對船舶電子設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測計(jì)量工作的思考

曹建軍

(青島雷達(dá)聲納修理廠，山東青島 266100)

對船舶電子設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測計(jì)量工作的思考

曹建軍

(青島雷達(dá)聲納修理廠，山東青島 266100)

文章通過對船舶電子設(shè)備的特點(diǎn)分析和實(shí)施技術(shù)狀態(tài)計(jì)量和監(jiān)測的難點(diǎn)分析，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)從健全組織機(jī)制、加強(qiáng)技術(shù)研究、加大技術(shù)措施投入、完善數(shù)據(jù)分析和運(yùn)用等方面入手，開展和實(shí)施電子設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和計(jì)量，推進(jìn)該類型設(shè)備的全系統(tǒng)全壽命管理。

電子設(shè)備;技術(shù)狀態(tài);監(jiān)測計(jì)量

實(shí)施設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的計(jì)量和監(jiān)測，是開展設(shè)備全系統(tǒng)全壽命管理，實(shí)踐以可靠性為中心的保障理論的重要工作，受到各方面的積極關(guān)注。近期因計(jì)量法、電子測試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等法規(guī)的頒布實(shí)施，設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和計(jì)量工作得以有力支撐，各級積極響應(yīng)而產(chǎn)生的科技成果頗多，具體到船舶設(shè)備方面，船機(jī)電設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和計(jì)量工作的發(fā)展尤其迅速，有代表性的如油液分析等技術(shù)的運(yùn)用，在艦船主機(jī)、輔機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、使用壽命預(yù)估、維修時(shí)機(jī)決策等技術(shù)保障工作實(shí)踐中發(fā)揮了重要的作用。有關(guān)材料的實(shí)踐證明通過對設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，充分提取設(shè)備可靠性、保障性、穩(wěn)定性等方面的特征，并把特征與本領(lǐng)域知識和經(jīng)驗(yàn)相匹配，形成一套數(shù)據(jù)處理規(guī)范、具有定量分析能力的維修決策支持系統(tǒng)，輔助決策最佳的維修時(shí)機(jī)及維修資源，不斷優(yōu)化設(shè)備全壽命周期費(fèi)效比。據(jù)此，科學(xué)有效的建設(shè)和實(shí)施設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測與計(jì)量工作，可收集設(shè)備運(yùn)行過程數(shù)據(jù)，有利于維修時(shí)機(jī)決策，有利于實(shí)施預(yù)防性維修，有利于發(fā)現(xiàn)故障征候，有利于實(shí)踐“治未病”，有利于預(yù)估設(shè)備應(yīng)用可靠性。盡管近來設(shè)備計(jì)量和技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測在船機(jī)電設(shè)備技術(shù)保障工作中有了長足的發(fā)展和有效運(yùn)用，但該技術(shù)在船舶電子設(shè)備保障工作中的運(yùn)用卻不理想。如何開展電子設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和計(jì)量工作，是當(dāng)前我們應(yīng)注重研究的問題之一。

1 船舶電子設(shè)備特點(diǎn)和實(shí)施技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測的難點(diǎn)分析

1)系統(tǒng)性強(qiáng)。慣導(dǎo)、雷達(dá)、通信等電子設(shè)備一般由收發(fā)裝置、前置信號處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理、終端顯示控制、電源系統(tǒng)等組成，各部分之間相互關(guān)聯(lián)和影響，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)。其控制信號邏輯關(guān)系復(fù)雜，數(shù)字化后的電磁信號檢測分析困難。因此實(shí)施該類型設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)計(jì)量和監(jiān)測必須通盤考慮，只進(jìn)行某一分機(jī)或模塊的檢測往往不能取得滿意的效果。

