改進性維修及間隔期調(diào)整與效能評價研究

呂升全，郭金茂，徐玉國，羅九林

(裝甲兵工程學院 技術(shù)保障工程系，北京 100072)

【裝備理論與裝備技術(shù)】

改進性維修及間隔期調(diào)整與效能評價研究

呂升全，郭金茂，徐玉國，羅九林

(裝甲兵工程學院 技術(shù)保障工程系，北京 100072)

結(jié)合裝備大修，對現(xiàn)有裝備進行適當?shù)母倪M性維修，以提升裝備性能改善，裝備使用與保障要求，改進后需要適當調(diào)整維修間隔期并對改進性維修的效能進行評判；在總結(jié)了改進性維修的現(xiàn)狀以及存在的問題，改進性維修的一般原則，分類方式及步驟方法的基礎(chǔ)上，提出了維修間隔期的調(diào)整方法，并用改進性維修后裝備可用度增長的百分比和改進性維修費用增長百分比的比值大小作為改進性維修的評價，根據(jù)評價的結(jié)果選擇較好的調(diào)整方案。

改進性維修；間隔期調(diào)整；效能評價

隨著我國綜合國力的不斷提升，大量新式裝備裝備到部隊中，在使用過程中會因設(shè)計的缺陷或是應(yīng)用環(huán)境的改變以及實際維修條件的限制，不能使裝備得到很好的維修保障，制約著戰(zhàn)斗力的提升。要想從根本革除原有裝備故障，在維修時就必須對故障的機理及模式進行綜合分析，找出故障根源，進行改進性維修。改進性維修(Improvement Maintenance)是利用完成裝備維修任務(wù)的時機，對裝備進行經(jīng)過批準的改進和改裝，以提高裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能、可靠性或維修性，使之適合于某一特殊用途的一種維修工作類型[1]。對現(xiàn)有裝備進行適當?shù)母倪M，在短時間內(nèi)提高裝備部分性能使其達到使用與保障要求，延長裝備服役期限，對提升部隊裝備作戰(zhàn)和保障能力、降低壽命周期費用是十分有利的。據(jù)統(tǒng)計裝備使用與保障費用已占到壽命周期費用的60%甚至80%[2]。如果不對使用和保障性存在問題的裝備進行改進性維修，裝備后續(xù)的使用和保障費用將會很大。一項大型復雜武器系統(tǒng),在其壽命周期內(nèi)往往經(jīng)過多次改進或改型[3]。如美國M1主戰(zhàn)坦克，德國豹系列主戰(zhàn)坦克以及俄國T72系列主戰(zhàn)坦克先后經(jīng)歷數(shù)次改進，取得了很好的效果，在短時間內(nèi)提高了裝備的性能。在民用裝備方面吳劍恒對DG35-3.82/17型循環(huán)流化床( CFB) 鍋爐進行了改進性維修[4]，大大增加了鍋爐的可靠性。王立金等[5]對某船裝備兩臺德國制造 6PC2 - 5L型柴油機其機帶滑油螺桿泵進行的改進性維修節(jié)省了100萬多元，同時提高了原有裝備可靠性。李國棟[6]對美國PB740 呼吸機電源電路和美國 Spacelab PF3除顫監(jiān)護儀充電電路的改進，徹底解決了裝備存在的問題。軍事裝備的改進性維修涉及裝備部(模)件、系統(tǒng)數(shù)量大、部位多，改進后部分部件還可能要調(diào)整維修間隔期，增加新的維修工具、資料和人員培訓，需要花費大量的財力物力。目前，系統(tǒng)的研究改進性維修的文章和專著見刊的比較少，對改進前的風險評估方面有學者建立了裝備改進風險評價模型[7]。改進后要優(yōu)化維修間隔期，在這方面主要是以費用最小為目的進行優(yōu)化[8-10]，但裝備的間隔期調(diào)整應(yīng)該是費用和效能的綜合考量，不能一味求便宜而忽略作戰(zhàn)效能。

