曹建軍

(青島雷達聲納修理廠，山東青島 266100)

對船舶電子設備技術狀態(tài)監(jiān)測計量工作的思考

曹建軍

(青島雷達聲納修理廠，山東青島 266100)

文章通過對船舶電子設備的特點分析和實施技術狀態(tài)計量和監(jiān)測的難點分析，認為應當從健全組織機制、加強技術研究、加大技術措施投入、完善數(shù)據(jù)分析和運用等方面入手，開展和實施電子設備的技術狀態(tài)監(jiān)測和計量，推進該類型設備的全系統(tǒng)全壽命管理。

電子設備;技術狀態(tài);監(jiān)測計量

實施設備技術狀態(tài)的計量和監(jiān)測，是開展設備全系統(tǒng)全壽命管理，實踐以可靠性為中心的保障理論的重要工作，受到各方面的積極關注。近期因計量法、電子測試技術標準等法規(guī)的頒布實施，設備技術狀態(tài)監(jiān)測和計量工作得以有力支撐，各級積極響應而產(chǎn)生的科技成果頗多，具體到船舶設備方面，船機電設備技術狀態(tài)監(jiān)測和計量工作的發(fā)展尤其迅速，有代表性的如油液分析等技術的運用，在艦船主機、輔機等設備的運行狀態(tài)監(jiān)測、使用壽命預估、維修時機決策等技術保障工作實踐中發(fā)揮了重要的作用。有關材料的實踐證明通過對設備技術狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，充分提取設備可靠性、保障性、穩(wěn)定性等方面的特征，并把特征與本領域知識和經(jīng)驗相匹配，形成一套數(shù)據(jù)處理規(guī)范、具有定量分析能力的維修決策支持系統(tǒng)，輔助決策最佳的維修時機及維修資源，不斷優(yōu)化設備全壽命周期費效比。據(jù)此，科學有效的建設和實施設備技術狀態(tài)監(jiān)測與計量工作，可收集設備運行過程數(shù)據(jù)，有利于維修時機決策，有利于實施預防性維修，有利于發(fā)現(xiàn)故障征候，有利于實踐“治未病”，有利于預估設備應用可靠性。盡管近來設備計量和技術狀態(tài)監(jiān)測在船機電設備技術保障工作中有了長足的發(fā)展和有效運用，但該技術在船舶電子設備保障工作中的運用卻不理想。如何開展電子設備的技術狀態(tài)監(jiān)測和計量工作，是當前我們應注重研究的問題之一。

1 船舶電子設備特點和實施技術狀態(tài)監(jiān)測的難點分析

1)系統(tǒng)性強。慣導、雷達、通信等電子設備一般由收發(fā)裝置、前置信號處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理、終端顯示控制、電源系統(tǒng)等組成，各部分之間相互關聯(lián)和影響，具有較強的系統(tǒng)性設計。其控制信號邏輯關系復雜，數(shù)字化后的電磁信號檢測分析困難。因此實施該類型設備的技術狀態(tài)計量和監(jiān)測必須通盤考慮，只進行某一分機或模塊的檢測往往不能取得滿意的效果。

2)過程變量監(jiān)測困難，有瞬態(tài)效應。如電流、電壓、電磁場變化等。目前在船機電設備技術狀態(tài)監(jiān)測中得以廣泛運用的油液分析技術是通過分析被監(jiān)測機器的在用潤滑劑 (或工作介質(zhì))的性能變化和攜帶的磨損微粒的情況，獲得機器的潤滑和磨損狀態(tài)的信息，評價機器的工況和預測故障，并確定故障原因、類型以及采用的維修管理策略。其突出特點是對設備運行介質(zhì) (各種油液)的分析測試，然而對于電子設備，其介質(zhì)是不恒定或是難以檢測的，電子設備運行過程變量是電壓、電流、頻率、波形、電磁環(huán)境等，除供電電壓外一般都是瞬態(tài)變量，難以監(jiān)視和測量;而且其元器件如電容、電阻、集成電路等若非進行破壞性試驗檢測，難以對其壽命進行分析和預估。

3)故障征候不明顯，突發(fā)性故障多。機械部件的失效一般有磨損、疲勞、表面皸裂、內(nèi)部斷裂等的漸變過程，但是對于電子元器件，失效往往是突發(fā)性的，其故障前的物理征候不明顯。但也絕非無跡可尋，一般存在電流變化、傳輸波形特性變化、功耗變化、局部高溫等現(xiàn)象，只是上述特征一般具備不穩(wěn)定性或瞬態(tài)特征，難以捕捉、檢測和監(jiān)測。

