基于可靠性的舰船全寿命周期费用优化研究

发布时间：2020-03-26 09:53

【摘要】：舰船是国家海上实力的标志之一,其研制水平提升是增强海军作战能力,提升海军核心军事竞争力,走向军事强国的重要途径。舰船是一种具有多任务、多功能、长期使用的可修复大型复杂装备系统,其研制、使用周期长,采购使用和保障费用昂贵,尤其是新研舰船的全寿命周期费用巨大并有大幅上涨趋势。长期以来,我国海军装备部门在装备研制和论证过程中存在两个极端思想:一是重装备性能指标,轻费用权衡,研制过程中片面追求性能指标的提升,导致装备研制和采购费用急剧增加;二是片面采用采购费用最低的准则,即以采购费用最低作为采购装备的依据,导致装备后期的维修保障费用剧增。如何提高舰船技术性能水平,研发出既满足军方的技战术要求,同时有效控制全寿命周期费用的舰船,是我国海军装备论证与研制部门面临的重要课题。在新形势下,为提高经费使用效益,海军军内贯彻严格的经费管理制度,明确了按战斗力标准使用经费的原则。深入研究舰船全寿命周期费用发生和发展变化的内在规律,科学有效的降低和控制舰船全寿命费用,加大舰船全寿命周期费用管理力度势在必行。在舰船的全寿命周期费用中,使用与保障费所占比重最大,而舰船的可靠性又是影响使用与保障费用的重要因素。目前,对舰船全寿命周期费用管理尤其是从可靠性视角对舰船全寿命周期费用进行优化研究尚不深入。因此,本论文从可靠性视角,对舰船全寿命费用试图通过进一步的系统、深入研究,在分析舰船研制与采购费用、舰船使用维修与保障费用的影响因素的基础上,构建了基于可靠性的舰船全寿命周期费用预测相关模型以及优化与权衡模型,提出舰船全寿命周期费用优化的相关对策建议。论文从海军装备论证部门的角度出发,研究全寿命周期费用的决策管理与可靠性工程理论在舰船全寿命周期费用管理中的应用,综合运用解释结构模型、层次分析、群组决策特征根等方法,识别出影响舰船研制与采购费用、使用维修与保障费用最为显著的影响因素;并应用多元回归分析技术,构建基于影响因素的舰船全寿命周期费用估算模型;对装备性能与可靠性设计中的指标方案和备选方案进行决策方法研究,考虑在经济可承受性目标的范围内对装备的多个备选方案进行决策的问题;通过费用、性能与可靠性设计的权衡研究求出最优的费用目标和指标方案。首先,在分析海军发达国家现行的舰船全寿命周期费用的决策与管理方法的基础上,对舰船全寿命周期费用、性能与可靠性优化设计的主要流程、舰船全寿命周期费用分解的方法和主要原则、影响舰船全寿命周期费用的主要因素及其相互关系进行了深入研究。其次,运用解释结构模型和层次分析等方法,识别出可靠性参数是舰船研制与采购费用中最为显著的影响因素,分析了可靠性对舰船研制与采购费用的影响,并构建了基于可靠性的舰船研制与采购费用估算模型,并以算例形式对所构建的费用估算模型进行验证。再次,运用了群组决策特征根的方法,筛选出可靠性和维修性两项最为显著的舰船维修与保障费用影响因素,并建立了基于可靠性和维修性的舰船使用维修与保障费用之间关系的预测模型,以算例形式对建立的预测模型进行验证。依据可靠性对舰船全寿命周期费用影响分析,以舰船的可靠性参数(如可靠度、故障率等)、维修性参数为基础,以舰船全寿命周期费用最低为目标函数,建立了舰船的全寿命周期费用优化模型,为舰船可靠性与费用的权衡优化奠定了基础。研究了在舰船立项论证阶段的费用、性能与可靠性的权衡方法。建立舰船系统的可靠性分配方案、维修性分配方案和保障性分配方案,提出费用、性能与RMS的费用的权衡模型。以费效比最小为目标确定舰船装备的优化方案,并分析了方案设计阶段存在多种备选方案时的权衡和决策方法。最后,通过对基于可靠性对舰船全寿命周期费用的研究,借鉴国外海军发达国家的经验,根据各项费用不同特点,提出了舰船全寿命周期费用优化战略,以及基于可靠性的舰船装备研制费用、采购费用、使用维修费用和使用保障费用管理等的对策及建议。
【图文】：

全寿命周期费用,早期决策,装备设计,阶段

第３章基于可靠性的舰船研制与采购费用研究逡逑４）优选总体方案，进行总体方案设计，协调、提出分系统技术状态要求５）协调型号初步技术要求，选择确定总体方案，主要战术技术指标的规调各分系统指标要求，协调型号试验要求，规划大型地面试验和海试初６）拟定可靠性设计准则，进行可靠性设计和可靠性指标分配，拟定可靠提出可靠性增长方案和可靠性鉴定试验方案，拟订标准化要求和标准化７）进行关键技术和关键设备攻关，提出型号研制必须解决的技术改造、；提出关键设备和关键零部件、材料、电子元器件项目并落实解决方法８）初步确定主要设备和配套件试制生产厂家等。逡逑以看到，上述因素已经决定了舰船装备的全寿命周期费用。目前国内的舰号和在列型号在全寿命周期费用方面尚无有价值的费用情况统计分析。逡逑国国防部分析了阿利？伯克级驱逐舰各研制阶段对全寿命周期费用的影响。逡逑１００邋逦逡逑

曲线,舰船装备,舰船研制,费用

逦Ｉ段Ｉ邋段邋Ｉ邋ｐｊｌｋ邋｜逦＇丨逡逑图３．３寿命周期阶段决策对费用的影响曲线逡逑Ｆｉｇ３．３邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｄｅｃｉｓｉｏｎ邋ｍａｋｉｎｇ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｃｏｓｔ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ｌｉｆｅ邋ｃｙｃｌｅ邋ｓｔａｇｅ逡逑３邋？邋２邋可靠性费用解析逡逑采购费用受可靠性的影响非常ｍ著。具备高可靠性的装济必然在研制生产阶段采用逡逑Ｈ有高可靠度指标的苓部件、先进的屮产技术、岛素质的人Ｉ队伍，会提高装备的生产逡逑成本。ｍ是显而易见，可靠性水平的提高那么舰船的故障率就会下降，费用也会大大降逡逑低。１９８８年中越３．１４海战虽然取得了很火的胜利，们在海战时山于自动舰炮的可靠性逡逑水平较低，仅仅儿发过后自动装弹机就发生了故障，，不得己转化人：丨：操作致使越卤海军逡逑eA大一艘战舰逃离战场。可靠性４费用是对承盾体，这方Ｉｆ０需要综合权衡考虑。逡逑经验表明，在？定的范围内，舰船装备的采购费用随可靠性的提高而缓慢增加，但逡逑达到某－点后，采购费用将随性能的提高而呈指数式急剧增氏，因此，在费川急剧增高逡逑之前
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：F426.474;F406.7

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