海軍駐九江地區(qū)軍事代表室 范 鄒

1.前言

隨著新時(shí)期新裝備發(fā)展的客觀需要，如何運(yùn)用好可靠性、維修性等六性工程方法提高裝備的研制質(zhì)量，是當(dāng)前和今后武器裝備科研工作的重要方面之一?！段淦餮b備質(zhì)量管理?xiàng)l例》中也明確指出：“武器裝備研制、生產(chǎn)單位應(yīng)當(dāng)運(yùn)用可靠性、維修性、保障性、測(cè)試性和安全性等工程技術(shù)方法，優(yōu)化武器裝備的設(shè)計(jì)方案和保障方案?！贝撕笤诖宋逍曰A(chǔ)上又增加了環(huán)境適應(yīng)性要求，也就是我們俗稱的“六性”。

某新型自動(dòng)操舵儀，針對(duì)批量生產(chǎn)、試驗(yàn)和交付的特點(diǎn)，在研制階段深化六性設(shè)計(jì)，有力地推進(jìn)了研制質(zhì)量的進(jìn)一步提升，為保證產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文將簡(jiǎn)要分析所開展的六性設(shè)計(jì)工作。

2.裝備簡(jiǎn)介

該新型操舵儀具有自動(dòng)、隨動(dòng)和應(yīng)急三種操縱方式，由主操縱臺(tái)、簡(jiǎn)易操縱臺(tái)、左反饋機(jī)構(gòu)、右反饋機(jī)構(gòu)組成。組成框圖如圖1所示圖。

3.六性設(shè)計(jì)

3.1 可靠性設(shè)計(jì)

圖1 組成框圖

依據(jù)可靠性指標(biāo)，建立相應(yīng)的可靠性框圖，采用通用元器件計(jì)數(shù)法進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)。為此，開展了建立可靠性工作計(jì)劃、編制可靠性保證大綱、建立可靠性模型、進(jìn)行可靠性分配、進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)、建立故障模式和影響分析（FMEA）、確立可靠性關(guān)鍵件和重要件、進(jìn)行軟件可靠性設(shè)計(jì)和進(jìn)行分級(jí)環(huán)境應(yīng)力篩選等工作。通過(guò)開展上述的一系列研制工作，保證了裝備的可靠性滿足要求。

3.2 維修性設(shè)計(jì)

維修性指標(biāo)按規(guī)定值進(jìn)行分配。根據(jù)維修級(jí)別，分層次分配到影響系統(tǒng)維修性的部分，對(duì)基層級(jí)維修分配到現(xiàn)場(chǎng)可更換單元。采用故障率分配法進(jìn)行分配，對(duì)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)調(diào)整后的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

在該裝備的維修性設(shè)計(jì)方案中，采用了基層級(jí)、中繼級(jí)、基地級(jí)三級(jí)梯形維修策略；所有電路板均為模塊化設(shè)計(jì)，分別完成不同的功能，能根據(jù)故障出現(xiàn)時(shí)功能喪失的情況很快判斷故障電路板；標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，所有模塊的輸入、輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，互換性好，更換方便；故障檢測(cè)設(shè)計(jì)，分內(nèi)部故障檢測(cè)、舵機(jī)故障檢測(cè)、通訊接口故障檢測(cè)等。通過(guò)上述設(shè)計(jì)措施，較好地開展了維修性設(shè)計(jì)。

3.3 測(cè)試性設(shè)計(jì)

測(cè)試性設(shè)計(jì)時(shí)將控制設(shè)備按功能分為核心數(shù)字電路、串行通信接口、輸入通道和輸出通道，采用總線連接方式。核心數(shù)字電路、通信接口、輸入通道、輸出通道采用BIT(Bulit-in-Test，設(shè)備機(jī)內(nèi)測(cè)試)設(shè)計(jì)。

(1)核心數(shù)字電路的BIT設(shè)計(jì)

系統(tǒng)核心數(shù)字電路主要包括處理器和存儲(chǔ)器。處理器故障一般有寄存器故障、指令譯碼和控制單元故障、數(shù)據(jù)處理故障等類型，可通過(guò)監(jiān)測(cè)處理器執(zhí)行特定測(cè)試程序的結(jié)果來(lái)檢測(cè)故障，典型的處理器檢測(cè)方法有看門狗定時(shí)器檢測(cè)、處理器指令檢測(cè)等方法。存儲(chǔ)器故障一般有存儲(chǔ)矩陣故障、譯碼故障、讀寫邏輯故障等類型，這些故障的發(fā)生都會(huì)表現(xiàn)為讀寫存儲(chǔ)器錯(cuò)誤，因此可以運(yùn)行不同特征的程序來(lái)檢測(cè)存儲(chǔ)器故障。

(2)通信接口的BIT設(shè)計(jì)：

設(shè)備中存在的通訊接口故障一般有發(fā)送信號(hào)固定、接收信號(hào)固定、發(fā)送信號(hào)線開路、接收信號(hào)線開路等類型。根據(jù)這些故障模式，采用硬件上的發(fā)送與接收回繞檢測(cè)方法和軟件校驗(yàn)檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的檢測(cè)。硬件上利用檢測(cè)控制開關(guān)回繞通信接口的發(fā)送端到接收端進(jìn)行自發(fā)自收檢測(cè)。

