某型伺服機構(gòu)預(yù)防性維修研究

趙學(xué)鋒，周紅梅，趙汝巖

（1.91049部隊，山東青島266102；2.海軍航空工程學(xué)院7系，山東煙臺264001）

某型伺服機構(gòu)預(yù)防性維修研究

趙學(xué)鋒1，周紅梅2，趙汝巖2

（1.91049部隊，山東青島266102；2.海軍航空工程學(xué)院7系，山東煙臺264001）

針對目前部隊裝備管理和維修保障模式不足的現(xiàn)狀，以某型伺服機構(gòu)為例，以RCM理論為基礎(chǔ)，采用FMEA分析法進行故障模式及影響分析，基于風(fēng)險優(yōu)先級確定了該伺服機構(gòu)各部組件的維修方式和維修周期，這有利于提高裝備的利用率、安全性和可用度。

RCM；FMEA；預(yù)防性維修

目前，基層部隊在裝備管理及維修保障模式上還存在若干不足，管理效率不高，裝備故障率高，在一定程度上影響了部隊任務(wù)的完成。例如，對某型伺服機構(gòu)每年檢查其參數(shù)和性能變化情況，這種方式雖然具有簡單易操作的優(yōu)點，但其不足也是明顯的，不能保證裝備的可用度，維修計劃性不強等。因而在裝備列裝后，對其進行維修策略研究，針對不同維修內(nèi)容，科學(xué)合理地選用對應(yīng)的維修策略進行維修，對減少故障發(fā)生、縮減維修成本、保持裝備可靠性具有重要意義。

以可靠性為中心的維修分析[1-5]（RCM）是目前國際上通用的用以確定設(shè)備預(yù)防性維修需求的一種系統(tǒng)工程方法，也是制定軍用裝備預(yù)防性維修大綱、優(yōu)化維修制度的首選方法。因此，本文基于RCM方法對某型伺服機構(gòu)開展預(yù)防性維修研究，并以此制定合理的預(yù)防性維修決策。

1 RCM方法

RCM方法指的是以可靠性為中心的維修，起源于上世紀(jì)60年代末的美國航空界。按國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 1378.92，RCM定義為：按照以最少的維修資源消耗保持裝備固有可靠性和安全性的原則，應(yīng)用邏輯決斷的方法確定裝備維修需求的過程。

RCM的基本過程是對系統(tǒng)進行功能與故障分析，明確系統(tǒng)內(nèi)可能發(fā)生的故障、故障原因及其后果；用規(guī)范化的邏輯決斷方法，確定出各故障的預(yù)防性對策；通過現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計、專家評估、定量化建模等手段，在保證安全性和完好性的前提下，優(yōu)化維修策略，其實施過程如圖1所示。

由圖1可知RCM分析工作的進行是建立在設(shè)備的故障模式及影響分析基礎(chǔ)上，利用FMEA的分析結(jié)果，結(jié)合設(shè)備的維修情況，對故障影響進行分類。依據(jù)故障影響分類結(jié)果有針對性地對重要度較高設(shè)備的某些關(guān)鍵故障進行相應(yīng)的優(yōu)先處理，針對不同子系統(tǒng)的特點選擇不同的維修方式。之后，對相應(yīng)子系統(tǒng)選擇合適的維修間隔，最大限度地提高設(shè)備利用率、安全性能和可用度。

圖1 RCM工作過程圖Fig.1 Working process of RCM

2 某型伺服機構(gòu)FMEA分析

1）伺服機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成。某型伺服機構(gòu)由伺服機構(gòu)放大器、電液伺服閥、電機、油泵、蓄壓器、作動器、反饋電位計等組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

2）功能。該伺服機構(gòu)功能是接受變換放大器輸出的指令電流，并將電流轉(zhuǎn)化為作動器內(nèi)活塞桿的位移，同時帶動位移傳感器活動臂移動，輸出與位移大小成比例的電壓信號，此信號輸出給綜合放大器實現(xiàn)負反饋，活塞桿和噴管連在一起，推動噴管擺動，改變發(fā)動機推力方向形成側(cè)向控制力，從而使彈體改變飛行姿態(tài)或克服干擾，穩(wěn)定飛行。

3）伺服機構(gòu)的功能框圖如圖3所示。

4）對該伺服機構(gòu)進行FMEA分析[6-8]，結(jié)果如表1所示。

圖3 某型伺服機構(gòu)功能框圖Fig.3 Functional diagram of service institution

表1 某型伺服機構(gòu)FMEA表Tab.1 FMEAof service institution

3 基于風(fēng)險優(yōu)先級的伺服機構(gòu)維修方式選擇和維修周期確定

3.1 伺服機構(gòu)的風(fēng)險優(yōu)先級確定

RPN值是用來表明風(fēng)險的危害程度。RPN值為1時，故障的危害性最小，可以不采取任何的預(yù)防性維修措施，隨著RPN值的增大，故障危害性也逐漸變大，此時便需要采取相應(yīng)的預(yù)防性維修措施。

