国外电子装备维修技术发展综述＊

冯 健 王度桥

（92721部队 舟山 316000）

1 引言

海军装备维修保障是指从事海军武器装备维修保障工作的人员和组织，运用维修保障装备、设施和相关资源，通过物资技术保障，保持、恢复和改善装备良好技术状况的各项措施和活动的统称。目前海军舰艇电子装备维修采取预防性检修、计划修理和临时修理三种模式。

1）预防性检修以检修为依据，按规定时间间隔对舰艇电子装备进行调整、润滑、定期（视情）检查和定期（视情）更换。可以分为日检修、周检修、月检修、航行检修和舰体检查，目的在于及时发现并消除潜在的故障，或避免故障的严重后果，防患于未然。

2）计划修理以时间为依据，根据装备生产计划和经验，按规定的时间间隔，由各级装备修理部门负责组织，舰员参与，在修船厂或修理所中进行的一种定期修理制度。其目的在于保持和较大幅度地恢复舰艇战技术性能，以预防损坏、继发性毁坏及生产损失，延长装备的使用寿命和避免减少装备故障而进行的计划内维护。舰艇计划修理包括坞（排）修、小修、中修和大修。

3）临时修理以故障为依据，以装备是否完好或是否能用为依据的维修，只在装备部分或全部故障后再恢复其原始状态，属于非计划性维修。

这三种维修模式较好地适应和满足了上个世纪海军舰艇电子装备的保障需要，但是随着现代科学技术的发展和海军使命任务深化，海军舰艇不断走向远海，舰艇电子装备呈现出集成化高、系统性强、新老装备共存、执行任务时间长、工作强度大、故障多样性和不确定性等特点，原有的维修模式已不能满足电子装备保障需求，这就迫切要求我们研究分析国外电子装备先进维修技术，探索符合我海军实际的维修模式。

2 国外电子装备维修技术

20世纪70年代前后，美国海军装备维修由过去单一的以定时维修方式发展为定时、视情和事后三种维修方式，目前又在预测性维修、以网络为中心的维修和智能故障诊断技术方面有了更深入的研究。

2.1 预测性维修技术

电子装备预测性维修［1］（Predictive Maintenance）以状态为依据（Condition Based），在传统的状态监控和故障诊断技术基础上，综合多种先进的技术，对装备进行状态监测和故障诊断，准确地判定装备所处的实际状态，预测装备状态未来的发展趋势，依据装备的状态发展趋势和可能的故障模式，预先制定预测性维修计划，并据此决定对其进行更换或维修的过程。

预测性维修集装备状态监测、故障诊断、故障（状态）预测、维修决策支持和维修活动于一体，是一种新兴、先进的维修理念，是基于实时或接近实时评估装备状态的一系列维修活动。其核心思路是通过加强和完善监测监控手段，掌握装备的工作状态，进行科学统计和预测，推断出装备发生故障的趋势，及时发现问题并采取相应对策，提出装备维护建议，使有些故障在发生之前得到有效预防，有些严重的故障可以在有轻微故障苗头时得到控制并被排除。

它具有以下突出优势：

1）能提前预测故障，把故障消灭在萌芽状态。预测性维修采取的是主动巡检，提前发现故障征兆，故而能在故障发生之前，及时更换有故障隐患的部件或者控制轻微故障的苗头，确保电子装备的安全稳定运行。

2）能较大幅度地降低维修费用，缩短维修时间和避免过度维修。预测性维修只针对即将有问题的部件，没有问题或者状态良好的部件将维持原态。

3）充分利用电子装备全寿命周期，维修形成了科学合理的维修计划。预测性维修系统使维修工作变被动为主动，主动形成的维护计划更加贴切，更加稳妥地为装备全寿命使用着想，有利于装备使用寿命。

4）按照实际安排的维修保养，大大提高了装备的使用率。以往发生故障，装备必须完全停机进行维修，降低了装备的使用率，影响一些任务的执行。

5）能大幅提高供应效率，降低备件供应难度。在以往维修模式下，不管部件会不会坏，仓库全都有备件。到装备完全报废时，部分备件还没使用过一次，造成备件供应效率低下。采用预测性维修后，根据统计规律，容易损坏的部件就多备份，不容易损坏或从来不损坏的就少备或者完全不备，从而大大优化备件的存储。

