裝備維修質(zhì)量信息分析與應(yīng)用綜述

賈平凡，曹軍海

（陸軍裝甲兵學(xué)院，北京 100071）

1 裝備維修質(zhì)量信息分析重要性及應(yīng)用

部隊?wèi)?zhàn)斗力的高低在一定程度上是由部隊的裝備所決定的，裝備的及時檢查與維修是保持和提高部隊?wèi)?zhàn)斗力的一個重要因素。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，高新科技在武器裝備中的應(yīng)用也更加的深入，對于裝備維修提供全新手段的同時也提出了更新、更高的要求。其中信息的收集與分析就是高新技術(shù)發(fā)展為裝備維修提供的新手段。我們知道，裝備在使用過程中會產(chǎn)生大量的信息，對這些信息進(jìn)行及時的收集和分析，在經(jīng)過大量的篩選與甄別后，往往可以發(fā)現(xiàn)一些故障信息的相同或相似之處，通過進(jìn)一步的計算與分析探究，能夠找出裝備故障信息之間存在一定的發(fā)展規(guī)律，掌握這些規(guī)律，有利于工作人員相對科學(xué)地對故障出現(xiàn)的情況進(jìn)行合理預(yù)測，從而盡可能地避免故障出現(xiàn)，減少不必要的開支，此外，進(jìn)行裝備維修質(zhì)量信息分析也能夠?qū)τ谘b備的維修提供指導(dǎo)性的意見，進(jìn)一步提高裝備的可靠性和維修水平。

2 裝備維修質(zhì)量信息分析現(xiàn)狀

就目前國內(nèi)裝備維修信息收集現(xiàn)狀而言，并沒有建立專門的裝備維修性數(shù)據(jù)收集與分析工作體系，而是與故障數(shù)據(jù)收集工作共同進(jìn)行的，所以，及時準(zhǔn)確地對維修裝備的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與分析是一件相對困難的工作，這在一定程度上不利于裝備維修質(zhì)量信息分析工作的進(jìn)行。由于裝備在長期的使用的過程中，會產(chǎn)生大量的信息，對這些信息進(jìn)行收集與分析是一件難度相對較大的系統(tǒng)工程，在這一過程中需要投入大量的人力、物力、財力，盡管國內(nèi)外的一些研究單位已經(jīng)開發(fā)出了一些裝備維修信息管理系統(tǒng)，但是對于具體的數(shù)據(jù)分析評估功能尚不完善。

3 裝備維修信息內(nèi)容

3.1 維修信息

裝備故障及維修裝備信息主要包括以下的這幾個子部分，分別是：①裝備信息；②裝備故障及其維修備件信息；③維修裝備技術(shù)資料信息和維修備件配套的設(shè)施；④維修設(shè)備信息；⑤備件信息。

（1）裝備信息。裝備信息是指針對于某種特殊裝備的使用本身而所應(yīng)該同時具有的裝備某些的基本技術(shù)性能信息和一些日常裝備使用信息。就該裝備基本信息資料內(nèi)容而言，包括該型號裝備的通用名稱、型號、生產(chǎn)日期、廠家、批次、建議使用壽命等信息。裝備的使用條件信息應(yīng)包括本裝備應(yīng)適合的最佳使用的環(huán)境、狀態(tài)、壽命、單位載荷以及其最佳使用工作時間等。

（2）裝備故障維護(hù)信息。裝備故障維護(hù)信息由2個部分組成，分別是裝備故障信息和維修信息。裝備故障信息分別由以下幾個部分組成，分別是故障的時間、故障出現(xiàn)的部位、故障出現(xiàn)時的表現(xiàn)以及故障出現(xiàn)的原因，應(yīng)該承擔(dān)此次故障責(zé)任的單位，以及對故障進(jìn)行糾正所采取的措施。裝備維修信息包括以下幾個方面，分別是在維修過程中將故障定義的級別、采取維修的方式、維修的具體時間、在維修過程中消耗的資源、針對故障所采取的維修計劃、采取的維修措施以及進(jìn)行維修的次數(shù)。

