舰船电子设备寿命件管理方案研究*

陈　瑜

(海军驻武汉七一九所军事代表室　武汉　430205)

CHEN Yu

(Naval Representative Office of 719 Research Institute, Wuhan　430205)



舰船电子设备寿命件管理方案研究*

陈瑜

(海军驻武汉七一九所军事代表室武汉430205)

论文分析了某型舰船电子寿命件研究现状，探讨了寿命件管理的理论基础和方法体系，在此基础上提出了舰船电子寿命件的管理总体方案。论文的研究可指导制定舰船电子寿命件目录清单，科学、合理地管理电子寿命件，提高维修针对性，提高设备运行的完好性，保障设备安全运行具有重要的意义。

电子设备; 寿命件; 管理方案

CHEN Yu

(Naval Representative Office of 719 Research Institute, Wuhan430205)

Class NumberTP391

1　引言

寿命件是指存在耗损故障模式，其物理特性和功能特性随时间或使用强度有趋势性变化，采用定时维修方式的设备或零部件，即不管该设备或零部件具体技术状态如何，都按照规定的修理间隔期进行定时维修或按照规定的总寿命进行定时报废，其中的修理间隔期或总寿命可分别用日历寿命或工作寿命(如工作小时数)来衡量[1]。

寿命件管理是以设备经济地实现其服役全寿命为目标，优化设备运行与维修管理的新技术，可针对性的制定设备合理、完善的维修策略，持续保持设备正常、安全运行。为此，科学合理界定舰船电子寿命件范围及其寿命指标，并进行动态管理和调整，持续优化，严格执行定期维修要求，是确保舰船电子设备(或产品)安全运行状态、节省维修经费的重要措施。

2　某型舰船电子寿命件管理研究现状

某型舰船电子设备研制过程中将可靠性、维修性、保障性作为单独的工作来抓，型号中建立了可靠性主任设计师系统，在设计流程、设计准则、定量设计、定性分析等方面开展了大量卓有成效的工作。对提高设备“六性”水平。但对设备寿命件的分析和研究中，由于寿命试验非常耗时且费用昂贵，缺少基础试验数据，分析手段有限，大部分借鉴类似产品的磨损、腐蚀、疲劳等故障数据，并参考相关标准，估算产品及零部件的使用寿命[2]。

当前无论是研制阶段还是服役阶段，对寿命件都是各系统、设备自行确定，还未纳入统一管理。多数寿命件是依据设计时定寿的思路，很少有综合了可靠性、运行状态和故障数据来动态地预测寿命件的寿命，预测结果对维修决策的支持也不够。寿命件寿命指标不合理，造成关键设备(或零部件)欠维修以及一般性设备(或零部件)频繁维修的情况并存，不利于确保装备的安全运行状态及节约经费。

3　寿命件管理理论基础与方法体系

3.1寿命件研究的理论基础

确定寿命件和寿命件维修方式的理论为以可靠性为中心的维修(RCM)，即按照以最少的资源消耗保持装备固有可靠性和安全性原则，应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求[3]。

RCM的最大优点就在于它认识故障后果远比故障的技术特性重要的多，把安全性故障、任务性故障给识别出来，为安全性、任务性故障的规避提供了可能。采用逻辑决断图的方式识别寿命件故障的影响，包括安全性、任务性和经济性三方面，从而确定寿命件管理范围，同时通过逻辑决断，选取合理可行的维修工作。RCM分析主要步骤见图1。

图1　RCM分析逻辑决断图

3.2寿命件寿命规律

产品的固有寿命取决于产品的设计、工艺制造、使用维护条件等因素。产品典型失效率符合“浴盆曲线”，分为早期故障阶段、偶然故障阶段、耗损故障阶段，如图2所示。

早期故障期由于设计、制造、装配、材料等方面的缺陷而引起故障。其特点是由于这些缺陷在投运后很快暴露出来，故开始时故障率很高，经过一段时间后即下降[4]。

偶发故障期又称随机故障期和正常工作期，此时元件已进入正常稳定工作区，故障是由于一些随机因素引起的。例如维护不当、操作错误、环境不良等，也可能是由于材料、工艺上的缺陷所致。其特点是故障率低且稳定几乎近似为常数。

耗损故障期一般在较长时间的运行后出现，是由于元件、设备内部发生物理或化学变化所引起的老化、疲劳、磨损等原因，最终导致元件进入衰老阶段，逐步丧失其应有的功能。其特点是故障率随着时间的推移而呈上升趋势。降低故障率的措施是进行有计划的状态维修，并且及时更换或修复具有潜在故障的部件。

图2　产品典型的故障率曲线

由图2可见，寿命分布有浴盆故障率形状的特征，故障率形状由递减到某一低峰而后递增，反映了寿命分布的规律。即设备在早期故障期，寿命损耗相对稳定，在耗损故障期时，寿命损耗急剧上升，设备加速劣化。在耗损期，出现临界值点B，此点为设备检修和更换的最佳时期。

3.3寿命件指标特征

由于产品发生故障是随机的，所以寿命T是一个随机变量。对不同的产品、不同的工作条件，寿命T取值的统计规律一般是不同的[5]。对应产品的两种类型，不可修产品和可修产品的寿命可用图3表示。

