基于舰船电子设备的维修性分析与验证
时间：2023-02-19 17:10:07 来源：千叶帆 本文已影响人
吴凌华，代 睿
基于舰船电子设备的维修性分析与验证
吴凌华，代 睿
（海军装备部）
舰船电子设备在作战中具有重要的作用，对舰船电子设备的维修性设计进行分析，及时将维修性设计和验证相结合，提高舰船电子设备的维修性水平。对舰船电子设备的维修性设计进行分析和阐述，之后提出一套维修性验证程序。为舰船电子设备的维修性验证提供了新的思路。
维修性设计；
维修性验证；
舰船电子设备
维修性作为装备的通用质量特性，能够对装备是否方便、快速、经济地完成维修工作进行清晰地表征，通常与可靠性、测试性、保障性一起进行分析，因此可以从维修性方向对设备进行约束，避免维修性成为限制设备性能提升的因素。近年来，随着科学技术的发展，武器装备的性能得到提升，技术复杂性也越来越高，对故障诊断、故障排查、维修工作都提出了更高、更新、更严的要求。因此，如何提高大型武器装备的维修性水平，是所有武器装备研制方、使用方共同关注的问题[1]。
电子设备在多种大型复杂系统中都发挥着关键作用，尤其在船舶中占据了较大比例，船舶上的大型武器装备如雷达、控制台等都是由舰船电子设备构成的。因此，在复杂战场环境下，使舰船电子设备具备良好的维修性，对整个作战预警系统都极为重要。同时还能够较好地利用维修保障资源，降低整个寿命周期的维修保障成本，从而提高设备整体的综合保障能力。因此，如何对舰船电子设备的维修性工作进行评估，从而提高整个舰船电子设备的维修性水平，已成为舰船电子设备研制方和使用方共同面临的问题。针对上述情况，本文从使用者的角度出发，提出了一种综合验证舰船电子设备维修性的方法[2]。
在舰船电子设备的早期论证阶段和工程研制阶段，对维修性的评估工作主要基于维修性设计和维修性预计。通过维修性设计和预计工作，可对雷达装备的维修性能力进行一个初步的评估。
1.1 维修性设计
舰船电子设备在系统的总体设计、硬件设计、软件设计中需同步进行维修性设计工作，确保系统易检测、易诊断、易修理，缩短维修时间，提高系统的维修性和可用度。维修性设计的主要内容有：
1）应对舰船电子设备的各个模块进行合理结构布局，部分部件故障率较高，部分部件需要较大的维修空间才能够进行维修，对这类部件，在安排结构布局时，应将它们布置在人工容易达到的位置，并保留足够的维修操作空间，留存适当的可视空间，使维修人员能够方便操作。以不影响或者少影响其余未发生故障的可更换单元为目标，确保每个部件的检查和测试点都布置在合适的位置。对于不具备自检的可更换单元，还需将人工检测口布置在该可更换单元的附近。
2）应对舰船电子设备采取模块化、互换性和标准化设计。舰船电子设备采用模块化设计，做到外场维修以更换航线可更换单元（Line Replaceable Unit，LRU）方式进行，内场维修以更换车间可更换单元（Shop Replaceable Unit，SRU）进行维修，厂级维修更换SRU和元器件；
设计的模块可以不受其余模块的影响，进行调试和生产，更换时直接固定，无需调整；
提高标准化、互换性程度；
为了提高产品的维修效率，通过简化工作流程，连接件、紧固件、元器件等尽量使用相同类型的元器件，最大程度地减少了零件、部件和组件的种类，从而提高维修效率；
要求舰船电子设备中数量较大又容易损坏的模块、组件必须具有良好的互换性和通用性，并准备好备件进行更换；
优选标准化产品；
产品需做某些更改或改进时，要尽量做到新老产品之间能够互换使用[3]。
3）防插错措施也应应用于舰船电子设备的维修性设计中。人工操作时，无法保证百分之百的投入与准确性，因此可以在设计中采取一些措施降低人为犯错的概率，降低其严重性，并能立即发觉和纠正；
产品的内部印制板与插槽上应印有隶属号以防插错，对外连接的插座应分别有大、小、针、孔等防插错措施；
对设备进行标记时，需选择合适的位置，并选用合适清晰的字体和标识；
对产品进行铭牌设计时，标出型号、制造单位、批号、编号和出厂时间等；
本产品中所有的标志都按规范制作，大小、位置适当，鲜明醒目。所使用的铭牌和标志需具备良好的可靠性，保证在设备寿命周期内长期有效。铭牌示例如图1所示。
图1 铭牌示例图
此外，还应建立设备的维修时间模型。舰船电子设备常常采用串联作业模型，拆装流程图如图2所示。
图2 拆装流程图
在以上维修性设计的基础上，还应注意维修的安全性。维修安全性是指避免维修人员伤亡或产品损坏的一种设计特性。应注意：防机械损伤，防电击，防高温，防火、防爆、防化学毒害、侵蚀等，防核事故[4]。
1.2 维修性预计
为了验证维修性设计是否有效，雷达装备需要规定一些定量指标。在舰船电子设备的设计阶段，一般会对舰船电子设备的电气故障平均修复时间进行规定。在具体的设计过程中，可以对电气故障平均修复时间进行预计，该平均修复时间可以综合体现整个设备的维修性设计水平。因此，可通过对电气故障平均修复时间进行评估，来了解该舰船电子设备的维修性设计情况。