为了解决计划修理带来的人员、时间和费用极大浪费的问题，在对美国海军计划建造的下一代DD（X）导弹驱逐舰的装备维修保障上，美国国防部已经正式颁布了基于状态的维修指令，形成包含传感器、数据采集设备、故障检测子系统和诊断子系统的状态检测系统，确保降低维修和后勤保障费用，提高维修效能，便于汇总保障维修和后勤行动的信息资源。

无线技术、网络技术、小型化技术以及AI技术的进步，为预测性维修系统的不断完善和壮大注入了活力，预测性维修系统在向网络化、无线化的趋势发展，智能化的预测性维修系统加上日益完善的计算机网络技术，为这些问题的解决打开了思路。

2.2 以网络为中心的维修技术

以网络为中心的维修是指维修中心系统和电子装备系统组成一个以计算机为中心的信息网络体系，维修中心使用网络通信和视频测试技术来获取损坏设备的运行图像及相关数据、状态，并实时传送给维修中心的专家。专家们借助于电子装备上安装的状态检测传感器，在远端对存在故障隐患的装备或已发生故障的装备展开测试，并根据测试结果，通过电子邮件向电子装备系统操作员或保障人员发出指令，提出排除隐患的方法或者解决故障的对策。

以网络为中心的维修技术实质是最大程度地利用互联网和军用通信网络，使维修机构和操作人员、各级维修人员能够通过安全的网络化设施，了解电子装备运行态势、交流维修信息、查找故障隐患、指挥与实施维修行动，解决电子装备遇到的维修问题，达到降低维修费用，提高维修效率的目的。

它具有以下优点：

1）能兼容预测性维修技术。这种维修方式可以监控设备运行技术状态，提前预测故障，将故障隐患消灭在萌芽状态。

2）能兼容远程维修技术。它可以在发生故障时，进行维修人员与远方人员或信息源之间的资料或信息的电子传输，以便外场维修人员根据装备远程实时传送的信息在装备执行任务返回之前及时准备好维修用的备件和工具，当装备返回时便可立即进行维修；或现场接受维修培训和指导。可以有效利用后方基地的专家系统和先进的故障诊断设备，通过信息传输系统，使前方维修人员能从后方获得技术指导和维修信息。

3）能有效进行故障检测。可以利用网络中心将不同电子装备上同一种设备状态信息集中在一起，形成一套数据监控系统，实时分析对比，及时发现故障隐患，也可以在该装备发生故障时，对其他装备进行测试，以判断这些装备否会出现同样的故障。

4）能最大程度地利用互联网或军用通信网络，使维修利用计算机强大的计算能力，实现远程诊断、远程测试和鉴定，远程下载软件和提取装备数据和远程获取装备配置数据。

5）能保证在第一时间完成高质量修理，并且在有效时间内通过分享经验而提高维修人员技术熟练水平，同时降低对培训的要求，从而显著减少装备在现场修理时间和停用时间，提高装备完好性，降低使用与保障费用。

美国海军海下作战中心提出了的一种辅助潜艇人员进行网络中心维修（network centric maintenance，NCM）方案，当潜艇出现故障时，船员使用摄影机拍摄下故障设备的图像。同时，远在海滨基地维修中心的专家借助网络可以实时看到这些图像，借助于分布在潜艇上的传感器，维修专家可以在维修中心对潜艇上的故障设备进行系统测试。根据测试结果，维修专家通过电子邮件向潜艇发出指示，介绍解决问题的方法，并提出有关建议。此外，专家还能通过电子手段对整个舰队所有潜艇上的系统进行测试，以查看其它潜艇是否存在发生类似故障的风险，还可以对舰队每艘潜艇上的导航系统软件进行升级。NCM提出要最大程度地利用国际互联网和军事通信网络，使外部政府机构能够安全地与舰艇保持联系，通过这种方式来降低费用并提高效率。

