張彥忠，甄昕

（中國(guó)人民解放軍92941部隊(duì)93分隊(duì)，遼寧　葫蘆島　125001）

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戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射裝置預(yù)防性維修方法研究

張彥忠，甄昕

（中國(guó)人民解放軍92941部隊(duì)93分隊(duì)，遼寧葫蘆島125001）

摘要：從制定戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射裝置預(yù)防性維修體制的方法入手，分析研究了常見(jiàn)的基層級(jí)預(yù)防性維修工作的時(shí)機(jī)和內(nèi)容，給出了戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射裝置預(yù)防性維修主要指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證，為最終實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射裝置最佳預(yù)防性維修方法的制定提供了科學(xué)的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：發(fā)射裝置；維修策略；預(yù)防性維修；檢測(cè)間隔期

0　引言

預(yù)防性維修是指通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的系統(tǒng)進(jìn)行檢查、檢測(cè)和（或）定期更換以防止功能故障發(fā)生，使其保持在規(guī)定的狀態(tài)下所進(jìn)行的全部活動(dòng)。經(jīng)過(guò)多年的改革探索，預(yù)防性維修已經(jīng)逐漸地引起了裝備維修領(lǐng)域的重視，被廣泛地應(yīng)用于武器裝備的維修中，并取得了很好的效果。國(guó)內(nèi)外武器裝備發(fā)展與應(yīng)用的實(shí)踐也證明，開(kāi)展預(yù)防性維修工作，改善裝備的維修性，對(duì)于提高部隊(duì)的戰(zhàn)斗力、節(jié)省裝備壽命周期費(fèi)用有著極其重要的作用。因此，對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的重要組成部分——發(fā)射裝置的預(yù)防性維修方法進(jìn)行研究，有著重要的意義。

1　預(yù)防性維修方法概述

1.1預(yù)防性維修的時(shí)機(jī)與工作內(nèi)容

預(yù)防性維修一般包括擦拭、潤(rùn)滑、調(diào)整、檢查、定期拆修和定期更換等內(nèi)容。開(kāi)展這些活動(dòng)的目的是為了發(fā)現(xiàn)并消除潛在的故障，或避免故障的嚴(yán)重后果，防患于未然。

對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射裝置進(jìn)行預(yù)防性維修可以有效地預(yù)防能夠影響發(fā)射裝置安全性、使用性或經(jīng)濟(jì)性的故障發(fā)生。因此，開(kāi)展發(fā)射裝置的預(yù)防性維修工作，就是要在故障對(duì)發(fā)射裝置的安全性、使用性和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響之前，及時(shí)、有效地發(fā)現(xiàn)潛在的故障，并加以排除。

1.2預(yù)防性維修的實(shí)施條件

對(duì)于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射裝置的設(shè)備或部件，必須根據(jù)其故障后果和故障模型來(lái)選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)防性維修方法或故障檢測(cè)等。

設(shè)備或部件的每一項(xiàng)維修工作都必須滿足以下兩個(gè)要求。

a）適用性

維修工作必須是適用的，即技術(shù)可行。適用性取決于故障的性質(zhì)。適用的維修必須能夠預(yù)防故障發(fā)生或降低故障后果。不適用的維修會(huì)引入故障或沒(méi)有任何效果。

b）有效性

維修工作必須是有效的，即值得去做的。有效性反映了維修的結(jié)果，并取決于故障的后果。

預(yù)防性維修實(shí)施的選擇程序如圖1所示。

圖1　預(yù)防性維修實(shí)施的選擇程序

2　預(yù)防性維修間隔期的確定

對(duì)于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射裝置而言，設(shè)備或部件常見(jiàn)的預(yù)防性維修工作有很多，例如：保養(yǎng)、清潔、潤(rùn)滑和操作人員監(jiān)控等，這些工作費(fèi)用低、所需時(shí)間短，因而可安排在日常保養(yǎng)計(jì)劃中或在操作設(shè)備的過(guò)程中完成，無(wú)需另行確定其工作間隔期。因此，本文所要確定的預(yù)防性維修工作的間隔期針對(duì)的是兩類(lèi)工作：一類(lèi)是檢查工作，即使用檢查和功能檢測(cè)；另一類(lèi)是定期報(bào)廢和定期拆修。

