基于 “定期與視情相結(jié)合”模式的艦船修理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

羅 忠，朱曉軍，張 濤

(海軍工程大學(xué)，湖北武漢 430033)

維修理論

基于 “定期與視情相結(jié)合”模式的艦船修理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

羅 忠，朱曉軍，張 濤

(海軍工程大學(xué)，湖北武漢 430033)

針對艦船裝備使用強(qiáng)度增大后帶來的修理結(jié)構(gòu)不適應(yīng)性難題，提出了一種“定期與視情相結(jié)合”的等級修理新模式，研究確定了新等級修理模式應(yīng)以定期修理為基礎(chǔ)、以視情修理為輔助、以在航修理為補(bǔ)充;圍繞新模式下艦船修理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分析了軍事需求和裝備維修需求對等級修理的要求，以及修理類別、修理間隔和在修時(shí)間的確定方法，設(shè)計(jì)出的修理結(jié)構(gòu)能夠更好地滿足艦船任務(wù)拓展需要，對于確保艦船的合理使用與適時(shí)修理具有重要作用。

定期修理;視情修理;修理結(jié)構(gòu);艦船

修理結(jié)構(gòu)是艦船壽命期內(nèi)所進(jìn)行的等級修理類別、在修時(shí)間和修理間隔期的有序組合，它是保證艦船合理使用與適時(shí)修理的基礎(chǔ)，是有效實(shí)施裝備全壽命技術(shù)保障的前提，關(guān)系到保障資源建設(shè)的科學(xué)性、實(shí)施修理的有效性以及裝備的完好性，關(guān)系到艦船效能的有效發(fā)揮［1-2］。

長期以來，艦船維修指導(dǎo)思想強(qiáng)調(diào)“積極預(yù)防”和“預(yù)防為主”，主張?jiān)谘b備耗損到一定程度將要發(fā)生故障前，對裝備進(jìn)行定期的預(yù)防性維修。在這一預(yù)防性維修思想指導(dǎo)下，艦船修理目前采用的是一種基于日歷時(shí)間修理需求的定期修理模式［3-4］。隨著艦船裝備技術(shù)發(fā)展和使命任務(wù)拓展，艦船裝備使用強(qiáng)度大大增加，許多單裝的需修間隔與艦船等級修理不匹配問題日益凸顯，現(xiàn)行修理模式及修理結(jié)構(gòu)與裝備修理時(shí)機(jī)要求已不相適應(yīng)。因此，必須綜合考慮裝備技術(shù)發(fā)展、艦船使用強(qiáng)度、裝備維修需求等因素，采用“定期與視情相結(jié)合”的修理模式統(tǒng)籌艦船壽命期修理活動(dòng)，確保裝備完好率水平適應(yīng)新形勢下艦船使命任務(wù)要求。

1 現(xiàn)行修理結(jié)構(gòu)適應(yīng)性分析

隨著艦船擔(dān)負(fù)遠(yuǎn)海任務(wù)越來越多，執(zhí)行多樣化任務(wù)的時(shí)間將越來越長，活動(dòng)海域的范圍將越來越廣，對艦船可執(zhí)行任務(wù)的能力要求將越來越高。某船主副機(jī)裝備近年來使用強(qiáng)度對比見圖1，可以看出，“十一五”以后主要裝備使用強(qiáng)度大大增加，特別是主機(jī)裝備年平均使用強(qiáng)度是以前的2倍以上。

