裝備綜合維修保障決策方法研究①

馬艷

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.242

摘 要：為了優(yōu)化裝備綜合維修保障模式，使裝備維修保障由定期修理向視情維修、預防性維修的方向轉(zhuǎn)變，本文重點研究了裝備綜合維修保障方案優(yōu)化方法、預防性維修和視情維修預測與決策方法，并在裝備實際使用中加以應用，可以有效地降低裝備壽命周期費用、提高裝備戰(zhàn)備完好性、延長裝備使用壽命，對于優(yōu)化裝備保障力量體系、提高部隊戰(zhàn)斗力必將起到積極的作用。

關(guān)鍵詞：視情維修 預防性維修 戰(zhàn)備完好性 功能檢測

中圖分類號：TP206+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（c）-0242-03

Abstract： In order to optimize the mode of weaponry integrated maintenance and support，the optimizing project and the prognostication and decision-making method of preventive maintenance and condition based maintenance are introduced in the paper， aiming to changing the mode of weaponry integrated maintenance and support. Practical application shows that the method can reduce expenditure， enhance the operational readiness， extend weaponry life. It can provide an effective way to optimize the force system of weaponry support and improve battle effectiveness.

Key Words： Condition based maintenance；Preventive maintenance；Operational readiness；Function test

隨著武器裝備智能化水平不斷提高，復雜性不斷增加，裝備的測試性、故障診斷以及維修保障等問題越來越受到人們的重視。當前的裝備維修保障方式以修復性維修為主，從故障測試定位的角度來說，維修都是反應式的而非先導式的，即出現(xiàn)故障以后才能做出反應。這種保障方式不能預測保障物資、人員或訓練的需求，而且需要對裝備進行大量重復的、定期的檢測，容易造成裝備損傷從而降低裝備固有可靠性。而且反應式維修需要儲備大量的備件、保障設(shè)備和人員，在出現(xiàn)故障時，常常由于缺乏準備而不能及時修復，影響任務(wù)的執(zhí)行[1]。視情維修由于具有后勤保障規(guī)模小、經(jīng)濟可承受性好、高效率以及可避免重大安全事故等顯著優(yōu)勢而具有很好地前景[2-3]。

為了優(yōu)化部隊裝備維修保障模式和作業(yè)體系，使裝備維修保障的思路由目前的定期修理向視情維修、預防性維修的方向轉(zhuǎn)變，本文從優(yōu)化裝備維修保障方案出發(fā)，分析研究裝備視情維修、預防性維修預測與決策方法，為裝備維修保障和作戰(zhàn)使用的決策提供支撐，可以有效地降低裝備壽命周期費用、提高戰(zhàn)備完好性、延長使用壽命，對于優(yōu)化裝備保障力量體系、提高部隊戰(zhàn)斗力必將起到積極的作用。

1 裝備綜合維修保障方案優(yōu)化決策

裝備綜合保障方案優(yōu)化決策是通過對各個備選方案進行評價，從中優(yōu)選出最佳保障方案的過程。裝備保障方案優(yōu)化的評價因素很多，歸納起來主要有費用、戰(zhàn)備完好性、人力資源、訓練、修理級別、能源、生存性、運輸性、保障設(shè)施等因素。各個評價因素從不同角度描述了裝備保障方案的特性，各種分析方法都有各自的評價目標和適用范圍，在具體選擇評價因素和方法時，要從評價目的、工作量、可操作性等方面進行綜合考慮。接下來以戰(zhàn)備完好性因素的權(quán)衡分析為例進行裝備保障方案的分析決策。

1.1 戰(zhàn)備完好性權(quán)衡分析方法

戰(zhàn)備完好性是指單位接到作戰(zhàn)命令時，實施其作戰(zhàn)計劃的能力[4]。戰(zhàn)備完好性與可靠性和維修性設(shè)計、保障系統(tǒng)的特性和保障資源數(shù)量與配置有關(guān)。裝備的戰(zhàn)備完好性通常采用使用可用度來度量。使用可用度是與能工作時間和不能工作時間有關(guān)的一種可用性參數(shù)，是裝備在使用一段時間內(nèi)能工作時間與總時間的比值。它綜合反映了裝備的硬件、軟件、保障能力和環(huán)境條件，是平時度量戰(zhàn)時裝備潛在的戰(zhàn)備完好性的最理想的參數(shù)。通過比較不同保障方案的使用可用度，就可以對裝備綜合保障方案進行戰(zhàn)備完好性的權(quán)衡分析，從備選的綜合保障方案中選取最優(yōu)方案。

