time to Repair，MTTR）

平均修复时间即排除故障所需实际修复时间的平均值。其度量方法为：在一给定时间内，修复时间的总和与修复次数N之比，即

当装备由n个可修复项目（分系统、组件或元器件等）组成时，平均修复时间为

式中　λi——第i个项目的故障率；

——第i个项目故障时的平均修复时间。

对于分布形式已知的修复时间，其平均值就是数学期望。例如，指数分布；正态分布；对数正态分布。

应当注意的是：

（1）所考虑的只是实际修理时间，包括准备时间、故障检测诊断时间、拆卸时间、修复（更换）失效部分的时间、重装时间、调校时间、检验时间、清理和启动时间等，而不计及供应和行政管理延误时间。

（2）对于不同的维修级别（或不同的维修条件），同一装备也会有不同的平均修复时间。在提出此指标时，应指明其维修级别（或维修条件）。

（3）平均修复时间是使用最广泛的基本维修性量度，其包括对装备寿命剖面各种故障的修复，而不限于某些部分或任务阶段。

2）恢复功能的任务时间（Mission Time to Restore Function，MTTRF）

恢复功能的任务时间是排除致命性故障所需实际时间的平均值。其量度方法为：在规定的任务剖面中，产品致命性故障总的修复时间与致命性故障总次数之比。它反映装备对任务成功性的要求，是任务维修性的一种量度。

MTTRF的计算公式与MTTR相似，只是它仅计及任务过程中的致命性故障及其排除时间。

3）最大修复时间Mmaxct

在许多场合，使用部门更关心绝大多数装备能在多长时间内完成维修，这时则可用最大修复时间参数。最大修复时间是装备达到规定维修度所需的修复时间，也即预期完成全部修复工作的某个规定百分数（通常为95％或90％）所需的时间，如可记为Max（0.95），括号中的数字即规定的百分数。当取规定百分数为50％时，即修复时间中值。

与MTTR相同，最大修复时间不计及供应和行政管理延误时间。在提出此指标时，应指明其维修级别。

4）预防性维修时间（Preventive Maintenance Time）

预防性维修时间同样有均值、中值和最大值，其含义及计算方法与修复时间相似，只是用预防性维修频率代替故障率，用预防性维修时间代替修复时间。

平均预防性维修时间是装备每次预防性维修所需时间的平均值。平均预防性维修时间可表示为

式中　fpj——第j项预防性维修作业的频率，通常以装备每工作小时分担的j项维修作业数计；

——第j项预防性维修作业所需的平均时间；

m——预防性维修作业的项目数。

预防性维修时间不包括装备在工作的同时进行的维修作业时间，也不包含供应和行政管理延误时间。

5）平均维修时间（Mean Maintenance Time）

平均维修时间是产品（装备）每次维修所需时间的平均值。此处的维修是把两类维修结合在一起来考虑，既包含修复性维修又包含预防性维修。其度量方法为：在规定的条件下和规定的时间内，产品修复性维修和预防性维修总时间与该产品维修总次数之比。平均维修时间可表示为

式中　λ——装备的故障率，

fp——装备预防性维修的频率（fp和λ应取相同的单位），。

6）维修停机时间率MDT和每工作小时平均修理时间（Mean CM Time to Support a Unit Hour of Operating Time，MTUT）

维修停机时间率是产品每工作小时维修停机时间的平均值，此处的维修包括修复性维修和预防性维修：

式中的第一项是修复性维修停机时间率，可作为一个单独的参数，叫作每工作小时平均修理时间，是保证装备单位工作时间所需的修复时间平均值。其量度方法为：在规定的条件下和规定的时间内，装备修复性维修时间之和与总工作时间之比。

MTUT反映了装备单位工作时间的维修负担，即对维修人力和保障费用的需求。它实质上是可用性参数。

7）重构时间MRT（Reconfiguration Time）

重构时间是系统发生故障或损伤后，重新构成能完成其功能的系统所需的时间。对于有余度的系统，重构时间是其发生故障时，使系统转入新的工作结构（用冗余部件替换损坏部件）所需的时间。

