文/谢友政 刘家幸

基于贝叶斯网络野营装备可靠性管理

文/谢友政 刘家幸

本文介绍了野营装备传统全寿命周期管理现状，说明管理方式的缺陷，针对野营装备可靠性程度较低，提出建立野营装备可靠性质量管理贝叶斯模型，以发电机为例，求解得发电机各部件可靠度，提出有效的使用、维修和管理手段，提高发电机的使用寿命。通过模型的建立，提高了野营装备可靠性，有效保障部队能够完成任务。

贝叶斯网络；野营装备；可靠性管理

武器装备质量管理条例明确提出武器装备论证、研制、生产、试验和维修单位应当建立健全质量管理体系，对其承担的武器装备论证、研制、生产、试验和维修任务实行有效地质量管理，确保武器装备质量符合要求。［1］质量是装备最重要的特性，是装备形成作战能力和保障能力的关键要素。可靠性是质量的重要特性，是评价装备质量好坏的重要指标，可靠性高的装备，可操作使用次数多，无故障工作时间长，能够有效保障部队完成任务。应在时间和费用允许的前提下，在设计、试制、生产、使用和维修的全寿命周期内进行组织、计划、协调和控制等综合性的装备可靠性质量管理工作，提高装备的可靠性，提高保障质量。

贝叶斯网络能准确地表达变量的随机不确定性和相关性，通过结合数据分析，进行不确定性推理，得出装备及其组成元部件的可靠性程度，针对装备发生故障的概率和可靠性程度，在装备使用阶段进行针对性地管理与使用，规范使用野营装备和优化野营装备的操作流程，提高装备的可靠性。

一、野营装备传统全寿命周期管理现状

装备的质量与可靠性管理是系统工程管理的重要组成部分，贯穿于武器系统研制、生产、使用维护等全寿命周期的各个阶段，与其他各项工作密切协调地进行。［2］传统装备全寿命周期可靠性管理分为方案论证、方案设计、工程研制、生产制造、使用保障五个阶段。但是在部队遂行任务和开展演习活动时，装备管理通常宏观性太强，部队对于装备的可靠性管理仅在于使用保障阶段、存储阶段和回收阶段中的表面工作，传统装备全寿命周期可靠性管理不能提供有效的指导，管理工作开展不流畅，在管理过程中基本是依据经验管理，管理方式存在问题，具有很大的局限性，不能合理有效地开展装备可靠性管理工作。在实际操作、使用保障阶段缺少可靠性管理，部分野营装备因为操作使用不当，造成的装备损坏占装备总体损坏一半以上；还有部分野营装备因为装备可靠度低，使用条件要求高，在特殊条件下使用时，易损坏且难以修复。

二、基于贝叶斯网络装备质量管理

在故障诊断领域中，不确定性问题占多数。由于贝叶斯网络节点变量的条件独立性及其特有的双向推理优势，应用贝叶斯网络可以方便地计算系统正常工作的概率以及系统故障条件下一个或多个元件故障的概率，从而有效地识别系统的薄弱元件，为系统管理和维护提供依据。［3］野营装备中，尤其是复杂的机电装备，其部件之间及部件内部一般存在很多错综复杂、关联耦合的相互关系，不确定因素及不确定信息充斥其间，故障可能表现为多故障、关联故障等复杂形式。当装备出现故障时，传统的做法是部队内部自行维修，但是对于不能修复的装备，通常的做法是将装备送返生产厂家，将故障诊断与维修的任务交给维修专家。装备发生故障将严重影响部队任务的完成，尤其在处置突发事件中，需要争分夺秒，没有时间将装备的故障诊断与维修工作交给维修专家来完成，并且在部队遂行任务过程中，维修专家也难以在现场进行装备的诊断与维修工作，因此需要合理规范的操作管理降低装备发生故障的概率和和装备发生故障时的迅速维修能力来满足部队的任务需求。

野营装备故障诊断采用单故障假设模式，即假设装备故障是由单一故障原因或彼此独立的故障原因引起的，装备故障诊断与维修过程中各个过程相互独立，互不影响。野营装备故障诊断首先需要确定网络节点变量，包括确定装备故障分类、确定与故障有关的原因和要素，并将它们表达为节点变量，然后确定所有节点变量的取值集合，集合要包含节点变量的所有可能值，且不同值之间应该有明显的相斥性。［4］对野营装备进行故障分析时，要详细分析野营装备出现故障的原因，即导致装备发生故障的内因和外因，外因包括操作方法、使用条件等，内因包括装备的材料、寿命等。分析装备发生故障的原因时，先从外因开始分析，即操作方法是否存在问题，使用条件是否会损坏装备等；然后从内因开始分析，即装备的材料能否满足当前使用环境要求，装备寿命是否已满期限等。将外因与内因表达为节点变量，确定节点变量所有值的集合。

其次要建立表示节点变量之间相互关系的有向无环图。从广义上说，诊断决策是一个因果推理过程。贝叶斯网络中连接节点之间的有向边表达了一种因果关系，由原因变量向最终结果画有向边的方式使网络内含的条件独立性假设更为合适。因此在确立节点变量之后，将装备发生故障的结果先列出，采用因果推理的顺序，将导致发生故障的原因和要素列在故障结果节点之后，而后通过有向边的单向线段，表示出贝叶斯网络模型。