1.2 應用實例

以某型裝備為例，其綜合保障方案是在1次大修期內(nèi)安排2次中修、7次小修和10次二級保養(yǎng)。2次大修之間的保養(yǎng)與修理工作安排如下（保障方案一）：

K-O-T-O-T-O-T-O-C-O-T-O-T-O-C-O-T-O-T-O-K

其中：K為大修；C為中修；T為小修；O為二級保養(yǎng)。

由于該裝備各系統(tǒng)的可靠性水平低，壽命較短，故考慮進行技術(shù)攻關(guān)，提高裝備的可靠性水平，從而形成保障方案二。該方案是在1次大修期內(nèi)安排1次中修、3次小修和5次二級保養(yǎng)。2次大修之間的保養(yǎng)與修理工作安排如下（保障方案二）：

K-O-T-O-T-O-C-O-T-O-K

其中K為大修；C為中修；T為小修；O為二級保養(yǎng)。

假設(shè)通過更改設(shè)計后，每次大修、中修、小修、二級保養(yǎng)和非計劃維修所造成的停機時間與更改設(shè)計前相同。各種維護維修的平均停機時間見表1，裝備在各大修間隔期內(nèi)的平均運行時間為900.4h。

經(jīng)計算，保障方案一的使用可用度為：A1=71.6%。endprint

保障方案二的使用可用度為：A2=76.9%。

由此可知，通過技術(shù)攻關(guān)，提高裝備的可靠性水平，減少裝備維修保障的工作量，可使裝備可用性水平得到提高，不僅可以大幅減少裝備維修保障費用，還可以顯著地提高裝備的戰(zhàn)備完好性。在裝備改造費用可接受的情況下，保障方案二優(yōu)于保障方案一。

2 裝備預防性維修預測與決策

預防性維修是通過對裝備的系統(tǒng)性檢查、檢測和定期更換以防止功能故障發(fā)生，使其保持在規(guī)定狀態(tài)所進行的全部活動。預防性維修是在裝備未發(fā)生故障前預先進行的維修，目的是保持裝備的規(guī)定狀態(tài)，消除故障隱患，防患于未然，主要解決有壽件不同壽的問題。

2.1 備件的更換方式

在裝備實際維修過程中，備件存在兩種更換方式：全部更換和逐個更換。

2.1.1 全部更換

全部更換就是每隔預定的周期，將有關(guān)備件進行全部更新，即使在使用期間有的備件因失效而剛剛更換不久，到時也要全部更換。這種方式適用于價格低廉而作用量又多的備件。

2.1.2 逐個更換

逐個更換就是在預定的更換時間內(nèi)如發(fā)生故障，則進行更換，更換后重新記錄使用時間；若無故障，則到更換期時也要進行更換。這種方式適用于價格較昂貴的備件。

2.2 預防性維修周期的確定方法

預防性維修周期的確定針對出發(fā)點不同通常有以下幾種方法。

（1）根據(jù)平均可用度最大確定預防性維修周期。

（2）根據(jù)平均總費用最低確定預防性維修周期。

（3）根據(jù)平均可靠度確定預防性維修周期。

接下來以常用的根據(jù)平均可靠度確定預防性維修周期的方法為例進行深入探討。

2.2.1 根據(jù)任務(wù)可靠度確定維修周期

裝備在實際使用中，執(zhí)行任務(wù)的時間并不連續(xù)，對其已工作了時間t后，再工作一段時間△t的可靠度有一定的要求。任務(wù)可靠度是指在執(zhí)行任務(wù)開始時刻t可靠的條件下，t+△t時刻后仍可靠的概率，即：