艦船使用強(qiáng)度增大后，現(xiàn)行艦船修理結(jié)構(gòu)規(guī)定的等級修理間隔、在修時(shí)間等與主副機(jī)等單裝維修需求的適應(yīng)性見圖2。可以看出，主副機(jī)等單裝修理時(shí)機(jī)與艦船修理結(jié)構(gòu)不相匹配。由此會(huì)帶來2方面影響:一方面，如果單裝未到修理時(shí)間而在艦船修理時(shí)進(jìn)行了修理，會(huì)造成裝備剩余使用時(shí)間浪費(fèi)、艦船修理工程量增大、修理費(fèi)用增加、以及保障經(jīng)費(fèi)效益的下降等;另一方面，如果單裝到了修理時(shí)間而未進(jìn)行修理，則此類裝備故障發(fā)生的概率將大大增加，同時(shí)，此類裝備不敢高強(qiáng)度、滿負(fù)荷使用，由此將導(dǎo)致裝備戰(zhàn)備完好率下降，進(jìn)而影響到艦船使用效能的有效發(fā)揮。如果不能有效解決艦船修理模式及修理結(jié)構(gòu)與單裝修理需求的適應(yīng)性，單裝需修間隔與艦船等級修理間隔不匹配的問題將日益嚴(yán)重。

2 定期與視情相結(jié)合修理模式的內(nèi)涵

在新形勢下，為有效解決單裝維修需求與艦船修理時(shí)機(jī)的匹配性問題，應(yīng)改變艦船修理模式及修理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，以傳統(tǒng)船機(jī)電裝備定時(shí)維修需求為主導(dǎo)的修理模式及修理結(jié)構(gòu)確定方式，應(yīng)向以結(jié)構(gòu)類裝備維修日歷時(shí)間要求和機(jī)電類裝備維修運(yùn)行時(shí)間要求相結(jié)合的方式轉(zhuǎn)變。

應(yīng)綜合艦船任務(wù)需求和裝備維修需求，以艦船軍事訓(xùn)練與作戰(zhàn)使用要求為牽引，以保持裝備完好率為目標(biāo)，準(zhǔn)確把握裝備技術(shù)狀態(tài)和修理需求，合理統(tǒng)籌艦船全壽命修理活動(dòng)，采用定期與視情相結(jié)合的方式確定艦船等級修理時(shí)機(jī)。定期與視情相結(jié)合修理模式的內(nèi)涵如下。

1)以定期修理為基礎(chǔ)。依據(jù)裝備定期修理需求，按預(yù)先確定的修理間隔期開展艦船等級修理。即應(yīng)根據(jù)裝備設(shè)計(jì)信息，分析各類裝備的使用壽命、維修時(shí)限、修理工期等，明確定期修理時(shí)間間隔。考慮到艦船高級別等級修理涉及面廣、工程量大、在修時(shí)間長，其在壽命期內(nèi)修理時(shí)機(jī)應(yīng)相對固定。應(yīng)結(jié)合艦船裝備修理需求，明確給出高級別等級修理的日歷時(shí)間要求，以便于有效統(tǒng)籌艦船訓(xùn)練、部署和修理的關(guān)系。

2)以視情修理為輔助。針對部分影響艦船安全使用的關(guān)鍵裝備，依據(jù)其運(yùn)行時(shí)間和技術(shù)狀態(tài)，動(dòng)態(tài)確定艦船修理時(shí)機(jī)。即應(yīng)根據(jù)艦船使命任務(wù)和實(shí)際情況，掌握關(guān)鍵裝備運(yùn)行時(shí)間和技術(shù)狀態(tài)，實(shí)時(shí)把握各裝備的修理需求。考慮到艦船部分關(guān)鍵裝備修理時(shí)機(jī)與運(yùn)行時(shí)間或安全使用要求關(guān)系密切，艦船低級別等級修理應(yīng)充分滿足該類裝備的修理需求。應(yīng)依據(jù)裝備實(shí)際運(yùn)行時(shí)間、安全使用要求和技術(shù)狀態(tài)動(dòng)態(tài)確定艦船低級別等級修理的時(shí)機(jī)，確保裝備能夠得到及時(shí)有效的修理。

3)以在航修理為補(bǔ)充。將短時(shí)間的在航修理作為等級修理的重要補(bǔ)充，部分裝備預(yù)防性修理工作通過在航修理完成。即應(yīng)針對艦船在航期間裝備的預(yù)防性修理需求，建立常態(tài)化技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷機(jī)制，將在航期間的排故修理、裝備巡檢、系統(tǒng)標(biāo)校等作為等級修理的重要補(bǔ)充。以此為前提，合理確定等級修理間隔和在修時(shí)間，避免過多的等級修理工程量，縮短在修時(shí)間，保證艦船在航率目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3 新模式下艦船修理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般程序

