GJBZ 57-1994 维修性分配与预计手册

中华人民共和国国家军用标准

FL0112GJB/Z57-94

维修性分配与预计手册

Maintainabilityallocationandpredictionhandbook

1994—09—12发布1995-04-01实施

国防科学技术工业委员会批准

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中华人民共和国国家军用标准

维修性分配与预计手册GJB/Z57-94

Maintainabilityallocationandpredictionhandbook

1范围

1.1主题内容

本手册提供了装备维修性分配与预计的条件、方法和程序。

1.2适用范围

本手册适用于有维修性定量要求的装备在研制过程中维修性的分配和预计，也适用于装

备改进或改型中维修性的分配和预计。

1.3应用指南

本手册列出的分配和预计方法，应用时可根据不同情况加以选择。各具体方法中所提供的

数据，是针对某些类型装备的，其他类型装备在应用该方法时，需收集类似装备的维修性数据,

再利用这些数据进行分配预计。

2引用文件

GJB299电子设备可靠性预计手册

GJB368装备维修性通用大纲

GJB431产品层次、产品互换性、样机及有关术语

GJB450装备研制与生产的可W性通用大纲

GJB451可驱性维修性术语

GJB813可靠性模型的建立和可靠性预计

GJB1391故障模式、影响及危害性分析程序

3定义

除下列术语外，本标准使用的其他术语定义见GJB451.