再次是确定装备发生故障原因的概率。对于网络中的每一个节点，都必须赋予相应的条件概率，没有父节点的节点则需要给定先验概率。在已获知原因的基础上，通过推理计算求出该原因下故障发生的概率，收集装备可靠性相关数据，了解先验分布。已知发生了某些结果，经推理计算得到该结果发生的原因和发生的概率，同样可以利用后验分布计算可靠度。再将先验分布与后验分布进行综合检验和评定，即可求得装备故障发生的概率。

最后针对故障发生的原因和可能性，采用有效的质量管理模式，规范操作流程，改进装备使用方法，提高装备的可靠性。当装备发生故障时，也能够依据已进行的装备故障贝叶斯网络分析，按照装备各部件发生故障的可能性，逐一排查，然后迅速进行诊断和维修工作，消除故障维持装备持续工作，保证装备的持续性。

三、实例分析

发电机是部队遂行任务和开展演习活动必不可少的野营装备，在野外无依托条件下，只能选用发电机来维持各类用电装备稳定工作，确保各项任务能够顺利开展。发电机故障分为三大类：第一类是发电机燃料不足问题，包括汽化器失效、油管堵塞和油箱空，油箱空包括上一次油用完了和油嘴没检查；第二类问题是气缸不能压缩，包括活塞环破损和活塞不动，活塞不动包括顶杆折损、轴承卡住和无能源使转动，无能源使转动又包括蓄电池用完和拉索折断；第三类是无火花问题，包括火花塞故障、永磁式电机故障和引线折断。将这些故障作为网络节点，确立表示各节点变量之间相互关系的有向无环图，依据各故障发生的概率，得发电机贝叶斯网络故障模型，如图所示：（见下页）

通过数据采集，得到发电机在普通情况下，各类部件发生故障的频率分别为：电机燃料不足的频率是0.6，其中汽化器失效的频率是0.15，油管堵塞的频率是0.05，油箱空的频率是0.4，油箱空时上一次油用完了的频率是0.2，油嘴没检查的频率是0.2。气缸不能压缩的频率是0.15，其中活塞环破损的频率是0.03，活塞不动的频率是0.12，其中顶杆折损的频率是0.02，轴承卡住的频率是0.02，无能源使转动的频率是0.08，无能源使转动时蓄电池用完的频率是0.04，拉索折断的频率是0.04。无火花问题的频率是0.25，其中火花塞故障的频率是0.1，永磁式电机故障的频率是0.1，的频率是0.05。

结合发电机各部件理论稳定性分析，根据贝叶斯模型前验分布与后验分布要求，进行加权计算，得发电机故障模型分析，以上一次用完油箱为例，得发生故障时，因上一次油用完的概率P=P（上一次用完）/［P（油箱空）/P（电机燃料不足）］ 。

经过贝叶斯网络模型分析，可以得出发电机各部件的可靠性及各部件关联的可靠性。在装备使用、储备和维修阶段的管理过程中，注重从可靠性角度加强管理，针对易发生故障的部件重点管理，当装备出现故障时，根据装备发生故障的环境，结合装备各部件可靠性，从可靠性由低到高进行故障分析，依次排查问题。

四、总结

野营装备是部队遂行任务、进行对抗演习和拉练活动等后勤保障的重要组成部分，可靠性高的装备能够为部队官兵提供有力的保障，有效保证部队任务的完成。本文提出野营装备贝叶斯模型可靠性管理，准确确定装备的可靠度，研究出更加有效的管理手段，提高装备部件和各部件之间的可靠度，但是在装备可靠性管理领域，仍然需要深入研究。

（作者单位：武警后勤学院）

［1］武器装备质量管理条例.

［2］郭文凤，柳明.武器装备质量与可靠性管理浅析［J］.科技信息，2008，18：94.

［3］尹晓伟，钱文学，谢里阳.系统可靠性的贝叶斯网络评估方法［J］. 航空学报，2008，29：1482～1489.

［4］李俭川.贝叶斯网络故障诊断与维修决策方法及应用研究［D］. 国防科学技术大学，2002.

★简讯★

顺丰国际涉足“重货”市场

近日，顺丰国际正式对外发布新产品“国际重货”，以满足中国大陆地区客户寄送100公斤及以上大重量段物品至海外的物流需求。报价相较于市场同类产品更加优惠。目前已开通广东和华东（江浙沪）至美国的国际重货服务。顺丰国际此次重磅打造“国际重货”产品，已开通地区的二三线城市可全部覆盖实现揽收。客户可通过致电顺丰下单热线或直接联系顺丰收派员提出寄件需求，顺丰会根据货物重量出动专车上门提货。

“2110”重点工程后方专业勤务学科研究生创新课题《武警野营装备保障持续性问题研究》（WHXKCX201515）；“2110”重点工程后方专业勤务学科科研课题《野营装备维修保障研究》（WHXKKY201508）；武警后勤学院2015年度教学研究重点项目《<遂行多样化任务营房保障>课程教学改革》（WHJZ201505）资助；武警后勤学院2016年度应用研究项目（WHZ201603）。