2.1發(fā)射裝置檢查工作間隔期的確定

2.1.1設(shè)備或部件使用檢查間隔期

通過(guò)使用檢查（只適用于隱蔽功能故障）可保證發(fā)射裝置的可用度，避免多重故障的嚴(yán)重后果。對(duì)于有安全性影響和任務(wù)性影響的情況來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)所要求的發(fā)射裝置的平均可用度來(lái)確定其使用檢查間隔期。

假設(shè)發(fā)射裝置的瞬時(shí)可用度為A（t），檢查間隔期為T(mén)，則平均可用度為：

由于在檢查間隔期內(nèi)不進(jìn)行修理，故發(fā)射裝置的瞬時(shí)可用度也就是可靠度R（t），則上式可變?yōu)椋?/p>

若故障時(shí)間服從指數(shù)分布，故障率為λ，則由上式可得：

從上述公式可見(jiàn)，若給定Aˉ，則可以確定一個(gè)固定的T。若某項(xiàng)使用檢查工作使Aˉ達(dá)到規(guī)定的可用性水平時(shí)的檢查間隔期過(guò)短，則認(rèn)為該項(xiàng)工作是無(wú)效的；反之，則有效。

2.1.2功能檢測(cè)間隔期

功能檢測(cè)只適用于發(fā)展緩慢的耗損性故障，且需要有確定潛在故障的判據(jù)。對(duì)于有安全性影響和任務(wù)性影響的情況來(lái)說(shuō)，可通過(guò)檢查次數(shù)n與潛在故障發(fā)展到功能故障（P-F過(guò)程）的時(shí)間TB之間的關(guān)系來(lái)確定其間隔期。

假設(shè)規(guī)定的安全性或任務(wù)性影響故障發(fā)生的概率的可接受值為F，在TB期間要檢查的次數(shù)為n，則有：

式（4）-（5）中：P——一次檢查的故障檢出概率。

檢測(cè)間隔期T=TB/n。若T過(guò)短，則該工作就是無(wú)效的。

2.2定時(shí)拆修（修復(fù)）工作間隔期的確定

定時(shí)拆修（修復(fù)）和定時(shí)報(bào)廢兩類(lèi)預(yù)防性維修工作都只適用于有耗損期的產(chǎn)品，因此，應(yīng)當(dāng)掌握產(chǎn)品的故障規(guī)律，特別是要掌握裝備進(jìn)入耗損前期的工作時(shí)間Tw。這兩類(lèi)預(yù)防性維修工作間隔期的確定方法是相同的，下面僅討論定時(shí)報(bào)廢的更換策略。

定時(shí)（期）報(bào)廢是指產(chǎn)品使用到一定時(shí)間后予以報(bào)廢并進(jìn)行更換。按所用時(shí)間的計(jì)時(shí)方法的不同，定時(shí)更換策略可分為工齡定時(shí)更換和全部定時(shí)更換。

2.2.1工齡定時(shí)更換的間隔期

a）安全性影響和任務(wù)性影響

1）已知耗損期前的工作時(shí)間Tw及其分布

安全性影響和任務(wù)性影響這兩類(lèi)維修工作的有效準(zhǔn)則為：工作的間隔期T應(yīng)短于產(chǎn)品的平均耗損期。Tw是一個(gè)隨機(jī)變量，如果已知Tw的分布，并給出工作間隔期T內(nèi)過(guò)早達(dá)到耗損期（即認(rèn)為發(fā)生故障）的概率F的可接受水平要求，則可確定T。