图3　可修产品和不修产品状态描述示意图

对不可修产品，寿命指其失效前的工作时间T，如各种电子元器件、密封件、润滑及液压油等的使用时间[6]。对可修产品，寿命指首次故障前工作时间T1，或两次故障间的工作时间T2、T3、…之和。

4　某型舰船电子设备寿命件管理总体方案

舰船电子设备复杂，且使用环境较恶劣，湿度大，温度高，有时处于干湿交替状态，腐蚀严重，使用环境是影响设备失效的主要因素[7]。导致产品失效的偶发因素较多，导致研制时确定的使用寿命与实际使用的寿命指标存在差距，这对寿命件的控制带来较大的难度[8]。从完善寿命件清单、寿命件使用维修管理两方面制定寿命件管理总体方案。

4.1合理确定寿命件管理范围

按照以可靠性为中心维修(RCM)理论的基本观点，只有具备以下条件的寿命件，才纳入寿命件管理范围，需要执行定时维修策略。

1)故障模式与日历耗损或工作时间耗损相关的寿命件，即该故障是由于材料老化引起的；

2)寿命件故障会导致设备不能完成主要任务的寿命件；

3)出现故障即会导致舰船出现危险性状态的寿命件；

4)加工难度大，生产周期长，全寿命周期费用十分高昂的寿命件；

5)在舰船上已经长期使用，但频繁发生故障，原因未查清或虽查清，但没有条件采取措施，或需要花很大力量加以监控的寿命件；

6)需要特殊运输、装卸、储存或加以安全防护的寿命件。

按照以上原则，对寿命件目录进行清理，控制寿命件控制和管理的数量，保留关键和重要特性的寿命件，取消对影响安全、影响任务完成和经济性低的寿命件。针对取消的寿命件项目实际上其维修方式由定时维修改为视情维修或事后维修；被纳入到有寿件控制范围的，维修方式主要以定时维修为主。

4.2寿命件寿命指标量化方案

针对寿命件需要有首翻期、总寿命、贮存期限等指标[8]。寿命件寿命指标包括日历工作时间、工作使用时间和工作次数等指标，其中日历工作时间指标包括年、月、日等。工作使用时间指在正常工作条件下，累计的使用工作小时数。对于研制阶段通过寿命试验获得的寿命指标，即为寿命件管理的依据，仍需要结合后续使用进行确认和修正。

对于未进行寿命试验的寿命件，为分析设备使用可靠性水平，需收集研制、生产、试验信息，故障信息和使用、维修信息，计算设备的外场使用可靠性水平及变化规律，为重新确定设备寿命指标的合理性提供依据[9]。

4.3寿命件目录完善、优化

通过上述理论和方法对寿命件清单进行分析，按照图4的流程进行完善和优化。

4.4寿命件管理总体方案

根据确定的寿命件清单项目，设立寿命件管理机构或人员对寿命件进行管理和控制。主要管理方案如下：

寿命件的筹措和存储期间的维护保养[10]。根据即将到寿的寿命件清单，对库存的寿命件进行排查，对没有库存的寿命件进行及时订货，确保能够准时供应。另外结合一段时间的保障经验，对于故障率较高的寿命件预备适当数量的备件，确保寿命件故障损坏后及时供应。

图4　寿命件完善流程

寿命件日常或航行期间的状态监测。根据寿命件监检测方案，对寿命件进行物理参数和工作性能参数检测，给出监测初步结论。对于物理参数和性能异常的寿命件进行上报[11]。并对故障情况和监检测异常情况分析原因，对于重大的技术问题，组织技术责任单位、相关设备责任单位和厂家分析问题发生原因，制定处理和解决方案。

5　结语

本文对舰船电子寿命件的管理现状进行了分析，在收集、查询各种技术资料的基础上，探讨了寿命件管理的理论基础和方法体系，在此基础上提出了寿命件的管理总体方案。为了达到寿命件管理方案的合理、完善，实施寿命件的动态管理，还需要开展大量的工作，需要设计部门、使用部门、维修保障部门的大力配合，结合实艇使用、故障和维修信息，对寿命指标进行完善和调整，进一步完善寿命件管理方案，及时发挥寿命件管理的作用的目的。

[1] 王家林.船舶电力系统智能保护关键技术探讨[J].电力系统及其自动化学报,2012,24(4):106-110.

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[3] 邸旭，杨进华.微光与红外成像技术[M].北京：机械工业出版社,23-25.

[4] 于勇，孟广军.带电设备红外检测及诊断[J].青海电力，2007,26(1):16-19.

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[6] 曹春梅，张晓宏.红外热诊断技术在电力系统中的应用[J].激光与红外,2006:781-784.

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[10] 陈兴瑞.虚拟现实技术在实验教学中的应用探讨[J].曲埠师范大学学报,2001,27(7):114-117.

[11] 张春仙.虚拟现实技术在现代教学中的应用[J].计算机科学与实践,2005,3(8):115-116.

Management Scheme of Ship Electronic Equipment*

This article analyzes the research status of a certain type of ship electronic life. The basic theory and method of life management system are discussed in the article. On this basic, the overall plan of the electronic life management of ship is put forward. This research can guide the development of ship electronic life a directory listing, scientific and rational management of the electronic lives, improve equipment operating integrity and be of great significance to guarantee the safe running of the equipment.

electronic equipment, life, method of management

2016年2月11日,

2016年3月18日

陈瑜,男,硕士研究生,研究方向：电子工程。

TP391

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.08.039