本书以舰船装备全寿命期内的诸项维修保障工作内容为研究对象，以实现舰船装备及其配套保障系统的“最佳耦合”和“最佳匹配”为研究目标，以不同类型的舰船装备维修保障工程新技术为研究手段，围绕舰船装备固有保障特性设计、舰船装备在航状态评估与管理、舰船装备等级修理优化决策与管控实施、舰船装备保障资源需求预测与优化配置四项专题，详细论述了维修保障相关工程新技术。本书可作为高校相关专业本科高年级或研究生的教学用书，也可作为装备论证、研制、生产以及维修保障等工程技术人员与管理人员的参考书。

序 装备维修保障是保持、恢复和改善装备性能所采取的各项保障性措施和相应管理活动的统称，是装备保障能力建设的重要组成部分。装备维修保障成效的好坏，将影响装备遂行任务能力的生成、保持与提高，甚至直接关系着装备遂行任务的成败。 舰船作为一类系统化程度高、复杂程度大、可靠性和环境适应性要求严的大型装备综合耦合实体，与其相关的舰船装备维修保障工作尤为复杂，且技术分析难度与工程实现难度均较大。尤其是近些年来，随着舰船装备科技创新态势的高速发展，舰船装备体系化、信息化、智能化特征显著提高，高效契合的舰船装备维修保障工程活动对装备遂行任务成功的能动作用愈发重要。此时，完全依赖传统的通用装备维修保障工程理论，开展新时期舰船装备复杂系统的诸项维修保障工程技术活动与管理活动，显然已不合时宜、捉襟见肘。为此，亟须面向新时期舰船装备维修保障工程技术的新特点和新需求，建立新体系、探索新规律、寻求新突破，进而为丰富发展新时期舰船装备维修保障先进理论，提供前沿技术支撑。 本书以舰船装备全寿命期内的诸项维修保障工作内容为研究对象，以实现舰船装备及其配套保障系统的“最佳耦合”和“最佳匹配”为研究目标，以不同类型的舰船装备维修保障工程新技术为研究手段，围绕舰船装备固有保障特性设计、舰船装备在航状态评估与管理、舰船装备等级修理优化决策与管控实施、舰船装备保障资源需求预测与优化配置四项专题，开展了大量维修保障工程技术层面的详细论述工作。其中： （1）关于舰船装备固有保障特性设计：通过引入“舰船装备保障特性一体化设计技术”和“舰船装备多状态可靠性建模与分析技术”，较好地解决了舰船装备复杂系统在新研状态下的可保障、易保障、好保障问题。 （2）关于舰船装备在航状态评估与管理：通过引入“舰船装备在航技术状态评估技术”，较好地解决了舰船装备在航期间的技术状态可控、保障需求可测、管理实体可定问题。 （3）关于舰船装备等级修理优化决策与管控实施：通过引入“舰船装备等级修理结构优化技术”和“舰船装备等级修理综合管控技术”，较好地解决了舰船装备持续在航潜能充分发挥和等级修理综合效益最优问题。 （4）关于舰船装备保障资源需求预测与优化配置：通过引入“舰船装备保障资源需求分析技术”、“舰船维修器材需求分析与储供优化技术”和“面向任务的舰船携行器材保障方案优化与评估技术”，较好地解决了舰船装备在不同任务阶段实施维修保障活动的资源配备充足化和精确化问题。 鉴于本书的主要论述内容均具有一定的装备维修保障工程前沿技术特征，面向的读者应具备一定的舰船装备维修保障工程理论基础和工程技术实践基础。本书可作为高等院校装备通用质量专业本科毕业学年或研究生的教学用书，也可作为装备论证、研制、生产以及维修保障等相关单位工程技术人员与管理人员的工程参考用书。 在本书的撰写过程中，得到了海军工程大学舰船与海洋学院各位领导、同事的大力支持，特别感谢朱石坚教授、金家善教授、张永祥教授对于本书各章节内容提出的宝贵修改意见，以及罗忠副教授、俞翔副教授、魏国东博士对本书部分章节内容给予的无私帮助。 亚瑟·叔本华说：“智慧只是理论而不付诸实践，犹如一朵重瓣的玫瑰，虽然花色艳丽，香味馥郁，凋谢了却没有种子”。囿于作者的知识水平与保障工程实践经验所限，书中所述舰船装备维修保障工程新技术内容，可能还存有部分疏漏或需要结合舰船装备保障工程实践进一步改进之处，敬请广大读者不吝赐教、批评指正。

第一篇　舰船装备维修保障工程技术新需求 第 1 章　舰船装备维修保障工程技术新需求......................................... 3 1.1　装备维修保障概念的提出...................................................... 3 1.2　装备维修保障工程............................................................... 5 1.3　装备维修保障工程技术发展................................................... 7 1.3.1　可靠性工程技术发展现状与发展方向............................... 7 1.3.2　维修性工程技术发展现状与发展方向..............................10 1.3.3　保障性工程技术发展现状与发展方向..............................12 1.4　舰船装备维修保障工程的新技术需求.....................................15 1.4.1　舰船装备维修保障工程的技术特点.................................15 1.4.2　舰船装备维修保障工程的新技术需求..............................18 1.4.3　舰船装备维修保障工程的新技术体系..............................19 第二篇　舰船装备保障特性建模、分析与设计技术 第 2 章　舰船装备保障特性一体化设计技术........................................23 2.1　几类装备保障特性..............................................................24 2.2　舰船装备保障特性一体化设计..............................................27 2.2.1　装备一体化设计理念.....................................................27 2.2.2　装备保障特性一体化设计基本流程.................................28 2.2.3　舰船装备保障特性一体化设计技术框架与关键技术...........29 2.3　舰船装备保障特性一体化设计协同仿真技术...........................31 2.3.1　以可用度为中心的舰船装备保障特性指标一体化分配与与权 衡........................................................................31 2.3.2　基于 FMECA 的舰船装备保障特性一体化设计分析...........35 2.3.3　舰船装备保障特性一体化设计协同仿真平台....................39 2.4　舰船装备保障特性一体化设计综合集成技术...........................46 2.4.1　舰船装备保障特性一体化设计中的综合集成需求..............46 2.4.2　舰船装备保障特性一体化设计综合集成关键技术..............48 2.4.3　舰船装备保障特性一体化设计综合集成平台....................50 第 3 章　舰船装备多状态可靠性建模与分析技术..................................56 3.1　舰船装备多状态系统...........................................................57 3.2　多状态系统可靠性建模基础..................................................59 3.2.1　多状态系统数学模型.....................................................59 3.2.2　多状态系统可靠性度量参数...........................................60 3.3　多状态系统可靠性分析方法..................................................62 3.3.1　马尔可夫过程法...........................................................62 3.3.2　