某型艦空導(dǎo)彈武控系統(tǒng)的RCMA分析方法*

王 悅 劉志偉

(92941部隊(duì) 葫蘆島 125001)

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某型艦空導(dǎo)彈武控系統(tǒng)的RCMA分析方法*

王 悅 劉志偉

(92941部隊(duì) 葫蘆島 125001)

在某型艦空導(dǎo)彈武控系統(tǒng)的維修保障中存在單憑經(jīng)驗(yàn)決策預(yù)防性維修工作的問(wèn)題,針對(duì)這一現(xiàn)狀,以可靠性為中心的維修分析(RCMA)理論為基礎(chǔ),結(jié)合武控系統(tǒng)的自身特點(diǎn),從確定重要功能產(chǎn)品、故障模式及影響分析、邏輯決斷分析、維修間隔期分析等方面對(duì)武控系統(tǒng)RCMA方法進(jìn)行研究,可以為武控系統(tǒng)維修方案的制定提供科學(xué)依據(jù)。

武控系統(tǒng); RCMA; 預(yù)防性維修

Class Number E927

1 引言

在當(dāng)前我軍加快軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備的背景下,隨著高新技術(shù)廣泛應(yīng)用,裝備復(fù)雜度不斷提高,裝備的維修保障問(wèn)題日益突出。維修保障能力已經(jīng)成為裝備戰(zhàn)斗力的重要組成部分,其完成的好壞直接影響武器裝備在戰(zhàn)斗中戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能的充分發(fā)揮。

武控系統(tǒng)是艦空武器系統(tǒng)的神經(jīng)中樞和大腦,武器系統(tǒng)通過(guò)武控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與載艦相關(guān)系統(tǒng)的互聯(lián)和信息交換,給指揮員和操作手提供相應(yīng)的指揮和決策信息,提供人機(jī)界面控制整個(gè)作戰(zhàn)裝備的作戰(zhàn)過(guò)程,。從目前部隊(duì)的實(shí)際保障情況來(lái)看,在裝備管理及維修保障模式上還存在不足之處,主要包括: 1) 維修決策大多憑經(jīng)驗(yàn),手段單一,維修費(fèi)用投入很多,但效果不明顯; 2) 不合理的維修機(jī)制,造成維修不及時(shí)、維修周期長(zhǎng)等問(wèn)題; 3) 維修方式主要是事后維修,缺少對(duì)故障的有效預(yù)防,在部隊(duì)執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中故障頻發(fā)。

以可靠性為中心的維修分析(RCMA)是一種科學(xué)確定裝備預(yù)防性維修需求的系統(tǒng)工程方法。在裝備的維修保障工作中,通過(guò)有效地開(kāi)展RCMA,確定預(yù)防性維修工作項(xiàng)目和維修間隔期,可以優(yōu)化維修任務(wù)分工,高效使用維修費(fèi)用保持裝備的戰(zhàn)備完好性和可靠性。

2 RCMA技術(shù)

2.1 RCMA的概念

國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB1378A-2007將RCMA定義為:“按照以最少的資源消耗保持裝備固有可靠性和安全性的原則,應(yīng)用邏輯決斷的方法確定裝備預(yù)防性維修要求的過(guò)程”[1]。其實(shí)質(zhì)是:對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能與故障分析,明確系統(tǒng)內(nèi)可能發(fā)生的故障、故障原因及故障后果;用規(guī)范化的邏輯決斷方法確定出各故障的預(yù)防性對(duì)策;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、專家評(píng)估、定量化建模等手段,在保障安全性和完好性的前提下,以維修停機(jī)損失最小為目標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)的維修策略[2]。

2.2 RCMA的分析過(guò)程

武控系統(tǒng)的組成包括計(jì)算機(jī)機(jī)柜、顯控臺(tái)、記錄設(shè)備、訓(xùn)練機(jī)柜和配電柜。其主要部件是電子、光電產(chǎn)品,根據(jù)武控系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)國(guó)軍標(biāo)中的項(xiàng)目進(jìn)行剪裁,主要開(kāi)展系統(tǒng)和設(shè)備RCMA[3]。

武控系統(tǒng)RCMA包括:

1) 確定重要功能產(chǎn)品(FSI);

2) 進(jìn)行故障模式和影響分析(FMEA);

3) 應(yīng)用邏輯決斷圖確定預(yù)防性維修工作類型;