贯穿以网络为中心的维修技术的两条主线是技术手册的数字化和互联网访问，其思想是使现场维修人员不仅能访问最新的便携式压缩数据库，而且借助于本单位的局域网经因特网与后方维修中心的技术专家可以直接联系。其实现手段主要是借助于可穿戴计算机系统、交互式电子技术手册和网络通信来实现。随着计算机网络技术的发展，这种维修技术越来越体现了它的优势。

2.3 智能故障诊断维修技术

电子装备智能故障诊断维修是在维修过程及维修管理的各个环节中，以计算机为工具，并借助人工智能（AI）技术来模拟人类专家智能，对故障进行分析、判断、推理、诊断和维修决策等活动。

故障诊断是电子装备在一定工作环境下查明导致系统某种功能失调的原因或性质，判断劣化状态发生的部位或部件，准确地进行故障检测、诊断和故障隔离。采用专家系统，进行故障诊断是人工智能技术在维修领域最为广泛的应用。根据故障现象，利用汇集维修领域专家知识和经验建立计算机仿真系统或者专家系统，包括建立系统的仿真模型，实时采集信号，模拟系统运行状态，通过分析仿真结果来判断故障，或者建立故障特征综合库、知识库，推理机、解释机、维修策略信息库、人机交互系统等，或采用基于案例推理的方式，进行故障检测与诊断，以便为设备管理人员或维修人员提供故障检测与诊断的智能决策。

它具有以下优点：

1）故障诊断准确，快速。通过建立仿真模型，或者快速搜索对比故障特征信息库、知识库，能准确判断故障原因，快速利用维修策略信息排除故障。

2）智能化程度越来越高。由于知识运用的不足，传统故障诊断技术处理结构杂、深层次故障时显得力不从心，而且传统技术的使用对操作员能力要求较高；而人工智能发展渐趋成熟，促使故障诊断技术走向了智能化。

智能故障诊断技术包括模糊技术、灰色理论、模式识别、失效树分析、诊断专家系统等。前几种技术只是在某种程度上运用了逻辑推理知识，部分解决了诊断过程中诸如信息模糊、不完全、故障分类和定位等问题；而诊断专家系统则可以以自身为平台，综合其它诊断技术，形成智能故障诊断系统。因此智能故障诊断技术一般就指诊断专家系统。

故障诊断技术经历了20世纪60年代初的阈值诊断、70年代初的算法诊断，到70年代末发展成智能诊断，即利用人工智能的专家系统技术，建立故障诊断专家系统，随后形成了以诊断专家系统为平台的，集成多种诊断技术的智能诊断系统。

机内测试（build－in test，BIT）技术是为系统和设备内部提供检测、故障隔离的能力。自美国在20世纪70年代将其用于军用电子设备以来，现已广泛应用于各类大型电子装备。随着VLSI和计算机技术的发展，BIT技术结构日趋复杂、功能日益强大，正发展成为集状态监测、故障诊断为一体的综合系统。

3 结语

未来海军舰艇电子装备维修向着远程故障维修、分布式故障诊断、虚拟专家维修、便携式诊断仪、故障的预测预报和智能诊断决策支持系统等趋势发展，维修技术也越来越具有预测化、网络化、智能化，随着现代科学技术和智能化技术的发展，这些技术是大型电子设备维修的一个很有前景的发展方向。目前国内在远程技术支援、便携式诊断仪、专家数据库和状态检测等方面已经开展了一些活动，一些仪器设备已投入到装备日常维修保障中，但是在体系和规范上还未形成制度，尚未普及推广。研究和借鉴国外电子装备维修技术，特别是美国海军在舰艇电子装备维修方面的方法手段，进一步拓展维修保障理念思路，探索新模式，更好地满足海军舰艇电子装备维修保障需求。

［1］陈宛峰.半导体设备预测性维修技术［J］.电子与封装，2012，12（4）：42－44.

［2］姜万录.远程智能故障诊断技术的现状与展望［J］.机床与液压，2006（3）：237－240.

［3］李云松.智能诊断技术发展综述［J］.四川兵工学报，2010，31（4）：122－125.

［4］栗琳.美军装备保障新理论新技术发展趋势［J］.中国表面工程，2007，20（1）：6－9.