4)組件復雜程度高。電子元器件的發(fā)展異常迅速，隨電路板、電子元器件制作工藝的發(fā)展，其組成越來越復雜:①元器件內(nèi)部構成復雜。1個大規(guī)模集成電路，一般集成了千萬個常規(guī)器件。②電路板構成復雜。1個電路板上一般要裝配幾十種，上百個元器件。③功能復雜。現(xiàn)在1個電路板上一般要集成多種功能，以往分類功能的電路越來越少。④軟硬件結合，功能多元化。既存在電路硬件一樣而軟件不同就可實現(xiàn)不同功能的電路板，也存在硬件不一樣而通過軟件實現(xiàn)同樣功能的電路板。上述因素，造成電路板的測試困難、故障點定位困難、對維修測試人員的要求高等特性。

5)元器件的可修復性差。一般機械元器件可通過潤滑、熱處理、機械加工等工藝進行延壽、恢復或維修，而對于電子元器件級別的故障則往往具備不可逆性，尤其是集成化的電子元器件，一般是不能修復的，只能換新。

6)電子設備技術狀態(tài)監(jiān)測和使用可靠性研究不足。船機電設備應用廣泛，研究深入，技術成熟，升級換代周期長。機載電子設備的可靠性保障研究，因空難事故的重視程度較高，其可靠性保障研究也比較深入。相對而言，日常船舶電子設備故障危害較小，一直以來沒有得到足夠重視，尤其是指揮控制和目標探測等設備，應用范圍窄，其使用可靠性保障研究有待進一步深入，還談不上數(shù)據(jù)的豐富采集和保障模型的建立。但近年來，由于設備計量和技術狀態(tài)監(jiān)管部門的組建，尤其是機電設備油液分析技術的深入研究和成功運用，各級已注意到了設備運行過程監(jiān)測對設備保障時效的巨大作用，對此越來越重視，對電子設備技術狀態(tài)監(jiān)測的政策支持和經(jīng)費投入也越來越重視，使得該項工作的研究近期有了可喜的進展。

2 電子設備實施技術狀態(tài)監(jiān)測的對策

電子設備的故障雖然難以預測，但也決不是無跡可尋，其故障的產(chǎn)生和發(fā)展也必有萌生、形成、發(fā)展、顯現(xiàn)的過程，也必有中間過程量的變化，如相關模塊電路的電壓、電流、阻抗、電磁場等信息量的變化。電子設備的技術狀態(tài)監(jiān)測是實施設備全系統(tǒng)全壽命管理工作的重要內(nèi)容，據(jù)有關材料表明，該項工作在美國起步早，開展的較好，尤其在航空電子設備領域，具體做法是在機載電子設備內(nèi)部 (或直接在電路板上)設置了大量的傳感器和探測器，不但實時檢測設備內(nèi)部的溫度、濕度等環(huán)境變量，同時還檢測設備分機 (模塊)等所處的電磁場信息等的變化，為設備故障的預測、定位和可靠性研究提供數(shù)據(jù)支撐。因此，只要我們監(jiān)測點選得準確，方法適宜，監(jiān)測時間足夠長，所得數(shù)據(jù)足夠豐富，就一定可以從中探索到規(guī)律性的東西，結合相關專業(yè)或外國電子設備的保障理論和經(jīng)驗模型，就可逐漸形成適合我國船舶電子設備實際的保障決策系統(tǒng)模型，從而指導我們的設備日常維修工作。

根據(jù)我們的經(jīng)驗，開展艦船電子設備技術狀態(tài)監(jiān)測和計量工作應從以下幾方面入手。

1)在組織機制準備上下功夫:組織、職責、協(xié)調(diào)和溝通。

工作組織和機制是具體業(yè)務開展的基礎，對于開展艦船電子設備的技術狀態(tài)監(jiān)測和計量，首先要成立必要的組織，應由各修造船基地所在的船級社、研制單位、維修廠、船東等相關人員組成，明確相應的職責、工作協(xié)調(diào)機制和監(jiān)測目標，建立設備技術狀態(tài)監(jiān)測計量檔案，明確采集數(shù)據(jù)的方法、時間間隔、分析程序、數(shù)據(jù)應用等，為工作的開展奠定組織機制基礎。