（3）技術(shù)資料信息。技術(shù)資料信息對于裝備維修起著重要作用，包括以下幾個方面，分別是裝備出廠所自帶的維修手冊、使用說明、裝備進(jìn)行維護(hù)的正確規(guī)程，以及相關(guān)的維修法律法規(guī)和文件政策等資料。

（4）維修設(shè)施設(shè)備信息。維修設(shè)施設(shè)備信息網(wǎng)站主要是有維修場所設(shè)施信息網(wǎng)站和維修單位設(shè)備信息網(wǎng)頁2個主體部分共同組成。維修裝備設(shè)施信息主要包括各種用于機動保障或裝備設(shè)施維修作業(yè)所需配備的各種永久性建筑物或各種半固定永久性設(shè)施的基礎(chǔ)構(gòu)筑物設(shè)施以及其相應(yīng)附屬維修設(shè)備，包括各種維修設(shè)備場地、維修空間、裝備倉庫、專業(yè)軍事訓(xùn)練設(shè)備與專用科技場所等維修輔助設(shè)備信息，包括各類測試計量設(shè)備及維修檢測設(shè)備、試驗鑒定設(shè)備及計量分析與維修校準(zhǔn)檢驗設(shè)備、搬運維修設(shè)備、拆裝修理設(shè)備工具等各種固定設(shè)施保障維護(hù)設(shè)備工具和特種機動維護(hù)保障設(shè)備。

（5）備件信息。備件信息系統(tǒng)包括了備件供應(yīng)商基本供應(yīng)商信息、存儲供應(yīng)商信息、出入庫信息和備件的訂貨供應(yīng)信息。備件信息表包括有以下這幾個小方面，分別是備件數(shù)量的單位名稱、計量設(shè)備的設(shè)計單位、生產(chǎn)廠家、備件種類的具體批次、數(shù)量、類型、尺寸、重量、基準(zhǔn)價格以及出廠的日期。背景信息存儲需要的基礎(chǔ)信息條件主要內(nèi)容包括存儲基礎(chǔ)信息條件的4個基本構(gòu)成條件時間、費用、地點、數(shù)量，以及信息存儲的技術(shù)狀態(tài)要求等以及其他的各個主要相關(guān)因素。備件出入庫信息，包括未出入庫備件的入出庫時間、原因數(shù)量、技術(shù)狀態(tài)情況等信息，以及各備件經(jīng)辦人情況簡介等其它各種有關(guān)信息。

3.2 維修信息分析技術(shù)

維修裝備信息采集分析相關(guān)技術(shù)研究主要應(yīng)用領(lǐng)域包括對技術(shù)可靠性進(jìn)行分析、技術(shù)維修性設(shè)備分析、技術(shù)應(yīng)急保障型設(shè)備可靠性分析、技術(shù)備件、需求量優(yōu)化與技術(shù)庫存結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)等。

（1）可靠性的分析方法是指通過分析計算可以得出技術(shù)裝備在系統(tǒng)規(guī)定的技術(shù)條件下運行和系統(tǒng)規(guī)定工作時間范圍內(nèi)設(shè)備完成所規(guī)定運行功能狀態(tài)的總概率,以及通過分析計算可以得出維修裝備可能出現(xiàn)技術(shù)故障發(fā)生的總時間概率、能夠?qū)@些故障及時修復(fù)概率。