1 裝備改進性維修的基本原則、方式及過程

1.1 裝備改進性維修的基本原則

改進性維修原則主要有以下幾點：一是綜合裝備體系、技術(shù)水平對改進性維修總體需求、改進方案進行統(tǒng)籌考慮、優(yōu)化分析，提出立足當前、著眼長遠的改進性維修工作規(guī)劃。二要采用技術(shù)先進并經(jīng)過實際應(yīng)用的成熟產(chǎn)品替代相關(guān)關(guān)鍵部件，提高裝備的“六性”水平，同時降低改進性維修成本。三要充分發(fā)揮裝備修理機構(gòu)、承研承制單位和試點用戶的優(yōu)勢，合理進行任務(wù)分工達到優(yōu)勢互補，確保按時、高質(zhì)完成改進性維修任務(wù)。四是按照統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施開展改進性維修工作，對技術(shù)變化較大的項目必須先進行專項試驗考核，合格后方可應(yīng)用，整裝(含系統(tǒng))改進性維修鑒定驗收后方可實施批量改進。

1.2 裝備改進性維修的方式

改進性維修通常是對典型部位及結(jié)構(gòu)進行改進性設(shè)計和加改裝，提高環(huán)境適應(yīng)性和維修性、保障性；通過新材料、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，提高部分易損件和短壽命件的使用壽命；通過開發(fā)應(yīng)用信息提取技術(shù)，提高關(guān)重件的狀態(tài)監(jiān)(檢)控能力和基于狀態(tài)的維修保障能力?？筛爬?種方式，如圖1所示。

圖1 改進性維修方式分類

1) 新型替代。在裝備的使用過程中，由于當時技術(shù)條件限制，現(xiàn)有裝備上的部分產(chǎn)品可能落后于技術(shù)發(fā)展后的新型產(chǎn)品。在裝備進行改進性維修時可以考慮對部分落后的產(chǎn)品用新型先進成熟產(chǎn)品替代。

2) 技術(shù)升級。裝備上由于原來設(shè)計技術(shù)不成熟，或是工藝性差的因素，導致部分機件易磨損可靠性差，通過技術(shù)升級對部分機件的加工工藝材料的改進可在不改變結(jié)構(gòu)的條件下，提高機件的可靠性，減少維修量。

3) 結(jié)構(gòu)改進。 裝備的設(shè)計不可能一設(shè)計出來就是完美無缺的，在投入使用后總是會發(fā)現(xiàn)各種各樣的小問題，例如人機工程設(shè)計不合理，可靠性差，或是操作復雜、產(chǎn)品之間發(fā)生干涉、不便于維修和保障，通過結(jié)構(gòu)上的改進，對不合理的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，提高可靠性與維修性。

1.3 裝備改進性維修維的基本過程

改進性維修一般可分為5個階段(圖2)：提出改進性維修要求、研究論證階段、樣機研制階段、試驗鑒定階段和驗收總結(jié)階段。根據(jù)使用中暴露的缺點，提出改進性維修措施及改進性維修范圍是非常重要的第一步，重點是確立改進性維修的關(guān)重部件。裝備改進性維修綜合論證及技術(shù)方案論證，核心是針對預防性維修的部件、系統(tǒng)，確定其可靠性等裝備品質(zhì)屬性提高的程度及匹配關(guān)系，并對改進方案的可行性做出預計。進行裝備改進性維修工程設(shè)計，組織裝備改進性維修生產(chǎn)，完成一定數(shù)量的樣機研制。對改進性維修后的裝備進行可靠性等品質(zhì)屬性試驗，重點檢驗改進性維修產(chǎn)品是否達到預期要求。對成果進行梳理固化，調(diào)整某些部件的維修間隔期，優(yōu)化相關(guān)技術(shù)資料、維修工具、設(shè)備。

圖2 改進性維修過程

2 改進性維修后維修間隔期調(diào)整

調(diào)整維修間隔期是改進性維修驗收總結(jié)階段的一個重要項目，維修間隔期直接關(guān)系到裝備的可用度，影響部隊的訓練和作戰(zhàn)。由于不同部件的技術(shù)發(fā)展水平不同，造成改進性維修后有的部件性能提高較大有的較小，如圖3所示。改進性維修后可能原來小修的產(chǎn)品壽命延長到了中修，中修的產(chǎn)品壽命延長到了大修，但也有可能延長壽命后處于中修或小修期間，或者處于中修和大修期間，或者維修性增強縮短了維修時間。