2.维修工时参数

维修工时参数反映维修的人力、机时消耗，直接关系到维修力量配置和维修费用，因此也是重要的维修性参数。常用的维修工时参数是维修性指数MI。维修性指数是每工作小时的平均维修工时，又称维修工时率：

式中　MMH——装备在规定使用时间内的维修工时数；(www.xing528.com)

TOH——装备在规定使用时间内的工作小时数。

减少维修工时、节省维修人力费用，是维修性要求的目标之一。因此，维修工时参数也是衡量维修性的重要指标。对于各种飞机，TOH用飞行小时数。国外先进歼击机，维修工时参数已由20世纪60年代的35～50维修工时每小时减少到目前的10维修工时每小时，这表明维修人力、物力消耗已大为减少。需要注意的是，MI不仅与维修性有关，而且与可靠性有关。提高可靠性，减少维修可使MI减小。因此，MI是维修性、可靠性的综合指标。

3.维修费用参数

维修费用参数是常用年平均维修费用，即装备在规定使用期间内的平均维修费用与平均工作年数的比值。根据需要也可用每工作小时的平均维修费用。这种参数实际上是维修性、可靠性的综合参数。为单独反映维修性，可用每次维修拆除更换的零部件费用及其他费用计算出每次维修的平均费用作为装备的维修费用参数。

4.其他相关参数

1）可用度参数

可用度的英文为Availability，曾被翻译为利用率、有效度，记为A。在国军标451«可靠性维修性术语»中规定为可用度。这个参数把维修性和可靠性综合考虑，是一个综合性的指标。其含义是：在规定的条件下，当任务需要时，装备处于可使用状态的概率，即

式中　U——装备的可使用（能工作）时间；

D——装备的不可使用（不能工作）时间。

U反映装备的可靠性，D反映装备的维修性。提高可靠性和维修性，即增大U和减小D，都可以使A增大。确定U和D的条件若不一样，就会有不同的可用度。

（1）固有可用度。固有可用度是在规定的条件下使用时，不考虑供应和行政延误时间以及预防性维修时间的可用度。在这种情况下，装备的不可用时间就仅是排除故障维修时间，可用时间就是故障间隔时间。在计算可用度Ai时都用均值，其表示为

式中　MTBF——平均故障间隔时间；

MTTR——平均修复时间，即。

Ai完全取决于装备固有的结构性能（可靠性参数MTBF和维修性参数MTTR），故称为固有可用度。

（2）可达可用度。可达可用度是在规定的条件下使用，不考虑供应和行政管理延误时间，但要考虑预防性维修和排除故障维修的可用度。可用时间是维修间隔时间，不可用时间是维修时间，同样都用均值计算，可达可用度Aa可表示为

式中　MTBM——平均维修间隔时间；

——由排除故障维修和预防性维修引起的平均维修时间。

Aa同样取决于装备的结构性能，并考虑了预防性维修，特别对于各种机械、机电装备更接近实际，更合适。

（3）使用可用度。使用可用度是指在规定的条件下使用，考虑维修、供应及行政管理延误时间的可用度。在此种情况下，不可用时间是维修、供应及行政管理延误时间之和，即总的平均停用时间MDT。使用可用度Ao可表示为

式中　MDT——＋平均后勤支援时间＋平均行政管理延误时间；

RT——平均待机时间（Ready Time）。

2）测试性参数

测试性参数反映了产品是否便于测试（或自身就能完成某些测试功能）和隔离其内部故障。随着装备的现代化和复杂化，装备的故障定位时间已经成为影响维修时间的重要因素，而故障定位时间与测试性参数紧密相关。常用的测试性参数主要有故障检测率、故障隔离率、虚警率和测试时间等。

