潘良高，羅桂山，周果

（1.海軍駐南京地區(qū)航天機電系統(tǒng)軍事代表室，南京 210006；2. 海軍駐上海七○四所軍事代表室，上海200031；3.中國船舶重工集團第七○四研究所，上海 200031）

0 引言

艦船輔機是艦船重要的配套設(shè)備，通常是指艦船主機、艦船導航及自動化設(shè)備以外的艦船用設(shè)備，包括甲板機械類，如舵機、錨機等；艙室機械類,如水泵、空壓機等；特種機械類，如減搖裝置、軸系及推進裝置等。艦船輔機品種多、數(shù)量大，涉及技術(shù)專業(yè)面廣，技術(shù)發(fā)展水平差異大。由于艦船輔機主要為艦船平臺、主戰(zhàn)裝備和主機提供配套保障，并且無論艦船是處于系泊狀態(tài)還是航行狀態(tài)，大部分艦船輔機均需投入運行。由于運行環(huán)境的特殊性，艦船輔機一般具有以下幾個特點：一是保障性、從屬性，使用時間長、使用頻率高；二是運行環(huán)境差，通常安裝在底部艙室或甲板上，環(huán)境溫度高，濕度大，易受海水浸蝕；三是涉及技術(shù)專業(yè)面廣，集成度高，艦船輔機裝備技術(shù)上通常涉及機械、電器、電子、熱工、液壓等多個專業(yè)。艦船輔機的可靠性直接影響著整艘艦船的工作狀態(tài)，在設(shè)計、建造及運營中，必須對艦船輔機的質(zhì)量與可靠性加以重視，通過開展可靠性工作，提高艦船輔機的質(zhì)量與可靠性水平。

1 加強可靠性工作策劃

為了保證現(xiàn)代艦船輔機行業(yè)可靠性工作的順利開展，可靠性工作的策劃是必不可少的。GJB450A《裝備可靠性工作的通用要求》中就明確要求：“承制方應(yīng)根據(jù)合同要求制定并實施可靠性工作計劃，以確保產(chǎn)品滿足合同規(guī)定的可靠性要求?！彪m然現(xiàn)在裝備設(shè)計過程中都編制了相應(yīng)的可靠性工作計劃，但不同產(chǎn)品在形式與內(nèi)容上基本是大同小異，選擇的可靠性工作項目基本一致，有的甚至照搬國軍標中的所有工作項目。沒有將顧客提出的可靠性指標嚴格納入相應(yīng)的可靠性工作項目中，該種可靠性工作計劃失去了原有意義，更無法作為頂層文件貫徹實施。其實，GJB450A還要求：“可靠性工作項目的選取取決于產(chǎn)品要求的可靠性水平、產(chǎn)品的復雜程度和關(guān)鍵性、產(chǎn)品的新技術(shù)含量、產(chǎn)品類型和特點、所處階段以及費用、進度等因素。對一個具體的裝備，必須根據(jù)上述因素選擇若干適用的可靠性工作項目”。因此，針對艦船輔機特點，在策劃階段選擇合適的可靠性工作項目十分重要，冗余且不適宜的可靠性工作項目不僅不能帶來產(chǎn)品可靠性的提高，反而可能導致產(chǎn)品全壽命周期費用的增加，造成額外的損失。

在進行可靠性工作策劃時，首先可以根據(jù)產(chǎn)品自身的特點，制定初期可靠性工作計劃；然后，通過已有的可靠性分析方法，如故障模式、影響及危害性分析（FMECA）、故障樹分析（FTA）、功能特性分析等，結(jié)合相同或相似設(shè)備的相關(guān)資料來確定產(chǎn)品的關(guān)鍵件、重要件；最后，針對這些關(guān)鍵的零部件選擇合適的可靠性工作項目，完善可靠性工作計劃[1]。

制定可靠性工作計劃時，應(yīng)包括合同規(guī)定的全部可靠性工作項目，同時還應(yīng)含有可靠性工作項目的目的、內(nèi)容、范圍、實施的程序、完成形式和對完成結(jié)果檢查評價的方式。將制定的可靠性工作計劃作為頂層文件，嚴格貫徹可靠性設(shè)計準則，開展可靠性設(shè)計與分析，收集可靠性信息，組織可靠性驗證與評價，實施產(chǎn)品可靠性改進，全面落實設(shè)備可靠性工作計劃規(guī)定的各項可靠性工作項目的要求。

