基于維修數據庫的艦船電子裝備預防性維修策略研究

王 剛，朱強華

（海軍工程大學 電子工程學院，湖北 武漢 430033）

目前，海軍艦艇電子裝備的預防性維修，主要是依據裝備的預防性維修大綱或使用保養規程實施，存在維修過量或維修不足的問題。維修過量，導致了維修人力、資源的浪費；維修不足，則會導致故障的發生而影響裝備的正常使用[1～2]。

依據艦艇電子裝備的實際技術狀態實施精確維修，將避免以上問題的發生，極大提高維修的效能。隨著艦船電子裝備可靠性信息采集與分析系統在海軍艦艇的列裝，利用系統收集的艦艇電子裝備使用與維修的動態信息，實現動態維修決策，是實現精確維修的重要途徑[3]。

1 艦艇電子裝備預防性修理流程

艦艇電子裝備的預防性維修，采用定期維修和視情維修相結合的維修方式。

定期維修方式，指的是依據日歷時間或裝備工作時間，按時間序列將維修劃分成相對集中的幾個階段，在不同階段，進行不同范圍和深度的修理工作。依據裝備的預防性維修大綱或使用保養規則，產生預防性維修項目。若由艦員修理，則按照艦艇裝備的維護保養制度，納入日檢拭、周檢修、月檢修、航行檢修計劃，檢修時間的差別，決定了不同等級檢修所能完成的修理任務的工作量。若需中繼級和基地派人修理，則上報修理工程單，等待編（大）隊或基地派人修理。修理完工后，填制裝備修理工程清單，進行修理工程完工登記。

視情維修方式，是基于狀態的維修（CBM）。其不固定某些設備和機件的使用和更換期限，而是規定一些參數，在檢查測試的基礎上，當測量值達到或將要達到規定的臨界參數標準時，進行針對性的修理或更換。檢測結果顯示裝備需要進行修理，若艦員可以實施修理，則按照艦艇裝備的維護保養制度，納入周檢修、月檢修、航行檢修。若需中繼級和基地派人修理，則上報修理工程單，等待編（大）隊或基地派人修理。修理完工后，填制裝備修理工程清單，進行修理工程完工登記。

2 決策與信息需求分析

依據艦艇電子裝備預防性維修的實施流程，實施預防性維修的決策與信息需求如下：

2.1 預防性維修決策的首要問題

裝備的預防性維修決策的首要問題，是確定是否實施預防性維修。

是否實施預防性維修的判斷準則，是裝備故障后是否影響艦艇執行任務的能力或故障具有較嚴重的經濟后果、實施預防性維修能否有效減少故障的發生。若裝備故障將影響艦艇執行任務的能力，或故障具有較嚴重的經濟后果，當實施預防性維修可以有效地減少故障的發生時，可以考慮實施預防性維修，否則不實施預防性維修。

是否實施預防性維修所依據的信息包括：故障對艦船任務的影響程度、故障的經濟性影響程度、預防性維修對裝備的可靠度影響程度等。

2.2 定期維修策略的確定

決定對裝備實施預防性維修之后的下一步決策，是確定采用定期維修策略或基于狀態的維修策略。顯然，基于狀態監測的修理，比定期維修具有更強的針對性，其避免了定期的盲目大拆大卸，大大減少了維修次數與時間。但基于狀態監測的修理，必須具備合適的檢測設備和手段，并制定出能反映技術狀況變化規律的參數和判別潛在故障的標準。因此確定采用定期維修策略或基于狀態的維修策略所需要的信息包括：裝備的檢測設備和手段相關信息、反映技術狀況變化規律的參數和判別潛在故障的標準等相關信息。

若決定采用定期維修策略，需要作出的決策是確定不同層次維修項目（修理要求不同）及其對應的最佳維修間隔期，其中不同層次的維修項目，包括檢查保養、零部件修復和定壽更換等。不同層次維修項目及其對應的最佳維修間隔期，可以通過統計、分析裝備的故障規律，建立預防性維修間隔期優化模型得到。

若決定采用基于狀態的維修策略，需要作出的決策是根據取得的檢測參數判定裝備是否需要進行修理，所依據的指標是裝備的狀態監測標準。若采用檢測設備和手段為離線檢測的方式，則需要確定最佳的檢測周期。最佳檢測周期可以根據歷次檢測所得結果（包括檢測參數變化規律、故障檢出率等）建立檢測周期優化模型得到。

2.3 維修項目實施人員和時機的確定

實施預防性維修的最后一項決策，是確定維修項目的實施人員和時機。預防性維修項目產生后，必須確定該項修理的修理級別（艦員、中繼級修理人員、基地修理人員），所依據的信息是各級機構的修理能力。若由艦員實施，則需要根據艦艇的任務安排，將預防性維修項目納入周檢修、月檢修、航行檢修、艦體檢查等中。

裝備的預防性維修大綱(或使用保養規則)對上述預防性維修的決策及實施方法，制定了詳細的規定，并作為實施預防性維修的基本依據。盡管預防性維修大綱或使用保養規則是必須遵循的法規性文件，但實際上，很多預防性維修項目間隔期的確定，都采取了保守性策略。

在實踐中發現，很多預防性維修項目沒有必要過于頻繁。也就是說，裝備的預防性維修間隔期，存在根據實際情況優化和調整的必要。因此需要結合艦船電子裝備可靠性信息采集與分析系統數據庫結構，利用系統收集的故障與修理信息，依據預防性維修的實施流程開發預防性維修所需要的各項決策指標和計算模型，實現基于現場數據的預防性維修策略，如圖1和圖2所示。

圖1 定期預防性維修策略的流程

圖2 基于狀態的預防性維修策略流程

根據圖1和圖2所示預防性維修策略的流程，相關的指標模型與其功能如下：

（1）裝備工作時間統計模型。統計裝備工作時間，作為基于工作時間的預防性維修間隔期優化模型的輸入。

（2）以可用度最大為目標的基于日歷時間或工作時間的預防性維修間隔期優化模型。得到最佳預防性維修間隔期，作為實施預防性維修的依據。

（3）裝備瞬時故障率計算模型。裝備技術狀態評定的指標，作為實施預防性維修的依據。

（4）參數可靠度檢測周期優化模型。確定裝備離線檢測的最佳時機，作為實施裝備檢測的依據。

（5）功能檢測情況檢測周期優化模型。確定裝備離線檢測的最佳時機，作為實施裝備檢測的依據。

3 結束語

隨著艦船電子裝備可靠性信息采集與分析系統的推廣與應用，利用其收集的信息進行決策，動態、精確的維修保障將變為可能。本文探討了利用艦船電子裝備可靠性信息采集與分析系統收集的維修保障信息實現動態維修決策的方法，為艦船電子裝備可靠性信息采集與分析系統進一步開發利用與實現智能決策提供了思路。

[1]楊勇虎，范世東，姚玉南，等.備件管理和決策支持系統的開發[J].船舶工程，2002，24(6)：65-67.

[2]王佩高，金家善.隨艦備件動態管理及備件數量計算模型[J].海軍工程大學學報，2005，17(3)：103-106.

[3]林武強，馬紹力，鄭凌宇.對艦船可用度指標的探討[J].船舶工程，2003，25(5)：67-71.