3）绿色维修参数（考虑环境影响）

考虑环境影响的维修性设计评价指标包括绿色性指标、经济性指标和时间性指标，如图2-7所示。时间性指标、经济性指标和绿色性指标又分别可细化为不同的子指标项。

图2-7　基于持续发展理念的维修性设计评价指标

（1）时间性指标。维修快速是对产品维修性的主要要求之一，维修时间的长短是评价产品维修性设计好坏的重要指标；同时，维修时间的长短也直接影响产品的及时使用，以及维修费用的多少和维修停机所带来的生产损失的大小，因此维修时间也是用户评价产品维修活动的重要方面。维修活动评价的时间指标包括平均修复时间、最大修复时间、维修工时以及拆卸时间等，其中拆卸时间用于衡量产品在维修活动中及报废处理过程中拆卸所需要的时间。

（2）经济性指标。经济性指标也是评价绿色维修活动的一个重要指标。一项维修活动能够满足时间性、绿色性要求，但其维修费用过高也是不可行的。经济性指标主要包括维修时间的经济性指标、维修费用的经济性指标、零部件回收再利用的经济性指标和环境治理的经济性指标等子指标项。维修时间的经济性指标是指维修时间过长导致装备（设备或产品）不能使用而造成各类损失的费用；维修费用的经济性指标是指维修活动本身费用的多少，包括维修材料费用，维修人工费，维修设备、工具等各项的费用；零部件回收再利用的经济性指标是指为避免固体废弃物的产生，同时提高零部件或材料的回收利用率而发生的一些费用，该部分费用有一部分是支出费用，有一部分是收入费用；环境治理费用指标是指维修时对环境产生污染后，用于治理污染或预防污染产生而发生的费用，包括环境治理费用、污染预防费用等。

（3）绿色性指标。绿色性指标是为评价维修活动对环境影响、资源消耗而制定的指标，包括环境影响指标、资源利用指标和能源利用指标三个方面。

①环境影响指标。环境影响指标主要指产品寿命周期中与维修有关的环境指标，它主要包括固体污染物指标、液体污染物指标、大气污染物指标和噪声污染指标，如图2-8所示。其中，在评价实施过程中以固体和液体污染物指标为主要评价指标。

图2-8　环境影响评价指标体系

a.固体污染物主要是指维修中更换下来的已损坏的零部件（多为金属材料、塑料或橡胶）和各种维修材料的固体废弃料。维修的绿色性要求由维修产生的固体废弃物的材料、零部件得到尽可能高效的重复利用，使固体废弃物降到最少或消失。按材料组成分，固体污染物指标可分为金属废弃物、塑料和橡胶废弃物，以及其他固体废弃物。

b.维修中的修复、保养等工作经常要对需要维修或养护的零部件进行清洗，定期更换油液、润滑等，产生的废水或废油液中含有各种有机物，大量悬浮物、硫化物，以及重金属（如汞、镉、砷）等，会对水体造成污染，即液体污染物。液体污染物指标包括各种废油污染和废水污染。目前在水体污染评价中共有30多种指标，针对不同的维修工艺活动可以选择不同的参数评价水体污染。

c.大气是人类赖以生存的最基本的环境要素。维修活动中的焊接、加热、喷涂、打砂等活动会产生污染环境的一些粉尘或废气。绿色维修活动要求将与大气污染有关的指标控制在规定标准限度内。

d.噪声不仅危害健康，而且会降低工作效率，使人精神涣散，容易酿成工伤事故。因此，控制维修过程中的噪声污染也是很有必要的。

②资源利用指标。这里的资源包括产品维修过程中使用的材料资源（备件和耗材）、设备资源、人力资源和信息资源4种指标。其中，重要的是材料资源指标，材料资源指标反映了产品维修过程中对材料的利用程度，因此，材料资源指标以材料利用率、材料回收利用率、有毒有害材料使用比例等来表示。设备资源指标是衡量维修组织管理的重要方面，包括设备利用率、设备资源的优化配置等。人力资源指标反映维修人员和管理人员的素质及对绿色知识的掌握情况。更广义的还有信息资源指标，它反映维修机构对产品设计、维修工艺等相关信息的掌握和利用情况。

③能源利用指标。节约和充分利用能源是绿色维修的一个特性，若能源利用率高，则就节约了资源，减少了环境污染。能源利用指标包括能源类型、再生能源使用比例、能源利用率、使用耗能等。