某型舰空导弹武控系统的RCMA分析方法*

王 悦 刘志伟

(92941部队 葫芦岛 125001)



某型舰空导弹武控系统的RCMA分析方法*

王 悦 刘志伟

(92941部队 葫芦岛 125001)

在某型舰空导弹武控系统的维修保障中存在单凭经验决策预防性维修工作的问题,针对这一现状,以可靠性为中心的维修分析(RCMA)理论为基础,结合武控系统的自身特点,从确定重要功能产品、故障模式及影响分析、逻辑决断分析、维修间隔期分析等方面对武控系统RCMA方法进行研究,可以为武控系统维修方案的制定提供科学依据。

武控系统; RCMA; 预防性维修

Class Number E927

1 引言

在当前我军加快军事斗争准备的背景下,随着高新技术广泛应用,装备复杂度不断提高,装备的维修保障问题日益突出。维修保障能力已经成为装备战斗力的重要组成部分,其完成的好坏直接影响武器装备在战斗中战术技术性能的充分发挥。

武控系统是舰空武器系统的神经中枢和大脑,武器系统通过武控系统实现与载舰相关系统的互联和信息交换,给指挥员和操作手提供相应的指挥和决策信息,提供人机界面控制整个作战装备的作战过程,。从目前部队的实际保障情况来看,在装备管理及维修保障模式上还存在不足之处,主要包括: 1) 维修决策大多凭经验,手段单一,维修费用投入很多,但效果不明显; 2) 不合理的维修机制,造成维修不及时、维修周期长等问题; 3) 维修方式主要是事后维修,缺少对故障的有效预防,在部队执行任务过程中故障频发。

以可靠性为中心的维修分析(RCMA)是一种科学确定装备预防性维修需求的系统工程方法。在装备的维修保障工作中,通过有效地开展RCMA,确定预防性维修工作项目和维修间隔期,可以优化维修任务分工,高效使用维修费用保持装备的战备完好性和可靠性。

2 RCMA技术

2.1 RCMA的概念

国家军用标准GJB1378A-2007将RCMA定义为:“按照以最少的资源消耗保持装备固有可靠性和安全性的原则,应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程”[1]。其实质是:对系统进行功能与故障分析,明确系统内可能发生的故障、故障原因及故障后果;用规范化的逻辑决断方法确定出各故障的预防性对策;通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段,在保障安全性和完好性的前提下,以维修停机损失最小为目标优化系统的维修策略[2]。

2.2 RCMA的分析过程

武控系统的组成包括计算机机柜、显控台、记录设备、训练机柜和配电柜。其主要部件是电子、光电产品,根据武控系统的特点对国军标中的项目进行剪裁,主要开展系统和设备RCMA[3]。

武控系统RCMA包括:

1) 确定重要功能产品(FSI);

2) 进行故障模式和影响分析(FMEA);

3) 应用逻辑决断图确定预防性维修工作类型;

4) 确定预防性维修工作的间隔期。

3 确定重要功能产品

武控系统由大量的零部件组成,从复杂的电路板到简单的指示灯都有发生故障的可能,其中有些故障对发射安全有影响,有些故障对完成作战任务有影响,而大部分的故障对武控系统本身影响不大。在武控系统RCMA中,只分析影响发射安全、作战任务以及导致重大经济损失的重要功能产品。对于指示灯这类发生故障时,不影响安全和任务的非重要功能产品,只需在故障出现后进行修复性维修,不需要开展预防性维修[4]。

武控系统确定重要功能产品的原则包括:

1) 该产品的故障是否可能影响发射安全？

2) 该产品的故障是否可能影响作战任务的完成？

3) 该产品的故障是否可能导致重大经济损失？

4) 该产品的隐蔽功能故障是否可能与另一有关的或备用产品的故障的综合导致上述一项或多项影响？

5) 该产品的故障可能引起的从属故障是否将导致上述一项或多项影响？

限于篇幅,以武控系统的计算机机柜为例进行分析,在确定其重要功能产品时,采用“构造树”的方法,首先列出产品的结构树,如图1所示。然后根据上述原则,把故障对武控系统不产生重要影响的产品去除。最后确定做维修研究的重要功能产品包括单板计算机板、异步通信板、同步通信板、网卡、电源板。

图1 计算机机柜的结构树

4 故障模式及影响分析

故障模式与影响分析(FMEA)本身是一种可靠性的分析方法,从系统底层的零部件开始,逻辑归纳出每个部件可能的失效模式和对系统性能的影响,全面了解系统的故障情况,找出薄弱环节,改进系统可靠性的设计。

与可靠性设计中的FMEA不同的是,在武控系统RCMA中,是通过对重要功能产品进行FMEA,明确产品的功能、故障模式、故障原因和故障影响,为武控系统RCMA决策提供影响设备可靠性、安全性等因素的基本信息,找出控制和预防该故障发生的措施[5～6]。如对计算机机柜的重要功能产品进行故障模式及影响分析,如表1所示。