通用生成函数法...........................................................64 3.4　基于马尔可夫过程的舰船装备多状态系统可靠性分析..............66 3.4.1　基于马尔可夫过程的多状态单元可靠性分析....................67 3.4.2　基于马尔可夫过程的多状态系统可靠性分析....................68 3.5　基于通用生成函数的舰船装备多状态系统可靠性分析..............77 3.5.1　几类装备复杂系统通用生成函数....................................78 3.5.2　基于通用生成函数的多状态系统可靠性分析....................82 第三篇　舰船装备在航技术状态评估技术 第 4 章　舰船装备在航技术状态评估技术...........................................93 4.1　传统舰船装备技术状态评估方法...........................................94 4.1.1　传统舰船装备技术状态评估内容....................................94 4.1.2　传统舰船装备技术状态评估不足....................................95 4.2　舰船装备技术状态评估方法改进思路.....................................97 4.3　舰船装备技术状态评估改进方法...........................................98 4.3.1　设备层级技术状态评估.................................................98 4.3.2　系统层级技术状态评估............................................... 100 4.3.3　舰船层级技术状态评估............................................... 106 4.4　改进舰船装备技术状态评估方法应用案例............................ 107 4.4.1　评估范围................................................................... 107 4.4.2　组织实施................................................................... 108 4.4.3　评估过程及数据分析................................................... 110 4.5　舰船装备技术状态评估机制改进建议................................... 114 4.5.1　健全技术状态评估标准体系......................................... 114 4.5.2　完善技术状态评估组织体系......................................... 115 4.5.3　建立技术状态评估信息系统......................................... 115 4.5.4　加强技术状态监测手段建设......................................... 115 4.5.5　建立基于技术状态的维修机制...................................... 116 第四篇　舰船装备等级修理优化决策与组织实施技术 第 5 章　舰船装备等级修理结构优化技术......................................... 121 5.1　我国舰船等级修理结构现状................................................ 122 5.1.1　修理结构现状............................................................ 122 5.1.2　面临的新挑战............................................................ 123 5.2　美国海军舰船等级修理结构简介......................................... 124 5.2.1　美军舰船修理类别...................................................... 124 5.2.2　美军舰船修理结构...................................................... 125 5.2.3　美军舰船修理类别和结构的特点.................................. 127 5.2.4　美军舰船修理类别和结构的启示.................................. 130 5.3　等级修理结构优化的目标与要点......................................... 131 5.3.1　优化总体目标............................................................ 131 5.3.2　优化技术要点............................................................ 131 5.4　舰船修理结构优化案例分析................................................ 134 5.4.1　舰船等级修理时机要求............................................... 134 5.4.2　舰船修理结构优化的基本形式...................................... 137 5.4.3　不同使用强度下的舰船修理结构.................................. 137 5.4.4　优化前后舰船修理结构对比......................................... 139 5.5　配套机制的建立................................................................140 5.5.1　依据状态信息确定舰船修理需求机制............................ 140 5.5.2　舰船主要设备整机“先换后修”机制............................ 142 5.5.3　舰船水下清洗机制...................................................... 144 第 6 章　舰船装备等级修理综合管控技术......................................... 147 6.1　舰船装备等级修理进度管控技术......................................... 147 6.1.1　舰船装备等级修理进度的潜在风险............................... 147 6.1.2　几类舰船装备等级修理进度管控技术............................ 148 6.1.3　舰船装备等级修理关键链管控技术............................... 149 6.1.4　舰船装备等级修理关键链识别方法............................... 152 6.1.5　舰船装备等级修理缓冲区设置方法............................... 154 6.1.6　基于关键链的舰船装备修理进度管控案例...................... 156 6.2　舰船装备等级修理安全管控技术......................................... 159 6.2.1　舰船装备等级修理安全的潜在风险............................... 159 6.2.2　舰船装备等级修理安全管控对策.................................. 159 6.2.3　基于风险源排查的舰船装备修理安全管控案例............... 