趙學(xué)鋒，周紅梅，趙汝巖

（1.91049部隊(duì)，山東青島266102；2.海軍航空工程學(xué)院7系，山東煙臺(tái)264001）

某型伺服機(jī)構(gòu)預(yù)防性維修研究

趙學(xué)鋒1，周紅梅2，趙汝巖2

（1.91049部隊(duì)，山東青島266102；2.海軍航空工程學(xué)院7系，山東煙臺(tái)264001）

針對(duì)目前部隊(duì)裝備管理和維修保障模式不足的現(xiàn)狀，以某型伺服機(jī)構(gòu)為例，以RCM理論為基礎(chǔ)，采用FMEA分析法進(jìn)行故障模式及影響分析，基于風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)確定了該伺服機(jī)構(gòu)各部組件的維修方式和維修周期，這有利于提高裝備的利用率、安全性和可用度。

RCM；FMEA；預(yù)防性維修

目前，基層部隊(duì)在裝備管理及維修保障模式上還存在若干不足，管理效率不高，裝備故障率高，在一定程度上影響了部隊(duì)任務(wù)的完成。例如，對(duì)某型伺服機(jī)構(gòu)每年檢查其參數(shù)和性能變化情況，這種方式雖然具有簡(jiǎn)單易操作的優(yōu)點(diǎn)，但其不足也是明顯的，不能保證裝備的可用度，維修計(jì)劃性不強(qiáng)等。因而在裝備列裝后，對(duì)其進(jìn)行維修策略研究，針對(duì)不同維修內(nèi)容，科學(xué)合理地選用對(duì)應(yīng)的維修策略進(jìn)行維修，對(duì)減少故障發(fā)生、縮減維修成本、保持裝備可靠性具有重要意義。

以可靠性為中心的維修分析[1-5]（RCM）是目前國(guó)際上通用的用以確定設(shè)備預(yù)防性維修需求的一種系統(tǒng)工程方法，也是制定軍用裝備預(yù)防性維修大綱、優(yōu)化維修制度的首選方法。因此，本文基于RCM方法對(duì)某型伺服機(jī)構(gòu)開展預(yù)防性維修研究，并以此制定合理的預(yù)防性維修決策。

1 RCM方法

RCM方法指的是以可靠性為中心的維修，起源于上世紀(jì)60年代末的美國(guó)航空界。按國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 1378.92，RCM定義為：按照以最少的維修資源消耗保持裝備固有可靠性和安全性的原則，應(yīng)用邏輯決斷的方法確定裝備維修需求的過程。

RCM的基本過程是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能與故障分析，明確系統(tǒng)內(nèi)可能發(fā)生的故障、故障原因及其后果；用規(guī)范化的邏輯決斷方法，確定出各故障的預(yù)防性對(duì)策；通過現(xiàn)場(chǎng)故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、專家評(píng)估、定量化建模等手段，在保證安全性和完好性的前提下，優(yōu)化維修策略，其實(shí)施過程如圖1所示。

由圖1可知RCM分析工作的進(jìn)行是建立在設(shè)備的故障模式及影響分析基礎(chǔ)上，利用FMEA的分析結(jié)果，結(jié)合設(shè)備的維修情況，對(duì)故障影響進(jìn)行分類。依據(jù)故障影響分類結(jié)果有針對(duì)性地對(duì)重要度較高設(shè)備的某些關(guān)鍵故障進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)先處理，針對(duì)不同子系統(tǒng)的特點(diǎn)選擇不同的維修方式。之后，對(duì)相應(yīng)子系統(tǒng)選擇合適的維修間隔，最大限度地提高設(shè)備利用率、安全性能和可用度。

圖1 RCM工作過程圖Fig.1 Working process of RCM

2 某型伺服機(jī)構(gòu)FMEA分析

1）伺服機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成。某型伺服機(jī)構(gòu)由伺服機(jī)構(gòu)放大器、電液伺服閥、電機(jī)、油泵、蓄壓器、作動(dòng)器、反饋電位計(jì)等組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

2）功能。該伺服機(jī)構(gòu)功能是接受變換放大器輸出的指令電流，并將電流轉(zhuǎn)化為作動(dòng)器內(nèi)活塞桿的位移，同時(shí)帶動(dòng)位移傳感器活動(dòng)臂移動(dòng)，輸出與位移大小成比例的電壓信號(hào)，此信號(hào)輸出給綜合放大器實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋，活塞桿和噴管連在一起，推動(dòng)噴管擺動(dòng)，改變發(fā)動(dòng)機(jī)推力方向形成側(cè)向控制力，從而使彈體改變飛行姿態(tài)或克服干擾，穩(wěn)定飛行。