2）按任務(wù)可靠度要求確定工作間隔期

任務(wù)期間的任務(wù)可靠度是指在執(zhí)行任務(wù)開(kāi)始時(shí)刻t可靠的條件下，經(jīng)使用Δt時(shí)間后仍可靠的概率，即：

對(duì)于指數(shù)分布R（t+Δt|t）=exp（-λΔt），顯然，指數(shù)分布時(shí)，任務(wù)期間的任務(wù)可靠度與任務(wù)開(kāi)始以前所積累的工作時(shí)間無(wú)關(guān)，故不作定時(shí)修復(fù)或更換。對(duì)于威布爾分布，當(dāng)m＞1時(shí)，有：

因此，裝備工作到時(shí)間t后，在使用一段時(shí)間Δt任務(wù)期間的任務(wù)可靠度更為重要，故當(dāng)任務(wù)可靠度將為某一規(guī)定的數(shù)值時(shí)的Δt可作為工作間隔期。

b）經(jīng)濟(jì)性影響

若已知定時(shí)更換一次裝備的平均費(fèi)用Cp和故障后更換一次裝備的平均費(fèi)用Cc，這里就要考慮故障后的損失費(fèi)用，一般Cc＞Cp。在間隔期T內(nèi)，進(jìn)行定時(shí)更換的概率為R（T），故障后進(jìn)行更換的概率為[1-R（T）]，故更換間隔期內(nèi)的總平均費(fèi)用為：

這時(shí)，在每一間隔期內(nèi)的平均工作時(shí)間為：

故單位工作時(shí)間總費(fèi)用為：

將上式等號(hào)右邊對(duì)T求導(dǎo)，并令其為0，整理后可得：

故仍可利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作圖求得單位工作時(shí)間總費(fèi)用最小的最佳更換間隔期。

2.2.2全部定時(shí)更換的間隔期

a）安全性影響和任務(wù)性影響

以可用度最大為目標(biāo)時(shí)，確定最佳更換時(shí)間T。采用全部定時(shí)更換策略時(shí)，因時(shí)序圖和時(shí)間的計(jì)算方法與工齡更換策略不同，所以最佳間隔期T的求法也不相同。全部更換策略的時(shí)序圖如圖2所示。

圖2　全部更換策略時(shí)序圖

假設(shè)在一個(gè)更換間隔期內(nèi)，產(chǎn)品故障被修復(fù)后的故障率λ（t）不改變，則有：

系統(tǒng)的可用度為：

將上式對(duì)T求導(dǎo)，并令其為0，得：

設(shè)產(chǎn)品的壽命服從威布爾分布，即：

可得：

由上式可見(jiàn)：

1）當(dāng)m＜1（早期故障）時(shí)，T＜0，早期故障期全部定時(shí)更換不合理；

2）當(dāng)m=1（偶然故障，指數(shù)分布）時(shí)，T=∞，隨機(jī)故障期的更換間隔期無(wú)限長(zhǎng)，即不必進(jìn)行全部定時(shí)更換工作；

3）當(dāng)m＞1（損耗故障）時(shí)，可確定T，即耗損故障期可進(jìn)行全部定時(shí)更換。

b）經(jīng)濟(jì)性影響

以平均費(fèi)用最低為目標(biāo)確定更換期。設(shè)全部定時(shí)更換費(fèi)用為Cp，故障后單個(gè)更換費(fèi)用（含故障損失費(fèi)用）為Cc，更換間隔期為T(mén)，更換間隔期內(nèi)故障發(fā)生的平均次數(shù)為H（T），則一個(gè)更換間隔期的總費(fèi)用為：