胡啟國等提出將T-S故障樹和區(qū)間模糊多態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的可靠性分析方法，解決了傳統(tǒng)可靠性分析方法在多狀態(tài)且難以獲得精確故障率的裝備系統(tǒng)可靠性評估中的不足。王旭等提出基于安全度約束的裝備維修可靠性分析方法，通過裝備結(jié)構(gòu)與故障分析,結(jié)合安全度約束,獲取了維修數(shù)據(jù)的可靠性分布,計算了裝備剩余可維修價值，解決了傳統(tǒng)裝備維修技術(shù)無法獲取維修數(shù)據(jù)的平均分布結(jié)果,導(dǎo)致維修技術(shù)的可靠性分析具有較大誤差的問題,提高了裝備維修效率。雷世英等提出一種基于服役條件下的歷史工況參數(shù)，結(jié)合裝備性能模型對裝備損傷進(jìn)行計算，之后考慮服役條件下的多模態(tài)數(shù)據(jù)，建立了累積損傷指數(shù)模型，融合歷史協(xié)變量信息對裝備進(jìn)行可靠性分析，實現(xiàn)特定使用條件下的裝備可靠性分析及剩余壽命預(yù)測，為裝備視情維修決策提供更好的支持。胡偉飛等針對武器裝備運行過程中外界載荷及自身屬性存在不確定性導(dǎo)致失效的問題,提出了一種基于泰森多邊形區(qū)域劃分的裝備可靠性分析法，此方法結(jié)合自適應(yīng)克里金代理模型對全局進(jìn)行多邊形區(qū)域劃分，選取最敏感區(qū)域，通過主動學(xué)習(xí)函數(shù)篩選樣本點，進(jìn)而迭代更新武器裝備的克里金模型，高效降低武器裝備的維修可靠性分析計算成本。

（2）維修性指標(biāo)的綜合分析性評估，一般是評估在所規(guī)定維修的級別條件之下和在規(guī)定維修的總時間周期內(nèi)，進(jìn)行修復(fù)性維修的總工作時間周期與所有在規(guī)定該維修級別基礎(chǔ)上進(jìn)行被要求修復(fù)性產(chǎn)品修理的產(chǎn)品故障總數(shù)的之反比函數(shù)。王強等對當(dāng)今的維修指標(biāo)分門別類,確定以裝備性能、維修成本和維修規(guī)劃完成環(huán)境作為復(fù)雜電子系統(tǒng)預(yù)防性維修指標(biāo)的選取方向。經(jīng)過層層挑選后決定了由裝備有效度、維修時間達(dá)標(biāo)率和維修操作完成率構(gòu)成的預(yù)防性維修評估指標(biāo)體系。劉海林以某項裝備為課題,針對此項裝備現(xiàn)場維修性試驗數(shù)據(jù)子樣較小的特征,研究了其維修性指標(biāo)之一平均維修耗時的小子樣驗證和評價方法,且應(yīng)用此方法對裝備的維修性指標(biāo)進(jìn)行了評價和驗證。他針對一線部隊上報的維修性信息定下了維修性指標(biāo)的分布模型還有怎樣從統(tǒng)計理論的層面驗證模型的正確與否和以往信息與現(xiàn)場信息的是否吻合等；最后依據(jù)貝葉斯理論，利用貝葉斯序貫概率比檢驗的方法對裝備的平均維修耗時進(jìn)行檢驗，得到了平均修復(fù)時間的貝葉斯估計。張朝溫分析了裝備故障的原因、存在的問題，制訂了維修指標(biāo)，論述了配合比參數(shù)，而后提出合理的解決措施、程序、注意事項、維修方法，對結(jié)果進(jìn)行了理論力學(xué)指標(biāo)測定。湯姆·斯萬特松等歸納了多項由自然分子系統(tǒng)歐洲代理處(European Factory for Natural Molecular Systems,EFNMS)召開的維修指標(biāo)討論會決議，此會為采集維修指標(biāo)信息的新路子,并且為一個信息采集和培訓(xùn)怎樣運用指標(biāo)的集合體，它調(diào)查研究維修指標(biāo)的含義和從軍工企業(yè)采集數(shù)據(jù)的必要性，而后闡述了這些指標(biāo)在軍工企業(yè)維修記分檔案中的應(yīng)用,最后介紹了目前廣泛使用的歐洲標(biāo)準(zhǔn)prEN15341<關(guān)鍵維修信息指標(biāo)>（KPI）。