4) 確定預(yù)防性維修工作的間隔期。

3 確定重要功能產(chǎn)品

武控系統(tǒng)由大量的零部件組成,從復(fù)雜的電路板到簡(jiǎn)單的指示燈都有發(fā)生故障的可能,其中有些故障對(duì)發(fā)射安全有影響,有些故障對(duì)完成作戰(zhàn)任務(wù)有影響,而大部分的故障對(duì)武控系統(tǒng)本身影響不大。在武控系統(tǒng)RCMA中,只分析影響發(fā)射安全、作戰(zhàn)任務(wù)以及導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失的重要功能產(chǎn)品。對(duì)于指示燈這類發(fā)生故障時(shí),不影響安全和任務(wù)的非重要功能產(chǎn)品,只需在故障出現(xiàn)后進(jìn)行修復(fù)性維修,不需要開(kāi)展預(yù)防性維修[4]。

武控系統(tǒng)確定重要功能產(chǎn)品的原則包括:

1) 該產(chǎn)品的故障是否可能影響發(fā)射安全？

2) 該產(chǎn)品的故障是否可能影響作戰(zhàn)任務(wù)的完成？

3) 該產(chǎn)品的故障是否可能導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失？

4) 該產(chǎn)品的隱蔽功能故障是否可能與另一有關(guān)的或備用產(chǎn)品的故障的綜合導(dǎo)致上述一項(xiàng)或多項(xiàng)影響？

5) 該產(chǎn)品的故障可能引起的從屬故障是否將導(dǎo)致上述一項(xiàng)或多項(xiàng)影響？

限于篇幅,以武控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)機(jī)柜為例進(jìn)行分析,在確定其重要功能產(chǎn)品時(shí),采用“構(gòu)造樹(shù)”的方法,首先列出產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹(shù),如圖1所示。然后根據(jù)上述原則,把故障對(duì)武控系統(tǒng)不產(chǎn)生重要影響的產(chǎn)品去除。最后確定做維修研究的重要功能產(chǎn)品包括單板計(jì)算機(jī)板、異步通信板、同步通信板、網(wǎng)卡、電源板。

圖1 計(jì)算機(jī)機(jī)柜的結(jié)構(gòu)樹(shù)

4 故障模式及影響分析

故障模式與影響分析(FMEA)本身是一種可靠性的分析方法,從系統(tǒng)底層的零部件開(kāi)始,邏輯歸納出每個(gè)部件可能的失效模式和對(duì)系統(tǒng)性能的影響,全面了解系統(tǒng)的故障情況,找出薄弱環(huán)節(jié),改進(jìn)系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)。

與可靠性設(shè)計(jì)中的FMEA不同的是,在武控系統(tǒng)RCMA中,是通過(guò)對(duì)重要功能產(chǎn)品進(jìn)行FMEA,明確產(chǎn)品的功能、故障模式、故障原因和故障影響,為武控系統(tǒng)RCMA決策提供影響設(shè)備可靠性、安全性等因素的基本信息,找出控制和預(yù)防該故障發(fā)生的措施[5～6]。如對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)柜的重要功能產(chǎn)品進(jìn)行故障模式及影響分析,如表1所示。

表1 計(jì)算機(jī)機(jī)柜FMEA結(jié)果

5 邏輯決斷分析

預(yù)防性維修工作類型按照所進(jìn)行的預(yù)防性維修的內(nèi)容及其時(shí)機(jī)控制原則劃分,通?？煞譃楸ｐB(yǎng)、操作人員監(jiān)控、使用檢查、功能檢測(cè)、定時(shí)拆修、定時(shí)報(bào)廢以及綜合工作七種類型。在武控系統(tǒng)RCMA中,與傳統(tǒng)維修方法不同的,就是通過(guò)邏輯決斷分析來(lái)確定武控系統(tǒng)各重要功能產(chǎn)品需要進(jìn)行的預(yù)防性維修工作類型。

邏輯決斷分析是依據(jù)邏輯決斷圖進(jìn)行的,以表1的單板計(jì)算機(jī)板為例說(shuō)明邏輯決斷分析過(guò)程,見(jiàn)圖2。邏輯決斷圖共分為故障影響的確定和維修類型的識(shí)別兩層[7～8]。首先,第一層對(duì)單板計(jì)算機(jī)板功能故障進(jìn)行評(píng)定,通過(guò)回答提問(wèn)的方式確定故障影響,即明顯的安全性、任務(wù)性、經(jīng)濟(jì)性影響和隱蔽的安全性、任務(wù)性、經(jīng)濟(jì)性影響。最終確定為任務(wù)性影響。其次,進(jìn)入第二層選擇適用和有效的預(yù)防性維修工作類型,計(jì)算機(jī)機(jī)柜配置有機(jī)內(nèi)自檢設(shè)備(BITE),當(dāng)單板計(jì)算機(jī)板故障時(shí),操作人員可通過(guò)工作狀態(tài)指示燈進(jìn)行判斷。在日常維護(hù)時(shí)也可通過(guò)測(cè)試維護(hù)軟件對(duì)單板計(jì)算機(jī)板故障進(jìn)行定位。因此采用操作人員監(jiān)測(cè)和功能檢查是適用和有效的。

