工業工程技術在火炮維修性設計中的應用研究

高亢 郝永鋒 王天輝

摘 要： 對工業工程常用技術用于火炮維修性設計的方法進行了探討，包括基于流程分析的維修動作流程標準化設計、基于動作分析的維修操作優化設計、基于人機工程的維修性定性定量指標驗證、基于價值工程的維修決策等。

關鍵詞： 工業工程技術；火炮；維修性設計；人機工程

【中圖分類號】 F416.6 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2236-1879（2018）11-0153-01

引言

火炮的維修性設計必須經過人、火炮、維修工具（設施）的相互作用才能可靠的發現問題。目前火炮的維修性設計已經部分的依托虛擬樣機進行開展，虛擬維修技術越來越多的運用于維修性分析工作。例如利用虛擬維修進行火炮維修性定性因素的分析，這種分析更直觀的考慮了人機工程方面的影響因素等。[1]。一方面，確保了火炮的并行設計；另一方面，為及早發現維修性設計缺陷提供了思路。而人機工程，正是工業工程技術的一種。

工業工程技術是研究人、物料、設備、資源和信息所組成的綜合系統的設計、改善和設置的工程技術，它應用數學、物理學等自然科學和社會科學方面的專門知識和技術以及工程分析和設計的原理和方法來確定、預測和評價由該系統可得到的結果。[2]。實際上，在虛擬維修環境下，工業工程技術可以廣泛的應用于火炮維修性設計過程中，在維修流程優化、維修動做標準化、維修性定性和定量分析、以及修理方式確定等過程中產生積極作用。對于設計階段維修性工作的開展具有重要的參考價值。

1基于流程分析的維修工作流程標準化設計

當前的維修標準一般只是對火炮維修質量的要求，而對于維修工作中的維修工序、

各工種之間的配合與銜接、維修準備、維修人員的操作等等沒有制定標準的工作流程，以至于經常導致后期發生維修失誤等問題。流程分析是工業工程的一項基礎分析工具，對于一個新研火炮來說，其故障點位、成因以及處理方法都是有經驗可循的。[3]。應在前期調研診斷的基礎上，確定出排除故障的維修事件，并給出維修操作的流程描述，然后應用ECRS方法（取消、合并、重排、簡化）進行維修流程優化，從而獲得最佳的維修工作流程。

2基于動作分析的維修操作優化設計

動作分析是對作業動作進行細致的分解研究，分析每一個動作要素與其他動作要素的關系，以排除多余動作。在虛擬環境中針對一個維修操作的流程，首先將維修過程進行分解，一個維修任務包含若干個維修作業，一個維修作業包含若干個維修動作，每一個維修動作由基本維修動作組合而成，基本維修動作包括走一步、抓取工具、放置、移動、搬運等等，這些基本維修動作可以由數據庫中相對應的動作函數調用。按照維修過程分解的逆過程，可以實現火炮維修的動態仿真。通過對維修過程動態仿真的動作要素分析改進操作，排除冗余，達到對維修操作的優化。

3基于人機工程的維修性定性指標的設計與驗證

人機工程是以人的生理和心理特點為依據，分析研究人、機械、環境之間的相互作用，以人的安全、健康、舒適為目的，為設計人——機械——環境配合達到良好乃至最佳狀態的系統，提供理論和方法的科學[4]。在火炮設計階段開展維修性定性因素的設計與驗證，其難處有兩個。一是無法將人的因素納入維修性分析的范圍，虛擬人技術的運用解決了這一難題；二是缺乏可信度較高的樣機模型，虛擬樣機的出現解決了這一難題。基于人機工程對維修性進行定性分析，主要考慮的是火炮的維修性設計是否符合可達性、可視性、維修姿勢的受力分析、疲勞度分析、安全分析等，其思路是：將虛擬人、虛擬樣機導入虛擬場景中進行維修操作，通過與虛擬樣機的交互進行動態測試，以判斷分析諸如維修部位是否具有足夠空間、是否可達、可視，在任何需要工具進行安裝的區域是否可以進行操作等等，給出火炮在定性因素方面的評價。

4基于維修動作標準化的維修性定量指標的驗證

定量評價是對火炮的維修性指標進行驗證。要求在自然故障或模擬故障條件下，根據調研和試驗中得到的數據，進行分析判定和評估，以確定其維修性是否達到設計的指標要求。

對于火炮維修性指標來說，人們更注重定量指標是否達到要求。在虛擬環境中，依據維修動素標準數據庫，進行維修操作的動態仿真，可以生成火炮維修的客觀時間。這個時間要依據當前的修理水平經過評定轉化為規定條件下的標準時間。對火炮各個維修部位維修時間的仿真結果可以得出火炮維修時間的仿真數據，為定量指標的驗證提供可靠樣本。

5基于價值工程的火炮維修方式的選擇

價值工程就是以最低的總成本、為切實可靠的達到產品或作業的必要功能所進行的致力于功能分析的、有組織的活動[5]。對于火炮維修來說，離不開技術和經濟的組合。因此，利用價值工程，可以在“價值”最優的基礎上，選擇最佳的維修級別。

火炮的維修方式主要有事后維修、定期維修、視情維修、改善維修等[6]，作為維修方式的“價值”目標，主要有維修方式的實用性（可接受）、附加價值（質量高、可預測）、

費用（平均維修時間短、備件庫存充足）、安全等因素。

結語

將工業工程技術運用于火炮維修性設計，體現出傳統的維修性設計在維修工作流程設計、維修動作優化、維修性定性因素和定量因素的驗證、以及修理方式決策等方面存在改進的空間。而工業工程技術可以提供良好的幫助，使得火炮維修性設計規范化、標準化、科學化。因此在火炮維修性設計領域大力推廣工業工程技術具有光明的前途。與此同時，應注重引入工業工程方法的整體性，避免只在局部細枝末節的改造。

參考文獻

[1] 蔡鑫。基于價值工程的業務流程優化研究[M].濟南：山東大學，2011.

[2] 王知津，周鵬，韓正彪。工業工程視角下的圖書館管理創新[J].圖書館雜志2012，9：5-6.

[3] 呂川。維修性設計分析與驗證[M].北京：國防工業出版社，2012.55-56.

[4] 曾毅。.基于維修性設計的可達性分析評價技術研究[D].長沙：國防科技大學，2007.