基于維修事件的維修性定性要求驗證與評價指標(biāo)體系研究

基于維修事件的維修性定性要求驗證與評價指標(biāo)體系研究

李俊，黃德所，李琴

(陸軍軍官學(xué)院 管理工程教研室，安徽 合肥 230031)

摘要針對當(dāng)前裝備維修性定性要求難以評價和分析的難題，通過對維修性定性要求的全面分析，依據(jù)裝備典型的三級維修流程，構(gòu)建了基于維修事件的裝備維修性定性要求驗證與評價指標(biāo)體系;分析了關(guān)鍵指標(biāo)的含義和指標(biāo)值的獲取方法，為驗證裝備維修性定性要求提供了技術(shù)手段與方法。

關(guān)鍵詞維修事件；維修性驗證與評價；指標(biāo)體系

收稿日期2014-11-07

基金項目部委級資助項目

作者簡介李俊(1982-)，男，講師，博士，主要研究方向為裝備維修性設(shè)計與驗證。Oldsoul@163.com

中圖分類號E237

文章編號2095-3828(2015)05-0022-04

DOI文獻標(biāo)志碼A 10.3783/j.issn.2095-3828.2015.05.005

Demonstration and Evaluation Index System of

Maintainability Qualitative Requirement Based on Maintenance Events

LI Jun，HUANG Desuo，LI Qin

(Department of Management Engineering, Army Officer Academy, Hefei Anhui 230031,China)

AbstractTo solve the issues that maintainability qualitative requirements facing on evaluation and analysis, the paper builds up a maintainability qualitative evaluation index system based on maintenance events with comprehensive analysis on the qualitative requirements, according to typical three-level equipment repair process. Then, the paper analyses the connotations of key indicators and the way to obtain the indicators to provide technical approach and method for verifying the maintainability qualitative requirements.

Keywordsmaintenance events; maintainability demonstration and evaluation; index system

維修性是裝備在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時間內(nèi)，按照規(guī)定的程序、方法對裝備實施維修活動，以保持或恢復(fù)其規(guī)定狀態(tài)的能力，是裝備系統(tǒng)的基本屬性之一，是與裝備維修密切相關(guān)的設(shè)計特性，反映了裝備是否具備維修方便、快捷、經(jīng)濟的能力[1]221。良好的維修性設(shè)計是提高維修效率和裝備質(zhì)量的重要手段。維修性評價包括定性評價和定量評價兩大類。維修性定量評價指標(biāo)主要有平均修復(fù)時間、重要零部件平均更換時間、平均維護時間等，在GJB 2072—94 《維修性試驗與評定》中已經(jīng)明確了這些指標(biāo)的獲取方法和手段[2]。而目前對維修性定性評價尚停留在維修性定性要求階段，有研究人員從定性要求的個別指標(biāo)出發(fā)，研究了這些指標(biāo)值的獲取方法，但尚未形成完整的評價指標(biāo)體系和評價方法，難以開展對裝備維修性定性要求驗證和綜合評價工作。

本文從維修性定性要求著手，根據(jù)裝備維修的主要工作流程分析了維修性定性要求驗證與評價指標(biāo)體系的構(gòu)建思路，進而構(gòu)建了科學(xué)合理、全面完善、具有可操作性的裝備維修性定性要求驗證與評價指標(biāo)體系。

1維修性定性要求分析

維修性定性要求是對其進行驗證與評價的重要依據(jù)，而構(gòu)建的評價指標(biāo)體系也應(yīng)能完全反映這些定性要求。為此，首先對GJB 368B—2009《產(chǎn)品維修性工作通用要求》中規(guī)定的維修性九項定性要求進行分析，主要包括：可達性、互換性與標(biāo)準(zhǔn)化、防差錯措施與識別標(biāo)志、維修安全性、檢測診斷的方便性、零部件可修復(fù)性、減少維修內(nèi)容、降低維修技能、維修人素工程等9個方面[3]的要求，如表1所示。

表1　維修性定性要求分析

這9個方面的要求給裝備維修性定性分析指引了大致的方向，但它們并不能直接作為維修性定性要求驗證與評價的指標(biāo)。一是因為這些定性要求之間存在著相互影響或相互包含的關(guān)系。例如可達性影響維修人素工程，檢查診斷的方便性與快捷性影響減少維修內(nèi)容和降低維修技能，防差錯措施與識別標(biāo)志屬于維修安全性的一部分。二是因為這些要求大多是定性描述，難以直接獲取量化的指標(biāo)值。論文以上述維修性定性要求為基礎(chǔ)，從維修事件出發(fā)，對影響維修事件的維修性定性要求進行分析，構(gòu)建了基于維修事件的維修性定性要求驗證與評價指標(biāo)體系。

