張　磊，王　平，李　軍

（中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七〇八研究所，上海200011）

艦船總體設(shè)計(jì)中的RMTSS研究

張磊，王平，李軍

（中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七〇八研究所，上海200011）

闡述了可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性、安全性（簡(jiǎn)稱RMTSS）工作在艦船總體設(shè)計(jì)的論證、方案設(shè)計(jì)、深化方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)、建造交付及使用等各階段的工作項(xiàng)目及成果，并分別對(duì)各工作項(xiàng)目的要求進(jìn)行了分析，最后根據(jù)在RMTSS工作中所面臨的主要問題，提出了相應(yīng)的建議。

可靠性；維修性；測(cè)試性；保障性；安全性；艦船總體

1　前言

可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性、安全性（以下簡(jiǎn)稱RMTSS）作為艦船裝備的重要特性，直接影響著艦船的戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性，同時(shí)也是減少維修人力，降低壽命周期費(fèi)用的重要保證[1]。近年來，在各方的共同努力下，RMTSS工作已逐漸成為艦船總體設(shè)計(jì)中的常規(guī)工作，不僅在研制類艦船中普遍開展起來，而且也在復(fù)造類艦船中相繼開展。

2　艦船總體設(shè)計(jì)中的RMTSS工作

2.1RMTSS工作項(xiàng)目

依據(jù)GJB 450A、GJB 368B、GJB 2547A、GJB 1371、GJB 900A，同時(shí)考慮艦船總體設(shè)計(jì)的自身特點(diǎn)，目前，在艦船總體設(shè)計(jì)中，RMTSS工作項(xiàng)目及各階段成果如表1所示。

表1　RMTSS各階段工作項(xiàng)目及成果[2～6]Table 1　RMTSS work items and achievements of each design stage[2～6]

工作項(xiàng)目　設(shè)計(jì)階段　成果進(jìn)一步完善可靠性維修性建模、分配、預(yù)計(jì)深化方案設(shè)計(jì)階段RMTSS設(shè)計(jì)準(zhǔn)則危險(xiǎn)源識(shí)別初步危險(xiǎn)分析保障性分析與保障方案①《可靠性、維修性分配報(bào)告》②《可靠性、維修性預(yù)計(jì)報(bào)告》（初步）①《RMTSS設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》①《危險(xiǎn)源清單》①《初步危險(xiǎn)分析報(bào)告》①《保障性分析報(bào)告》②《使用與維修保障方案》（深化方案設(shè)計(jì)階段）③《保障資源方案》（深化方案設(shè)計(jì)階段）可靠性、維修性預(yù)計(jì)故障模式、影響及危害性分析（FMECA）、關(guān)鍵件（特性）和重要件（特性）清單測(cè)試性設(shè)計(jì)與分析RMTSS設(shè)計(jì)準(zhǔn)則符合性檢查危險(xiǎn)分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)安全性評(píng)價(jià)規(guī)劃使用與維修保障，規(guī)劃保障資源技術(shù)設(shè)計(jì)階段提出駐泊保障需求系統(tǒng)、設(shè)備可靠性、研制試驗(yàn)保障資源優(yōu)化配置提出綜合保障建議系統(tǒng)、設(shè)備可靠性鑒定（或驗(yàn)收）試驗(yàn)施工設(shè)計(jì)階段建造、交付與使用階段可靠性、維修性評(píng)估測(cè)試性評(píng)估保障性評(píng)估①《可靠性、維修性預(yù)計(jì)報(bào)告》①《故障模式、影響及危害性分析報(bào)告》②《關(guān)鍵件（特性）、重要件（特性）清單》①《測(cè)試性設(shè)計(jì)與分析報(bào)告》①《RMTSS設(shè)計(jì)準(zhǔn)則符合性檢查表》①《危險(xiǎn)分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)報(bào)告》①《安全性評(píng)價(jià)報(bào)告》①《使用與維修保障規(guī)劃》②《保障資源規(guī)劃》①《駐泊保障建議書》①《系統(tǒng)、設(shè)備可靠性研制試驗(yàn)報(bào)告》①《保障資源優(yōu)化配置方案》①《綜合保障建議書》①《系統(tǒng)、設(shè)備可靠性鑒定（或驗(yàn)收）試驗(yàn)大綱》②《系統(tǒng)、設(shè)備可靠性鑒定（或驗(yàn)收）試驗(yàn)報(bào)告》①《可靠性、維修性評(píng)估報(bào)告》（交船后1年）①《測(cè)試性評(píng)估報(bào)告》（交船后1年）①《保障性評(píng)估報(bào)告》（交船后1年）