3）伺服機(jī)構(gòu)的功能框圖如圖3所示。

4）對(duì)該伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行FMEA分析[6-8]，結(jié)果如表1所示。

圖3 某型伺服機(jī)構(gòu)功能框圖Fig.3 Functional diagram of service institution

表1 某型伺服機(jī)構(gòu)FMEA表Tab.1 FMEAof service institution

3 基于風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)的伺服機(jī)構(gòu)維修方式選擇和維修周期確定

3.1 伺服機(jī)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)確定

RPN值是用來表明風(fēng)險(xiǎn)的危害程度。RPN值為1時(shí)，故障的危害性最小，可以不采取任何的預(yù)防性維修措施，隨著RPN值的增大，故障危害性也逐漸變大，此時(shí)便需要采取相應(yīng)的預(yù)防性維修措施。

基于風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)的維修方式?jīng)Q策是指利用FMEA分析得到的RPN值對(duì)設(shè)備進(jìn)行基于風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)的維修方式?jīng)Q策，粗略地決策故障應(yīng)采用故障后維修或者是預(yù)防性維修。

常用“95%置信度”法則確定RPN閾值，即將最大可能RPN值乘以(1-0.95)即得RPN閾值。如果嚴(yán)重度S、發(fā)生度O和檢測(cè)度D等級(jí)指標(biāo)按1～4級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，則RPN閾值為：4×4×4×(1-0.95)，大約等于3，即某一項(xiàng)故障的RPN大于3，則需要采取相應(yīng)的預(yù)防維修措施。

由于風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)RPN=S×O×D，所以要量化嚴(yán)重度S、發(fā)生度O和檢測(cè)度D等級(jí)指標(biāo)。其量化結(jié)果如表2～4所示。

結(jié)合伺服機(jī)構(gòu)FMEA表，得到該伺服機(jī)構(gòu)嚴(yán)重度、發(fā)生度和檢測(cè)度等級(jí)及RPN值如表5所示。

表2 嚴(yán)重度等級(jí)量化標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Severity level quantitative standard

表3 發(fā)生度等級(jí)量化標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Discovery level quantitative standard

表4 檢測(cè)度等級(jí)量化標(biāo)準(zhǔn)Tab.4 Detection level quantitative standard

表5 伺服機(jī)構(gòu)嚴(yán)重度、發(fā)生度和檢測(cè)度等級(jí)及RPN值Tab.5 Severity and discovery and detection of service institution and RPN

3.2 基于風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)的維修方法確定

根據(jù)RPN值的不同，確定基于風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)維修方式?jīng)Q策[9-10]，將風(fēng)險(xiǎn)定義為2種。

小風(fēng)險(xiǎn)：RPN≤8，則該類風(fēng)險(xiǎn)是小風(fēng)險(xiǎn)，是可以忽略的事件。該類風(fēng)險(xiǎn)對(duì)設(shè)備及安全造成的影響是非常小的，考慮到降低該類風(fēng)險(xiǎn)付出的成本以及該類風(fēng)險(xiǎn)對(duì)設(shè)備安全的影響程度，綜合成本有效性分析，針對(duì)該類風(fēng)險(xiǎn)。暫時(shí)不采取任何控制設(shè)計(jì)改進(jìn)措施，如果出現(xiàn)故障，則采取故障后維修。該類風(fēng)險(xiǎn)主要包括電機(jī)、油泵、蓄壓器機(jī)械損傷故障等。

可觀風(fēng)險(xiǎn)：RPN>8，則該類風(fēng)險(xiǎn)是可觀風(fēng)險(xiǎn)。該類風(fēng)險(xiǎn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行和安全造成的影響很大，在設(shè)備的使用過程中，要對(duì)其進(jìn)行預(yù)防性維修，防止該類故障發(fā)生。對(duì)于該類故障采取的維修方式如表6所示。

表6 針對(duì)可觀風(fēng)險(xiǎn)的維修措施建議表Tab.6 Advice of maintenance measures

3.3 伺服機(jī)構(gòu)維修周期確定

根據(jù)該伺服機(jī)構(gòu)的FMEA分析結(jié)果和RPN值的大小，并結(jié)合部隊(duì)在使用維護(hù)過程中的經(jīng)驗(yàn)，確定預(yù)防性維修周期。

目前，該型伺服機(jī)構(gòu)每年進(jìn)行一次水平測(cè)試，包括單元測(cè)試、分系統(tǒng)測(cè)試和總檢查，其工作總時(shí)間大約為15 min。伺服機(jī)構(gòu)使用壽命為50 h，對(duì)于其使用壽命造成影響很小。