2維修性定性要求驗證與評價指標(biāo)構(gòu)建思路

維修事件指的是由于故障、虛警或按預(yù)定的維修計劃進行的一種或多種維修活動[4]。目前，裝備維修以三級維修為主，在文獻[1]221中給出了典型的三級維修流程圖。維修事件中的維修活動主要是拆卸并更換可更換單元?？筛鼡Q單元是在規(guī)定的維修級別上整體拆卸和更換的單元。它可以是設(shè)備、組件、部件或零件等。按照更換的場所，可分為現(xiàn)場可更換單元(Line Replaceable Unit, LRU)、車間可更換單元(Shop Replaceable Unit, SRU)和車間可更換子單元(Sub Shop Replaceable Unit, SSRU)，分別對應(yīng)于基層級維修、中繼級維修和基地級維修。

圖1是典型三級維修的運行圖。從圖中可以看出，在基層級，對于發(fā)生故障的系統(tǒng)，一般采用更換LRU的方式進行原位維修，對拆下的故障LRU，該級別一般不負(fù)責(zé)修理，而是送往中繼級；中繼級在接收到該待修LRU后，利用自身的測試設(shè)備，將故障隔離到SRU一級，然后以更換SRU的方式進行修理，并將故障SRU送往基地；在基地級，維修人員利用監(jiān)測能力更強的設(shè)備，將SRU故障隔離到SSRU，以更換SSRU的方式進行SRU的修理。完整的維修事件包括前期的故障隔離和診斷，更換發(fā)生故障的可更換單元以及后期的系統(tǒng)測試。

圖1　典型三級維修運行流程圖

在此，引入維修事件的作業(yè)代價概念：維修事件的作業(yè)代價是指在指定維修條件下完成維修活動所消耗的物質(zhì)資源、維修過程中遭遇的安全風(fēng)險和維修人員的疲勞程度。維修性設(shè)計的好壞很大程度決定了維修事件的作業(yè)代價。而維修事件的作業(yè)代價又與具體的維修性定性要求相關(guān)，在此將維修性定性要求進行分析與歸納，構(gòu)建出影響維修事件作業(yè)代價的下級指標(biāo)。

3維修性定性要求驗證與評價指標(biāo)體系

3.1維修性定性要求驗證與評價一、二級指標(biāo)

依據(jù)維修性定性要求驗證與評價指標(biāo)的構(gòu)建思路，將裝備整體的維修工作拆分為獨立的維修事件，將每個維修事件相對應(yīng)的維修性定性指標(biāo)作為綜合評價的一級指標(biāo)。

在以往對維修性設(shè)計要求進行驗證與評價時，往往將所有的維修性定性要求都列在其中，要求每個指標(biāo)都盡量達到最優(yōu)化。但在裝備設(shè)計過程中，全部指標(biāo)都達到最優(yōu)是不現(xiàn)實的，必然要有所取舍，取舍的依據(jù)在于維修事件的作業(yè)頻率上。對維修性定性要求驗證與評價時應(yīng)重點考慮作業(yè)頻率高的維修事件，盡量降低該維修事件的作業(yè)代價；若某個維修事件的作業(yè)頻率很低，可適當(dāng)降低對其維修作業(yè)代價的要求，從而降低設(shè)計的難度和成本。因此，每個維修事件的維修性指標(biāo)的好壞受其維修作業(yè)代價和作業(yè)頻率的共同影響。

依據(jù)上述思想，構(gòu)建出裝備維修性定性要求驗證與評價一級指標(biāo)和二級指標(biāo),如圖2所示。

圖2　維修性定性要求驗證與評價一級和二級指標(biāo)

3.2維修性定性要求驗證與評價三級指標(biāo)

裝備維修包括修復(fù)性維修、預(yù)防性維修和戰(zhàn)時搶修三大類，因此，維修事件的作業(yè)頻率受到裝備日常使用時的故障率、戰(zhàn)時的戰(zhàn)損率和維護保養(yǎng)時的調(diào)整率三者共同影響。如圖3所示。

圖3　維修事件的作業(yè)頻率評價指標(biāo)

問題集中于維修事件作業(yè)代價的評價上。維修事件的作業(yè)代價很大程度受維修性設(shè)計的影響，在此對影響維修事件作業(yè)代價的維修性設(shè)計要求進行分析。確定影響維修事件作業(yè)代價的主要維修性設(shè)計要求有：可達性、易拆裝性、經(jīng)濟性、安全性、技能要求和人素工程。根據(jù)以上分析，構(gòu)建如圖4的三級指標(biāo)體系。為便于對整個裝備的維修性定性要求進行驗證與評價，該指標(biāo)體系中的底層指標(biāo)均為定量指標(biāo)，同時對照GJB 368B—2009 《產(chǎn)品維修性工作通用要求》中規(guī)定的維修性九項定性要求，以上指標(biāo)已將其完全涵蓋。

