一级计量师

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基于性能的保障性1

基于性能的保障性（PBS）是将保障性纳入系统和装备（设备）的设计的一种系统化的过程。现代系统的研制者面临着具有挑战性的降低寿命周期费用和提高系统可用性的要求，PBS是实现上述要求的经济有效的解决方案。PBS考虑整个系统，包括装备（设备）、使用人员以及所有保障要素。本文简要介绍了PBS的基本概念，描述了PBS的六个步骤，介绍了PBS在若干项目中的应用情况，并探讨了PBS与美国国防部近来强调的基于性能的后勤（PBL）之间的关系。

1 什么是基于性能的保障性

基于性能的保障性（PBS）是国际后勤学会（SOLE）的150多位专业的系统工程师和后勤工程师经过两年的通力合作、紧张工作的成果。他们的目标是将最好的工业实践组织成一个能应用于政府和商业项目和产品的系统的、经济有效的方法。因为整个方法（过程）的重点是保障性作为系统的一个关键性能度量，我们称之为基于性能的保障性（PBS）。PBS的实质是将系统工程过程应用与保障性分析和保障系统的设计而形成的一种系统化的可操作的过程与方法。

2 基于性能的保障性的基本步骤

在整个PBS过程中，将系统定义为既包括执行规定功能所需的装备（设备），也包括在寿命期内使用与维修装备（设备）所必需的保障要素。PBS从为系统或装备（设备）制定有效的保障性要求开始并一直持续到系统退役，应用于系统寿命周期的方案探索、系统设计、详细设计、生产、部署和退役处置阶段。PBS过程由六个步骤组成：（1）要求定义；（2）确定能控制使用与保障要求的设计参数（制定性能标准）；（3）控制设计参数（制定设计准则）；（4）按设计参数设计保障能力（产品设计与保障系统设计）；（5）保障系统的获取与运行（产品生产与保障系统的生产）；（6）产品与保障系统的持续改进（评价与改进）。这六个步骤构成了一个闭环的、持续的过程，每一步都以满足用户的需求为中心。

2.1 步骤1：要求确定

系统或装备（设备）的具体的保障性要求是在步骤1中确定的。表达保障性要求的两个常用度量参数是总拥有费用和使用可用度。使用这两个度量参数是因为用户的满意度是由性能、费用和系统在需要时能工作的能力（使用可用性）决定的。在系统设计层，要制定系统的总体要求并将其分配到较低的约定层次。接下来这些经过分配后的要求被写进子系统的性能规范中。图2中阐明了PBS过程中要求的分配原理。在分配过程中，一部分拥有费用和可用度（或者更精确的停机时间）被分配到系统的各个较低层次的组成部分。这些分配值合起来（包括各种储备）必须等于或者好于初始要求值。作为系统工程过程的组成部分，子系统的设计人员必须将最初分配给子系统的拥有费用和可用度要求进一步分配给下一层子系统或者设备。最终结果是包括为确保实现系统级保障性要求所必需的关于系统、子系统和设备的一整套性能规范。

2.2 步骤2：确定能控制使用与保障要求的设计参数

接下来要将在步骤1中确定的子系统或者设备的要求如费用和可用度转化为装备（设备）和保障系统的设计参数（或者性能标准）如重量、可靠性、维修性、运行时间等。这种转化（也称为分解）是从确认影响每一项要求（或对其有贡献）的那些设计参数开始的。分解的过程是经系统工程过程的一部分，只是将原来用于其它性能参数的过程与方法应用于保障性而已。一旦确定了关键的设计参数，就必须为这些参数确定一组平衡的定量数值。图3中显示了平衡设计参数的过程。系统或装备（设备）的费用性能模型是确定这组平衡的定量设计参数所必需的，例如，平均故障间隔时间（MTBF）不仅影响拥有费用（作为单位费用、非计划维修费用等的组成要素），而且影响停机时间（作为非计划维修频率的组成要素），因此，所确定的最终的MTBF值必须保证实现所有的性能要求，包括保障性要求。最终结果是装备（设备）的一组参数，这些参数如果在最终设计中实现了，就会满足步骤1中确定的保障性要求。然后，要将装备（设备）和保障系统的这组参数纳入装备（设备）和保障系统的每一要素的性能规范作为设计准则。

2.3 步骤3：控制设计参数

传统的设计工程和专业工程（可靠性、维修性、寿命周期费用分析等）技术在这一步骤中被用来保证设计的进展满足所确定的参数。与传统的控制“理论的或者实验室条件下的规范值”的方法相比较，在PBS下的区别是着力控制保障性性能参数的预期的“使用值”。为了落实按保障性设计的准则，必须将已经确定的保障性参数设计进系统和装备（设备）中。在此步骤中，成功的关键是认识到与保障性有关的设计准则与其它性能准则同样重要。在一个项目中，这一步是以合理的费用大幅度提高保障性性能的最后一个实实在在的机会。

2.4 步骤4：按设计参数设计保障能力

保障系统必须保证系统在整个寿命周期内以理想的性能水平持续运行。因此，保障能力的设计在确保保持系统与保障性有关的要求方面发挥着重要的作用。系统的保障要素（保障设备、训练、供应保障、技术资料等）必须设计得能保持装备（设备）的理想的性能参数，同时还必须在步骤1中所确定的保障系统费用要求的限度内完成。根据PBS，保障系统是按照与成品相同的严格要求设计的，并且必须满足其所分配的性能准则。这一理念代表着从传统的保障系统设计方法向改进薄弱环节或者弥补缺陷的方法转变。

2.5 步骤5：保障系统的获取与运行

在步骤5中，要获取步骤4中所设计的保障系统要素并针对设计准则进行评价。传统的后勤工程方法被用于研制与获取保障系统要素，但是强调实现已经确定的性能要求。在研制与获取复杂保障设备的情况下，同样应用PBS的六个步骤。只要确认了性能缺陷，就可以采取系统方法来确定最经济有效的在保护初始保障性目标的同时在系统/设备参数和后勤保障系统要素之间重新分配要求的方法。

2.6 步骤6：持续改进产品与保障系统

在系统的整个寿命周期内要根据已经确定的要求监控主系统和保障系统的性能。只要确认实现要求方面的不足，就要开发改进系统性能的方法。经典的工程方法（例如价值分析）被用来确认改进机遇。在进行改进时，使用的是同样的6个步骤。根据PBS，要用已经确定的保障度量来评价基本系统及其改进型的性能。

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