导弹装备基于状态的维修理论研究＊

（91880部队 青岛 266300）

1 引言

然而，国内的研究还尚处在起步阶段，与国外相比还有很大的差距，本文针对CBM 的概念、特点、及其在导弹装备维修过程中的决策模型进行了探讨。

2 CBM 的内涵

2．1 CBM 的概念

维修是为使装备保持、恢复到或改善其规定技术状态所进行的全部活动［6］。可以从不同的角度，将维修分为如图1所示的几种类型［7］。基于状态的维修是在传统状态监控和故障诊断技术的基础上，通过嵌入式传感器、外部测试设备及便携式测量装置等手段获得装备的状态信息，准确地判定装备的实际状态，并据此决定对其进行更换或维修的过程［2］。

图1 维修分类

2．2 CBM 的特点

CBM 与定期维修各有优缺点。对于价格低廉的部件，可以不采用CBM，采用定期维修更适宜。但对于导弹这种复杂程度高、贵重的装备，CBM 显示出其巨大的优越性。它主要有以下几个特点：

1）能把故障消灭在萌芽状态之中；

2）它的计划性比传统的维修计划更符合实际；

3）CBM 的核心是巡回检测、故障诊断和适时适度修理；

4）按照实际需要进行修理。

2．3 CBM 的实施条件

实施CBM 的依据是认为导弹装备产生故障有一个发展过程，在其功能丧失之前有故障迹象或征兆。图2中的P-F曲线说明了部件故障由潜在故障发展为功能故障的过程。在曲线中，故障萌发点代表装备在运行一段时间后刚刚出现故障，此时没有明显征兆。P为能够监测到的潜在故障点，F为功能故障点。由潜在故障点P 到功能故障点F通常会有段或长或短的时间，称之为P-F间隔。如果CBM 满足下列条件［8］，则可以实施：

大观园虽然是作者虚构的纸上园林，但它却是发端于作者内心，承载着作者的理想。它和现实中一切其他园林一样，有着丰富的文化内涵，他既是作者构建的理想乐园，也是作者慰藉心灵的隐遁净土。

1）能够确定一个明显的潜在故障状态；

2）P-F间隔是比较一致的；

3）在小于P-F间隔的时间间隔内监测是切实可行的；

4）净剩的P-F 间隔必须足够长，以便采取某些措施。

图2 P-F曲线

3 CBM 在导弹装备维修过程中实现的流程

CBM 经过不断的发展与完善，已经形成了一些技术标准，如IEEE Std1451、IEEE Std 1232 和ISO 13373-1 等［9］。另 外，美 国 宾 夕 法 尼 亚 州 的MMOSA （Machinery Information Management Open System Alliances）等一些组织经过研究，联合提出基于状态的维修开放系统体系（OSA-CBM，Open System Architecture for Condition Based Maintenance）［10～11］。该 结 构 将CBM 系 统 分 成 七个功能模块，即CBM 的实现流程。

在导弹装备维修过程中，这七个模块是：导弹装备数据采集模块、导弹装备数据处理模块、导弹装备状态监测模块、导弹装备状态评估模块、导弹装备维修预测模块、导弹装备维修决策模块以及数据显示模块，如图3所示。

图3 OSA-CBM 模块

第1 层，导弹装备数据采集模块：该模块为

CBM 系统提供了数字传感器或模拟传感器数据。建立该模块时可参考标准IEEE Std 1451。掌握部队导弹装备执行训练和保障任务信息，对导弹装备进行状态监测，检查导弹装备技术参数，提取反映导弹装备性能特征的数据，查出存在的缺陷。部队导弹装备使用人员负责日常点检，主要包括检测项目、方法、判断标准等，并严格做好日点检卡的记录，以便作为军械装备修理厂专业技术人员维修的参考依据。

第2层，导弹装备数据处理模块：该模块输出数字化过滤信号、频谱分析信号、虚拟传感器信号以及其它装备状态特征信号。现有许多信号处理的标准方法有滤波处理、频谱分析和信号分解等。收集的导弹装备数据通过分类处理即为导弹装备维修任务执行的初始状态。导弹装备依据下列因素的不同而采取相应的处理方式：导弹装备型号、训练和战备保障任务、出现故障现象、贮存期间定期检测和训练、转级测试技术参数、元器件和零部件的使用寿命、抗疲劳程度、通电时间、储存年限标准等。

