狀態維修技術在提升裝備維修保障能力中的應用

馮保東，馬俊文，黃艷松

(海軍駐株洲地區航空軍事代表室，湖南 株洲 412002)

20 世紀70 年代，國外裝備建設發達國家開展了大量維修技術研究，提出了基于傳感器技術、狀態監測技術和故障診斷技術的狀態維修(condition-based maintenance，CBM，亦稱視情維修)理念，經過幾十年的發展，大大提高了裝備維修保障能力，減少了外場維修保障人員的勞動負擔，提升了裝備的戰備完好率和任務成功性。而目前國內對狀態維修的研究基本處于起步階段，主要停留在跟蹤性的研究上，還沒有形成系統的理論，尤其是在維修優化決策、狀態監測軟件開發等方面處于空白，導致狀態維修技術的應用存在局限性。隨著大量高新技術的不斷應用，我軍武器裝備呈現出系統化、復雜化、巨型化的發展趨勢，傳統的事后維修和預防維修方式已難以滿足裝備對維修保障的需求，更無法滿足部隊對新型裝備快速形成戰斗力的要求，這就給裝備維修保障工作帶來了新的壓力，提出了新的要求。

1 狀態維修技術介紹

1.1 發展過程

20 世紀50 年代之前，由于裝備造價較低，故障造成的直接損失不大，維修理論欠缺、維修技術也不高，所以裝備的維修通常是事后維修，即裝備壞了才修，不壞不修。隨著流水線生產的普及和故障造成的經濟損失的加大，人們開始關注裝備故障發生前的維護保養工作，采取定期更換裝備零部件等方式來預防故障的發生，因此稱之為預防維修，也稱為定期維修，其修理間隔的確定主要根據經驗和統計資料。這種維修方式盛行于20 世紀50 年代，其優點是可減少非計劃故障，將潛在故障消滅在萌芽狀態。預防維修采取定期檢修或定期更換裝備零部件等方式來預防故障的發生，其理論依據是裝備故障率會隨著運行時間的增加而增加，有一定科學性，但在具體實踐中，以預防為主的周期性計劃維修仍存在諸多弊端和局限性，如維修模式僵化，裝備運轉率降低，資源嚴重浪費，維修成本高，故障維修針對性差，易引發其他故障等。

20 世紀70 年代，隨著傳感器技術、狀態檢測技術和故障診斷技術的發展和應用，1 種全新的維修技術——狀態維修技術孕育而生，并逐漸占據了主導地位。他著眼于各裝備的具體運行狀況，采用狀態檢測與故障診斷技術對裝備部件進行追蹤監測分析，及時發現初期故障，并預測其演變情形，先期確立維修預案，適時適度進行維修，增強了裝備維修保障工作的主動性和針對性，達到了裝備保障提前預測、及時消除的效果，有效降低了裝備故障發生率，提高了裝備的完好率，節約了人力和物力資源，對新型裝備快速形成戰斗力提供了有力保障。

1.2 理論內涵和特點

世界各國研究與實踐證明，根據裝備實際狀態進行維修是行之有效的辦法。任何裝備發生故障前均有一定征兆，一般過程為:正常運行→故障萌發點→潛在故障點→故障點。如軸承故障前的振動信號、異常響聲信號、滑油內金屬顆粒信號的異常變化等。通過監測其狀態參數，可捕捉到故障萌發點或潛在故障點的狀態參數變化，從而進行分析，發現故障部位、性質及變化規律。目前國際上對狀態維修的定義是通過測量裝備的工作狀態，構建1 套裝備維修策略，以預計裝備在未來是否會工作不正常，如果運行不正常，則給出相應的措施以避免異常帶來的問題。

裝備狀態維修是在根據日常檢測結果確認裝備狀態的基礎上進行的，同時也是在有計劃的狀態下進行的預知維修。狀態維修的理論目標是延長裝備運行時間和檢修時間間隔，減少檢修項目。這種檢修方式以裝備當前的實際工作狀況為依據，根據監測和分析診斷結果安排檢測時間和方式，而并非傳統方法中以裝備使用時間為依據，其主要特點在于修理的預知性、針對性、及時性和維修方案的靈活性。

1.3 關鍵技術

狀態維修技術的核心是狀態監測和故障分析診斷方法。裝備狀態監測和故障診斷技術是1 門新興的多學科綜合技術。一般通過對裝備的振動、噪聲、磨損、電流、溫度、油質等進行監測和技術分析，判斷裝備未來發展趨勢，診斷故障發生的部位、原因，進而指導具體的維修工作。故障預測分為2種:1 種是對小時間范圍內的部件狀態進行預計，如對飛機來說，就是要預計飛機部件完好情況，是否適合完成下1次飛行任務;另1 種是預計出現某一具體故障前的剩余時間，也就是說，還有多長時間必須更換該部件，如計劃拆卸發動機的大修時間。

目前已開發、應用的監測技術種類極多，按其監測的征兆可分為:動力學效應、電學效應、化學效應、物理結構、溫度分析、光譜分析、顆粒分析等。監測的方法有2 種:一種依靠人的眼看、耳聽、手摸、鼻聞等;另一種是應用科學儀器對設備狀態進行預知監測和事前控制。后者較客觀，可精確定量分析，甚至綜合分析。根據狀態監測系統提供的各種綜合參數，進一步分析診斷故障發生的原因、部位、性質乃至故障的發展趨勢，這是故障診斷的主要任務，也是實現狀態維修的關鍵。一些常用的故障診斷方法有:對比診斷法、邏輯診斷法、統計診斷法、模糊診斷法、專家診斷系統等。