2.2各工作項(xiàng)目淺析

2.2.1RMTSS頂層要求

RMTSS頂層要求規(guī)定了RMTSS的定量定性要求、驗(yàn)證評(píng)價(jià)要求、工作項(xiàng)目要求及各階段工作要求，明確了內(nèi)容、程序和方法，以及相應(yīng)的任務(wù)剖面、壽命剖面、初步使用方案、初步保障方案，為開展RMTSS工作提供輸入，是實(shí)現(xiàn)艦船整體戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性的頂層要求。

2.2.2RMTSS工作管理辦法、信息收集管理辦法、工作計(jì)劃

工作管理辦法：為有效推動(dòng)工作、落實(shí)要求、確保RMTSS工作與研制同步，從總體、系統(tǒng)到主要設(shè)備的各級(jí)單位應(yīng)建立相應(yīng)組織機(jī)構(gòu)、落實(shí)相關(guān)人員，明確職責(zé)，制定管理制度，根據(jù)各階段的任務(wù)重點(diǎn)，合理安排、協(xié)調(diào)開展RMTSS工作，做到全過程的計(jì)劃和協(xié)調(diào)管理[7]。

信息收集管理規(guī)定：為開展RMTSS評(píng)估工作做前期準(zhǔn)備、鑒于此類數(shù)據(jù)收集的困難，同時(shí)，又是RMTSS工作的基礎(chǔ)，特別制定RMTSS信息收集管理規(guī)定，用以規(guī)定RMTSS信息的收集、管理、監(jiān)督、傳遞和匯總反饋的范圍、程序和辦法。

工作計(jì)劃：依據(jù)頂層要求，艦船總體和系統(tǒng)、設(shè)備研制單位制定RMTSS工作計(jì)劃，作為開展RMTSS工作的頂層文件。工作計(jì)劃必須明確并合理安排所要完成的工作項(xiàng)目，實(shí)施細(xì)則，工作進(jìn)度，保證工作有效展開的組織管理，以及評(píng)審節(jié)點(diǎn)和方式；說明各類工作之間以及與其他研制工作的協(xié)調(diào)關(guān)系，信息收集、傳遞要求[8]。

2.2.3可靠性維修性建模、分配、預(yù)計(jì)

可靠性維修性建模、分配、預(yù)計(jì)貫穿方案設(shè)計(jì)、深化方案設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)不斷完善與反復(fù)迭代的工作。

建模：總體和系統(tǒng)單位在方案和深化方案設(shè)計(jì)階段，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的程序和方法建立以產(chǎn)品功能為基礎(chǔ)的可靠性、維修性模型，模型包括框圖和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。可靠性、維修性模型隨著相關(guān)試驗(yàn)獲得的信息，以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、組成、使用要求和使用約束條件等方面的更改而不斷修改完善[9]。

分配：總體和系統(tǒng)單位在深化方案設(shè)計(jì)結(jié)束前，在建模的基礎(chǔ)上，合理地將頂層要求中的艦船總體定量指標(biāo)分配到下一層次，直到主要設(shè)備，作為研制過程開展可靠性、維修性定量設(shè)計(jì)工作的依據(jù)。

預(yù)計(jì)：總體、系統(tǒng)和設(shè)備單位在技術(shù)設(shè)計(jì)階段依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中提供的方法，進(jìn)行可靠性、維修性預(yù)計(jì)，檢驗(yàn)分配結(jié)果的可行性。確定可靠性、維修性指標(biāo)是否達(dá)到，據(jù)此發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)加以改進(jìn)。

2.2.4RMTSS設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及符合性檢查

總體、系統(tǒng)和設(shè)備單位應(yīng)根據(jù)RMTSS要求，以及使用特點(diǎn)，類似產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，制定并落實(shí)RMTSS設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，保證RMTSS設(shè)計(jì)到裝備中。

在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行設(shè)計(jì)準(zhǔn)則符合性檢查，形成符合性檢查表。