2)過程變量監(jiān)測困難，有瞬態(tài)效應(yīng)。如電流、電壓、電磁場變化等。目前在船機(jī)電設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測中得以廣泛運(yùn)用的油液分析技術(shù)是通過分析被監(jiān)測機(jī)器的在用潤滑劑 (或工作介質(zhì))的性能變化和攜帶的磨損微粒的情況，獲得機(jī)器的潤滑和磨損狀態(tài)的信息，評價(jià)機(jī)器的工況和預(yù)測故障，并確定故障原因、類型以及采用的維修管理策略。其突出特點(diǎn)是對設(shè)備運(yùn)行介質(zhì) (各種油液)的分析測試，然而對于電子設(shè)備，其介質(zhì)是不恒定或是難以檢測的，電子設(shè)備運(yùn)行過程變量是電壓、電流、頻率、波形、電磁環(huán)境等，除供電電壓外一般都是瞬態(tài)變量，難以監(jiān)視和測量;而且其元器件如電容、電阻、集成電路等若非進(jìn)行破壞性試驗(yàn)檢測，難以對其壽命進(jìn)行分析和預(yù)估。

3)故障征候不明顯，突發(fā)性故障多。機(jī)械部件的失效一般有磨損、疲勞、表面皸裂、內(nèi)部斷裂等的漸變過程，但是對于電子元器件，失效往往是突發(fā)性的，其故障前的物理征候不明顯。但也絕非無跡可尋，一般存在電流變化、傳輸波形特性變化、功耗變化、局部高溫等現(xiàn)象，只是上述特征一般具備不穩(wěn)定性或瞬態(tài)特征，難以捕捉、檢測和監(jiān)測。

4)組件復(fù)雜程度高。電子元器件的發(fā)展異常迅速，隨電路板、電子元器件制作工藝的發(fā)展，其組成越來越復(fù)雜:①元器件內(nèi)部構(gòu)成復(fù)雜。1個(gè)大規(guī)模集成電路，一般集成了千萬個(gè)常規(guī)器件。②電路板構(gòu)成復(fù)雜。1個(gè)電路板上一般要裝配幾十種，上百個(gè)元器件。③功能復(fù)雜?，F(xiàn)在1個(gè)電路板上一般要集成多種功能，以往分類功能的電路越來越少。④軟硬件結(jié)合，功能多元化。既存在電路硬件一樣而軟件不同就可實(shí)現(xiàn)不同功能的電路板，也存在硬件不一樣而通過軟件實(shí)現(xiàn)同樣功能的電路板。上述因素，造成電路板的測試?yán)щy、故障點(diǎn)定位困難、對維修測試人員的要求高等特性。

5)元器件的可修復(fù)性差。一般機(jī)械元器件可通過潤滑、熱處理、機(jī)械加工等工藝進(jìn)行延壽、恢復(fù)或維修，而對于電子元器件級別的故障則往往具備不可逆性，尤其是集成化的電子元器件，一般是不能修復(fù)的，只能換新。

6)電子設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和使用可靠性研究不足。船機(jī)電設(shè)備應(yīng)用廣泛，研究深入，技術(shù)成熟，升級換代周期長。機(jī)載電子設(shè)備的可靠性保障研究，因空難事故的重視程度較高，其可靠性保障研究也比較深入。相對而言，日常船舶電子設(shè)備故障危害較小，一直以來沒有得到足夠重視，尤其是指揮控制和目標(biāo)探測等設(shè)備，應(yīng)用范圍窄，其使用可靠性保障研究有待進(jìn)一步深入，還談不上數(shù)據(jù)的豐富采集和保障模型的建立。但近年來，由于設(shè)備計(jì)量和技術(shù)狀態(tài)監(jiān)管部門的組建，尤其是機(jī)電設(shè)備油液分析技術(shù)的深入研究和成功運(yùn)用，各級已注意到了設(shè)備運(yùn)行過程監(jiān)測對設(shè)備保障時(shí)效的巨大作用，對此越來越重視，對電子設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測的政策支持和經(jīng)費(fèi)投入也越來越重視，使得該項(xiàng)工作的研究近期有了可喜的進(jìn)展。