改進性維修后由于裝備部分性能提升，若按照原有的間隔期進行維修，那么部分部件將導致維修過剩，改進性維修的效能沒有充分發(fā)揮，因此必須合理調(diào)整改進性維修后裝備部分部件的維修間隔期。

圖3 改進性維修前后可靠性增長圖

裝備的預防性維修中，主要確保關(guān)鍵部件的安全，以及整體裝備不出重大事故。在制定預防性維修間隔期時其他次要部件的維修間隔期要和核心部件如發(fā)動機的間隔期相匹配。維修間隔期的調(diào)整緊緊圍繞這類部件盡可能的實現(xiàn)集中維修以減少維修的次數(shù)，避免管理的混亂。

改進性維修裝備的維修間隔期調(diào)整方法如圖4所示，裝備中改進性維修的部件數(shù)量相對于未改進的部件來說還是占少數(shù)時，改進后影響裝備維修間隔期的核心部件可靠性壽命未提高，其他改進部件可靠性提高時，則中修、大修間隔不變，根據(jù)改進后部件壽命長短，納入中修或是納入大修范圍。若小修部件的壽命也有所提高，假設(shè)改進前進行n次小修，中修期為T,改進后中修間隔期內(nèi)壽命最短小修部件壽命為t，那么小修次數(shù)為T/t(只取整數(shù)部分)。

圖4 維修間隔期調(diào)整方法

改進后影響裝備維修間隔期的關(guān)鍵部件可靠性有所增長、壽命提高，且其他部件在預防性維修時的壽命還有富余，為了充分利用產(chǎn)品的壽命，那么小修、中修、大修期應(yīng)相應(yīng)改變,以更充分利用產(chǎn)品的壽命。首先找出改進后影響壽命的短板部件，將該部件的壽命作為預防性維修間隔期的極限，預防性維修在原間隔期和此極限之間做調(diào)整。先調(diào)整大修間隔期，再調(diào)整中修小修間隔期。調(diào)整間隔期時應(yīng)使大、中、小間隔期的增長比例均勻，不可使小修緊挨中修或中修離大修很近。最后考慮實際情況加入其他因素如考慮風險大小和維修機構(gòu)維修能力，經(jīng)過權(quán)衡得出幾種維修方案，而后依據(jù)改進性維修的效能進行綜合權(quán)衡、多次迭代，選擇理想的間隔期。

3 改進性維修效能評價

改進性維修后裝備性能提升程度如何，需要一定的評價手段，同時也是對前期論證研制目標的檢驗,是驗證總結(jié)階段的一個重要環(huán)節(jié)，也是調(diào)整維修間隔期的重要依據(jù)。對于改進性維修裝備來說改進的目的是提升裝備的可用度?？捎枚?，可以綜合反應(yīng)出維修性和可靠性，產(chǎn)品的可靠性和維修性好，可用度自然高?？捎枚入m然越高越好，但是可用度增加到一定程度后費用的增加會急劇上升，所以不但要考慮可用度還得考慮費用。費用一定時盡可能提高可用度。因此，可以通過可用度的增長率和改進性維修裝備費用增加率的比值來反映改進性維修的效能，假如該比值為0.1，則該比值含義為每增加1%的費用，可用度增加0.1。

3.1 改進性維修效能評價模型

對于連續(xù)可修裝備的可用度可用下式表示：

(1)

式(1)中，TO為工作時間；TS待命時間；TPM預防性維修總時間；TCM修復性維修總時間；TALD因等待備件、維修人員及運輸管理和保障延誤時間。

改進性維修后裝備增加費用可以用下式表示：

C=C1+C2+C3+C4+C5

(2)

式(2)中：C1為論證、調(diào)研、資料、設(shè)計費用；C2為購買原材料、外購成品、元器件、燃料動力費用；C3為測試設(shè)備、工藝裝置、零星技措費用；C4為鑒定試驗、部隊試驗費用；C5為改進性維修后產(chǎn)品使用和維修保障費用。