2.2.5故障模式、影響及危害性分析（FMECA）

FMECA是確定設(shè)備、系統(tǒng)以及軟件在設(shè)計(jì)和制造過程中可能的故障模式，以及故障模式的原因及影響，并提出改進(jìn)措施的可靠性分析方法。

FMECA在RMTSS中屬于定性方面的工作，同時(shí)也是確定艦船關(guān)鍵件、重要件以及后續(xù)保障性、安全性及測(cè)試性分析的必要輸入。

2.2.6關(guān)鍵件（特性）和重要件（特性）清單

關(guān)鍵件和重要件指的是一旦發(fā)生故障，將會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)安全性、可用性、任務(wù)成功性、維修及壽命周期費(fèi)用等的產(chǎn)品。其中關(guān)鍵件是具有關(guān)鍵特性的產(chǎn)品，其故障可能危及人身安全、導(dǎo)致艦艇不能完成任務(wù)或完成任務(wù)所需的主要系統(tǒng)故障。重要件是具有重要特性的產(chǎn)品，其故障可能導(dǎo)致最終產(chǎn)品不能完成所要求的任務(wù)。關(guān)鍵件和重要件的區(qū)別在于是否危及人身安全。

可靠性關(guān)鍵件和重要件的確定采用以FMECA方法為主，結(jié)合可靠性預(yù)計(jì)和專家經(jīng)驗(yàn)判斷的方法：a.通過FMECA，能夠得到產(chǎn)品的各類故障的危害度，危害度較高的應(yīng)為關(guān)鍵件、重要件；b.在可靠性預(yù)計(jì)中故障率較高的產(chǎn)品應(yīng)為關(guān)鍵件、重要件；c.依據(jù)可靠性關(guān)鍵件和重要件特性分析，確定產(chǎn)品的關(guān)鍵件、重要件[10]。

2.2.7測(cè)試性設(shè)計(jì)與分析

測(cè)試性設(shè)計(jì)與分析原則上要求全船所有設(shè)備在設(shè)計(jì)制造過程中都應(yīng)進(jìn)行，但是鑒于目前的現(xiàn)狀，在新研設(shè)備中開展此項(xiàng)工作較為合適，測(cè)試性設(shè)計(jì)與分析包括：測(cè)試性建模、分配和預(yù)計(jì)，制定測(cè)試性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等，同時(shí)需結(jié)合可靠性分析中的FMECA，收集和分析相應(yīng)的故障信息，最終形成測(cè)試性改進(jìn)方案。

2.2.8保障性分析、使用與維修保障規(guī)劃

各系統(tǒng)、設(shè)備責(zé)任單位按照總體提出的綜合保障技術(shù)和管理辦法，深入開展故障模式影響分析（FMEA）、以可靠性為中心的維修分析（RCMA）、修理級(jí)別分析（LORA）、使用與維修工作分析（OMTA）、保障系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化分析、比較分析等其他與保障性相關(guān)的工作，完成系統(tǒng)、設(shè)備使用保障和維修保障方案，最終提交總體，形成使用與維修保障規(guī)劃[11，12]。

2.2.9保障資源規(guī)劃

各系統(tǒng)、設(shè)備責(zé)任單位根據(jù)規(guī)劃使用保障和規(guī)劃維修過程形成的使用保障方案和維修保障方案，提出設(shè)備保障資源清單，逐步細(xì)化后，提交總體，由總體對(duì)保障資源進(jìn)行最終優(yōu)化，形成保障資源優(yōu)化配置清單。

2.2.10危險(xiǎn)源識(shí)別

危險(xiǎn)源主要包括一般危險(xiǎn)源和故障危險(xiǎn)源。

一般危險(xiǎn)源：可能引起斷裂、破碎（裂）、脫落、失控、泄漏、短路、漏電、火災(zāi)、爆炸和人員傷亡等的危險(xiǎn)物品（如燃油、壓力系統(tǒng)和其他能源等）。

故障危險(xiǎn)源：在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合FMECA，確定系統(tǒng)中的安全性關(guān)鍵項(xiàng)目，識(shí)別由于設(shè)備故障或誤操作導(dǎo)致的潛在危險(xiǎn)。