表1 计算机机柜FMEA结果

5 逻辑决断分析

预防性维修工作类型按照所进行的预防性维修的内容及其时机控制原则划分,通常可分为保养、操作人员监控、使用检查、功能检测、定时拆修、定时报废以及综合工作七种类型。在武控系统RCMA中,与传统维修方法不同的,就是通过逻辑决断分析来确定武控系统各重要功能产品需要进行的预防性维修工作类型。

逻辑决断分析是依据逻辑决断图进行的,以表1的单板计算机板为例说明逻辑决断分析过程,见图2。逻辑决断图共分为故障影响的确定和维修类型的识别两层[7～8]。首先,第一层对单板计算机板功能故障进行评定,通过回答提问的方式确定故障影响,即明显的安全性、任务性、经济性影响和隐蔽的安全性、任务性、经济性影响。最终确定为任务性影响。其次,进入第二层选择适用和有效的预防性维修工作类型,计算机机柜配置有机内自检设备(BITE),当单板计算机板故障时,操作人员可通过工作状态指示灯进行判断。在日常维护时也可通过测试维护软件对单板计算机板故障进行定位。因此采用操作人员监测和功能检查是适用和有效的。

图2 RCMA逻辑决断图

6 预防性维修间隔期分析

预防性维修间隔期的选择存在很大的不确定性,需要具体从装备特点、单位维修能力、维修的工作类型、制度等方面综合考虑。在七种预防性维修工作类型中,保养和操作人员监控不需要确定其工作间隔期,可结合日常保养制度以及在装备使用时进行。需要进行工作间隔期分析的包括使用检查、功能检测、定期报废、定期拆修四种类型,每种类型又可从费用、可用度和风险3个方面进行评价[9～10]。

在武控系统RCMA中,重要的功能产品主要是电路板类产品,根据上面的逻辑决断分析,可采用操作人员监测和功能检查的工作类型,同时结合战时装备具有高度可靠性的要求,主要讨论按任务可靠度要求来确定功能检查的间隔周期,计算模型如下[3]:

(1)

(2)

表2 可靠度随时间变化关系

根据该表的数据,画出维修系数α随时间变化的曲线,如图3所示,α值的最低点约位于t=1.6处,故最佳预防维修周期为1600h。此时对应的a值约0.044,最大可用度为0.958。

图3 不可用系数变化曲线

7 结语

某型舰空导弹武控系统的预防性维修工作还是采用传统周期性维护的方式,维修间隔依靠经验来确定。与传统维修工作方式相比,以可靠性为中心的维修是现代维修理论的核心,可以科学地给出预防性维修工作项目及要求,改变单凭经验决策预防性维修的状况。首先,它通过识别重要的功能产品,确定了预防性维修工作的范围;以FMEA为基础,分析重要功能产品的失效模式和对系统的影响,研究设备的故障特性;通过逻辑决断分析以设备故障特性为依据决定维修工作类型;可采用不同的计算模型,从费用、可用度、风险等不同方面科学、量化的计算维修间隔时间。RCMA的应用将有效的提高武控系统的可用度、降低设备的维修成本,对部队的维修保障工作起到积极的促进作用。

[1] GJB1378A-2007.装备以可靠性为中心的维修分析[S].2007.

[2] 宋太亮.装备保障性系统工程[M].北京:国防工业出版社,2008:35-37.

[3] 解凯东.某型导弹地面设备RCM分析[D].长沙:国防科学技术大学,2008:20-23.

[4] 李云翔,都军民.以可靠性为中心的发射装置维修策略研究[J].舰船科学技术,2011,33(3):123-126.

[5] 齐明亭,王杰英,王建成.电子装备RCM实施方案研究[J].舰船电子工程,2010,30(1):185-187.

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[8] 赵建忠,丁广兵,郭宏超.以可靠性为中心的维修分析在导弹武器装备维修工作中的应用研究[J].质量与可靠性,2012(1):10-13.

[9] 王卫东,李木易,等.基于模糊决策的预防性维修间隔期评判方法[J].火力与指挥控制,2011,36(3):606-608.

[10] 滕红智,殷军辉,李锋,等.基于时间应力的装备预防性维修间隔期决策[J].计算机与数字工程,2014,42(4):177-183.

RCMA of Ship-to-air Missile Weapon Control System

WANG Yue LIU Zhiwei

(No. 92941 Troops of PLA, Huludao 125001)

Aiming at problem existing in maintenance decision making of ship-to-air missile weapon control system, RCMA of weapon control system is put forward based on RCMA theory and studied from FSI, FMEA, logical decision analysis and maintenance interbals analysis. The method can provide the basis for maintenance decision making of weapon control system.

weapon control system, RCMA, preventive maintenance

2014年10月13日,

2014年11月24日

王悦,男,硕士,工程师,研究方向:导弹武器系统试验。刘志伟,女,硕士,工程师,研究方向:导弹武器系统试验。

E927

10.3969/j.issn1672-9730.2015.04.034