160 第五篇　舰船装备保障资源建设需求分析技术 第 7 章　舰船装备保障资源需求分析技术......................................... 169 7.1　保障性分析的技术内涵...................................................... 170 7.2　舰船装备保障性分析的特点................................................ 171 7.3　舰船装备保障性分析的主要任务......................................... 173 7.4　几类保障性分析技术的逻辑关联......................................... 174 7.5　舰船装备复杂系统保障性分析技术...................................... 175 7.5.1　故障模式、影响及危害性分析技术............................... 175 7.5.2　以可靠性为中心的维修分析技术.................................. 181 7.5.3　使用与维修工作分析技术............................................ 187 7.5.4　修理级别分析技术...................................................... 192 7.6　舰船装备复杂系统保障资源需求分析案例............................ 196 第 8 章　舰船装备维修器材需求分析与储供优化技术......................... 204 8.1　舰船装备维修器材保障概述................................................ 204 8.1.1　舰船装备维修器材保障的特点及难点分析...................... 204 8.1.2　国内外研究概况......................................................... 205 8.2　典型寿命分布产品的维修器材需求预测模型......................... 206 8.2.1　维修器材保障概率计算一般方法.................................. 206 8.2.2　伽马型寿命分布产品需求预测模型............................... 207 8.2.3　正态型寿命分布需求预测模型...................................... 208 8.2.4　威布尔型寿命分布需求预测模型.................................. 210 8.3　装备产品单元寿命分布参数估计......................................... 215 8.3.1　寿命数据类型............................................................ 216 8.3.2　寿命分布参数估计方法............................................... 216 8.3.3　一种改进的小子样寿命分布参数估计方法...................... 218 8.4　舰船装备维修器材初始配置模型......................................... 219 8.4.1　库存对策及状态分析................................................... 219 8.4.2　维修器材保障效能指标............................................... 219 8.4.3　维修器材初始配置优化模型的构建............................... 220 8.5　面向三级供应体系下的维修器材配置模型............................ 223 8.5.1　维修器材多等级保障基础理论...................................... 223 8.5.2　维修器材保障过程分析............................................... 224 8.5.3　维修器材需求率及供应周转量计算方法......................... 225 8.5.4　基于三级供应体系下维修器材配置优化模型.................. 229 8.6　面向装备使用阶段的维修器材采购方案优化......................... 231 8.6.1　不可修器材采购及供应优化模型.................................. 231 8.6.2　可修复器材采购及供应优化模型.................................. 233 第 9 章　面向任务的舰船装备携行器材保障方案优化与评估技术......... 237 9.1　自主保障下考虑需求相关的舰船装备可用度建模................... 237 9.1.1　考虑需求相关的维修器材状态模型............................... 238 9.1.2　非稳态条件下的装备可用度计算模型............................ 239 9.2　基于单舰自主保障的携行维修器材配置优化......................... 240 9.2.1　多约束下单舰携行维修器材配置模型............................ 241 9.2.2　模型求解方法............................................................ 242 9.2.3　初始约束因子的确定及动态更新策略............................ 243 9.3　基于编队自主保障的携行维修器材动态优化......................... 244 9.3.1　基于等效寿命的冗余设备维修器材需求率...................... 244 9.3.2　任务周期内维修器材动态供应模型............................... 246 9.3.3　编队携行维修器材动态配置优化模型............................ 248 9.4　舰船装备维修保障过程建模................................................ 249 9.4.1　层次赋时着色 Petri 网概述........................................... 249 9.4.2　基于 HTCPN 的保障系统模型..................................... 251 9.5　舰船装备维修保障资源评估指标体系................................... 255 9.5.1　评估指标体系构建...................................................... 255 9.5.2　底层主要指标计算模型............................................... 257 9.6　基于任务成功性的保障能力评估模型................................... 260 9.6.1　舰船装备任务成功性评估模型描述............................... 260 9.6.2　评估指标权重的确定方法............................................ 262 9.6.3　舰船装备保障能力评估模型......................................... 264 9.6.4　基于任务成功性仿真的保障方案调整............................ 265 参考文献.......................................................................................267