2 完善可靠性設(shè)計準則與分析方法

在可靠性設(shè)計與分析方面，可以制定相關(guān)艦船輔機的可靠性設(shè)計規(guī)范、可靠性設(shè)計準則等，并結(jié)合產(chǎn)品的自身特點，制定不同的可靠性工作項目進行可靠性設(shè)計與分析[2]。

針對批量大、品種多的艦船輔機，可以以綜合保障工作為突破口，通過建立任務(wù)可靠性模型，分解可靠性總體目標和通用要求，確定產(chǎn)品各維修級別的維修項目、維修類別及維修保障需求，包括備品備件及其供應(yīng)量、庫存量等；確定上艦產(chǎn)品使用及維修中的人員戰(zhàn)位作業(yè)流程、人員需求及相關(guān)技術(shù)等級要求，包括訓練保障、關(guān)重件的包裝、裝卸、運輸、相關(guān)倉儲、場地、維修平臺、空間及環(huán)境要求等；在后續(xù)的保障性分析和設(shè)計中，反復迭代，優(yōu)選設(shè)計方案，實現(xiàn)費用、進度、性能之間的優(yōu)化，達到產(chǎn)品保障的目標，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

對于小批量的大型復雜的艦船輔機，可靠性設(shè)計與分析的關(guān)鍵在于影響及危害性分析（FMECA）、故障樹分析（FTA）、故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)（FRACAS）和功能特性等方面，通過集思廣益，頭腦風暴的方式最大化地拓展設(shè)計人員的思路，充分體現(xiàn)裝備可靠性工作“預防為主、早期投入”的理念。

不同的產(chǎn)品可以選擇不同的可靠性設(shè)計與分析手段，但其最終目的一致，即通過改進設(shè)計，真正提高產(chǎn)品的可靠性，而不是在產(chǎn)品生產(chǎn)制造出來后，再進行可靠性設(shè)計與分析。

3 加強可靠性數(shù)據(jù)收集

可靠性數(shù)據(jù)是在各項可靠性工作和活動中產(chǎn)生的描述產(chǎn)品可靠性水平及狀況的各種數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)、圖標、符號、文字和曲線等。可靠性數(shù)據(jù)是可靠性信息的重要來源，對于產(chǎn)品的可靠性驗證具有舉足輕重的作用[3]?？煽啃詳?shù)據(jù)是新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的必要技術(shù)支持，是指導裝備維修保障的依據(jù)，也是評定裝備的可靠性水平與宏觀決策的依據(jù)。

目前，艦船輔機的設(shè)計和選型大多圍繞產(chǎn)品性能指標展開，極少考慮可靠性指標，這主要因為艦船輔機的可靠性指標相對比較匱乏。究其原因，包括兩方面：一是從事機械可靠性技術(shù)應(yīng)用研究的人員相對較少；一是艦船輔機可靠性數(shù)據(jù)缺少借鑒性。由于部分艦船輔機作為軍品使用，出于保密目的，只有少數(shù)公開的可靠性試驗研究成果和通用的具有指導性的可靠性研究標準，大量系統(tǒng)的可靠性指標和研究過程未公開。即使有相關(guān)產(chǎn)品或配套的可靠性定量指標，亦由于國內(nèi)研制的產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品在機構(gòu)和制造工藝上存在一定差異，也無法照搬。艦船輔機從設(shè)計到生產(chǎn)的過程中，往往由全國各地的多家外協(xié)單位承擔，環(huán)境條件多變，涉及人員眾多，整個過程會產(chǎn)生大量的諸如技術(shù)、質(zhì)量方面的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)就是寶貴的可靠性信息，如果不是提早規(guī)劃開展相關(guān)收集工作，部分數(shù)據(jù)可能流失，將來若再要獲取這些數(shù)據(jù)將會付出成倍的代價，甚至無法重新獲取。

