導彈裝備基于狀態的維修理論研究＊

（91880部隊 青島 266300）

1 引言

然而，國內的研究還尚處在起步階段，與國外相比還有很大的差距，本文針對CBM 的概念、特點、及其在導彈裝備維修過程中的決策模型進行了探討。

2 CBM 的內涵

2．1 CBM 的概念

維修是為使裝備保持、恢復到或改善其規定技術狀態所進行的全部活動［6］。可以從不同的角度，將維修分為如圖1所示的幾種類型［7］。基于狀態的維修是在傳統狀態監控和故障診斷技術的基礎上，通過嵌入式傳感器、外部測試設備及便攜式測量裝置等手段獲得裝備的狀態信息，準確地判定裝備的實際狀態，并據此決定對其進行更換或維修的過程［2］。

圖1 維修分類

2．2 CBM 的特點

CBM 與定期維修各有優缺點。對于價格低廉的部件，可以不采用CBM，采用定期維修更適宜。但對于導彈這種復雜程度高、貴重的裝備，CBM 顯示出其巨大的優越性。它主要有以下幾個特點：

1）能把故障消滅在萌芽狀態之中；

2）它的計劃性比傳統的維修計劃更符合實際；

3）CBM 的核心是巡回檢測、故障診斷和適時適度修理；

4）按照實際需要進行修理。

2．3 CBM 的實施條件

實施CBM 的依據是認為導彈裝備產生故障有一個發展過程，在其功能喪失之前有故障跡象或征兆。圖2中的P-F曲線說明了部件故障由潛在故障發展為功能故障的過程。在曲線中，故障萌發點代表裝備在運行一段時間后剛剛出現故障，此時沒有明顯征兆。P為能夠監測到的潛在故障點，F為功能故障點。由潛在故障點P 到功能故障點F通常會有段或長或短的時間，稱之為P-F間隔。如果CBM 滿足下列條件［8］，則可以實施：

大觀園雖然是作者虛構的紙上園林，但它卻是發端于作者內心，承載著作者的理想。它和現實中一切其他園林一樣，有著豐富的文化內涵，他既是作者構建的理想樂園，也是作者慰藉心靈的隱遁凈土。

1）能夠確定一個明顯的潛在故障狀態；

2）P-F間隔是比較一致的；

3）在小于P-F間隔的時間間隔內監測是切實可行的；

4）凈剩的P-F 間隔必須足夠長，以便采取某些措施。

圖2 P-F曲線

3 CBM 在導彈裝備維修過程中實現的流程

CBM 經過不斷的發展與完善，已經形成了一些技術標準，如IEEE Std1451、IEEE Std 1232 和ISO 13373-1 等［9］。另 外，美 國 賓 夕 法 尼 亞 州 的MMOSA （Machinery Information Management Open System Alliances）等一些組織經過研究，聯合提出基于狀態的維修開放系統體系（OSA-CBM，Open System Architecture for Condition Based Maintenance）［10～11］。該 結 構 將CBM 系 統 分 成 七個功能模塊，即CBM 的實現流程。

在導彈裝備維修過程中，這七個模塊是：導彈裝備數據采集模塊、導彈裝備數據處理模塊、導彈裝備狀態監測模塊、導彈裝備狀態評估模塊、導彈裝備維修預測模塊、導彈裝備維修決策模塊以及數據顯示模塊，如圖3所示。

圖3 OSA-CBM 模塊

第1 層，導彈裝備數據采集模塊：該模塊為

CBM 系統提供了數字傳感器或模擬傳感器數據。建立該模塊時可參考標準IEEE Std 1451。掌握部隊導彈裝備執行訓練和保障任務信息，對導彈裝備進行狀態監測，檢查導彈裝備技術參數，提取反映導彈裝備性能特征的數據，查出存在的缺陷。部隊導彈裝備使用人員負責日常點檢，主要包括檢測項目、方法、判斷標準等，并嚴格做好日點檢卡的記錄，以便作為軍械裝備修理廠專業技術人員維修的參考依據。

第2層，導彈裝備數據處理模塊：該模塊輸出數字化過濾信號、頻譜分析信號、虛擬傳感器信號以及其它裝備狀態特征信號。現有許多信號處理的標準方法有濾波處理、頻譜分析和信號分解等。收集的導彈裝備數據通過分類處理即為導彈裝備維修任務執行的初始狀態。導彈裝備依據下列因素的不同而采取相應的處理方式：導彈裝備型號、訓練和戰備保障任務、出現故障現象、貯存期間定期檢測和訓練、轉級測試技術參數、元器件和零部件的使用壽命、抗疲勞程度、通電時間、儲存年限標準等。