(3)輸入通道的BIT設(shè)計(jì)

輸人通道包括傳感器和傳感器信號(hào)處理電路，傳感器信號(hào)既有模擬信號(hào)又有數(shù)字信號(hào)，處理電路也不盡相同，但是故障最終都表現(xiàn)為突變、漂移和恒定。先劃分信號(hào)處理電路和傳感器兩個(gè)故障層次，分別進(jìn)行信號(hào)調(diào)理電路回繞檢測(cè)和傳感器信號(hào)驗(yàn)證檢測(cè)。

(4)輸出通道的BIT設(shè)計(jì)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路有模擬量驅(qū)動(dòng)電路和開關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路。電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電磁閥、比例閥等，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)均為感性負(fù)載，所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為電流信號(hào)。由于驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)具體的故障現(xiàn)象和原因很復(fù)雜，準(zhǔn)確檢測(cè)出故障非常困難，但故障最終都會(huì)表現(xiàn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作失控。將故障定位為驅(qū)動(dòng)電路故障和執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障兩個(gè)層次，分別采用驅(qū)動(dòng)電路回繞檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置跟蹤檢測(cè)的方法。

3.4 保障性設(shè)計(jì)

設(shè)備固有可用度Ai要求較高，因此按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范做好保障資源的規(guī)劃工作。設(shè)計(jì)制造時(shí)要求盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及標(biāo)準(zhǔn)接口(包括物理接口和功能接口)，除做好設(shè)備的互換性設(shè)計(jì)工作外，還從以下幾個(gè)方面開展保障性設(shè)計(jì)工作：

(1)優(yōu)先采用通用化、系列化、組合化（模塊化）設(shè)備、工具、組件和零部件，減少品種規(guī)格，降低設(shè)備的復(fù)雜程度；

(2)充分考慮各種資料的格式統(tǒng)一，并同時(shí)交付電子化技術(shù)資料；

(3)操作使用方便，減少人為因素引起差錯(cuò)的可能；

(4)備品備件、保障設(shè)備和工具配置合理，易于更換、操作；

(5)按相關(guān)要求進(jìn)行人員培訓(xùn)。

3.5 安全性設(shè)計(jì)

多操舵部位選擇，操舵儀提供二個(gè)操舵部位，在其中任一部位功能失效或損壞，可在3秒內(nèi)切換至另一操舵部位繼續(xù)操縱。多操舵方式，操舵儀提供自動(dòng)、隨動(dòng)、簡(jiǎn)易三種操舵方式，相互任意切換，保證操舵控制功能的完好。操舵儀監(jiān)測(cè)本身發(fā)出的操舵指令信號(hào)和舵機(jī)反饋回的舵令執(zhí)行信號(hào)，可有效的判斷跑舵或卡舵故障，為操舵艦員和指揮員提供判斷信息，避免因上述故障導(dǎo)致的航行安全事故或隱患。此外，還采取了操縱面板只設(shè)置必備的控制開關(guān)和調(diào)節(jié)旋鈕，避免誤操作帶來(lái)的操縱危險(xiǎn)；凡峰值電壓高于55V的端頭和裸露部分，均有保護(hù)措施或高壓警告標(biāo)志等技術(shù)措施，確保了裝備的安全性。

3.6 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)

在環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)階段，嚴(yán)格遵循以下原則開展設(shè)計(jì)：

(1)針對(duì)設(shè)備最惡劣的工作環(huán)境，采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施；

(2)制定元器件大綱；

(3)元器件、零部件均采取降額使用，電子元器件進(jìn)行降額設(shè)計(jì)，關(guān)鍵部位采用Ⅰ級(jí)降額設(shè)計(jì)；

(4)制定環(huán)境適應(yīng)性要求和控制計(jì)劃(含系統(tǒng)參數(shù)、試驗(yàn)計(jì)劃)。

設(shè)計(jì)方案中采取選用加固顯示設(shè)備和加固微機(jī)箱、元器件及電路板經(jīng)過(guò)環(huán)境應(yīng)力篩選、電路板涂三防漆、設(shè)備臺(tái)體為由合金鋁鑄造而成且內(nèi)有加強(qiáng)筋等設(shè)計(jì)措施。通過(guò)上述舉措，確保了設(shè)備能滿足軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)條件要求。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)開展上述的六性設(shè)計(jì)工作，從源頭抓起把好裝備質(zhì)量關(guān)，較好地降低了研制風(fēng)險(xiǎn)，為之后的生產(chǎn)、試驗(yàn)、交付和保障奠定了良好的基礎(chǔ)。但同時(shí)也應(yīng)看到，開展六性設(shè)計(jì)工作需要前期做大量細(xì)致的工作，進(jìn)行周全的策劃與實(shí)施。當(dāng)前對(duì)六性的認(rèn)識(shí)還需要進(jìn)一步深入，六性設(shè)計(jì)水平還有很大的提升空間。推動(dòng)六性技術(shù)在各型裝備研制中的更好地運(yùn)用，是今后努力的方向，會(huì)對(duì)裝備質(zhì)量發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。

[1]徐杰.武器裝備發(fā)展的可靠性、維修性和保障性[J].船電技術(shù),2003(3).

[2]邱惠民.船舶自動(dòng)操舵儀綜述[J].船舶設(shè)計(jì)通訊,2001(2).