基于維修數(shù)據(jù)庫的艦船電子裝備預(yù)防性維修策略研究

王 剛，朱強華

（海軍工程大學(xué) 電子工程學(xué)院，湖北 武漢 430033）

目前，海軍艦艇電子裝備的預(yù)防性維修，主要是依據(jù)裝備的預(yù)防性維修大綱或使用保養(yǎng)規(guī)程實施，存在維修過量或維修不足的問題。維修過量，導(dǎo)致了維修人力、資源的浪費；維修不足，則會導(dǎo)致故障的發(fā)生而影響裝備的正常使用[1～2]。

依據(jù)艦艇電子裝備的實際技術(shù)狀態(tài)實施精確維修，將避免以上問題的發(fā)生，極大提高維修的效能。隨著艦船電子裝備可靠性信息采集與分析系統(tǒng)在海軍艦艇的列裝，利用系統(tǒng)收集的艦艇電子裝備使用與維修的動態(tài)信息，實現(xiàn)動態(tài)維修決策，是實現(xiàn)精確維修的重要途徑[3]。

1 艦艇電子裝備預(yù)防性修理流程

艦艇電子裝備的預(yù)防性維修，采用定期維修和視情維修相結(jié)合的維修方式。

定期維修方式，指的是依據(jù)日歷時間或裝備工作時間，按時間序列將維修劃分成相對集中的幾個階段，在不同階段，進(jìn)行不同范圍和深度的修理工作。依據(jù)裝備的預(yù)防性維修大綱或使用保養(yǎng)規(guī)則，產(chǎn)生預(yù)防性維修項目。若由艦員修理，則按照艦艇裝備的維護(hù)保養(yǎng)制度，納入日檢拭、周檢修、月檢修、航行檢修計劃，檢修時間的差別，決定了不同等級檢修所能完成的修理任務(wù)的工作量。若需中繼級和基地派人修理，則上報修理工程單，等待編（大）隊或基地派人修理。修理完工后，填制裝備修理工程清單，進(jìn)行修理工程完工登記。

視情維修方式，是基于狀態(tài)的維修（CBM）。其不固定某些設(shè)備和機件的使用和更換期限，而是規(guī)定一些參數(shù)，在檢查測試的基礎(chǔ)上，當(dāng)測量值達(dá)到或?qū)⒁_(dá)到規(guī)定的臨界參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)時，進(jìn)行針對性的修理或更換。檢測結(jié)果顯示裝備需要進(jìn)行修理，若艦員可以實施修理，則按照艦艇裝備的維護(hù)保養(yǎng)制度，納入周檢修、月檢修、航行檢修。若需中繼級和基地派人修理，則上報修理工程單，等待編（大）隊或基地派人修理。修理完工后，填制裝備修理工程清單，進(jìn)行修理工程完工登記。

2 決策與信息需求分析

依據(jù)艦艇電子裝備預(yù)防性維修的實施流程，實施預(yù)防性維修的決策與信息需求如下：

2.1 預(yù)防性維修決策的首要問題

裝備的預(yù)防性維修決策的首要問題，是確定是否實施預(yù)防性維修。

是否實施預(yù)防性維修的判斷準(zhǔn)則，是裝備故障后是否影響艦艇執(zhí)行任務(wù)的能力或故障具有較嚴(yán)重的經(jīng)濟后果、實施預(yù)防性維修能否有效減少故障的發(fā)生。若裝備故障將影響艦艇執(zhí)行任務(wù)的能力，或故障具有較嚴(yán)重的經(jīng)濟后果，當(dāng)實施預(yù)防性維修可以有效地減少故障的發(fā)生時，可以考慮實施預(yù)防性維修，否則不實施預(yù)防性維修。

是否實施預(yù)防性維修所依據(jù)的信息包括：故障對艦船任務(wù)的影響程度、故障的經(jīng)濟性影響程度、預(yù)防性維修對裝備的可靠度影響程度等。

2.2 定期維修策略的確定

決定對裝備實施預(yù)防性維修之后的下一步?jīng)Q策，是確定采用定期維修策略或基于狀態(tài)的維修策略。顯然，基于狀態(tài)監(jiān)測的修理，比定期維修具有更強的針對性，其避免了定期的盲目大拆大卸，大大減少了維修次數(shù)與時間。但基于狀態(tài)監(jiān)測的修理，必須具備合適的檢測設(shè)備和手段，并制定出能反映技術(shù)狀況變化規(guī)律的參數(shù)和判別潛在故障的標(biāo)準(zhǔn)。因此確定采用定期維修策略或基于狀態(tài)的維修策略所需要的信息包括：裝備的檢測設(shè)備和手段相關(guān)信息、反映技術(shù)狀況變化規(guī)律的參數(shù)和判別潛在故障的標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)信息。