2 狀態維修技術應用的思考

狀態維修與傳統維修技術相比，在提升裝備維修保障性方面顯現了巨大的優勢。但由于我國在狀態維修技術研究、應用上起步較晚，還沒有形成系統、科學的理論體系，且部分關鍵技術還沒有突破，導致目前狀態維修技術在武器裝備上的實際應用中存在一定的局限性。針對這種實際情況，為切實提高我軍裝備維修保障能力，承制單位應深入理解狀態維修的內涵和特點，轉變舊的維修思想模式，在新裝備研制過程中，切實搞好狀態維修設計。

2.1 堅持從源頭抓起，搞好新裝備狀態維修性設計策劃

維修性直接影響著裝備保障性，維修性是設計出來的。維修性設計始于論證階段，貫穿于研制生產的全過程。在新裝備研制中，承制單位要牢固樹立面向裝備保障的維修性設計理念，積極采用狀態維修技術，并進行充分分析和論證，明確目標和要求，搞好技術、人員等資源的配置策劃，編制《維修性保證大綱》，做好頂層規劃。

2.2 抓住關重環節，優化新裝備的狀態維修性設計方案

裝備狀態維修技術的關鍵之一就是狀態監測，也就是需要一定數量的檢測儀器對裝備零部件的工作狀態實施全程監控。但如果檢測儀器過多，尤其是機載的檢測儀器太多，就會增加裝備系統的復雜性，這不僅會增加新裝備研制經費投入，也會不同程度降低裝備的可靠性。因此，在新裝備狀態維修設計中，必須抓住關鍵和重要環節，深入開展零部件特性分析、狀態維修性設計評估模型研究，通過計算分析、試驗驗證等方法，分析各零部件的使用壽命和失效模式，確定裝備的關重件、薄弱環節，有針對性地制定狀態監測方法、安排檢測裝置，按照“適用即可”的原則，優化新裝備狀態維修性設計方案。

2.3 加強信息管理，逐步提高新裝備的故障診斷技術

故障診斷技術是裝備維修的另一關鍵技術。當前，故障診斷仍需采用人工和專家系統相結合的方式。裝備故障診斷技術的發展始于裝備研制階段，貫穿于裝備全周期全壽命過程，且不斷進步和完善。但在這過程中，最為關鍵和重要的環節就是各種信息的收集、分析及利用。承制單位應建立裝備信息管理機制，成立故障診斷專家系統，充分收集裝備試驗、使用、維修過程的各種信息，分類總結各種故障的處理經驗和方法，逐步建立新裝備故障特征信息庫、知識庫和維修策略信息庫。對于系統復雜的、故障發生率高的、訂貨批量大的、采購訂單穩定的、使用壽命長的新裝備，可適當考慮開展專家診斷系統計算機軟件程序開發、建立遠程專家診斷計算機網絡系統，使故障診斷自動化、數字化、快速化。

2.4 強化培訓力度，提升維修保障人員的能力素質

國外有關狀態維修的資料幾乎都表明，在狀態維修設計實施過程中專業人員的培訓工作是十分重要的，培訓的1 個主要內容就是狀態分析和故障診斷;有資料還強調必須給培訓過的狀態檢修專職人員技術成熟的鍛煉期。因此，新裝備研制中，承制單位應盡快成立維修保障人才隊伍，保證維修保障人員具備較高的能力素質、較豐富的工作經驗和較合理的年齡梯度，并要求維修保障人員全程參與新裝備研制過程，做好各種信息收集和分析，做到提前介入、盡早準備。在新裝備交付使用后，承制單位更應制定維修保障人員的培訓計劃，適時開展模擬故障案例分析，同時也要注重對使用部隊維護人員的培訓力度，不斷提升軍企兩級維修保障人員的綜合能力素質。

2.5 注重資源配置，滿足外場維修保障人員的資源需求

裝備狀態監測項目大部分還是需要外場維修保障人員人工進行檢測，因此就需要一些便攜式的檢測儀器設備，例如檢測航空發動機滑油中金屬屑成份的金屬元素分析儀、檢查航空發動機渦輪葉片表面質量的內窺鏡等設備。承制單位應保證外場維修保障人員能夠在現場獲得必要的檢測設備，提高裝備故障處理的效率。

3 結束語

狀態維修是美軍正大力推行的一項新的維修政策，其可行性關鍵在于檢測手段的發展和改進，在線控制的使用，裝備自動化程度的完善，維護人員素質的提高，裝備管理制度的落實。狀態維修內容的多少，要根據裝備的先進和復雜程度等來制定，不可盲目地簡單推行狀態維修或全盤否定周期維修。對不同類型的裝備采用不同的維修模式，有利于裝備運轉率的提高和裝備故障率的降低，必須走1 條狀態維修與周期性維修相結合的道路。承制單位應切實加大狀態維修技術的研究力度，積極向技術人員灌輸狀態維修的理念，做到從新裝備論證研制到交付使用過程的全壽命周期內，全程開展狀態維修技術應用的研究工作，逐步提高應用的能力和水平，不斷提升新裝備的維修保障能力，以盡快縮短與裝備發達國家的差距。

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