導彈裝備基于狀態(tài)的維修理論研究＊

（91880部隊 青島 266300）

1 引言

然而，國內(nèi)的研究還尚處在起步階段，與國外相比還有很大的差距，本文針對CBM 的概念、特點、及其在導彈裝備維修過程中的決策模型進行了探討。

2 CBM 的內(nèi)涵

2．1 CBM 的概念

維修是為使裝備保持、恢復到或改善其規(guī)定技術狀態(tài)所進行的全部活動［6］?？梢詮牟煌慕嵌龋瑢⒕S修分為如圖1所示的幾種類型［7］?；跔顟B(tài)的維修是在傳統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷技術的基礎上，通過嵌入式傳感器、外部測試設備及便攜式測量裝置等手段獲得裝備的狀態(tài)信息，準確地判定裝備的實際狀態(tài)，并據(jù)此決定對其進行更換或維修的過程［2］。

圖1 維修分類

2．2 CBM 的特點

CBM 與定期維修各有優(yōu)缺點。對于價格低廉的部件，可以不采用CBM，采用定期維修更適宜。但對于導彈這種復雜程度高、貴重的裝備，CBM 顯示出其巨大的優(yōu)越性。它主要有以下幾個特點：

1）能把故障消滅在萌芽狀態(tài)之中；

2）它的計劃性比傳統(tǒng)的維修計劃更符合實際；

3）CBM 的核心是巡回檢測、故障診斷和適時適度修理；

4）按照實際需要進行修理。

2．3 CBM 的實施條件

實施CBM 的依據(jù)是認為導彈裝備產(chǎn)生故障有一個發(fā)展過程，在其功能喪失之前有故障跡象或征兆。圖2中的P-F曲線說明了部件故障由潛在故障發(fā)展為功能故障的過程。在曲線中，故障萌發(fā)點代表裝備在運行一段時間后剛剛出現(xiàn)故障，此時沒有明顯征兆。P為能夠監(jiān)測到的潛在故障點，F(xiàn)為功能故障點。由潛在故障點P 到功能故障點F通常會有段或長或短的時間，稱之為P-F間隔。如果CBM 滿足下列條件［8］，則可以實施：

大觀園雖然是作者虛構的紙上園林，但它卻是發(fā)端于作者內(nèi)心，承載著作者的理想。它和現(xiàn)實中一切其他園林一樣，有著豐富的文化內(nèi)涵，他既是作者構建的理想樂園，也是作者慰藉心靈的隱遁凈土。

1）能夠確定一個明顯的潛在故障狀態(tài)；

2）P-F間隔是比較一致的；

3）在小于P-F間隔的時間間隔內(nèi)監(jiān)測是切實可行的；

4）凈剩的P-F 間隔必須足夠長，以便采取某些措施。

圖2 P-F曲線

3 CBM 在導彈裝備維修過程中實現(xiàn)的流程

CBM 經(jīng)過不斷的發(fā)展與完善，已經(jīng)形成了一些技術標準，如IEEE Std1451、IEEE Std 1232 和ISO 13373-1 等［9］。另 外，美 國 賓 夕 法 尼 亞 州 的MMOSA （Machinery Information Management Open System Alliances）等一些組織經(jīng)過研究，聯(lián)合提出基于狀態(tài)的維修開放系統(tǒng)體系（OSA-CBM，Open System Architecture for Condition Based Maintenance）［10～11］。該 結(jié) 構 將CBM 系 統(tǒng) 分 成 七個功能模塊，即CBM 的實現(xiàn)流程。

在導彈裝備維修過程中，這七個模塊是：導彈裝備數(shù)據(jù)采集模塊、導彈裝備數(shù)據(jù)處理模塊、導彈裝備狀態(tài)監(jiān)測模塊、導彈裝備狀態(tài)評估模塊、導彈裝備維修預測模塊、導彈裝備維修決策模塊以及數(shù)據(jù)顯示模塊，如圖3所示。

圖3 OSA-CBM 模塊

第1 層，導彈裝備數(shù)據(jù)采集模塊：該模塊為

CBM 系統(tǒng)提供了數(shù)字傳感器或模擬傳感器數(shù)據(jù)。建立該模塊時可參考標準IEEE Std 1451。掌握部隊導彈裝備執(zhí)行訓練和保障任務信息，對導彈裝備進行狀態(tài)監(jiān)測，檢查導彈裝備技術參數(shù)，提取反映導彈裝備性能特征的數(shù)據(jù)，查出存在的缺陷。部隊導彈裝備使用人員負責日常點檢，主要包括檢測項目、方法、判斷標準等，并嚴格做好日點檢卡的記錄，以便作為軍械裝備修理廠專業(yè)技術人員維修的參考依據(jù)。