若決定采用定期維修策略，需要作出的決策是確定不同層次維修項目（修理要求不同）及其對應(yīng)的最佳維修間隔期，其中不同層次的維修項目，包括檢查保養(yǎng)、零部件修復(fù)和定壽更換等。不同層次維修項目及其對應(yīng)的最佳維修間隔期，可以通過統(tǒng)計、分析裝備的故障規(guī)律，建立預(yù)防性維修間隔期優(yōu)化模型得到。

若決定采用基于狀態(tài)的維修策略，需要作出的決策是根據(jù)取得的檢測參數(shù)判定裝備是否需要進(jìn)行修理，所依據(jù)的指標(biāo)是裝備的狀態(tài)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。若采用檢測設(shè)備和手段為離線檢測的方式，則需要確定最佳的檢測周期。最佳檢測周期可以根據(jù)歷次檢測所得結(jié)果（包括檢測參數(shù)變化規(guī)律、故障檢出率等）建立檢測周期優(yōu)化模型得到。

2.3 維修項目實施人員和時機的確定

實施預(yù)防性維修的最后一項決策，是確定維修項目的實施人員和時機。預(yù)防性維修項目產(chǎn)生后，必須確定該項修理的修理級別（艦員、中繼級修理人員、基地修理人員），所依據(jù)的信息是各級機構(gòu)的修理能力。若由艦員實施，則需要根據(jù)艦艇的任務(wù)安排，將預(yù)防性維修項目納入周檢修、月檢修、航行檢修、艦體檢查等中。

裝備的預(yù)防性維修大綱(或使用保養(yǎng)規(guī)則)對上述預(yù)防性維修的決策及實施方法，制定了詳細(xì)的規(guī)定，并作為實施預(yù)防性維修的基本依據(jù)。盡管預(yù)防性維修大綱或使用保養(yǎng)規(guī)則是必須遵循的法規(guī)性文件，但實際上，很多預(yù)防性維修項目間隔期的確定，都采取了保守性策略。

在實踐中發(fā)現(xiàn)，很多預(yù)防性維修項目沒有必要過于頻繁。也就是說，裝備的預(yù)防性維修間隔期，存在根據(jù)實際情況優(yōu)化和調(diào)整的必要。因此需要結(jié)合艦船電子裝備可靠性信息采集與分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，利用系統(tǒng)收集的故障與修理信息，依據(jù)預(yù)防性維修的實施流程開發(fā)預(yù)防性維修所需要的各項決策指標(biāo)和計算模型，實現(xiàn)基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的預(yù)防性維修策略，如圖1和圖2所示。

圖1 定期預(yù)防性維修策略的流程

圖2 基于狀態(tài)的預(yù)防性維修策略流程

根據(jù)圖1和圖2所示預(yù)防性維修策略的流程，相關(guān)的指標(biāo)模型與其功能如下：

（1）裝備工作時間統(tǒng)計模型。統(tǒng)計裝備工作時間，作為基于工作時間的預(yù)防性維修間隔期優(yōu)化模型的輸入。

（2）以可用度最大為目標(biāo)的基于日歷時間或工作時間的預(yù)防性維修間隔期優(yōu)化模型。得到最佳預(yù)防性維修間隔期，作為實施預(yù)防性維修的依據(jù)。

（3）裝備瞬時故障率計算模型。裝備技術(shù)狀態(tài)評定的指標(biāo)，作為實施預(yù)防性維修的依據(jù)。

（4）參數(shù)可靠度檢測周期優(yōu)化模型。確定裝備離線檢測的最佳時機，作為實施裝備檢測的依據(jù)。

（5）功能檢測情況檢測周期優(yōu)化模型。確定裝備離線檢測的最佳時機，作為實施裝備檢測的依據(jù)。

3 結(jié)束語

隨著艦船電子裝備可靠性信息采集與分析系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，利用其收集的信息進(jìn)行決策，動態(tài)、精確的維修保障將變?yōu)榭赡堋１疚奶接懥死门灤娮友b備可靠性信息采集與分析系統(tǒng)收集的維修保障信息實現(xiàn)動態(tài)維修決策的方法，為艦船電子裝備可靠性信息采集與分析系統(tǒng)進(jìn)一步開發(fā)利用與實現(xiàn)智能決策提供了思路。

[1]楊勇虎，范世東，姚玉南，等.備件管理和決策支持系統(tǒng)的開發(fā)[J].船舶工程，2002，24(6)：65-67.

[2]王佩高，金家善.隨艦備件動態(tài)管理及備件數(shù)量計算模型[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報，2005，17(3)：103-106.

[3]林武強，馬紹力，鄭凌宇.對艦船可用度指標(biāo)的探討[J].船舶工程，2003，25(5)：67-71.