3.1可更换单元replaceableunit

在规定的维修级别上可整体更换的产品，称为可更换单元。它可以是不同功能层次的产

品，例如单元体、组件、部件或零件等。

4一般要求

4.1维修性分配

4.1.1维修性分配的时机

国防科学技术工业委员会1994—09—12发布1995-04-01实施

GJB/z57-94

在确定装备的维修性指标以后，应在设计的初始阶段完成指标的初步分配工作，并在设计

过程中，对分配进行反复的修正。分配的详细程度取决于装备的复杂程度和设计进程,并受其

他因素（如可靠性工作等）的影响。

4.1.2维修性分配的条件

分配应具备以下条件：

a.已经提出对装备的维修性要求并载入合同或研制任务书中；

b.已经初步确定装备的系统功能层次和维修方案,

c.已经完成可靠性的初步分配，或与可靠性分配同时进行。

4.1.3维修性分配的主要依据

4.1.3.1对于新的设计，固有特性未知，分配应以涉及的每个功能层次上各部分的相对复杂

性为基础，在许多场合，可按各部分的故障率分配。

4.1.3.2若设计是从过去的设计演变而来或有相似的装备，则分配应以过去的经验或相似装

备的数据为基础。

4.1.3.3分配是否合理应以技术可行性、费用、进度等约束条件为依据。

4.2维修性预计

4.2.1维修性预计的时机

在研制过程中，应用适当的方法，对具体装备设计方案或构型的维修性参数进行预计，评

价设计是否满足维修性要求、维修保障分系统是否有效地满足产品的使用要求，以便确定需要

采取的纠正措施。预计要从设计早期开始，反复进行,并随设计更改和有关信息的增加而调整。

4.2.2维修性预计的条件

预计应具备以下条件：

a.已作出了系统的初步设计,

b.已经完成可靠性的初步预计；

c.掌握有关资料和数据，并权衡它们是否合理可用，这些资料和数据包括相似装备的历

史数据，现有的维修保障分系统情况，与所研制的装备及各部分有关的故障率数据，维修工作

顺序和维修工作时间元素的数据等。

4.2.3维修性预计的主要依据

4.2.3.1可转移原理

由已有系统积累的数据可用于正在进行研制或分析的相似系统的维修性预计，当系统之

间能够达到所需的相似程度时,这种方法是合理的。在新研装备的方案或早期设计阶段，只能

粗略地推断相似程度。随着研制的深入和细化，新研装备的结构和维修作业与已有系统之间建

立了明确的相互关系，预计的精度就会提高。

4.2.3.2预计方法的普遍性

本手册提供的方法，虽然具体数据是针对某些类型装备的，但基本程序、模型和某些基本

维修作业时间适用于各类装备的预计，不同类型的装备只需收集或实测相似系统特殊的数据。

42.3.3有关基本维修作业的假设

维修性预计中对基本维修作业的假设如下：

2

GJB/Z57-94

a.完成基本维修作业所需的平均时间具有相当的稳定性，即不依赖于装备和保障设计；

b.基本维修作业的发生频度与装备和保障设计的某些因素有关；

c.在任何维修活动中基本维修作业彼此是独立的；

d.在任何维修活动中所需要的总时间，可按该活动中包含的一种或多种基本维修作业时

间计算出。

4.3分配和预计的准备工作

下述工作的结果应与保障性分析、可靠性工程和维修性工程等专项工程的相似工作结合

或直接采用上述专项工程相似工作的结果。

4.3.1使用需求分析

确定装备系统的使用要求、环境条件和其他约束条件，确定其寿命剖面、任务剖面。

4.3.2功能层次分析

确定装备各组成部分的功能层次，由系统逐步分解到所需层次的产品即可更换单元，绘制

系统功能层次图.系统功能层次图的示例见图202—1。层次多少按装备系统复杂程度而定，但

应与可靠性分配层次取得一致.

系统功能层次图是描述从系统到每一个低层次产品的功能层次关系，及其所需要的维修

活动和措施的一种方法。系统功能层次的分解根据系统的功能分析和系统设计方案进行。分

解的细化程度，根据分配、预计的需要和设计的进度确定。

4.3.3确定维修方案

根据维修策略和保障方案等确定各维修级别的任务、职能和分工，绘制维修职能流程图。

维修职能流程图是描述各级维修职能的一种方法，即在每一个维修级别上,对修复性维修

和预防性维修的过程分别提出要点，找出各项职能之间相互联系.维修级别按各军兵种的体制

及维修制度确定。维修职能流程图的示例见附录A（参考件）图A1和图A2。

43.4确定维修频率

对于需分配预计的各个功能层次的产品，根据可靠性分配或预计的结果以及维修方案或

大纲，确定其修复性维修的频率和预防性维修的频率，两类频率不得混淆。

4.3.5确定分配的指标和预计的参数

根据研制合同（或任务书）给定的维修性定量要求,确定应分配的指标和预计的参数。例

如：平均修复时间Me（或平均修复率平均预防性维修时间Me恢复功能用的任务时间

Mg等。

4.3.6确定分配、预计的方法和适用的数学模型

根据分配、预计的时机，产品的类型，分配预计的要求等，确定分配、预计的方法和应用的

数学模型。

5详细要求

本手册提供维修性多种分配与预计方法,100系列为维修性的分配方法;200系列为维修

性的预计方法。应根据具体情况选用。

3

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方法100系列维修性分配

方法101等值分配法

101.1适用范围

本方法适用于下一层次各组成部分(简称“单元”，下同)的复杂程度、故障率及维修难易程

度均相似的系统;也可在缺少可靠性和维修性信息时，用作初步分配。

101.2分配模型

将维修性定量指标均匀的分到下一层次。其模型(以平均修复时间SL为例，下同)：

式中：

n一下一层次各组成单元的个数；

乱,一分到单元i的平均修复时间.

方法102按故潼率分配法

102.1适用范围

本方法适用于已分配了可靠性指标或已有可靠性预计值的系统;该分配方法是按故障率

高的维修时间应当短的原则进行分配。

102.2分配模型

M*=-y-A/rf.................................................(102—1)

A

式中：

1一各单元平均故障率。

N

A=2=1-..............

n.......................................(102-2)

式中送一单元i的故障率；

"一单元数。

方法103按故障率和设计特性的结合加权分配法

103.1适用范围

本方法适用于已有可靠性数据和设计方案等资料时的维修性分配。

103.2分配模型

=.................................................(103-1)

式中；

8,一修复时间综合加权系数。

,jjr-V

,二与3........................................................(103-2)

lx

K——......................................................(103-3)

n

4

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式中：

K一各单元加权因子平均值；

K,——单元i的维修性加权因子。与产品的故障检测和隔离方式、可达性、可更换性和测试

性等因素有关，维修性越差K1越大.加权因子数值需根据装备结构类型，统计分析得出.附录

B提供两种供参考的加权因子数值。

K,=.................................................(103-4)

式中：

Kj一单元i的第j项加权因子；

加一加权因子项数.

