艦船電子設備壽命件管理方案研究*

陳　瑜

(海軍駐武漢七一九所軍事代表室　武漢　430205)

CHEN Yu

(Naval Representative Office of 719 Research Institute, Wuhan　430205)

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艦船電子設備壽命件管理方案研究*

陳瑜

(海軍駐武漢七一九所軍事代表室武漢430205)

論文分析了某型艦船電子壽命件研究現狀，探討了壽命件管理的理論基礎和方法體系，在此基礎上提出了艦船電子壽命件的管理總體方案。論文的研究可指導制定艦船電子壽命件目錄清單，科學、合理地管理電子壽命件，提高維修針對性，提高設備運行的完好性，保障設備安全運行具有重要的意義。

電子設備; 壽命件; 管理方案

CHEN Yu

(Naval Representative Office of 719 Research Institute, Wuhan430205)

Class NumberTP391

1　引言

壽命件是指存在耗損故障模式，其物理特性和功能特性隨時間或使用強度有趨勢性變化，采用定時維修方式的設備或零部件，即不管該設備或零部件具體技術狀態如何，都按照規定的修理間隔期進行定時維修或按照規定的總壽命進行定時報廢，其中的修理間隔期或總壽命可分別用日歷壽命或工作壽命(如工作小時數)來衡量[1]。

壽命件管理是以設備經濟地實現其服役全壽命為目標，優化設備運行與維修管理的新技術，可針對性的制定設備合理、完善的維修策略，持續保持設備正常、安全運行。為此，科學合理界定艦船電子壽命件范圍及其壽命指標，并進行動態管理和調整，持續優化，嚴格執行定期維修要求，是確保艦船電子設備(或產品)安全運行狀態、節省維修經費的重要措施。

2　某型艦船電子壽命件管理研究現狀

某型艦船電子設備研制過程中將可靠性、維修性、保障性作為單獨的工作來抓，型號中建立了可靠性主任設計師系統，在設計流程、設計準則、定量設計、定性分析等方面開展了大量卓有成效的工作。對提高設備“六性”水平。但對設備壽命件的分析和研究中，由于壽命試驗非常耗時且費用昂貴，缺少基礎試驗數據，分析手段有限，大部分借鑒類似產品的磨損、腐蝕、疲勞等故障數據，并參考相關標準，估算產品及零部件的使用壽命[2]。

當前無論是研制階段還是服役階段，對壽命件都是各系統、設備自行確定，還未納入統一管理。多數壽命件是依據設計時定壽的思路，很少有綜合了可靠性、運行狀態和故障數據來動態地預測壽命件的壽命，預測結果對維修決策的支持也不夠。壽命件壽命指標不合理，造成關鍵設備(或零部件)欠維修以及一般性設備(或零部件)頻繁維修的情況并存，不利于確保裝備的安全運行狀態及節約經費。

3　壽命件管理理論基礎與方法體系

3.1壽命件研究的理論基礎

確定壽命件和壽命件維修方式的理論為以可靠性為中心的維修(RCM)，即按照以最少的資源消耗保持裝備固有可靠性和安全性原則，應用邏輯決斷的方法確定裝備預防性維修要求[3]。

RCM的最大優點就在于它認識故障后果遠比故障的技術特性重要的多，把安全性故障、任務性故障給識別出來，為安全性、任務性故障的規避提供了可能。采用邏輯決斷圖的方式識別壽命件故障的影響，包括安全性、任務性和經濟性三方面，從而確定壽命件管理范圍，同時通過邏輯決斷，選取合理可行的維修工作。RCM分析主要步驟見圖1。

圖1　RCM分析邏輯決斷圖

3.2壽命件壽命規律

產品的固有壽命取決于產品的設計、工藝制造、使用維護條件等因素。產品典型失效率符合“浴盆曲線”，分為早期故障階段、偶然故障階段、耗損故障階段，如圖2所示。

早期故障期由于設計、制造、裝配、材料等方面的缺陷而引起故障。其特點是由于這些缺陷在投運后很快暴露出來，故開始時故障率很高，經過一段時間后即下降[4]。

偶發故障期又稱隨機故障期和正常工作期，此時元件已進入正常穩定工作區，故障是由于一些隨機因素引起的。例如維護不當、操作錯誤、環境不良等，也可能是由于材料、工藝上的缺陷所致。其特點是故障率低且穩定幾乎近似為常數。

耗損故障期一般在較長時間的運行后出現，是由于元件、設備內部發生物理或化學變化所引起的老化、疲勞、磨損等原因，最終導致元件進入衰老階段，逐步喪失其應有的功能。其特點是故障率隨著時間的推移而呈上升趨勢。降低故障率的措施是進行有計劃的狀態維修，并且及時更換或修復具有潛在故障的部件。

圖2　產品典型的故障率曲線

由圖2可見，壽命分布有浴盆故障率形狀的特征，故障率形狀由遞減到某一低峰而后遞增，反映了壽命分布的規律。即設備在早期故障期，壽命損耗相對穩定，在耗損故障期時，壽命損耗急劇上升，設備加速劣化。在耗損期，出現臨界值點B，此點為設備檢修和更換的最佳時期。