2.2.11危險(xiǎn)分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

在危險(xiǎn)源清單基礎(chǔ)上，分析每一危險(xiǎn)的原因以及對(duì)系統(tǒng)的影響，確定危險(xiǎn)發(fā)生的可能性、嚴(yán)重性及風(fēng)險(xiǎn)水平，制定安全性關(guān)鍵項(xiàng)目清單。并通過各種設(shè)計(jì)工作來消除或控制危險(xiǎn)，使各種危險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)減少到可接受水平，防止可導(dǎo)致人員傷亡和設(shè)備損壞的事故發(fā)生。

2.2.12安全性評(píng)價(jià)

根據(jù)各研制單位提交的安全性信息文件，軍方負(fù)責(zé)對(duì)全船安全性設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證評(píng)價(jià)，各研制單位協(xié)助軍方完成驗(yàn)證評(píng)價(jià)工作，并最終形成全船安全性評(píng)價(jià)報(bào)告。

2.2.13駐泊保障建議書和綜合保障建議書

在技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)階段，總體單位分別編制駐泊保障建議書和綜合保障建議書，確定碼頭各項(xiàng)保障資源備航流程及備航過程的工作項(xiàng)目，估算備航時(shí)間，提出包括駐泊保障、部署保障、技術(shù)陣地、基地定點(diǎn)修理廠所的修理保障、油料品種規(guī)格和數(shù)量、各種倉(cāng)庫(kù)、岸基培訓(xùn)場(chǎng)所、使用維修保障條件、試驗(yàn)保障條件、保障資源配置的建議。

2.2.14系統(tǒng)、設(shè)備可靠性試驗(yàn)

對(duì)于系統(tǒng)、設(shè)備，特別是新研/研改的系統(tǒng)、設(shè)備，在施工設(shè)計(jì)和建造交付階段分別開展可靠性研制試驗(yàn)和可靠性鑒定（驗(yàn)收）試驗(yàn)，可靠性試驗(yàn)一般在較低的產(chǎn)品層次開展。

2.2.15可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性評(píng)估

可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性評(píng)估是一個(gè)不斷進(jìn)行，不斷深入的過程，在建造交付階段，軍方可結(jié)合系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、系泊試驗(yàn)、航行試驗(yàn)、專項(xiàng)試驗(yàn)等工作，收集可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)各類定量要求和定性要求進(jìn)行評(píng)價(jià)，形成可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性初步的評(píng)估報(bào)告；在交付部隊(duì)使用后，軍方以艦船在部隊(duì)實(shí)際使用一年以上各類數(shù)據(jù)和相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)艦船的可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，驗(yàn)證其是否滿足可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性要求，并且針對(duì)存在的問題，從后續(xù)設(shè)計(jì)改進(jìn)、維修和使用等方面提出意見和建議，最終形成可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性評(píng)估報(bào)告。

3　RMTSS工作建議

3.1人員與培訓(xùn)

作為一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，RMTSS工作無法由RMTSS專業(yè)人員單獨(dú)完成，同時(shí)交由整個(gè)艦船設(shè)計(jì)師系統(tǒng)來獨(dú)立完成也將帶來諸多不便，因此，需要兩者真正結(jié)合起來。從目前的RMTSS工作實(shí)踐過程來看，較為有效的一種方法是除了在整個(gè)設(shè)計(jì)師系統(tǒng)進(jìn)行RMTSS培訓(xùn)外，在設(shè)計(jì)師系統(tǒng)的各個(gè)專業(yè)中挑選1～2名人員進(jìn)行更為專業(yè)的RMTSS培訓(xùn)，再由RMTSS專業(yè)人員進(jìn)行相應(yīng)工作的協(xié)助，這樣的作法不僅使RMTSS工作與設(shè)計(jì)結(jié)合更為緊密，而且也將大大提高RMTSS工作效率。

3.2RMTSS數(shù)據(jù)信息的收集

RMTSS工作之所以被人詬病，很大部分原因是因?yàn)閿?shù)據(jù)信息收集的困難與不真實(shí)，RMTSS工作基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)不夠完善，將直接導(dǎo)致RMTSS最終評(píng)估的無法令人信服。因此，有必要將RMTSS數(shù)據(jù)信息的相應(yīng)要求反映在更具有約束力的文件，比如技術(shù)規(guī)格書中。同時(shí)，由于目前艦船各系統(tǒng)設(shè)備單位的RMTSS水平相差較大，有必要采用定期召開工作會(huì)的形式，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備單位特別是重要系統(tǒng)設(shè)備單位進(jìn)行RMTSS工作的宣傳，以此交流在RMTSS數(shù)據(jù)收集過程中的問題與經(jīng)驗(yàn)。