示例:某串联系统由3个单元组成，要求系统平均修复时间M“=0.5h,据此向各单元进

行分配，各单元设计方案和可靠性情况如表103—1所示：

表103—1

单元检测与隔离情况可达性可更换性调整性入

I人工检测差卡扣微调1X104

I自动较好插拔微调3X1O-4

I半自动差螺钉不调2X10-4

解由附录B(参考件)表B1可查得：

K,=5+4+24-3=14

《=1+2+1+3=7

&=3+4+4+1=12

R=+(+&)=11

由式(102—2)和(103—2)算得：

X=2XKT"

_14X2X10、〜w

%R—11X1X104〜2,55

7X2X104

02=«=0.42

11X3X10一’

p3=12X2X10'〜

11X2X10*〜1

由式(103-1)分配如下：

单元I:A7rt,=jff,x=1.275h

单元I：鼠z=是X&=0.21h

单元，：鼠3=鱼X属—0.55b

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方法104利用相似产品维修性数据分配法

104.1适用范围

本方法适用于有相似产品维修性数据的情况。

104.2分配模型

ME-...............................................(104—1)

式中:海，一相似产品已知的或预计的平均修复时间；

历‘3——相似产品已知的或预计的单元i的平均修复时间。

方法105保证可用度和考虑各单元复杂性差异的加权分配法

105.1适用范围

本方法适用于已分配了可靠性指标或已有可靠性预计值，需要保证系统可用度并考虑各

单元复杂性差异的串联系统。

105.2分配模型

按单元越复杂可用度越低的原则分配可用度,再计算维修性指标。

4=4%.....................................................(105-1)

1—A

Me='.................................................(105-2)

式中：

4一单元i的可用度分配值；

4一系统的可用度指标；

自一单元i的复杂性因子。当各单元的复杂性取决于元件数量时，其定义为:单元i的元

件数与系统的元件总数的比值。当各单元复杂性不仅取决于元件数量，还取决于各

单元本身固有复杂性时,可以适当调整k,值。单元越复杂,k,应越大。

示例:某串联系统由四个单元组成，已知Ae=O.95,要求据此向各单元进行分配，各单元

故障率和复杂性数据如表105—1所示：

表105—1

单元与系统单元1单元2单元3单元4系统

元件数100025004500600014000

Ml/h)0.OOI0.0050.010.02X,=0.036

解由式—

A,=0.95"00/"00。=0.9963

A2=0.95258/E=0.9909

A3=0.95a=o.9836

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方法200系列维修性预计

方法201概率模拟预计法

201.1概要

201.1.1适用范围

本维修性预计方法用于强计其单元可在外场更换的航空机载电子和机电系统的修复时间

等维修性参数。如果通过进一步的研究工作，将公式加以扩展（根据需要,还可纳入其他基本作

业），本方法还可用于其他维修级别（比如中继级或基地级）或其他机电系统的维修性预计。

只要有了201.1.4条中所列举的主要资料，则在设计方案确定以后,本方法可在任何时间

使用.