3.3壽命件指標特征

由于產品發生故障是隨機的，所以壽命T是一個隨機變量。對不同的產品、不同的工作條件，壽命T取值的統計規律一般是不同的[5]。對應產品的兩種類型，不可修產品和可修產品的壽命可用圖3表示。

圖3　可修產品和不修產品狀態描述示意圖

對不可修產品，壽命指其失效前的工作時間T，如各種電子元器件、密封件、潤滑及液壓油等的使用時間[6]。對可修產品，壽命指首次故障前工作時間T1，或兩次故障間的工作時間T2、T3、…之和。

4　某型艦船電子設備壽命件管理總體方案

艦船電子設備復雜，且使用環境較惡劣，濕度大，溫度高，有時處于干濕交替狀態，腐蝕嚴重，使用環境是影響設備失效的主要因素[7]。導致產品失效的偶發因素較多，導致研制時確定的使用壽命與實際使用的壽命指標存在差距，這對壽命件的控制帶來較大的難度[8]。從完善壽命件清單、壽命件使用維修管理兩方面制定壽命件管理總體方案。

4.1合理確定壽命件管理范圍

按照以可靠性為中心維修(RCM)理論的基本觀點，只有具備以下條件的壽命件，才納入壽命件管理范圍，需要執行定時維修策略。

1)故障模式與日歷耗損或工作時間耗損相關的壽命件，即該故障是由于材料老化引起的；

2)壽命件故障會導致設備不能完成主要任務的壽命件；

3)出現故障即會導致艦船出現危險性狀態的壽命件；

4)加工難度大，生產周期長，全壽命周期費用十分高昂的壽命件；

5)在艦船上已經長期使用，但頻繁發生故障，原因未查清或雖查清，但沒有條件采取措施，或需要花很大力量加以監控的壽命件；

6)需要特殊運輸、裝卸、儲存或加以安全防護的壽命件。

按照以上原則，對壽命件目錄進行清理，控制壽命件控制和管理的數量，保留關鍵和重要特性的壽命件，取消對影響安全、影響任務完成和經濟性低的壽命件。針對取消的壽命件項目實際上其維修方式由定時維修改為視情維修或事后維修；被納入到有壽件控制范圍的，維修方式主要以定時維修為主。

4.2壽命件壽命指標量化方案

針對壽命件需要有首翻期、總壽命、貯存期限等指標[8]。壽命件壽命指標包括日歷工作時間、工作使用時間和工作次數等指標，其中日歷工作時間指標包括年、月、日等。工作使用時間指在正常工作條件下，累計的使用工作小時數。對于研制階段通過壽命試驗獲得的壽命指標，即為壽命件管理的依據，仍需要結合后續使用進行確認和修正。

對于未進行壽命試驗的壽命件，為分析設備使用可靠性水平，需收集研制、生產、試驗信息，故障信息和使用、維修信息，計算設備的外場使用可靠性水平及變化規律，為重新確定設備壽命指標的合理性提供依據[9]。

4.3壽命件目錄完善、優化

通過上述理論和方法對壽命件清單進行分析，按照圖4的流程進行完善和優化。

4.4壽命件管理總體方案

根據確定的壽命件清單項目，設立壽命件管理機構或人員對壽命件進行管理和控制。主要管理方案如下：

壽命件的籌措和存儲期間的維護保養[10]。根據即將到壽的壽命件清單，對庫存的壽命件進行排查，對沒有庫存的壽命件進行及時訂貨，確保能夠準時供應。另外結合一段時間的保障經驗，對于故障率較高的壽命件預備適當數量的備件，確保壽命件故障損壞后及時供應。

圖4　壽命件完善流程

壽命件日常或航行期間的狀態監測。根據壽命件監檢測方案，對壽命件進行物理參數和工作性能參數檢測，給出監測初步結論。對于物理參數和性能異常的壽命件進行上報[11]。并對故障情況和監檢測異常情況分析原因，對于重大的技術問題，組織技術責任單位、相關設備責任單位和廠家分析問題發生原因，制定處理和解決方案。

5　結語

本文對艦船電子壽命件的管理現狀進行了分析，在收集、查詢各種技術資料的基礎上，探討了壽命件管理的理論基礎和方法體系，在此基礎上提出了壽命件的管理總體方案。為了達到壽命件管理方案的合理、完善，實施壽命件的動態管理，還需要開展大量的工作，需要設計部門、使用部門、維修保障部門的大力配合，結合實艇使用、故障和維修信息，對壽命指標進行完善和調整，進一步完善壽命件管理方案，及時發揮壽命件管理的作用的目的。

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Management Scheme of Ship Electronic Equipment*

This article analyzes the research status of a certain type of ship electronic life. The basic theory and method of life management system are discussed in the article. On this basic, the overall plan of the electronic life management of ship is put forward. This research can guide the development of ship electronic life a directory listing, scientific and rational management of the electronic lives, improve equipment operating integrity and be of great significance to guarantee the safe running of the equipment.

electronic equipment, life, method of management

2016年2月11日,

2016年3月18日

陳瑜,男,碩士研究生,研究方向：電子工程。

TP391

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.08.039