第3層，導彈裝備狀態監測模塊：該模塊主要任務是將導彈裝備運行時獲得的某些狀態特征參數（如振動值、溫度、濕度等）進行提取，并同正常值相比較，如果發現異常，則可以產生警告信號。該模塊的建立可采用標準ISO 13373-1。

第4層，導彈裝備狀態評估模塊：該模塊主要集中于確定所監測的導彈裝備系統、分系統或部件的健康狀態是否已經惡化。該模塊必須能夠產生設備診斷記錄和判斷故障發生的可能性。其診斷方法通常基于對導彈裝備歷史記錄的趨勢分析、設備運行環境與負載和導彈裝備的維修歷史等的分析。該模塊建立可依據標準IEEE Std 1232和ISO 13373-1。根據收集的導彈裝備和同類型導彈裝備貯存期檢測資料，結合導彈裝備的特點，對貯存期內導彈裝備的各項性能的變化情況和趨勢，以及所出現的質量問題進行分析，對訓練、轉級、參加戰備保障的導彈裝備，根據其不同特征、技術參數的變化規律，進行導彈裝備狀態評估。

第5層，導彈裝備維修預測模塊：預測模塊擁有綜合處理前面各個層次所獲得數據的能力。其主要功能是根據導彈裝備系統功能、未來使用條件、故障分析和評估，明確導彈裝備系統內各故障的后果，判斷導彈裝備能否在執行任務期內保證一定的無故障工作時間，保證導彈裝備的安全性和完好性。

第6層，導彈裝備維修決策支持模塊：導彈裝備狀態監控和故障預測的目的是維修決策，通過狀態數據得出導彈裝備的實時狀態數據，再以費用-風險度為目標，實現維修決策。這些決策包括導彈裝備是否需要維修，何時維修。如何使用導彈裝備，使其在完成目前正在執行的任務之前不出現故障，如需進行維修，則按照維修標準來判斷維修的時間和級別，制定維修計劃。導彈裝備維修結束后，記錄并保存相關的故障現象和維修日志，為導彈裝備管理和再次維修提供科學依據和經驗。

第7層，導彈裝備維修數據顯示模塊：該模塊能夠根據需要顯示前面各個模塊中出現的所有數據，特別是導彈裝備狀態評估、預測和維修決策模塊中的數據，以及狀態監測中產生的報警信號。該模塊應建立于常規的人機交互界面中。

4 結語

CBM 是適應現代化戰爭對導彈裝備維修保障要求的先進的預防性維修決策技術，能有效地克服定期維修造成導彈裝備過修或失修的問題。隨著CBM 理論體系的持續完善以及在導彈裝備維修領域的進一步拓展應用，能有效推進維修管理由粗放型管理向精細化管理、維修保障模式由人力密集型向質量效能型轉變，真正地提高部隊的整體導彈裝備維修保障能力和裝備使用率。

［1］石磊．高技術局部戰爭裝備保障［M］．北京：國防大學出版社，2001，4：18-55；

［2］美國國防部．基于狀態的維修評估報告［R］．美國國防部，2000，8：1-12．

［3］朱斌，栗琳，王緒智．基于狀態的維修在美軍裝備維修中的應用［J］．維修理論動態，2008：175-179．

［4］杰羅姆，格里爾·錢德勒．美陸軍航空兵落實基于狀態的維修已見成效［J］．航空維修與工程，2007（2）：17-18．

［5］殷蘇東，陳旭華．基于狀態的維修研究現狀與發展趨勢［J］．科學技術與工程，2008，8（5）：1530-1534．

［6］GJBZ 20365-96 軍事裝備維修基本術語［S］．1997：1-31．

［7］甘茂治，康建設，高崎．軍用裝備維修工程學［M］．第二版．北京：國防工業出版社，2005，7：1-30．

［8］黃愛梅，董惠如．基于狀態維修的技術體系研究［J］．空軍工程大學學報，2010（6）：25-29．

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［10］Thurston M，Lebold M．Standards development for condition-based maintenance systems，improving productivity through applications of condition Monitoring［C］／／Proceedings of the 55th Meeting of the Society for Machinery Failure Prevention Technology．Winchester，VA：MFPT Society Press，2001：363-374．

［11］Thurston M，Lebold M．Open standards for condition-based maintenance and prognostic systems［S］．MARCON，2001：1-24．