2 電子設(shè)備實(shí)施技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測的對策

電子設(shè)備的故障雖然難以預(yù)測，但也決不是無跡可尋，其故障的產(chǎn)生和發(fā)展也必有萌生、形成、發(fā)展、顯現(xiàn)的過程，也必有中間過程量的變化，如相關(guān)模塊電路的電壓、電流、阻抗、電磁場等信息量的變化。電子設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測是實(shí)施設(shè)備全系統(tǒng)全壽命管理工作的重要內(nèi)容，據(jù)有關(guān)材料表明，該項(xiàng)工作在美國起步早，開展的較好，尤其在航空電子設(shè)備領(lǐng)域，具體做法是在機(jī)載電子設(shè)備內(nèi)部 (或直接在電路板上)設(shè)置了大量的傳感器和探測器，不但實(shí)時(shí)檢測設(shè)備內(nèi)部的溫度、濕度等環(huán)境變量，同時(shí)還檢測設(shè)備分機(jī) (模塊)等所處的電磁場信息等的變化，為設(shè)備故障的預(yù)測、定位和可靠性研究提供數(shù)據(jù)支撐。因此，只要我們監(jiān)測點(diǎn)選得準(zhǔn)確，方法適宜，監(jiān)測時(shí)間足夠長，所得數(shù)據(jù)足夠豐富，就一定可以從中探索到規(guī)律性的東西，結(jié)合相關(guān)專業(yè)或外國電子設(shè)備的保障理論和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，就可逐漸形成適合我國船舶電子設(shè)備實(shí)際的保障決策系統(tǒng)模型，從而指導(dǎo)我們的設(shè)備日常維修工作。

根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，開展艦船電子設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和計(jì)量工作應(yīng)從以下幾方面入手。

1)在組織機(jī)制準(zhǔn)備上下功夫:組織、職責(zé)、協(xié)調(diào)和溝通。

工作組織和機(jī)制是具體業(yè)務(wù)開展的基礎(chǔ)，對于開展艦船電子設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和計(jì)量，首先要成立必要的組織，應(yīng)由各修造船基地所在的船級社、研制單位、維修廠、船東等相關(guān)人員組成，明確相應(yīng)的職責(zé)、工作協(xié)調(diào)機(jī)制和監(jiān)測目標(biāo)，建立設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測計(jì)量檔案，明確采集數(shù)據(jù)的方法、時(shí)間間隔、分析程序、數(shù)據(jù)應(yīng)用等，為工作的開展奠定組織機(jī)制基礎(chǔ)。

2)在技術(shù)準(zhǔn)備上下功夫:標(biāo)準(zhǔn)化、監(jiān)測指標(biāo)。

設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和計(jì)量是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)性和可追溯性上。要實(shí)施設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測首先就要做好監(jiān)測點(diǎn)的確定，根據(jù)設(shè)備的技術(shù)性能、主要技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)狀態(tài)，按照必要、穩(wěn)定、可測的要求，確定監(jiān)測點(diǎn)，即要求監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測的是關(guān)系設(shè)備主要技戰(zhàn)性能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵或重要的參數(shù)，該點(diǎn)的參數(shù)值是可測量和評估的穩(wěn)定值，而不是隨機(jī)瞬態(tài)值。其次，要針對監(jiān)測目標(biāo)的信號特征選擇合適的測量方法和測量設(shè)備，這要充分考慮信號的特性、極值、阻抗匹配等，選擇合適的測量儀表和測量工裝，從而在實(shí)現(xiàn)測量的情況下確保設(shè)備性能發(fā)揮不受影響。再次，還要做好測量的量值傳遞，保持可追溯性，即要對測量儀表和工裝進(jìn)行定期檢定計(jì)量，確保測試結(jié)果準(zhǔn)確、真實(shí)、可靠，使監(jiān)測記錄具備良好的可追溯性。