（3）維修保障設(shè)備評估方法主要的是評價估算維修性保障的設(shè)備需求的實際滿足率與備件利用率等。李春亮在分析裝備維修保障設(shè)備建設(shè)需求和存在矛盾基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)規(guī)劃裝備維修保障設(shè)備體制建設(shè)、優(yōu)化調(diào)整裝備維修保障設(shè)備種品種結(jié)構(gòu)、合理制定裝備維修保障設(shè)備配發(fā)形式、健全裝備維修保障設(shè)備信息體制等方面，提出評估解放軍裝備維修保障設(shè)備建設(shè)的模式。李浩以現(xiàn)有裝備維修保障體制為基礎(chǔ)，建立裝備維修保障設(shè)備貼近實戰(zhàn)化評估指標(biāo)體系，并聯(lián)系交戰(zhàn)過程建造了含多項指標(biāo)的定量評價模型，經(jīng)過應(yīng)用基于熵權(quán)的模糊綜合評估法對裝備維修保障設(shè)備配備科學(xué)性施行定量分析整體評估，評估結(jié)果可支持設(shè)備配備分析，進(jìn)而支持配備方案優(yōu)化措施的制訂，提升設(shè)備配備方案的科學(xué)性，促進(jìn)維修保障設(shè)備的實戰(zhàn)化水平。武高衛(wèi)等依據(jù)復(fù)雜裝備普遍采用的k/N系統(tǒng)故障單元維修規(guī)律，創(chuàng)造了批量維修策略,并基于這項策略建立了k/N系統(tǒng)可用度模型，利用MQ/M/c排隊理論，對影響裝備可用度的重大指標(biāo)進(jìn)行了演算和修心；然后，建立了由n個k/N系統(tǒng)組成的復(fù)雜裝備的多樣化維修保障設(shè)備的優(yōu)化配置模型，采用邊際效應(yīng)評估法對多種維修保障設(shè)備進(jìn)行整體優(yōu)化。驗證表明，所建立的模型具有較高可操作性，能為裝備維修保障人員提供決策支持。

（4）實際備件需求率的平均計算則是完全基于裝備零部件壽命周期以及備件累計的工作時間周期與平均失效率等所進(jìn)行決定的。任喜等提出了基于灰色關(guān)聯(lián)模型確定裝備備件種類的方式，從影響決定備件種類的需求率、經(jīng)濟性、維修性、關(guān)鍵性、故障率、采購周期等方面入手，對零（部）件及其元件進(jìn)行分析，解決了裝備備件品種的確定困難。宋光浩結(jié)合裝備維修備件需求合理配置問題，從裝備故障預(yù)測的角度出發(fā)，研究了各種維修保障模式下的備件需求率預(yù)測方法，分析了多個維修保障模式與備件數(shù)量的關(guān)系，分別采用非齊次Poisson過程模型、一般維修保障模型和C-G維修保障模式模型，制定了相應(yīng)維修模式下的定期備件需求清單，解決了裝備備件過剩的問題。李巧君根據(jù)現(xiàn)階段裝備使用特點，提出包括定定費用備件優(yōu)化和優(yōu)可靠度備件化的裝備備件優(yōu)化模型，以可靠度除以費用作為目的函數(shù)，采用Ant colony算法改進(jìn)極限學(xué)習(xí)機求解所建模型，將極限學(xué)習(xí)機的初始權(quán)重和閾值當(dāng)作Ant colony算法內(nèi)各爬行路徑節(jié)點，通過最佳路徑搜索獲得全體最優(yōu)解，實現(xiàn)裝備備件需求優(yōu)化，保證了裝備在動行期間的隨時可用程度。邵文龍等立足精準(zhǔn)預(yù)測備件要求準(zhǔn)確的備件信息的現(xiàn)實，研究了裝備備件信息源，從解決需求與客觀存在之間的矛盾出發(fā)，提出備件維修信息的收集內(nèi)容、流程和方式，為有效預(yù)測備件需求提供了數(shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)語

本文首先介紹裝備維修質(zhì)量信息分析的地位及作用，然后介紹了目前軍事裝備維修質(zhì)量信息分析現(xiàn)階段存在問題。最后對裝備維修質(zhì)量信息應(yīng)采集哪些內(nèi)容和一線學(xué)者提出的分析與應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。