2)在技術準備上下功夫:標準化、監(jiān)測指標。

設備技術狀態(tài)監(jiān)測和計量是一項技術性很強的工作，主要體現(xiàn)在標準性和可追溯性上。要實施設備技術狀態(tài)監(jiān)測首先就要做好監(jiān)測點的確定，根據(jù)設備的技術性能、主要技術指標和技術狀態(tài)，按照必要、穩(wěn)定、可測的要求，確定監(jiān)測點，即要求監(jiān)測點監(jiān)測的是關系設備主要技戰(zhàn)性能實現(xiàn)的關鍵或重要的參數(shù)，該點的參數(shù)值是可測量和評估的穩(wěn)定值，而不是隨機瞬態(tài)值。其次，要針對監(jiān)測目標的信號特征選擇合適的測量方法和測量設備，這要充分考慮信號的特性、極值、阻抗匹配等，選擇合適的測量儀表和測量工裝，從而在實現(xiàn)測量的情況下確保設備性能發(fā)揮不受影響。再次，還要做好測量的量值傳遞，保持可追溯性，即要對測量儀表和工裝進行定期檢定計量，確保測試結果準確、真實、可靠，使監(jiān)測記錄具備良好的可追溯性。

3)在技術措施上下功夫:全系統(tǒng)、全壽命、齊全、高效。

設備技術狀態(tài)監(jiān)測是一個系統(tǒng)工程，是設備全壽命管理的重要組成部分，要全壽命全過程介入，不僅體現(xiàn)在設備應用階段，要始于設備的論證和設計，終于設備的報廢鑒定，貫穿于設備管理的整個過程。在設計之初的保障性論證中就應適當?shù)目紤]技術狀態(tài)監(jiān)測和計量因素，設置必要監(jiān)測點，預留監(jiān)測計量接口，明確監(jiān)測時機。在設備的服役過程中注重開展專用測試設備研制、現(xiàn)有監(jiān)測手段的應用等工作，切實將有用、可靠的數(shù)據(jù)采集下來，并長期積累。

4)在數(shù)據(jù)分析和應用上下功夫:分類、建模、實用。

電子設備計量工作的出發(fā)點和落腳點是更好的實現(xiàn)設備的技術保障，更有效的保障設備的穩(wěn)定性、可靠性、維修性、保障性和安全性，使設備時常處于良好狀態(tài)。設備技術狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集固然重要，但更為重要的是數(shù)據(jù)的分析和應用，否則前面的工作就沒有了意義。對于數(shù)據(jù)的分析不但要注意分類、歸納等統(tǒng)計方法的運用，而且要注意區(qū)分對待幾種情況:①設備類型 (型號)相同，工作區(qū)域相同，但設備裝載對象不同;②設備類型 (型號)相同，設備承載船舶相同，但工作區(qū)域不同;③設備技術實現(xiàn)相近 (同為電子設備，但專業(yè)不同，如導航設備與通信設備)，設備承載船型和工作區(qū)域相同。第①種情況主要考量的是不同船型設備的應用可靠性數(shù)據(jù)分析;第②種情況主要考量的是不同工作區(qū)域 (環(huán)境)對設備應用可靠性的影響;第③種情況主要考量的是不同專業(yè)或不同技術手段的設備之間的應用可靠性水平差異。設備技術狀態(tài)監(jiān)測和計量數(shù)據(jù)的應用要慎重，需要長時間的積累，要反復驗證，而且需要多維度，不同方法統(tǒng)計分析，以探索出規(guī)律性的，適合我國國情、社情、電子技術制造水平的經(jīng)驗性結論，用以輔助設備維修保障時機決策，從而最大效能的發(fā)揮設備的能力。

開展設備的全系統(tǒng)全壽命管理，運用以可靠性為中心的保障理論，實施船舶電子設備技術狀態(tài)監(jiān)測和計量等工作，是一項長期的系統(tǒng)工程，其過程肯定曲折，效果也不可能理想化，這需要我們進行大量的理論研究和探討。扎實的開展設備全系統(tǒng)全壽命管理，基于我國電子設備制造水平的可靠性、維修性、保障性、穩(wěn)定性和安全性等研究，制定科學的技術實施方案，明確計量和監(jiān)測指標，確定數(shù)據(jù)采集，研制專用設備和數(shù)據(jù)采集傳感器等，切實把必要的有用的數(shù)據(jù)采集下來，科學的加以分析和運用，從而促進船舶電子設備技術保障工作的科學發(fā)展。

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This paper gives analysis to characteristics of marine electronic equipments and difficult points of implement of measuring and monitoring for technical states，puts forward the idea that monitoring and measuring of electronic equipment technical states should be developed in order to put the equipments into all-system and all-longevity management through the aspects of perfecting organic mechanism，strengthening technical research，putting more technical measures and using data analysis.

electronic equipment;technical state;monitoring and measuring

U672

C

1001－8328(2012)01－0040－03

曹建軍 (1972-)，男，山東武城人，工程師，碩士，主要從事裝備維修研究。

2011－07