提高舰船辅机可靠性工作的方法

潘良高，罗桂山，周果

（1.海军驻南京地区航天机电系统军事代表室，南京 210006；2. 海军驻上海七○四所军事代表室，上海200031；3.中国船舶重工集团第七○四研究所，上海 200031）

0 引言

舰船辅机是舰船重要的配套设备，通常是指舰船主机、舰船导航及自动化设备以外的舰船用设备，包括甲板机械类，如舵机、锚机等；舱室机械类,如水泵、空压机等；特种机械类，如减摇装置、轴系及推进装置等。舰船辅机品种多、数量大，涉及技术专业面广，技术发展水平差异大。由于舰船辅机主要为舰船平台、主战装备和主机提供配套保障，并且无论舰船是处于系泊状态还是航行状态，大部分舰船辅机均需投入运行。由于运行环境的特殊性，舰船辅机一般具有以下几个特点：一是保障性、从属性，使用时间长、使用频率高；二是运行环境差，通常安装在底部舱室或甲板上，环境温度高，湿度大，易受海水浸蚀；三是涉及技术专业面广，集成度高，舰船辅机装备技术上通常涉及机械、电器、电子、热工、液压等多个专业。舰船辅机的可靠性直接影响着整艘舰船的工作状态，在设计、建造及运营中，必须对舰船辅机的质量与可靠性加以重视，通过开展可靠性工作，提高舰船辅机的质量与可靠性水平。

1 加强可靠性工作策划

为了保证现代舰船辅机行业可靠性工作的顺利开展，可靠性工作的策划是必不可少的。GJB450A《装备可靠性工作的通用要求》中就明确要求：“承制方应根据合同要求制定并实施可靠性工作计划，以确保产品满足合同规定的可靠性要求。”虽然现在装备设计过程中都编制了相应的可靠性工作计划，但不同产品在形式与内容上基本是大同小异，选择的可靠性工作项目基本一致，有的甚至照搬国军标中的所有工作项目。没有将顾客提出的可靠性指标严格纳入相应的可靠性工作项目中，该种可靠性工作计划失去了原有意义，更无法作为顶层文件贯彻实施。其实，GJB450A还要求：“可靠性工作项目的选取取决于产品要求的可靠性水平、产品的复杂程度和关键性、产品的新技术含量、产品类型和特点、所处阶段以及费用、进度等因素。对一个具体的装备，必须根据上述因素选择若干适用的可靠性工作项目”。因此，针对舰船辅机特点，在策划阶段选择合适的可靠性工作项目十分重要，冗余且不适宜的可靠性工作项目不仅不能带来产品可靠性的提高，反而可能导致产品全寿命周期费用的增加，造成额外的损失。

在进行可靠性工作策划时，首先可以根据产品自身的特点，制定初期可靠性工作计划；然后，通过已有的可靠性分析方法，如故障模式、影响及危害性分析（FMECA）、故障树分析（FTA）、功能特性分析等，结合相同或相似设备的相关资料来确定产品的关键件、重要件；最后，针对这些关键的零部件选择合适的可靠性工作项目，完善可靠性工作计划[1]。

制定可靠性工作计划时，应包括合同规定的全部可靠性工作项目，同时还应含有可靠性工作项目的目的、内容、范围、实施的程序、完成形式和对完成结果检查评价的方式。将制定的可靠性工作计划作为顶层文件，严格贯彻可靠性设计准则，开展可靠性设计与分析，收集可靠性信息，组织可靠性验证与评价，实施产品可靠性改进，全面落实设备可靠性工作计划规定的各项可靠性工作项目的要求。

2 完善可靠性设计准则与分析方法

在可靠性设计与分析方面，可以制定相关舰船辅机的可靠性设计规范、可靠性设计准则等，并结合产品的自身特点，制定不同的可靠性工作项目进行可靠性设计与分析[2]。

针对批量大、品种多的舰船辅机，可以以综合保障工作为突破口，通过建立任务可靠性模型，分解可靠性总体目标和通用要求，确定产品各维修级别的维修项目、维修类别及维修保障需求，包括备品备件及其供应量、库存量等；确定上舰产品使用及维修中的人员战位作业流程、人员需求及相关技术等级要求，包括训练保障、关重件的包装、装卸、运输、相关仓储、场地、维修平台、空间及环境要求等；在后续的保障性分析和设计中，反复迭代，优选设计方案，实现费用、进度、性能之间的优化，达到产品保障的目标，为企业的可持续发展打下坚实的基础。

对于小批量的大型复杂的舰船辅机，可靠性设计与分析的关键在于影响及危害性分析（FMECA）、故障树分析（FTA）、故障报告、分析和纠正措施系统（FRACAS）和功能特性等方面，通过集思广益，头脑风暴的方式最大化地拓展设计人员的思路，充分体现装备可靠性工作“预防为主、早期投入”的理念。