3.3艦船設(shè)備種類繁多，壽命分布函數(shù)仍需完善

目前，在艦船設(shè)計(jì)中，可靠性定量分析模型中的各類設(shè)備壽命多采用指數(shù)分布函數(shù)。但是，此種壽命分布函數(shù)模型更適合于電子類產(chǎn)品，而對(duì)于涵蓋大量機(jī)械類、電子類等多種類型設(shè)備的艦船大系統(tǒng)而言，在可靠性模型越來越詳盡復(fù)雜的情況下，這樣的指數(shù)分布數(shù)學(xué)模型的不足之處愈來愈顯現(xiàn)了出來。因此，有必要在可靠性定量分析過程中，根據(jù)不同的設(shè)備特性，采用更符合各類設(shè)備壽命分布的數(shù)學(xué)模型，使可靠性定量分析這項(xiàng)工作更為實(shí)用。

4　結(jié)語

隨著艦船裝備的日益復(fù)雜，作戰(zhàn)性能的日益提高以及軍方對(duì)艦船裝備使用與維修保障的愈加重視，RMTSS工作在艦船設(shè)計(jì)中的作用越來越重要。近年來，軍方對(duì)裝備的環(huán)境適應(yīng)能力提出了更高的要求，即裝備的環(huán)境適應(yīng)性，RMTSS與環(huán)境適應(yīng)性通稱“六性”，其作為艦船的質(zhì)量特性，關(guān)系著艦船裝備的效能發(fā)揮。目前在艦船設(shè)計(jì)中，“六性”工作雖已鋪開，但是距離真正指導(dǎo)艦船設(shè)計(jì)與提高裝備效能尚有不小差距，相信隨著各方的不斷重視與努力以及“六性”工作經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，“六性”工作在提高艦船裝備建設(shè)的整體效益和軍事效益方面的作用將越來越明顯。

[1]宋太亮，王巖磊，方穎.裝備大保障觀總論[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2014.

[2]中國(guó)人民解放軍總裝備部GJB 368B—2009裝備維修性工作通用要求[S].北京：總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，2009.

[3]中國(guó)人民解放軍總裝備部GJB 450A—2004裝備可靠性工作通用要求[S].北京：總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，2004.

[4]中國(guó)人民解放軍總裝備部GJB 900A—2012裝備安全性工作通用要求[S].北京：總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，2013.

[5]中國(guó)人民解放軍總裝備部GJB 2547A—2012裝備測(cè)試性工作通用要求[S].北京：總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，2012.

[6]中國(guó)人民解放軍總裝備部GJB 3872—1999裝備綜合保障通用要求[S].北京：總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，1999.

[7]陳學(xué)楚，張諍敏，陳云翔，等.裝備系統(tǒng)工程[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005.

[8]楊為民，阮鐮，俞沼，等.可靠性、維修性、保障性總論[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1995.

[9]陸廷孝.可靠性設(shè)計(jì)與分析[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1995.

[10]黎放，王志國(guó)，李平，等.艦船可靠性管理工程[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1997.

[11]單志偉，何成銘，劉維維，等.裝備綜合保障工程[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007.

[12]馬紹民，徐宗昌，單志偉，等.綜合保障工程[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1995.

Researchofreliability，maintainability，testability，supportability and safety in the design of general design of warships

Zhang Lei，Wang Pin，Li Jun
（Marine Design＆Research Institute of China，Shanghai 200011，China）

The reliability，maintainability，testability，supportability and safety（RMTSS）work items and achievements are presented.It includes the demonstration of the general design，scheme，further scheme，technology，detail，construction，and service in the every stage.Furthermore，this paper describes that the requirements of work item of each stage above.According to the main problems in the RMTSS，the suggestions can be showed in this research.

reliability；maintainability；testability；supportability；safety；general design of ship

U662

A

1009-1742（2015）05-0020-05

2015-03-05

張磊，1980年出生，男，河南鄧州市人，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榕灤傮wRMTSS設(shè)計(jì)；E-mail：zhangleitj2002@163.com