王 昊, 陳冬科, 劉清慧

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預(yù)防性維修中魚雷可靠度評(píng)估模型

王 昊, 陳冬科, 劉清慧

(中國(guó)人民解放軍91388部隊(duì), 廣東湛江, 524022)

針對(duì)魚雷性能測(cè)試檢測(cè)技術(shù)中存在的問(wèn)題, 基于魚雷預(yù)防性維修實(shí)際, 在馬爾科夫鏈模型基礎(chǔ)上建立了魚雷可靠度評(píng)估模型, 從而掌握某一預(yù)防性維修工作策略下魚雷可靠度變化趨勢(shì), 進(jìn)一步論證了檢驗(yàn)預(yù)防性維修工作策略的合理性。研究過(guò)程及模型設(shè)計(jì)能夠反映魚雷在預(yù)防性維修周期內(nèi)的實(shí)際工作狀況, 其結(jié)果利用定量指標(biāo)能夠全面且系統(tǒng)地體現(xiàn)了魚雷在預(yù)防周期內(nèi)的可靠度變化, 為魚雷維修工作策略的制定提供參考。

魚雷; 預(yù)防性維修; 可靠度

0 引言

現(xiàn)階段魚雷性能測(cè)試檢測(cè)技術(shù)水平尚不完備, 無(wú)法完全滿足基層魚雷維修人員及時(shí)、準(zhǔn)確掌握魚雷可靠度的要求, 容易出現(xiàn)因虛警造成“多維修、多保養(yǎng)”, 因漏檢所造成的裝備受損等現(xiàn)象[1]。大量研究發(fā)現(xiàn)魚雷故障并非完全無(wú)法預(yù)測(cè), 在壽命時(shí)間內(nèi)魚雷的可靠性呈現(xiàn)多級(jí)劣化態(tài)勢(shì), 當(dāng)劣化至一定程度時(shí)才發(fā)生潛在功能性故障[2]。在魚雷壽命前期, 魚雷可靠度高、故障率低, 導(dǎo)致當(dāng)實(shí)際檢測(cè)周期短于這一階段的魚雷最短故障發(fā)生間隔周期時(shí), 易產(chǎn)生虛警現(xiàn)象; 在魚雷壽命后期, 魚雷可靠度偏低、故障率高, 魚雷的固定檢測(cè)周期又大于這一階段魚雷最短故障發(fā)生間隔周期, 易產(chǎn)生漏檢現(xiàn)象。

為有效描述魚雷在預(yù)防性維修工作階段的可靠性變化趨勢(shì), 減少虛警、漏檢的發(fā)生次數(shù), 優(yōu)化維修資源, 在魚雷預(yù)防性維修工作體制內(nèi), 充分利用馬爾科夫理論模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于工程計(jì)算分析等特點(diǎn)[3], 建立合理模型進(jìn)行進(jìn)一步分析研究。

1 魚雷預(yù)防性維修工作

魚雷預(yù)防性維修不同于魚雷修復(fù)性維修, 其主要按照預(yù)防性維修計(jì)劃, 通過(guò)對(duì)魚雷進(jìn)行系統(tǒng)性檢查、測(cè)試和更換功能置換件以防止功能故障的發(fā)生, 達(dá)到以最小維修強(qiáng)度使魚雷性能保持正常的目的[4]。魚雷預(yù)防性維修工作受魚雷維修分析的影響, 以可靠性為中心的維修性分析為依據(jù)。魚雷維修分析如圖1所示。

“故障模式影響及危害分析”是在完成魚雷結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上, 通過(guò)對(duì)魚雷各設(shè)備、組件、零件功能分析[5], 找出發(fā)生的故障模式, 評(píng)價(jià)每種故障模式影響的嚴(yán)重程度, 根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果確定相應(yīng)的預(yù)防性維修和修復(fù)性維修工作。“以可靠性為中心的維修分析”是判斷故障模式的安全性、使用性或經(jīng)濟(jì)性危害后果, 評(píng)價(jià)維護(hù)保養(yǎng)、使用及檢測(cè)、定時(shí)維修及部件更換和綜合工作等預(yù)防性維修類型效果, 根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果確定預(yù)防性維修工作類型。

典型的魚雷預(yù)防性維修工作采取視情維修和定期維修相結(jié)合的工作體制[6]。定期維修需要掌握固定時(shí)間點(diǎn)的魚雷可靠度信息, 視情維修需要掌握魚雷可靠度變化劣化到規(guī)定下限的信息。兩部分信息可直接反應(yīng)預(yù)防性維修階段魚雷可靠度變化趨勢(shì)。

2 魚雷預(yù)防性維修瞬時(shí)性能評(píng)估模型

2.1 模型原理

魚雷預(yù)防性維修瞬時(shí)性能評(píng)估模型是基于馬爾科夫鏈基本原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。馬爾科夫鏈?zhǔn)蔷哂旭R爾科夫性質(zhì)的離散時(shí)間隨機(jī)過(guò)程。該過(guò)程中, 在給定當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)信息的情況下, 系統(tǒng)過(guò)去的狀態(tài)信息對(duì)于預(yù)測(cè)未來(lái)狀態(tài)是無(wú)關(guān)的。