假設(shè)在一個(gè)更換間隔期內(nèi)，產(chǎn)品被修復(fù)后的故障率λ（t）不改變，則有：

將上式兩邊除以T，可以得到單位工作時(shí)間的平均費(fèi)用為：

將上式對(duì)T求導(dǎo)，并令其為0，可得：

故前面的結(jié)論同樣適用于以平均費(fèi)用最低為目標(biāo)的最佳維修間隔期的計(jì)算，即：

3　實(shí)例分析

反艦導(dǎo)彈發(fā)射裝置的使用壽命一般與所在艦艇的壽命相當(dāng)，通常情況是所在艦艇退出現(xiàn)役，發(fā)射裝置也隨之退役，而在此過(guò)程中極少出現(xiàn)整體更換發(fā)射裝置的情況（戰(zhàn)損除外，但發(fā)射裝置中的電子部件有可能更換），所以在部隊(duì)使用訓(xùn)練及維修保障工作中，對(duì)發(fā)射裝置進(jìn)行預(yù)防性維修最常遇到的是使用檢查間隔期的確定問(wèn)題。下面舉例說(shuō)明如何確定使用檢查隔離期。

例：假設(shè)反艦導(dǎo)彈發(fā)射裝置（包括機(jī)械及電子部件）的壽命服從指數(shù)分布，在2.1中，已經(jīng)給出了戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射裝置預(yù)防性維修間隔期的數(shù)學(xué)模型（3），為了更好地將該理論應(yīng)用于實(shí)踐中，根據(jù)常規(guī)典型戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射裝置平均可用度和失效率的取值范圍，對(duì)式（3）進(jìn)行了實(shí)例分析。

表1　發(fā)射裝置使用檢查隔離期

由表1和圖3-4所描述的數(shù)據(jù)關(guān)系，對(duì)于滿足公式（3）的產(chǎn)品可以推廣得到具有普遍意義的以下兩點(diǎn)結(jié)論。

圖3　失效率與檢查間隔期之間的關(guān)系

圖4　平均可用度與檢查間隔期之間的關(guān)系

b）當(dāng)產(chǎn)品的失效率相同時(shí)（λ值相同，或者說(shuō)可靠性相同），產(chǎn)品的平均可用度越高（A值越大），則使用檢查間隔期越短，而且平均可用度與使用檢查間隔期基本呈線性關(guān)系。

4　結(jié)束語(yǔ)

預(yù)防性維修策略的制定實(shí)際上是建立在系統(tǒng)可靠性工程基礎(chǔ)之上的。一定要通過(guò)大量的試驗(yàn)或理論分析，弄清楚產(chǎn)品的故障機(jī)理、故障模式和故障規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步地給出預(yù)防性維修的檢測(cè)判據(jù)，形成預(yù)防性維修策略，以保證預(yù)防性維修工作的順利開(kāi)展。

在制定反艦導(dǎo)彈發(fā)射裝置的預(yù)防性維修策略時(shí)，必須充分地利用該裝備的可靠性論證、設(shè)計(jì)和可靠性、維修性試驗(yàn)所得到的結(jié)果，結(jié)合裝備設(shè)計(jì)規(guī)范和該裝備的FMEA分析結(jié)果，制定出最佳的預(yù)防性維修策略。

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Research on the Preventive Maintenance Method of Tactical Missile Launcher

ZHANG Yan-zhong，ZHEN Xin
（Unit 93 Troop 92941 of PLA，Huludao 125001，China）

Abstract：Starting from the design method of the preventive maintenance ststem of tactical missile launcher，the timing and content of the common grass-root level preventive maintenance work are analtzed. Besides，the mathematical models of the main indicators of the preventive maintenance for tactical missile launcher and a verification example are given，which provides a scientific basis for the development of the best preventive maintenance method of tactical missile launcher.

Key words：launcher；maintenance strategt；preventive maintenance；inspection interval

作者簡(jiǎn)介：張彥忠（1965-），男，吉林白城人，中國(guó)人民解放軍92941部隊(duì)93分隊(duì)高級(jí)工程師，從事導(dǎo)彈火控系統(tǒng)試驗(yàn)與研究工作。

收稿日期：2015-10-08

doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2016.02.003

中圖分類(lèi)號(hào)：TJ 761.1；TB 114.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-5468（2016）02-0010-05