（1）

（1）指數(shù)分布時，，任務(wù)可靠度與任務(wù)開始以前所積累的工作時間無關(guān)，故不作預防性維修。

（2）威布爾分布時（r=0，m=1），。

（3）若λ（t）不為常數(shù)，可用平均失效率表示，即：

若裝備的失效率服從浴盆曲線，且早期故障已在裝備出廠前剔除，則使用中主要考慮偶然失效和耗損失效，則，且用平均失效率表示，則有。于是可得：

（2）

由任務(wù)可靠度的要求確定維修周期，可按此式以不同的t及任務(wù)時間△t帶入計算任務(wù)可靠度，滿足任務(wù)可靠度要求的時間t即為預防性維修周期。

2.2.2 根據(jù)平均可靠度最大確定維修周期

設(shè)維修周期T中，平均維修時間為，平均可用時間為T-，若壽命服從指數(shù)分布，則平均可靠度為：

（t）dt= （3）

根據(jù)平均可靠度最大，可得：

（4）

2.3 應用實例

某型測試系統(tǒng)的壽命服從指數(shù)分布，λ=0.0109/d，，求其平均使用可靠度最大時的維修周期。

由上式可得，T=13.58d，即每兩周維修一次，其平均可靠度最大。

3 裝備視情維修預測與決策

裝備視情維修是根據(jù)裝備實際技術(shù)狀態(tài)控制其可靠性的一種維修方式，要求在裝備發(fā)生功能故障前采取措施。此維修方式是以裝備的實際技術(shù)狀態(tài)為依據(jù)決定是否需要修理，以及維修的深度、范圍和選定必要的維修作業(yè)活動。視情維修能夠有效地預防故障，避免故障造成的損失；同時又能夠充分利用裝備的工作壽命，減少維修頻度和工作量，以及人為差錯造成的故障，提高裝備的可用度。裝備視情維修預測與決策，就是在已知檢測結(jié)果的情況下評價裝備技術(shù)狀態(tài)，決定視情維修的周期，即檢測周期。

接下來以常用的根據(jù)功能檢測情況確定視情維修檢測周期的方法為例進行深入的探討。

3.1 視情維修檢測周期的確定方法

裝備在實際使用中，必須定期進行功能檢測，因而我們可以以此來確定潛在的故障隱患，分析出發(fā)展緩慢的耗損性故障。

功能檢測必須能夠?qū)蝹€故障或多重故障的發(fā)生概率控制在規(guī)定的可接受水平之內(nèi)，以確保使用安全和任務(wù)能力。一般可通過檢查次數(shù)n與潛在故障發(fā)展到功能故障（P-F過程）的時間TB的關(guān)系來確定檢測周期。

若規(guī)定的故障率的可接受值為F，一次檢測的故障檢出率為P，在TB時間要檢查的次數(shù)為n，則有：

（5）

功能檢測的檢測周期為：

（6）

3.2 應用實例

某型渦輪發(fā)動機的導向葉片需用孔探儀作定期檢查，如發(fā)現(xiàn)葉片有裂紋時就應該拆修發(fā)動機，以防葉片折斷打壞發(fā)動機。葉片從出現(xiàn)裂紋發(fā)展到折斷要經(jīng)過300h，一次孔探儀檢查的精度為0.90?，F(xiàn)要求把葉片在300h內(nèi)折斷的概率控制在0.001，試計算孔探儀檢查周期。

已知F=0.001，P=0.90，TB=300h，則有n=3，T=100h，即應該100h做一次孔探儀檢查。

4 結(jié)論

裝備使用和維修保障是裝備戰(zhàn)斗力的倍增器，裝備使用和維修保障的預測與決策直接關(guān)系到裝備全系統(tǒng)全壽命管理的組織與實施。本文重點研究了裝備維修保障方案優(yōu)化方法、裝備預防性維修預測與決策方法和視情維修預測與決策方法，并在裝備實際使用中加以應用，為降低裝備壽命周期費用、提高裝備戰(zhàn)備完好性、延長裝備使用壽命起到了積極的作用。

參考文獻

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