3)在技術(shù)措施上下功夫:全系統(tǒng)、全壽命、齊全、高效。

設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測是一個(gè)系統(tǒng)工程，是設(shè)備全壽命管理的重要組成部分，要全壽命全過程介入，不僅體現(xiàn)在設(shè)備應(yīng)用階段，要始于設(shè)備的論證和設(shè)計(jì)，終于設(shè)備的報(bào)廢鑒定，貫穿于設(shè)備管理的整個(gè)過程。在設(shè)計(jì)之初的保障性論證中就應(yīng)適當(dāng)?shù)目紤]技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和計(jì)量因素，設(shè)置必要監(jiān)測點(diǎn)，預(yù)留監(jiān)測計(jì)量接口，明確監(jiān)測時(shí)機(jī)。在設(shè)備的服役過程中注重開展專用測試設(shè)備研制、現(xiàn)有監(jiān)測手段的應(yīng)用等工作，切實(shí)將有用、可靠的數(shù)據(jù)采集下來，并長期積累。

4)在數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用上下功夫:分類、建模、實(shí)用。

電子設(shè)備計(jì)量工作的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)是更好的實(shí)現(xiàn)設(shè)備的技術(shù)保障，更有效的保障設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性、維修性、保障性和安全性，使設(shè)備時(shí)常處于良好狀態(tài)。設(shè)備技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集固然重要，但更為重要的是數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用，否則前面的工作就沒有了意義。對于數(shù)據(jù)的分析不但要注意分類、歸納等統(tǒng)計(jì)方法的運(yùn)用，而且要注意區(qū)分對待幾種情況:①設(shè)備類型 (型號)相同，工作區(qū)域相同，但設(shè)備裝載對象不同;②設(shè)備類型 (型號)相同，設(shè)備承載船舶相同，但工作區(qū)域不同;③設(shè)備技術(shù)實(shí)現(xiàn)相近 (同為電子設(shè)備，但專業(yè)不同，如導(dǎo)航設(shè)備與通信設(shè)備)，設(shè)備承載船型和工作區(qū)域相同。第①種情況主要考量的是不同船型設(shè)備的應(yīng)用可靠性數(shù)據(jù)分析;第②種情況主要考量的是不同工作區(qū)域 (環(huán)境)對設(shè)備應(yīng)用可靠性的影響;第③種情況主要考量的是不同專業(yè)或不同技術(shù)手段的設(shè)備之間的應(yīng)用可靠性水平差異。設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和計(jì)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用要慎重，需要長時(shí)間的積累，要反復(fù)驗(yàn)證，而且需要多維度，不同方法統(tǒng)計(jì)分析，以探索出規(guī)律性的，適合我國國情、社情、電子技術(shù)制造水平的經(jīng)驗(yàn)性結(jié)論，用以輔助設(shè)備維修保障時(shí)機(jī)決策，從而最大效能的發(fā)揮設(shè)備的能力。

開展設(shè)備的全系統(tǒng)全壽命管理，運(yùn)用以可靠性為中心的保障理論，實(shí)施船舶電子設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和計(jì)量等工作，是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程，其過程肯定曲折，效果也不可能理想化，這需要我們進(jìn)行大量的理論研究和探討。扎實(shí)的開展設(shè)備全系統(tǒng)全壽命管理，基于我國電子設(shè)備制造水平的可靠性、維修性、保障性、穩(wěn)定性和安全性等研究，制定科學(xué)的技術(shù)實(shí)施方案，明確計(jì)量和監(jiān)測指標(biāo)，確定數(shù)據(jù)采集，研制專用設(shè)備和數(shù)據(jù)采集傳感器等，切實(shí)把必要的有用的數(shù)據(jù)采集下來，科學(xué)的加以分析和運(yùn)用，從而促進(jìn)船舶電子設(shè)備技術(shù)保障工作的科學(xué)發(fā)展。

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This paper gives analysis to characteristics of marine electronic equipments and difficult points of implement of measuring and monitoring for technical states，puts forward the idea that monitoring and measuring of electronic equipment technical states should be developed in order to put the equipments into all-system and all-longevity management through the aspects of perfecting organic mechanism，strengthening technical research，putting more technical measures and using data analysis.

electronic equipment;technical state;monitoring and measuring

U672

C

1001－8328(2012)01－0040－03

曹建軍 (1972-)，男，山東武城人，工程師，碩士，主要從事裝備維修研究。

2011－07