定期與視情相結(jié)合等級修理模式下，艦船壽命期修理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般程序包括:軍事需求對等級修理的要求分析、裝備維修需求對等級修理的要求分析、修理結(jié)構(gòu)分析與評估等，見圖3。

圖3 艦船修理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般程序圖

3.1 軍事需求對等級修理的要求分析

根據(jù)艦船使命任務(wù)要求，確定艦船軍事訓(xùn)練、部署使用和等級修理要求，分析明確艦船一類艦數(shù)量、部署能力、理論在航率的目標(biāo)值;根據(jù)同系列艦船使用情況，測算艦船主要裝備使用強(qiáng)度。以確定的一類艦數(shù)量、部署能力及持續(xù)時(shí)間、理論在航率為定量要求，以滿足高強(qiáng)度使用下裝備完好率要求、艦船壽命期裝備技術(shù)先進(jìn)性持續(xù)保持要求為前提，運(yùn)用仿真計(jì)算方法，確定艦船等級修理基本間隔期、在修時(shí)間的控制范圍。

以一類艦船目標(biāo)為例，設(shè)Xi(t) (i=1，2，…，n)為第i艘艦船所處的狀態(tài):

則穩(wěn)態(tài)期內(nèi)，平均一類在航艦船數(shù)量為:

其中，t為艦船的服役時(shí)間;tS為艦船的入列時(shí)間，T為艦船的退役時(shí)間。當(dāng)n=12時(shí)，塢修修期對一類艦船數(shù)量影響見圖4。可見，當(dāng)塢修修期不大于4個(gè)月、小修修期不大于10個(gè)月時(shí)，一類艦穩(wěn)態(tài)數(shù)量不小于5艘。

圖4 艦船塢修修期對一類艦穩(wěn)態(tài)數(shù)量的影響圖

3.2 裝備維修需求對等級修理的要求分析

1)分析艦船設(shè)計(jì)技術(shù)資料、使用和維修信息，確定對等級修理影響較大的主要裝備，包括修理時(shí)有進(jìn)塢要求的裝備，對艦船動(dòng)力和電力供應(yīng)有重大影響、且修期較長的裝備，對艦船安全或艦員生活影響較大、且修理涉及面較廣的裝備，對艦船系統(tǒng)性能影響較大的裝備等。

2)將艦船主要裝備劃分為結(jié)構(gòu)類、機(jī)械類、和電子類，在此基礎(chǔ)上，再對單裝修理需求進(jìn)行細(xì)化分類，包括有明確維修時(shí)限要求，沒有明確維修時(shí)限、但有使用壽命要求，既沒有明確維修時(shí)限也沒有使用壽命要求、只有技術(shù)性能指標(biāo)要求等。

3)采用各類裝備一般維修需求分析與有明確維修時(shí)限要求主要裝備維修需求分析相結(jié)合的方法，根據(jù)艦船主要裝備設(shè)計(jì)技術(shù)資料、使用和修理信息，分析各類裝備的使用壽命、維修時(shí)限等因素，明確艦船定期修理要求。結(jié)合測算的裝備使用強(qiáng)度，分析關(guān)鍵裝備運(yùn)行時(shí)間、技術(shù)狀態(tài)要求，動(dòng)態(tài)把握裝備修理需求，分門別類列出主要裝備修理時(shí)機(jī)需求。

4)根據(jù)主要裝備修理時(shí)機(jī)需求，用圖表形式列出各類裝備修理時(shí)機(jī)需求分布情況，見圖5。運(yùn)用統(tǒng)籌兼顧、綜合平衡、突出重點(diǎn)、抓大放小的方式，準(zhǔn)確把握艦船等級修理時(shí)機(jī)的科學(xué)性，盡可能地滿足裝備修理要求，分析艦船壽命期需要安排等級修理的規(guī)模以及時(shí)機(jī)要求，初步確定艦船等級修理基本間隔期。