根据舰船电子设备的研制总要求，会对舰船电子设备整机系统的电气故障平均修复时间的规定值进行要求，在整机指标的基础上，在舰船电子设备的研制阶段，将对各个分系统进行维修性分配和预计，常常采用等分配法对各个分系统的电气故障平均修复时间进行分配，这样可以保证各个分系统的维修性水平较平均，不存在短板[5]。
各分系统将根据各自分系统的特点进行维修性预计。将舰船电子设备的分系统进行进一步的划分，获得各分系统的外场可更换单元，对各个LRU进行维修性预计。进而获得各分系统的维修性指标预计值，对舰船电子设备的维修性能力获得一个基本评估，继而开展后续通过试验进行的维修性评估工作。
对于船舶电子设备的维修性验证工作应结合设备的不同阶段进行具体的设计。维修性验证应是研制方与使用方共同协作的一个过程，需结合船舶电子设备在实际研制过程中的情况确认具体的维修性验证方法。验证程序如下：
1）将方案阶段维修性设计与分析报告，提供给使用方进行审核，使用方对设备的维修性设计实际情况进行初步了解；
2）将研制阶段研制方设计的各种技术图纸资料提供给使用方进行审核，使用方通过技术图纸，可了解到维修可达性的情况，维修通道设置是否合理，是否采用了合适的防差错措施等，通过图纸审查的方式对维修性设计情况进行初步评定；
3）将研制阶段对电气故障平均修复时间的计算方法提供给使用方进行审核，使用方对设备的平均修复时间（Mean Time to Repair，MTTR）值进行审核；
4）将舰船电子设备外场试验阶段和在役阶段通过数据统计获得的维修数据提交使用方审核，对MTTR值进行复核；
5）研制方向使用方提供维修性工作总结报告，提交使用方进行审核；
6）通过试验与总结，研制方了解到舰船电子设备各分系统在维修性中的薄弱点，针对薄弱部分，提出维修性改进要求，提交使用方进行审核；
7）使用方对该装备的维修性情况作出评价，完成维修性验证程序。
本文在舰船电子设备现有维修性的基础上，分析了舰船电子设备的维修性设计，提出了一种维修性验证方法。利用这种方法，可以对舰船电子设备的维修性进行分析，有针对性地对舰船电子设备进行维修性验证。
[1] Marseguerra M，Zio E, Podofillini L. Condition based Maintenance Optimization by Means of Genetic Algorithms and Monte Carlo Simulation [J]. Reliability Engineering & System Safety, 2002, 77(2):151-165.
[2] 王江萍. 机械设备故障诊断技术及应用[M]. 西安：西北工业大学出版社，2001：2-6.
[3] Pillari J, Pertowski T, Pro tin A, et al. Integrating testability analysis tools with automatic test system s (ATS) [C]. IEEE International Automatic Testing Conference. New York, 1995: 503-507.
[4] 牟致忠. 维修性设计[M]. 上海：上海科学技术文献出版社，1990：4-7.
[5] 杨秉喜．雷达综合技术保障工程[M]．北京：中国标准出版社，2002：545-561.
Maintainability Analysis and Verification Based on Ship Mechanical Equipment
WU Linghua, DAI Rui
Ship mechanical equipment play an important role in the battle, so it is necessary to analyze the maintainability design of ship mechanical equipment, thereby improving the working efficiency of the entire equipment. The maintainability design is analyzed and expounded. Then, a maintainability verification procedure is obtained. It provides a new idea for the maintainability verification of ship Mechanical Equipment.
Maintainability Design; Maintainability Verification; Ship Mechanical Equipment
U674
A
1674-7976-(2022)-04-310-03
2022-06-13。
吴凌华（1978.06—），福建仙游人，硕士研究生，工程师，主要研究方向为舰载电子技术与可靠性技术。
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