201.1.2预计的基本参数

本方法可预计的最终结果是系统停机时间的分布。中间预计结果包括各种基本作业、维修

活动类别、故障实际修复时间、故障修复时间、系统修复时间和系统停机时间的各个时间分布

（见图—

201.1.3假设和原理

本方法是以“基本维修作业”（以下简称“基本作业”）作为修复时间的基本组成部分，并由

此通过时间分布的综合过程来导出有关的维修时间参数。

基本作业就是持绘时间短、相对变化小的简单维修动作，而且与系统结构无关。例如维修

时打开或关上房间的一扇门或飞机上的一个天线罩。显然,假如门或天线罩相同，操作时间将

不依赖于房间或飞机的结构。因而，如果记录多次开门和关门试验所需要的时间，就能够计算

这种基本作业的平均时间M和标准差°。本预计方法中确定了机载电子系统和机电系统的基

本维修作业及其小。值，由这些基本作业可归纳出维修活动时间。这些作业列在表201—1中，

相应于每一类基本作业的P和。的推荐值见表201—2。

图201—1"排除故障的时间结构”说明了本方法的原理.该图说明了如何综合基本作业时

间以产生维修活动时间，以及维修活动时间如何再组合成为排除故障实际修复时间.同样的道

理，从该图的其他部分可以看出如何构成总的系统停机时间。有两点例外情况要说明,第一是

“检验时间”不是从其他的基本作业推导出来的，因为其分布参数是确定的，如表201—8所示。

第二是本方法只能用于计算系统停机时间.其原因是总的系统停机时间是具有初始延误的系

统停机时间分布的组合，而初始延误时间的计算还需要进一步完善。

201.1.4需要的资料

为了进行维修性预计，必须具有下列资料；

a.系统各个单元的位置和故障率,

b.外场可更换单元品种数；

c.外场可更换单元清单（包括调整件）；

d.系统各部分监测装置的数目和特性；

e.携带的备件品种数；

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f.保压连接器数目;

g.测试点数；

S201-1排除故障的时间结构

h.专用测试设备的特性；

i.磁控管数；

j.平均任务持续时间的估计值；

k.为操作人员和维修人员安排的计划活动所占时间的估计值，其中应包括如换班等在内

的所有的休息时间；

L非计划活动（比如汇报工作）所占时间的估计值.

201.1.5数据说明

本预计方法的数据可直接引用，但如果有所研究装备的实际时间或相似装备的实际时间,

则应予优先采用。

201.2分析基础

201.2.1排除故障的时间结构

由图201—1可见有以下各时间：

201.2.11总的系统停机时间

总的系统停机时间是从使用人员报告系统故障开始到由维修人员完成系统修复和检验,

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并且不再进一步进行维修活动止所需的时间。它由如下两项时间构成：

a.初始延误

初始延误时间是系统从等待维修的时刻起到着手维修的时刻止所需的时间。

b.系统停机时间

系统停机时间是从开始处理系统故障起到维修人员对系统完成了修复和检验，并且不再

进行维修活动止所需的时间。

201.2.1.2系统停机时间

系统停机时间包括：

a.系统后勒供应时间

后勤供应时间是所有因为备件的后勤供应所造成的延误时间、供应时间、更换件采购时

同。

b.系统修复时间

系统修复时间为故障修复时间和故障个数的乘积。

c.系统最后测试时间

系统最后测试时间是由维修人员测试证明经过维修后系统处于满意的工作状态所花费的

时间.系统的最后测试可能在每次排除故障之后进行。

201.2.1.3故障修复时间

故障修复时间包括：

a.故障实际修复时间

故障实际修复时间是准备、故障鉴别、故障定位、获得零件、排除故障、检验6项时间的综

合.

b.故障管理时间

故障管理时间是一个故障从开始出现直到被排除过程中，除故障实际修复时间外的所有

时间.

201.2.1.4故障实际修复时间

故障实际修复时间由下述几项组成：

a.准备时间

准备时间是取得、安装以及校准维修仪表、加热设备等所耗费的时间。

b.故障鉴别时间

故障鉴别时间是为确认事先报告的故障现象而对系统进行检测所耗费的时间。

c.故障定位时间

故障定位时间是对羽起系统故障的项目作出判断所耗费的时间，这个时间包括耗费在系

统中非故障部分上的工作时间（如置换、试修和调整等所占用的时间）。

d.获得零件时间

获得零件时间是维修人员为获得需要的更换件所耗费的时间。

e.排除故障时间

排除故障时间是更换、修复或调整认为引起故障的所有项目占用的时间，但是耗费在非故

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障部分上的时间要除外。

f.检验时间

检验时间是为证明发生的故障已得到解决所耗费的时间，此后不再对该故障作进一步的

修理。

201.2.1.5基本作业时间

201.2.1.4中的每一种维修活动类别包括一系列基本作业，如表201—1所示.关于基本

作业的详细说明请见201.2.2.