第3层，导弹装备状态监测模块：该模块主要任务是将导弹装备运行时获得的某些状态特征参数（如振动值、温度、湿度等）进行提取，并同正常值相比较，如果发现异常，则可以产生警告信号。该模块的建立可采用标准ISO 13373-1。

第4层，导弹装备状态评估模块：该模块主要集中于确定所监测的导弹装备系统、分系统或部件的健康状态是否已经恶化。该模块必须能够产生设备诊断记录和判断故障发生的可能性。其诊断方法通常基于对导弹装备历史记录的趋势分析、设备运行环境与负载和导弹装备的维修历史等的分析。该模块建立可依据标准IEEE Std 1232和ISO 13373-1。根据收集的导弹装备和同类型导弹装备贮存期检测资料，结合导弹装备的特点，对贮存期内导弹装备的各项性能的变化情况和趋势，以及所出现的质量问题进行分析，对训练、转级、参加战备保障的导弹装备，根据其不同特征、技术参数的变化规律，进行导弹装备状态评估。

第5层，导弹装备维修预测模块：预测模块拥有综合处理前面各个层次所获得数据的能力。其主要功能是根据导弹装备系统功能、未来使用条件、故障分析和评估，明确导弹装备系统内各故障的后果，判断导弹装备能否在执行任务期内保证一定的无故障工作时间，保证导弹装备的安全性和完好性。

第6层，导弹装备维修决策支持模块：导弹装备状态监控和故障预测的目的是维修决策，通过状态数据得出导弹装备的实时状态数据，再以费用-风险度为目标，实现维修决策。这些决策包括导弹装备是否需要维修，何时维修。如何使用导弹装备，使其在完成目前正在执行的任务之前不出现故障，如需进行维修，则按照维修标准来判断维修的时间和级别，制定维修计划。导弹装备维修结束后，记录并保存相关的故障现象和维修日志，为导弹装备管理和再次维修提供科学依据和经验。

第7层，导弹装备维修数据显示模块：该模块能够根据需要显示前面各个模块中出现的所有数据，特别是导弹装备状态评估、预测和维修决策模块中的数据，以及状态监测中产生的报警信号。该模块应建立于常规的人机交互界面中。

4 结语

CBM 是适应现代化战争对导弹装备维修保障要求的先进的预防性维修决策技术，能有效地克服定期维修造成导弹装备过修或失修的问题。随着CBM 理论体系的持续完善以及在导弹装备维修领域的进一步拓展应用，能有效推进维修管理由粗放型管理向精细化管理、维修保障模式由人力密集型向质量效能型转变，真正地提高部队的整体导弹装备维修保障能力和装备使用率。

［1］石磊．高技术局部战争装备保障［M］．北京：国防大学出版社，2001，4：18-55；

［2］美国国防部．基于状态的维修评估报告［R］．美国国防部，2000，8：1-12．

［3］朱斌，栗琳，王绪智．基于状态的维修在美军装备维修中的应用［J］．维修理论动态，2008：175-179．

［4］杰罗姆，格里尔·钱德勒．美陆军航空兵落实基于状态的维修已见成效［J］．航空维修与工程，2007（2）：17-18．

［5］殷苏东，陈旭华．基于状态的维修研究现状与发展趋势［J］．科学技术与工程，2008，8（5）：1530-1534．

［6］GJBZ 20365-96 军事装备维修基本术语［S］．1997：1-31．

［7］甘茂治，康建设，高崎．军用装备维修工程学［M］．第二版．北京：国防工业出版社，2005，7：1-30．

［8］黄爱梅，董惠如．基于状态维修的技术体系研究［J］．空军工程大学学报，2010（6）：25-29．

［9］Gilsinnj，Leek．Wireless interfaces for IEEE1451sensor networks［C］／／Sicon'01Sensors for Industry Conference．Piscataway，NJ，USA：IEEE Press，2001：45-50．

［10］Thurston M，Lebold M．Standards development for condition-based maintenance systems，improving productivity through applications of condition Monitoring［C］／／Proceedings of the 55th Meeting of the Society for Machinery Failure Prevention Technology．Winchester，VA：MFPT Society Press，2001：363-374．

［11］Thurston M，Lebold M．Open standards for condition-based maintenance and prognostic systems［S］．MARCON，2001：1-24．