第2層，導彈裝備數(shù)據(jù)處理模塊：該模塊輸出數(shù)字化過濾信號、頻譜分析信號、虛擬傳感器信號以及其它裝備狀態(tài)特征信號。現(xiàn)有許多信號處理的標準方法有濾波處理、頻譜分析和信號分解等。收集的導彈裝備數(shù)據(jù)通過分類處理即為導彈裝備維修任務執(zhí)行的初始狀態(tài)。導彈裝備依據(jù)下列因素的不同而采取相應的處理方式：導彈裝備型號、訓練和戰(zhàn)備保障任務、出現(xiàn)故障現(xiàn)象、貯存期間定期檢測和訓練、轉(zhuǎn)級測試技術參數(shù)、元器件和零部件的使用壽命、抗疲勞程度、通電時間、儲存年限標準等。

第3層，導彈裝備狀態(tài)監(jiān)測模塊：該模塊主要任務是將導彈裝備運行時獲得的某些狀態(tài)特征參數(shù)（如振動值、溫度、濕度等）進行提取，并同正常值相比較，如果發(fā)現(xiàn)異常，則可以產(chǎn)生警告信號。該模塊的建立可采用標準ISO 13373-1。

第4層，導彈裝備狀態(tài)評估模塊：該模塊主要集中于確定所監(jiān)測的導彈裝備系統(tǒng)、分系統(tǒng)或部件的健康狀態(tài)是否已經(jīng)惡化。該模塊必須能夠產(chǎn)生設備診斷記錄和判斷故障發(fā)生的可能性。其診斷方法通?；趯椦b備歷史記錄的趨勢分析、設備運行環(huán)境與負載和導彈裝備的維修歷史等的分析。該模塊建立可依據(jù)標準IEEE Std 1232和ISO 13373-1。根據(jù)收集的導彈裝備和同類型導彈裝備貯存期檢測資料，結(jié)合導彈裝備的特點，對貯存期內(nèi)導彈裝備的各項性能的變化情況和趨勢，以及所出現(xiàn)的質(zhì)量問題進行分析，對訓練、轉(zhuǎn)級、參加戰(zhàn)備保障的導彈裝備，根據(jù)其不同特征、技術參數(shù)的變化規(guī)律，進行導彈裝備狀態(tài)評估。

第5層，導彈裝備維修預測模塊：預測模塊擁有綜合處理前面各個層次所獲得數(shù)據(jù)的能力。其主要功能是根據(jù)導彈裝備系統(tǒng)功能、未來使用條件、故障分析和評估，明確導彈裝備系統(tǒng)內(nèi)各故障的后果，判斷導彈裝備能否在執(zhí)行任務期內(nèi)保證一定的無故障工作時間，保證導彈裝備的安全性和完好性。

第6層，導彈裝備維修決策支持模塊：導彈裝備狀態(tài)監(jiān)控和故障預測的目的是維修決策，通過狀態(tài)數(shù)據(jù)得出導彈裝備的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，再以費用-風險度為目標，實現(xiàn)維修決策。這些決策包括導彈裝備是否需要維修，何時維修。如何使用導彈裝備，使其在完成目前正在執(zhí)行的任務之前不出現(xiàn)故障，如需進行維修，則按照維修標準來判斷維修的時間和級別，制定維修計劃。導彈裝備維修結(jié)束后，記錄并保存相關的故障現(xiàn)象和維修日志，為導彈裝備管理和再次維修提供科學依據(jù)和經(jīng)驗。

第7層，導彈裝備維修數(shù)據(jù)顯示模塊：該模塊能夠根據(jù)需要顯示前面各個模塊中出現(xiàn)的所有數(shù)據(jù)，特別是導彈裝備狀態(tài)評估、預測和維修決策模塊中的數(shù)據(jù)，以及狀態(tài)監(jiān)測中產(chǎn)生的報警信號。該模塊應建立于常規(guī)的人機交互界面中。

4 結(jié)語

CBM 是適應現(xiàn)代化戰(zhàn)爭對導彈裝備維修保障要求的先進的預防性維修決策技術，能有效地克服定期維修造成導彈裝備過修或失修的問題。隨著CBM 理論體系的持續(xù)完善以及在導彈裝備維修領域的進一步拓展應用，能有效推進維修管理由粗放型管理向精細化管理、維修保障模式由人力密集型向質(zhì)量效能型轉(zhuǎn)變，真正地提高部隊的整體導彈裝備維修保障能力和裝備使用率。

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