表201—1实际修复活动的类别和基本作业一览表

活动基本作业作业号

系统通电、预热，按需要装定刻度盘和计数器。1

1号作业加上等待特殊元件稳定的时间。2

打开和关闭机罩。3

打开并重新固定护盖（不是机罩）。4

准备

取得测试设备和技术规程。5

检查维修记录。6

取得预期所需的单元。7

装好测试设备。8

只观察仪表指示。1

使用测试设备验证在地面上不常再现的故障。2

完成标准测试项目或检查。3

故障

密封性试验。4

鉴别

设法观测难以捉摸的或不存在的故障征兆。5

使用专为本系统设计的专用测试设备。6

进行外观完整性检查。7

11

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续表201—1

活动基本作业作业号

根据迹象观测来明确故障。1

只凭思维分析来解释迹象（凭知识和经验）。2

解释在不同控制位置时的显示。3

解释仪表读数。4

拆下单元体或组件在车间检测。5

切换或置换单元体或组件。6

切换或置换零件。7

故障

拆下并检查零件。8

定位

进行外观完整性检查。9

检查电压、连续性、波形或信号跟踪.10

查阅技术规程。11

与技术人员或其他维修人员讨论。12

完成标准测试项目。13

密封检漏。14

使用本系统专用测试设备。15

从飞机备件箱或工具箱取得更换的单元。1

获得从工作台、车间或预先发放的储备中取得更换的单元。2

零件由拆配获得更换单元。3

设法获得难以得到的更换单元。4

更换单元体或组件。1

更换零件。2

纠正不正确的装配或有缺陷的插接连接。3

排除在飞机上进行调整。4

故

障在车间进行调整。5

加热磁控管。6

故障报警所引起的维修活动（包括未真正出现故障时进行的故障定位、获得7

零件等耗费的时间）。

修复导线或连接部位。8

检验修理完成后的功能检验。1

201.2.2基础作业

201.2.2.1基本作业时间分布

基本作业表示一些较为简单明了的只需较短的时间就可完成的维修动作。一般情况下假

定基本作业时间为正态分布，在实际顼计中可根据具体情况选用如下三种分布（见表201—

2）：

12

GJB/z57-94

a.拟合的正态分布,

b.拟合的对数正态分布；

c.修正后的对数正态分布。

基本作业是服从正态分布还是对数正态分布的判断建立在下述假设之上:凡标准差小于

算术均值或算术均值小于lh的基本作业为最典型的基本作业,均假定为正态分布。这是由于

人员、设计特性或环境因素的变化对时间的影响不大.反之，把那些标准差大于算术均值或算

术均值大于lh的基本作业，看成是比较复杂和可能包括许多的子作业的作业,而这些子作业

对于该项作业而言不一定都要进行。因此可以假定其完成时间服从对数正态分布。若对很正

规的维修场合（如进行维修性验证试验时）下的维修时间进行预计时，可采用分布3,即修正后

的对数正态分布;对一般情况下的维修时间预计则应在表201-2的分布1和分布2中选择带

*的分布及参数。

表201-2基本作业完成时间（小时）的拟合分布

12345678

分布1分布2分布3

活动基本

拟合的正态拟合的对数正态修正后的对数正态

类别作业号

a0Pa

准备10.102*0.068*0.0850.6060.0820.643

20.665*0.384*0.5760.5360.5560.643

30.235*0.135*0.2040.5340.1980.643

40.275*0.196*0.2150.6570.2000.643

50.3300.4480.195*1.023*0,1901.011

60.140*0.104*0.1120.5630.1090.643

70.070*0.050*0.0600.5430.0580.643

80.1070.1270.069*0.938*0.0681.011

故障鉴别10.1050.2630.039»1.409*0.038L011

20.593*0.416*0.4850・6330.4690.643

30.3970.4350.268*0.888*0.2601.011

40.3290.6050.157*1.215*0.153L011

51.3941.2361.043*1.036*1.0191.011

60.308*0.171*0.2690.5280.2610.643

