反艦導彈發射裝置最佳維修性策略制定方法
2012-04-12 00:00:00張彥忠馮楠
現代電子技術 2012年5期
摘 要：從研究制定反艦導彈發射裝置基層級維修體制的方法入手，給出常見基層級維修方法最佳功能檢測間隔期、定時拆修(修復)和定時報廢工作間隔的確定方法，最終實現反艦導彈發射裝置最佳維修策略的制定。
關鍵詞：基層級維修； 故障模型； 定時拆修； 最佳維修
中圖分類號：
TN911.734
文獻標識碼：A
文章編號：1004373X(2012)05
0009
03
The best maintainability strategy of antiship missile launching device
ZHANG Yanzhong， FENG Nan
(93 Unit of PLA 92941 Army， Huludao 125001， China)
Abstract：
Starting with research on basic level maintenance system of antiship missile launching device. Some certain methods of familiar basic level maintenance which include best function detecting interval time， timing removal and maintenance and scrap work interval are proposed， finally the best maintainability strategy of antiship missile launching device is implemented.
Keywords： basic level maintenance; failure model; timing removal and maintenance; the best maintenance
收稿日期：20111120
現代化裝備的性能越來越先進，決定了武器裝備的內部工作機理越來越復雜，既而決定了武器裝備維修保障工作重要性的提升。對武器裝備的維修策略開展研究，制定其最佳維修策略是降低維修費用、保持武器裝備良好狀態、提高武器裝備可用性及作戰性能的有效手段。國內外武器裝備發展與應用的實踐證明，開展維修工作，改善裝備的維修性，對提高部隊的戰斗力、節省裝備壽命周期費用有著及其重要的作用。針對反艦導彈武器系統的重要組成——反艦導彈發射裝置開展最佳維修性策略的制定加以研究，有其重要意義。
1 武器裝備維修方法的確定
1.1 工齡相關故障模型
工齡相關故障模型是設備或部件的故障率與其工齡有明顯關系的一類故障模型。這類故障模型包含三種類型，如圖1所示。
1.2 預防性維修工作范圍
預防性工作維修是在發生故障之前，使裝備保持在規定狀態所進行的各種維修活動。它一般包括擦拭、潤滑、調整、檢查、定期拆修和定期更換等。這些活動的目的是發現并消除潛在故障，或避免故障的嚴重后果，防患于未然。預防性維修適用于故障后果危及安全和任務完成或導致較大經濟損失的情況，特別是對單次型裝備進行預防性維修是絕對需要的。
圖1 工齡相關故障模型
對反艦導彈發射裝置進行預防性維修可以有效地預防影響安全性、使用性或經濟性的故障。因此，預防性維修的任務，就在于按預定的計劃或規范做既適用又有效的預防工作，以保證在故障對安全性、使用性、經濟性產生影響之前，就預防或發現這些故障。
在隨機故障發展過程中，能探測到的故障將要發生的狀態稱之為潛在故障。圖2表示潛在故障發生的一般過程，此曲線叫PF曲線。它顯示了故障開始、發展到可被探測到的點(潛在故障點)的過程。如果未探測到潛在故障，也未采取措施，則狀態迅速變壞，達到功能故障點F。如在P點和F點之間探測到潛在故障， 則有利于防止功能故障或有效避免嚴重后果，這就是視情維修工作。該工作主要檢查產品的潛在故障，并根據其狀態視情維修。
1.3 維修工作的選擇
一般以可靠性為中心的維修方式主要有定時拆修、定時報廢、視情維修和故障檢測等四種。對于反艦導彈發射裝置的設備或部件，必須根據其故障后果和故障模型選擇適當的預防性維修方法或故障檢測等。