基于風(fēng)險優(yōu)先級的維修方式?jīng)Q策是指利用FMEA分析得到的RPN值對設(shè)備進行基于風(fēng)險優(yōu)先級的維修方式?jīng)Q策，粗略地決策故障應(yīng)采用故障后維修或者是預(yù)防性維修。

常用“95%置信度”法則確定RPN閾值，即將最大可能RPN值乘以(1-0.95)即得RPN閾值。如果嚴(yán)重度S、發(fā)生度O和檢測度D等級指標(biāo)按1～4級評分標(biāo)準(zhǔn)，則RPN閾值為：4×4×4×(1-0.95)，大約等于3，即某一項故障的RPN大于3，則需要采取相應(yīng)的預(yù)防維修措施。

由于風(fēng)險優(yōu)先級RPN=S×O×D，所以要量化嚴(yán)重度S、發(fā)生度O和檢測度D等級指標(biāo)。其量化結(jié)果如表2～4所示。

結(jié)合伺服機構(gòu)FMEA表，得到該伺服機構(gòu)嚴(yán)重度、發(fā)生度和檢測度等級及RPN值如表5所示。

表2 嚴(yán)重度等級量化標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Severity level quantitative standard

表3 發(fā)生度等級量化標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Discovery level quantitative standard

表4 檢測度等級量化標(biāo)準(zhǔn)Tab.4 Detection level quantitative standard

表5 伺服機構(gòu)嚴(yán)重度、發(fā)生度和檢測度等級及RPN值Tab.5 Severity and discovery and detection of service institution and RPN

3.2 基于風(fēng)險優(yōu)先級的維修方法確定

根據(jù)RPN值的不同，確定基于風(fēng)險優(yōu)先級維修方式?jīng)Q策[9-10]，將風(fēng)險定義為2種。

小風(fēng)險：RPN≤8，則該類風(fēng)險是小風(fēng)險，是可以忽略的事件。該類風(fēng)險對設(shè)備及安全造成的影響是非常小的，考慮到降低該類風(fēng)險付出的成本以及該類風(fēng)險對設(shè)備安全的影響程度，綜合成本有效性分析，針對該類風(fēng)險。暫時不采取任何控制設(shè)計改進措施，如果出現(xiàn)故障，則采取故障后維修。該類風(fēng)險主要包括電機、油泵、蓄壓器機械損傷故障等。

可觀風(fēng)險：RPN>8，則該類風(fēng)險是可觀風(fēng)險。該類風(fēng)險對設(shè)備運行和安全造成的影響很大，在設(shè)備的使用過程中，要對其進行預(yù)防性維修，防止該類故障發(fā)生。對于該類故障采取的維修方式如表6所示。

表6 針對可觀風(fēng)險的維修措施建議表Tab.6 Advice of maintenance measures

3.3 伺服機構(gòu)維修周期確定

根據(jù)該伺服機構(gòu)的FMEA分析結(jié)果和RPN值的大小，并結(jié)合部隊在使用維護過程中的經(jīng)驗，確定預(yù)防性維修周期。

目前，該型伺服機構(gòu)每年進行一次水平測試，包括單元測試、分系統(tǒng)測試和總檢查，其工作總時間大約為15 min。伺服機構(gòu)使用壽命為50 h，對于其使用壽命造成影響很小。

根據(jù)部隊的使用經(jīng)驗，每年進行一次檢測，并不能很好預(yù)防可觀風(fēng)險的故障發(fā)生，因而針對可觀風(fēng)險的測試項目改為半年一次，其余測試項目周期仍為一年不變，如表7所示。

表7 某型伺服機構(gòu)部分部件的預(yù)防性維修決策Tab.7 Preventive maintenance decision of service institution

4 結(jié)論

本文基于RCM分析方法，對某型伺服機構(gòu)進行了FMEA分析，并在此基礎(chǔ)上量化了嚴(yán)重度、發(fā)生度和檢測度等級指標(biāo)，計算了該伺服機構(gòu)風(fēng)險危害程度RPN值，并以此確定了可能發(fā)生可觀風(fēng)險的各部組件的維修措施，結(jié)合部隊使用維護經(jīng)驗確定了預(yù)防性維修方式和維修周期，有利于提高裝備的利用率、安全性和可用度。

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TM17

A

2014-02-20；

2014-03-27

趙學(xué)鋒（1964-），男，高工，碩士。

1673-1522（2014）03-0243-04

10.7682/j.issn.1673-1522.2014.03.010