70・0590.1330.024*1.345*0.0231.011

故障定位10.010*0.001*0.0100.1000.0100

20.0190.0400.008*1.301*0.0081.011

30.333*0.259*0.2630.6880.2560.643

13

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续表201—2

12345678

分布分布2分布3

活动基本1

拟合的正态拟合的对数正态修正后的对数正态

类别作业号

aaPa

40.1410.1720.089*0.955*0.086L011

50.821*0.788*0.5920.8080.572L011

60.3240.3460.221*0.872*0.216L011

70.4360.4800.293*0.891*0.284L011

80.1810.1910.125*0.865*0.1221.011

90.1400.2130.077*1.0950.0741.on

100.8071.000.507*0.965*0.4911.011

110.3440.3510.240*0.844*0.2331.011

120.466*0.430*0.3420.7850.3330.643

130.582*0.541*0.4260.7890.4130.643

140.6830.9600.396*1.044*0.3841.011

150.320*0.162*0.2850.4770.2770.643

获得零件10.0220.0300.012*1.086*0.0121.011

20.313*0.238*0.2490・6750.2420.643

30.315*0.171*0.2770.5080.2690.643

40.199*0.144*0.1610.6490.1570.643

排除故障10.3940.5180.239*1.002*0.2311.011

20・3900.6030.203*1.122*0.198L011

30.066*0.055*0.0510.7260.0490・643

40.4150.5410.253*0.997*0.246*1.011

50.993*0.862%0.7500.7490.7240.643

61.4160.7011.269*0.468*1.2380.643

70.752*0.747*0.5340.8290.5151.011

80.8101.1140.476*1.030*0.4611.011

*星号表示统计上报合最好的分布,推荐在预计时使用.

201.2.2.2基本作业的主要特性

完成基本作业所需时间的分布与系统的类型和设计无关。而基本作业发生的概率则与系

统设计或保障设备的某些因素密切相关。

大多数基本作业的发生概率P,是可针对具体的系统，通过解多元线性回归方程进行预计

14

GJB/z57-94

得到的.基本作业的发生概率函数P的计算见201.3.2。

多项基本作业的发生概率是其各项组成作业的概率的函数，因此，两项独立作业同时发生

的概率为各自发生概率的乘积，再乘以所有其余作业不发生的概率。对于三项独立的作业(A,

B和C),任何两项(比如A和B)同时发生而第三项C不发生的概率，其计算公式为：

P(—=尸⑷•P(B)•[1-P(C)]........................(201-1)

在这种标注形式中，字母上画一横表示不发生的事件，不带横道的大写字母为发生的事

件。

201.2.3时间分布的综合

在本方法中用来综合时间分布的方法有若干种，其中大部分都是以蒙特卡罗方法为基础

来完成时间的随机选择。具体方法详见201.3。

201.3应用

201.3.1AS备程序

a.按照组成系统的单元及其输入和输出的边界定义系统；

b.通过可有性预计，计算系统的故障率和表201-3后面符号中所列Ml的外场可更换单

元的故障率；

c.确定系统监测系数，监测装置是一种组装在系统之内监视系统的某个部分工作状态的

装置。确定的方法是按表201—4列出的要素计算监测系数；

d.估计系统工作期间的平均飞行持续时间(用小时表示).

201.3.2基本作业发生概率的计算

基本作业发生概率的计算公式由表201—3给出，表中以横线区分维修活动中不同的基本

作业类别。这些公式中