預防性維修工作的選擇程序如圖3所示。
圖3 預防性維修工作的選擇程序
設備或部件的每一項維修工作必須滿足下面兩個要求：
(1) 適用性。維修工作必須是適用的，即技術可行。適用性取決于故障的性質。適用的維修必須能預防故障或降低故障后果。不適用的維修會引入故障或沒有任何效果。
(2) 有效性。維修工作必須是有效的，即值得去做。有效性反映了維修的結果，并取決于故障的后果。
2 預防性維修間隔期的確定
對反艦導彈發射裝置而言，設備或部件常見的預防性維修工作有很多諸如保養、清潔、潤滑、操作人員監控等簡單工作，這些工作費用低，所需時間短，可安排在日常保養計劃中或在操作設備的過程中完成，無需另行確定其工作間隔期。因此，本書所要確定的預防性維修工作間隔期指的是兩類工作：一類是檢查工作，即使用檢查和功能檢測，另一類是定期報廢和定期拆修。
2.1 發射裝置檢查工作間隔期的確定
2.1.1 設備或部件使用檢查間隔期
通過使用檢查(只適用于隱蔽功能故障)可保證發射裝置的可用度，避免多重故障的嚴重后果。對于有安全性影響和任務性影響的情況來說，可通過所要求的發射裝置的平均可用度來確定其使用檢查間隔期。
假設發射裝置的瞬時可用度為A(t)，檢查間隔期為T，則平均可用度為:
從上述公式可見，一個給定的A，對應著一個固定的T。若某項使用檢查工作使A達到規定的可用性水平時的檢查間隔期過短，則認為該工作是無效的；反之則有效。
2.1.2 功能檢測間隔期
功能檢測只適用于發展緩慢的耗損性故障，且需要有確定潛在故障的判據。對于有安全性影響和任務性影響的情況來說，可通過檢查次數n與潛在故障發展到功能故障(PF過程)的時間TB的關系確定其間隔期。
假設規定的安全性或任務性影響故障發生概率的可接受值為F，在TB期間要檢查的次數為n，則有:
式中P為一次檢查的故障檢出概率。
檢出間隔期T=TB/n。若T過短，則該工作就是無效的。
2.2 定時拆修(修復)工作間隔期的確定
定時拆修(修復)和定時報廢兩類預防性維修工作都只適用于有耗損期的產品，因此，應當掌握產品的故障規律，特別是掌握進入耗損前期的工作時間Tw。這兩類預防性維修工作間隔期的確定方法是相同的，下面僅討論定時報廢的更換策略。
定時(期)報廢是指產品使用到一定時間后予以報廢并進行更換。由于所用時間的計時方法不同，定時更換策略可分為工齡定時更換和全部定時更換。
2.2.1 工齡定時更換的間隔期
(1) 安全性影響和任務性影響
① 已知耗損期前的工作時間Tw及其分布
安全性影響和任務性影響這兩類維修工作的有效準則為：工作的間隔期T應短于產品的平均耗損期Tw。 Tw是一個隨機變量，如果已知Tw的分布，并給出工作間隔期T內過早達到耗損期(即認為發生故障)的概率F的可接受水平要求，則可確定T。
② 按任務可靠度要求確定工作間隔期
任務期間的任務可靠度是指在執行任務開始時刻t可靠的條件下，經使用Δt時間后仍可靠的概率，即:
故仍可利用統計數據作圖求得單位工作時間總費用最小的最佳更換間隔期T。
2.2.2 全部定時更換的間隔期
(1) 安全性影響和任務性影響
以可用度最大為目標時，確定最佳更換時間T。
采用全部定時更換策略時，因時序圖和時間的計算方法與工齡更換策略不同，所以最佳間隔期T的求法也不相同。全部更換策略的時序圖如圖4所示。設Mpt為全部定時更換的平均停機時間；Mct為故障后單個更換的平均停機時間；H(T)為更換間隔期內故障發生的平均次數。每一更換間隔期內，不能工作的平均時間為：
由上式可見：
① m<1(早期故障)時，T<0，早期故障期全部定時更換不合理；
② m=1(偶然故障，指數分布)時，T→∞，隨機故障期的更換間隔期無限長，即不必進行全部定時更換工作；
③ m>1(損耗故障)時，可確定T，即耗損故障期可進行全部定時更換。
(2) 經濟性影響
以平均費用最低為目標確定更換期。設全部定時更換費用為Cp，故障后單個更換費用(含故障損失費用)為Cc，T為更換間隔期，H(T)為更換間隔期內故障發生的平均次數，則一個更換間隔期的總費用為:
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