不同的产品可以选择不同的可靠性设计与分析手段，但其最终目的一致，即通过改进设计，真正提高产品的可靠性，而不是在产品生产制造出来后，再进行可靠性设计与分析。

3 加强可靠性数据收集

可靠性数据是在各项可靠性工作和活动中产生的描述产品可靠性水平及状况的各种数据，包括数据、图标、符号、文字和曲线等。可靠性数据是可靠性信息的重要来源，对于产品的可靠性验证具有举足轻重的作用[3]。可靠性数据是新产品设计开发的必要技术支持，是指导装备维修保障的依据，也是评定装备的可靠性水平与宏观决策的依据。

目前，舰船辅机的设计和选型大多围绕产品性能指标展开，极少考虑可靠性指标，这主要因为舰船辅机的可靠性指标相对比较匮乏。究其原因，包括两方面：一是从事机械可靠性技术应用研究的人员相对较少；一是舰船辅机可靠性数据缺少借鉴性。由于部分舰船辅机作为军品使用，出于保密目的，只有少数公开的可靠性试验研究成果和通用的具有指导性的可靠性研究标准，大量系统的可靠性指标和研究过程未公开。即使有相关产品或配套的可靠性定量指标，亦由于国内研制的产品与国外同类产品在机构和制造工艺上存在一定差异，也无法照搬。舰船辅机从设计到生产的过程中，往往由全国各地的多家外协单位承担，环境条件多变，涉及人员众多，整个过程会产生大量的诸如技术、质量方面的数据，这些数据就是宝贵的可靠性信息，如果不是提早规划开展相关收集工作，部分数据可能流失，将来若再要获取这些数据将会付出成倍的代价，甚至无法重新获取。

工程实践中，可靠性数据丢失、收集不完全等现象普遍存在。美国陆军为了收集某型直升机非计划维修数据，不得不启动专项工程，在现役820架中选择了72架进行专门收集；加拿大控制数据公司生产的军用通信设备因未提前考虑外场可靠性数据收集，而无法评估其使用可靠性。因此，舰船辅机的可靠性数据收集应纳入统筹工作，制定有效的收集办法，以确保可靠性数据的时效性和完整性。

综上所述，制定可靠性数据收集方法、开展可靠性数据收集的意义重大。可靠性数据收集方法可从以下三方面着手：

1）对产品进行分类，找出各个产品的可靠性数据的特点，如时间变量函数关系、随机故障等，抓住产品的可靠性数据特点；

2）制定数据收集的原则和内容；

3）制定可靠性数据收集的方法，并以此形成作为后续产品可靠性数据收集的指导性文件。

4 加强可靠性试验与评价

可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价的一种手段，其目的是发现产品在设计、材料选用及制造工艺等方面的各种缺陷，为改善产品的战备完好性、提高任务成功率、减少维修费用及保障费用提供信息，并确认是否符合可靠性定量要求。美国的一份报告指出，一般大型机电设备的首台样机，初期的平均故障间隔时间(MTBF)只有要求的十分之一，必须经过一系列的可靠性试验来发现及判明存在的缺陷。据统计，元器件和零部件的缺陷、工艺缺陷、设计缺陷大体上各占三分之一左右，而要事后纠正这些缺陷，使产品的可靠性逐步增长到要求值，所花费可靠性试验的时间大体是要求的平均故障间隔时间（MTBF）的5到25倍左右[4]。

单独对舰船辅机进行可靠性试验，可能需要耗费大量的人力、物力及财力（诸如同级系统间、上下级系统间的协调配合、产品研制中各环节的不同要求的如实体现等等），且试验周期长，不充分。因此，可在产品研制阶段增加任务剖面条件下的关键零部件的可靠性试验，通过试验发现薄弱环节，实现可靠性增长，验证产品可靠性，积累产品可靠性试验数据。若条件允许，则应严格按照相关国军标要求开展相关可靠性试验，如可靠性鉴定试验等。在条件达不到的情况下可以在现有试验条件的基础上结合系统及各装置的阶段性试验，如单机试验和联调试验等，寻找出产品的缺陷，从而改进设计，以提高产品的固有可靠性水平，并最终通过试验制定相关产品的可靠性试验与评价标准。此外，对其可靠性试验准则、试验方法、试验状态、数据信息采集范围、处理方法做出规定，以此指导、规范后续相关工作。

5 结束语

对舰船辅机进行可靠性研究，即是研究产品全寿命周期中故障的发生、发展规律和预防、控制方法，在有限经费和有限时间内尽可能达到产品可靠性的目的，这对提高舰船寿命和质量水平有十分深远意义。

[1] CB/T 2006-10舰船可靠性指南(舰船动力及机电设备分册)[S].

[2] 李良巧,顾唯明.机械可靠性设计与分析[M].北京:国防工业出版社,1998:36.

[3] 贺国芳,许海宝.可靠性数据的收集与分析[M].北京:国防工业出版社,1998:7.

[4] 何国伟,戴慈庄.可靠性试验技术[M].北京:国防工业出版社,1998:72.