根據(jù)部隊(duì)的使用經(jīng)驗(yàn)，每年進(jìn)行一次檢測(cè)，并不能很好預(yù)防可觀風(fēng)險(xiǎn)的故障發(fā)生，因而針對(duì)可觀風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)試項(xiàng)目改為半年一次，其余測(cè)試項(xiàng)目周期仍為一年不變，如表7所示。

表7 某型伺服機(jī)構(gòu)部分部件的預(yù)防性維修決策Tab.7 Preventive maintenance decision of service institution

4 結(jié)論

本文基于RCM分析方法，對(duì)某型伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行了FMEA分析，并在此基礎(chǔ)上量化了嚴(yán)重度、發(fā)生度和檢測(cè)度等級(jí)指標(biāo)，計(jì)算了該伺服機(jī)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)危害程度RPN值，并以此確定了可能發(fā)生可觀風(fēng)險(xiǎn)的各部組件的維修措施，結(jié)合部隊(duì)使用維護(hù)經(jīng)驗(yàn)確定了預(yù)防性維修方式和維修周期，有利于提高裝備的利用率、安全性和可用度。

[1]呂瑛潔，呂偉，田留宗.預(yù)防性維修大綱在導(dǎo)彈武器裝備中的應(yīng)用[J].控制工程，2007，7（14），202-206. LV YINGJIE，LV WEI，TIAN LIUZONG.Application of preventive maintenance outline in equipment of the second artillery[J].Control Engineering of China，2007，7（14）：202-206.（in Chinese）

[2]徐廷學(xué)，張公學(xué)，孫臣良.基于RCM的導(dǎo)彈裝備最佳預(yù)防性維修周期決策[J].兵工自動(dòng)化，2012，31（12）：21-24. XU TINGXUE，ZHANG GONGXUE，SUN CHENLIANG.Best decision-making for preventive maintenance period of missile equipment based on RCM[J].Ordnance IndustryAutomation，2012，31（12）：21-24.（in Chinese）

[3]楊景輝，康建設(shè).RCM維修管理模式及其應(yīng)用分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2007，7（15）：3881-3885. YANG JINGHUI，KANG JIANSHE.RCM maintenance mode and its application analysis[J]Science Technology and Engineering，2007，7（15）：3881-3885.（in Chinese）

[4]賈希勝，程中華.以可靠性為中心的維修（RCM）發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].軍械工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，14（3）：29-32. JIA XISHENG，CHENG ZHONGHUA.The development trend of reliability centered maintenance（RCM）[J].Journal of Ordnance Engineering College，2002，14（3）：29-32.（in Chinese）

[5]賈希勝，甘茂治，程中華.以可靠性為中心的維修[J].工程機(jī)械與維修，2002（11）：116-117. JIA XISHENG，GAN MAOZHI，CHENG ZHONGHUA. Reliability centered maintenance[J].Construction Machinery&Maintenance，2002（11）：116-117.（in Chinese）

[6]GJB/Z 1391-2006故障模式、影響及危害性分析指南[S].2006. GJB/Z 1391-2006 Guide to failure mode effects and criticality analysis[S].2006.（in Chinese）

[7]徐廷學(xué)，孫臣良，劉軍山.加強(qiáng)導(dǎo)彈裝備FMEA工作的研究[J].飛航導(dǎo)彈，2001（3）：31-34. XU TINGXUE，SUN CHENLIANG，LIU JUNSHAN. Study of fmea on missile’s equipment[J].Winged Missiles Journal，2001（3）：31-34.（in Chinese）

[8]文奇，高瑞峰.基于可靠性的某型ATE的維修周期決策[J].儀器儀表用戶，2008，15（4），85-86. WEN QI，GAO RUIFENG.The decision-making of preventive maintenance of ATE besed on RCM[J].Electronic Instrumentation Customer，2008，15（4）：85-86.（in Chinese）

[9]賈希勝，賈云獻(xiàn)，溫亮.以可靠性為中心的維修及其模型支持[J].軍械工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，16（1）：62-65. JIA XISHENG，JIA YUNXIAN，WEN LIANG.Reliability centered maintenance and its modeling support[J]Journal of Ordnance Engineering College，2004，16（1）：62-65.（in Chinese）

[10]饒卿，左君偉，楊俊.直升機(jī)機(jī)械系統(tǒng)預(yù)防性維修周期決策分析[J].裝備制造技術(shù)，2011（5）：23-25. RAO QING，ZUO，JUNWEI，YANG JUN.Analysis to preventive maintenance cycle dicision-making of the helicopter mechanism under the oceangoing condition[J]. Equipment Manufacturing Technology，2011（5）：23-25.（in Chinese）

TM17

A

2014-02-20；

2014-03-27

趙學(xué)鋒（1964-），男，高工，碩士。

1673-1522（2014）03-0243-04

10.7682/j.issn.1673-1522.2014.03.010