2.2 模型描述

同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況, 模型作如下設(shè)定。

2.3 模型設(shè)計(jì)

基于魚雷一個(gè)預(yù)防性維修周期內(nèi)的所有狀態(tài)及其轉(zhuǎn)移概率構(gòu)建馬爾科夫鏈模型, 見圖2。

圖2 魚雷預(yù)防性維修可靠度評(píng)估模型

Fig. 2 Reliability evaluation model of a torpedo in preventative maintenance

模型初始條件如下

(4)

(5)

隨后模型中各狀態(tài)隨時(shí)間發(fā)生變化, 變化率如式(6)所示。

3 實(shí)例計(jì)算和軟件實(shí)現(xiàn)

假設(shè)某型魚雷的狀態(tài)階段分為4個(gè)階段, 經(jīng)過(guò)第4個(gè)階段后將出現(xiàn)失效故障, 必須采取修復(fù)性維修。魚雷間隔檢測(cè)時(shí)間分別取30天、60天、90天, 檢測(cè)所需平均時(shí)間為2 h。同時(shí)=2, 預(yù)防性維修平均時(shí)間為4 h。模型其他參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 模型其他參數(shù)

利用設(shè)計(jì)的“魚雷預(yù)防性維修瞬時(shí)性能計(jì)算評(píng)估模型”軟件分別輸入30天（如圖3所示）、60天和90天的間隔檢測(cè)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算, 并導(dǎo)出運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行綜合分析如圖4所示。

從圖4中可以發(fā)現(xiàn), 隨著魚雷預(yù)防性維修間隔檢測(cè)時(shí)間增大, 魚雷可靠度衰減速度增加。若較為頻繁地對(duì)魚雷進(jìn)行檢測(cè)可有效提高魚雷可靠度。同時(shí)根據(jù)預(yù)防性維修魚雷可靠度衰減態(tài)勢(shì)可以驗(yàn)證研制部門提出相關(guān)維修體制的合理和科學(xué)性。例如, 假設(shè)規(guī)定預(yù)防性維修中魚雷可靠度不得低于0.9, 則圖6中檢測(cè)間隔時(shí)間為60 天的預(yù)防性維修計(jì)劃必須進(jìn)行調(diào)整, 因?yàn)榈?0天魚雷的可靠度已經(jīng)降到0.87左右, 不滿足維護(hù)保養(yǎng)最低要求, 同批次魚雷將會(huì)出現(xiàn)故障, 進(jìn)而轉(zhuǎn)入修復(fù)性維修, 增加維修成本, 因此維修周期應(yīng)及時(shí)更改為30天內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中構(gòu)建了以魚雷可靠性為中心的預(yù)防性維修模型, 該模型充分考慮了魚雷在預(yù)防性維修體制下的可靠度衰減情況, 以可靠度為定量指標(biāo), 意在通過(guò)理論計(jì)算、模型設(shè)計(jì)、模型評(píng)估等方式, 進(jìn)一步評(píng)估不同型號(hào)魚雷相關(guān)預(yù)防性維修計(jì)劃的合理性, 尋找最優(yōu)預(yù)防性維修計(jì)劃, 為魚雷、水雷及導(dǎo)彈武器的維修試驗(yàn)提供技術(shù)支持。同時(shí)該模型需要對(duì)魚雷各階段狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、統(tǒng)計(jì),對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依賴性強(qiáng)[10], 因此對(duì)于新列裝裝備的預(yù)測(cè)評(píng)估能力較弱, 需要持續(xù)改進(jìn)。

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(責(zé)任編輯: 許 妍)

Reliability Evaluation Model of Torpedo in Preventative Maintenance

WANG HaoCHEN DongkeLIU Qinghui

(91388thUnit, The People′s Liberation Army of China, Zhanjiang 524022, China)

For the shortcomings of torpedo performance test technology adopted in torpedo preventive maintenance, a torpedo reliability evaluation model is established based on the actual torpedo preventive maintenance and the Markov chain model so as to understand changing trend of torpedo reliability under certain preventive maintenance strategy. Further, the rationality of a preventive maintenance strategy is demonstrated. The research process and the design of the model focus on the actual working conditions of a torpedo in preventive maintenance period. The quantitative results obtained can comprehensively and systematically describe the reliability variation of a torpedo during the period of preventative maintenance, and can facilitate the determination of torpedo maintenance strategy.

torpedo; preventative maintenance; reliability

10.11993/j.issn.1673-1948.2017.01.009

TJ630.6; TB114.32

A

1673-1948(2017)01-0045-04

2016-11-08;

2016-12-13.

王 昊(1988-), 男, 主要研究方向?yàn)樗卵b備試驗(yàn)總體技術(shù).