工程實踐中，可靠性數(shù)據(jù)丟失、收集不完全等現(xiàn)象普遍存在。美國陸軍為了收集某型直升機非計劃維修數(shù)據(jù)，不得不啟動專項工程，在現(xiàn)役820架中選擇了72架進行專門收集；加拿大控制數(shù)據(jù)公司生產(chǎn)的軍用通信設(shè)備因未提前考慮外場可靠性數(shù)據(jù)收集，而無法評估其使用可靠性。因此，艦船輔機的可靠性數(shù)據(jù)收集應(yīng)納入統(tǒng)籌工作，制定有效的收集辦法，以確?？煽啃詳?shù)據(jù)的時效性和完整性。

綜上所述，制定可靠性數(shù)據(jù)收集方法、開展可靠性數(shù)據(jù)收集的意義重大?？煽啃詳?shù)據(jù)收集方法可從以下三方面著手：

1）對產(chǎn)品進行分類，找出各個產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)的特點，如時間變量函數(shù)關(guān)系、隨機故障等，抓住產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)特點；

2）制定數(shù)據(jù)收集的原則和內(nèi)容；

3）制定可靠性數(shù)據(jù)收集的方法，并以此形成作為后續(xù)產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)收集的指導性文件。

4 加強可靠性試驗與評價

可靠性試驗是對產(chǎn)品的可靠性進行調(diào)查、分析和評價的一種手段，其目的是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計、材料選用及制造工藝等方面的各種缺陷，為改善產(chǎn)品的戰(zhàn)備完好性、提高任務(wù)成功率、減少維修費用及保障費用提供信息，并確認是否符合可靠性定量要求。美國的一份報告指出，一般大型機電設(shè)備的首臺樣機，初期的平均故障間隔時間(MTBF)只有要求的十分之一，必須經(jīng)過一系列的可靠性試驗來發(fā)現(xiàn)及判明存在的缺陷。據(jù)統(tǒng)計，元器件和零部件的缺陷、工藝缺陷、設(shè)計缺陷大體上各占三分之一左右，而要事后糾正這些缺陷，使產(chǎn)品的可靠性逐步增長到要求值，所花費可靠性試驗的時間大體是要求的平均故障間隔時間（MTBF）的5到25倍左右[4]。

單獨對艦船輔機進行可靠性試驗，可能需要耗費大量的人力、物力及財力（諸如同級系統(tǒng)間、上下級系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)配合、產(chǎn)品研制中各環(huán)節(jié)的不同要求的如實體現(xiàn)等等），且試驗周期長，不充分。因此，可在產(chǎn)品研制階段增加任務(wù)剖面條件下的關(guān)鍵零部件的可靠性試驗，通過試驗發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，實現(xiàn)可靠性增長，驗證產(chǎn)品可靠性，積累產(chǎn)品可靠性試驗數(shù)據(jù)。若條件允許，則應(yīng)嚴格按照相關(guān)國軍標要求開展相關(guān)可靠性試驗，如可靠性鑒定試驗等。在條件達不到的情況下可以在現(xiàn)有試驗條件的基礎(chǔ)上結(jié)合系統(tǒng)及各裝置的階段性試驗，如單機試驗和聯(lián)調(diào)試驗等，尋找出產(chǎn)品的缺陷，從而改進設(shè)計，以提高產(chǎn)品的固有可靠性水平，并最終通過試驗制定相關(guān)產(chǎn)品的可靠性試驗與評價標準。此外，對其可靠性試驗準則、試驗方法、試驗狀態(tài)、數(shù)據(jù)信息采集范圍、處理方法做出規(guī)定，以此指導、規(guī)范后續(xù)相關(guān)工作。

5 結(jié)束語

對艦船輔機進行可靠性研究，即是研究產(chǎn)品全壽命周期中故障的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律和預防、控制方法，在有限經(jīng)費和有限時間內(nèi)盡可能達到產(chǎn)品可靠性的目的，這對提高艦船壽命和質(zhì)量水平有十分深遠意義。

[1] CB/T 2006-10艦船可靠性指南(艦船動力及機電設(shè)備分冊)[S].

[2] 李良巧,顧唯明.機械可靠性設(shè)計與分析[M].北京:國防工業(yè)出版社,1998:36.

[3] 賀國芳,許海寶.可靠性數(shù)據(jù)的收集與分析[M].北京:國防工業(yè)出版社,1998:7.

[4] 何國偉,戴慈莊.可靠性試驗技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1998:72.