圖4　維修事件的作業(yè)代價評價指標(biāo)

3.3關(guān)鍵指標(biāo)分析

可視度：文獻[5-6]在對維修可視化程度分析時，采用的是建立可視錐并根據(jù)維修對象處于人視覺范圍來計算可視性的量化值，此類方法的問題在于沒有將維修看作一個動態(tài)的過程，僅僅考慮了某個維修作業(yè)的可視化程度。對整個維修事件來說，維修事件的可視度受到維修作業(yè)過程中可視性最差作業(yè)的約束，如圖5所示。在裝備設(shè)計階段，通過對虛擬樣機進行動態(tài)仿真獲取每個維修作業(yè)可視性程度的量化值，然后將整個維修作業(yè)過程中的可視性程度最小值作為指標(biāo)值。

圖5　可視度與維修事件作業(yè)過程的關(guān)系

工具可達度：工具可達度指標(biāo)值的獲取方法類似于可視度指標(biāo)，同樣通過在虛擬樣機上仿真的方法獲取每個維修作業(yè)的工具可達度量化值，仿真實例參見文獻[7]，然后將整個作業(yè)過程中的工具可達度最小值作為指標(biāo)值。

拆裝時間：將可更換單元的拆裝事件分解為多個維修活動，如故障定位、隔離、修理和功能檢查等。每個維修活動又劃分為一系列的基本維修作業(yè)，如擰螺釘、裝墊片等[1]223。常見的基本維修作業(yè)時間如表2所示[8]74。

表2　基本維修作業(yè)時間

根據(jù)每個維修活動的基本維修作業(yè)，經(jīng)統(tǒng)計求和可得整個維修活動的工作時間。見表3[8]76。

表3　常見維修活動時間

當(dāng)裝備完成虛擬樣機設(shè)計時，此時系統(tǒng)的布局、相對位置和連接關(guān)系已確定，每一項維修事件的維修時間也已確定。通過與裝備設(shè)計部門溝通，在虛擬樣機的模型中添加基本維修作業(yè)時間數(shù)據(jù)，可在仿真時獲得維修事件的拆裝時間值。

工具需求度：工具需求度指標(biāo)主要用于評價定性要求中的標(biāo)準(zhǔn)化和互換性，文獻[1]221和[8]79中都給出了提高標(biāo)準(zhǔn)化和互換性設(shè)計的實例，維修工具的需求得以降低。所以標(biāo)準(zhǔn)化和互換性對維修性設(shè)計中維修工具的數(shù)量產(chǎn)生重要影響。

經(jīng)濟性：經(jīng)濟性有3個指標(biāo)，分別是貴重度、可修復(fù)度和可調(diào)整度。主要用來描述可更換單元的經(jīng)濟性，這3個指標(biāo)是維修事件中可更換單元的固有屬性，分別用貨幣價值、是否可修復(fù)、調(diào)整次數(shù)等數(shù)值進行量化，這些數(shù)據(jù)可寫入虛擬樣機中供評價時調(diào)用。

安全性：安全性包括了防差錯度、識別標(biāo)志的齊全度和防護需求度。涵蓋了維修性定性要求中的防差錯及識別標(biāo)志和安全性。防差錯度指在維修事件全過程，哪些基本維修作業(yè)可能會出現(xiàn)差錯，這些易出差錯的基本維修作業(yè)是否采取了防差錯措施。例如防差錯度為0.8，表示維修過程中80%可能出現(xiàn)差錯的基本維修作業(yè)采用防差錯的措施。識別標(biāo)志的齊全度統(tǒng)計方法同上。防護需求度指在維修過程中的特殊防護需求。

技能需求：技能需求包括自檢能力、資料需求和人員素質(zhì)需求，涵蓋了維修性定性要求的測試與診斷和降低維修技能。

人素工程：人素工程指在維修作業(yè)過程中的維修人員的維修舒適度和環(huán)境適宜度。利用UG、JACK等仿真軟件可對維修舒適性等進行評價，具體評價方法參見文獻[9-10]。

4結(jié) 束 語

良好的維修性設(shè)計是裝備戰(zhàn)斗力的重要保證，論文從裝備維修性定性要求著手，根據(jù)裝備維修活動的特點，構(gòu)建了基于維修事件的維修性定性要求驗證與評價指標(biāo)體系，并分析了關(guān)鍵指標(biāo)的含義和指標(biāo)值的獲取方法。為在裝備前期研制階段就能對其維修性進行全面評價提供理論基礎(chǔ)，為提高裝備維修性設(shè)計水平提供技術(shù)支撐，為訂購方控制與評價裝備研制全過程的維修性提供有效手段和方法。

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(編輯：田麗韞)