圖2 RCMA邏輯決斷圖

6 預(yù)防性維修間隔期分析

預(yù)防性維修間隔期的選擇存在很大的不確定性,需要具體從裝備特點(diǎn)、單位維修能力、維修的工作類型、制度等方面綜合考慮。在七種預(yù)防性維修工作類型中,保養(yǎng)和操作人員監(jiān)控不需要確定其工作間隔期,可結(jié)合日常保養(yǎng)制度以及在裝備使用時(shí)進(jìn)行。需要進(jìn)行工作間隔期分析的包括使用檢查、功能檢測(cè)、定期報(bào)廢、定期拆修四種類型,每種類型又可從費(fèi)用、可用度和風(fēng)險(xiǎn)3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)[9～10]。

在武控系統(tǒng)RCMA中,重要的功能產(chǎn)品主要是電路板類產(chǎn)品,根據(jù)上面的邏輯決斷分析,可采用操作人員監(jiān)測(cè)和功能檢查的工作類型,同時(shí)結(jié)合戰(zhàn)時(shí)裝備具有高度可靠性的要求,主要討論按任務(wù)可靠度要求來(lái)確定功能檢查的間隔周期,計(jì)算模型如下[3]:

(1)

(2)

表2 可靠度隨時(shí)間變化關(guān)系

根據(jù)該表的數(shù)據(jù),畫出維修系數(shù)α隨時(shí)間變化的曲線,如圖3所示,α值的最低點(diǎn)約位于t=1.6處,故最佳預(yù)防維修周期為1600h。此時(shí)對(duì)應(yīng)的a值約0.044,最大可用度為0.958。

圖3 不可用系數(shù)變化曲線

7 結(jié)語(yǔ)

某型艦空導(dǎo)彈武控系統(tǒng)的預(yù)防性維修工作還是采用傳統(tǒng)周期性維護(hù)的方式,維修間隔依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。與傳統(tǒng)維修工作方式相比,以可靠性為中心的維修是現(xiàn)代維修理論的核心,可以科學(xué)地給出預(yù)防性維修工作項(xiàng)目及要求,改變單憑經(jīng)驗(yàn)決策預(yù)防性維修的狀況。首先,它通過(guò)識(shí)別重要的功能產(chǎn)品,確定了預(yù)防性維修工作的范圍;以FMEA為基礎(chǔ),分析重要功能產(chǎn)品的失效模式和對(duì)系統(tǒng)的影響,研究設(shè)備的故障特性;通過(guò)邏輯決斷分析以設(shè)備故障特性為依據(jù)決定維修工作類型;可采用不同的計(jì)算模型,從費(fèi)用、可用度、風(fēng)險(xiǎn)等不同方面科學(xué)、量化的計(jì)算維修間隔時(shí)間。RCMA的應(yīng)用將有效的提高武控系統(tǒng)的可用度、降低設(shè)備的維修成本,對(duì)部隊(duì)的維修保障工作起到積極的促進(jìn)作用。

[1] GJB1378A-2007.裝備以可靠性為中心的維修分析[S].2007.

[2] 宋太亮.裝備保障性系統(tǒng)工程[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008:35-37.

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RCMA of Ship-to-air Missile Weapon Control System

WANG Yue LIU Zhiwei

(No. 92941 Troops of PLA, Huludao 125001)

Aiming at problem existing in maintenance decision making of ship-to-air missile weapon control system, RCMA of weapon control system is put forward based on RCMA theory and studied from FSI, FMEA, logical decision analysis and maintenance interbals analysis. The method can provide the basis for maintenance decision making of weapon control system.

weapon control system, RCMA, preventive maintenance

2014年10月13日,

2014年11月24日

王悅,男,碩士,工程師,研究方向:導(dǎo)彈武器系統(tǒng)試驗(yàn)。劉志偉,女,碩士,工程師,研究方向:導(dǎo)彈武器系統(tǒng)試驗(yàn)。

E927

10.3969/j.issn1672-9730.2015.04.034