改進性維修的效益可用下式表示：

(3)

3.2 改進性維修效能評價案例分析

某裝備在使用過程中發(fā)現(xiàn)部分部件故障率高，部分部件由于落后產(chǎn)品不再生產(chǎn)，導致無備件用于維修，部分部件性能落后需要更新?lián)Q代等原因需要進行改進性維修。其改進性維修時每臺裝備C1,C2,C3,C4四項改進性維修費用共為162.55萬元。改進后交給用戶使用，由于裝備性能提高，部分部件的維修數(shù)量、次數(shù)減少維修保障難度降低，根據(jù)實際情況進行調(diào)整維修間隔期后經(jīng)調(diào)整維修間隔期后，產(chǎn)生3種備選方案，這3種方案中改進性維修后產(chǎn)品使用和維修保障費用C5分別為25萬元，30萬元，50萬元，裝備可用度增加了8%、10%、11%。若不進行改進性維修，在裝備剩下的壽命周期里，由于裝備可靠性不足，維修的部件和次數(shù)較多，部分器材籌措需要花費大量資金，停機時間較多，在裝備剩余壽命期間內(nèi)使用和保障費用約為1 333萬元。3種方案改進性維修效能分別為

3種方案中方案2的效能最高，也就是說每增加1%的費用，可用度增加了0.694%，裝備改進性維修的效能已經(jīng)超過60%，該裝備的改進性維修是值得的。而方案1雖然費用較低但效能不高，方案3裝備可用度較方案2有所提升但是要花費較大的費用?？梢姼倪M性維修后調(diào)整間隔期對裝備的維修保障效能影響比較大，相比之下選擇方案2是較為合理的。

4 結(jié)論

本文總結(jié)出了改進性維修的一般原則、分類方式及步驟方法，提出了改進性維修后確定維修間隔期的方法：首先通過分析得出改進性維修間隔期的調(diào)整區(qū)間范圍，其次根據(jù)實際情況制定出維修方案，然后使用可用度的增長率與費用增長率的比值作為衡量改進性維修的效能的度量，以合理的選擇維修間隔期。實踐表明：運用該理論進行維修間隔期調(diào)整較為合理，評價模型意義明確、數(shù)據(jù)易于獲取且方便計算，具有一定的實用價值。不足之處在于可用度的預計受多方面的因素影響，計算可用度需要有較大的維修數(shù)據(jù)積累，缺乏歷史數(shù)據(jù)可能會對維修間隔期的調(diào)整產(chǎn)生不良影響。

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(責任編輯周江川)

Adjust Repair Interval After Improvement Maintenance and Research Effectiveness Evaluation of Improvement Maintenance

LYU Sheng-quan,GUO Jin-mao，XU Yu-guo，LUO Jiu-lin

(Department of Technique Support Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

Combined with major repairs, proper maintenance of the existing equipment was processed to improve equipment performance in use condition and equipment support demand. After maintenance, it needs to adjust the maintenance interval and to evaluate the improvement of maintenance efficiency. We summarized the research status of improvement maintenance, principle, classification and step. On the above basis, a method that compares increase ratio of available degrees and increase ratio of fee because of improvement maintenance was given to score adjustment scheme of repair inter-val, and then we chose a better repair interval.

improvement maintenance; repair interval; effectiveness evaluation

2016-09-09；

呂升全(1992—)，男，碩士研究生，主要從事裝備保障工程研究。

郭金茂(1964—)，男，碩士，碩士生導師，主要從事裝備保障工程研究。

10.11809/scbgxb2016.12.015

呂升全，郭金茂，徐玉國，等.改進性維修及間隔期調(diào)整與效能評價研究[J].兵器裝備工程學報，2016(12):60-63.

format:LYU Sheng-quan,GUO Jin-mao，XU Yu-guo，et al.Adjust Repair Interval After Improvement Maintenance and Research Effectiveness Evaluation of Improvement Maintenance[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(12):60-63.

TJ07

A

2096-2304(2016)12-0060-04

修回日期：2016-10-28