3.3 修理結(jié)構(gòu)分析與評估

1)綜合軍事需求和裝備維修需求對艦船等級修理要求的分析結(jié)果，參考外軍類似艦船和民用功能相近船舶的主要做法，分析確定采用的艦船等級修理類別和主要工程范圍，科學(xué)選擇各等級修理類別的需修裝備，有效控制艦船等級修理工程總量。

圖5 主要裝備修理時(shí)機(jī)需求分布情況圖

2)根據(jù)艦船等級修理類別設(shè)置和主要修理工程范圍，制訂各類別等級修理的修理活動(dòng)序列圖，根據(jù)以往艦船修理經(jīng)驗(yàn)、主要裝備建造信息等，分析艦船各類別等級修理活動(dòng)序列的工期，結(jié)合同系列艦船實(shí)際修期，確定各類別等級修理在修時(shí)間。

3)運(yùn)用定期修理與視情修理相結(jié)合的方法，以定期修理為基礎(chǔ)，以視情修理為輔助，以在航修理為補(bǔ)充，結(jié)合艦船等級修理時(shí)機(jī)要求和基本間隔期，分析確定艦船壽命期修理結(jié)構(gòu)基本型式。

4)編排艦船壽命期修理結(jié)構(gòu)可行方案，分析軍事需求和裝備維修需求滿足情況，綜合評估軍事經(jīng)濟(jì)效益，確定最優(yōu)的艦船修理結(jié)構(gòu)方案，使艦船的修理周期與其戰(zhàn)斗力生成周期合理匹配。

5)根據(jù)評估結(jié)果，制訂艦船修理結(jié)構(gòu)方案，提出艦船壽命期修理計(jì)劃安排及配套措施建議。

4 結(jié)束語

修理周期結(jié)構(gòu)是艦船全壽命使用與修理安排的頂層規(guī)劃，與艦船使命任務(wù)、裝備設(shè)計(jì)選型密切相關(guān)，涉及面廣、影響深遠(yuǎn)。必須在艦船研制階段及早開展研究論證，在裝備戰(zhàn)技指標(biāo)滿足任務(wù)書要求基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)合理的艦船任務(wù)剖面，指導(dǎo)裝備選型和維修性設(shè)計(jì)。在艦船服役后再行論證修理結(jié)構(gòu)，必須全面收集和梳理艦船設(shè)計(jì)、建造、使用和修理資料和信息，作為艦船壽命期修理結(jié)構(gòu)確定的基本依據(jù)，這對于進(jìn)一步提高艦船使用效能、增強(qiáng)維修經(jīng)費(fèi)使用效益具有重要的意義。

［1］朱曉軍，張濤，彭飛.基于編隊(duì)時(shí)間序列的艦船修理結(jié)構(gòu)模型［J］.系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2012，34(11):2285-2289.

［2］張濤，朱曉軍，彭飛.編隊(duì)作戰(zhàn)需求下艦船修理結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 ［J］.中國修船，2011，24(4):51-55.

［3］龐名泰，郭金茂.定時(shí)維修間隔期的優(yōu)化計(jì)算方法［J］.四川兵工學(xué)報(bào)，2013，34(9):39-40.

［4］顧磊，錢正芳.艦船裝備視情維修間隔模型研究 ［J］.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，31(6):103-104.

In order to resolve the unfitted of maintenance，a level-maintenance model was proposed by combining preventive and conditional maintenance，with increasing application of warship equipments.As a supply of aviation maintenance，the new mode was based on preventive maintenance，with conditional maintenance assisted.The design of maintenance structure can satisfy the requirement of the expanding task of the warship under analysis to demands of military and schedules maintenance.The methods are determined according to maintenance categories，interval and timescale.The maintenance structure plays an important role in intellgent use and timing maintenance.

preventive maintenance;conditional maintenance;maintenance structure;warship

U622.3;U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.04.014

羅忠 (1982-)，男，湖南瀏陽人，講師，工學(xué)博士，研究方向?yàn)榕灤b備技術(shù)保障。

2015-03-09