馮保東，馬俊文，黃艷松

(海軍駐株洲地區(qū)航空軍事代表室，湖南 株洲 412002)

20 世紀(jì)70 年代，國外裝備建設(shè)發(fā)達(dá)國家開展了大量維修技術(shù)研究，提出了基于傳感器技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)的狀態(tài)維修(condition-based maintenance，CBM，亦稱視情維修)理念，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，大大提高了裝備維修保障能力，減少了外場維修保障人員的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，提升了裝備的戰(zhàn)備完好率和任務(wù)成功性。而目前國內(nèi)對狀態(tài)維修的研究基本處于起步階段，主要停留在跟蹤性的研究上，還沒有形成系統(tǒng)的理論，尤其是在維修優(yōu)化決策、狀態(tài)監(jiān)測軟件開發(fā)等方面處于空白，導(dǎo)致狀態(tài)維修技術(shù)的應(yīng)用存在局限性。隨著大量高新技術(shù)的不斷應(yīng)用，我軍武器裝備呈現(xiàn)出系統(tǒng)化、復(fù)雜化、巨型化的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)的事后維修和預(yù)防維修方式已難以滿足裝備對維修保障的需求，更無法滿足部隊(duì)對新型裝備快速形成戰(zhàn)斗力的要求，這就給裝備維修保障工作帶來了新的壓力，提出了新的要求。

1 狀態(tài)維修技術(shù)介紹

1.1 發(fā)展過程

20 世紀(jì)50 年代之前，由于裝備造價(jià)較低，故障造成的直接損失不大，維修理論欠缺、維修技術(shù)也不高，所以裝備的維修通常是事后維修，即裝備壞了才修，不壞不修。隨著流水線生產(chǎn)的普及和故障造成的經(jīng)濟(jì)損失的加大，人們開始關(guān)注裝備故障發(fā)生前的維護(hù)保養(yǎng)工作，采取定期更換裝備零部件等方式來預(yù)防故障的發(fā)生，因此稱之為預(yù)防維修，也稱為定期維修，其修理間隔的確定主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)資料。這種維修方式盛行于20 世紀(jì)50 年代，其優(yōu)點(diǎn)是可減少非計(jì)劃故障，將潛在故障消滅在萌芽狀態(tài)。預(yù)防維修采取定期檢修或定期更換裝備零部件等方式來預(yù)防故障的發(fā)生，其理論依據(jù)是裝備故障率會隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而增加，有一定科學(xué)性，但在具體實(shí)踐中，以預(yù)防為主的周期性計(jì)劃維修仍存在諸多弊端和局限性，如維修模式僵化，裝備運(yùn)轉(zhuǎn)率降低，資源嚴(yán)重浪費(fèi)，維修成本高，故障維修針對性差，易引發(fā)其他故障等。

20 世紀(jì)70 年代，隨著傳感器技術(shù)、狀態(tài)檢測技術(shù)和故障診斷技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，1 種全新的維修技術(shù)——狀態(tài)維修技術(shù)孕育而生，并逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位。他著眼于各裝備的具體運(yùn)行狀況，采用狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)對裝備部件進(jìn)行追蹤監(jiān)測分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)初期故障，并預(yù)測其演變情形，先期確立維修預(yù)案，適時(shí)適度進(jìn)行維修，增強(qiáng)了裝備維修保障工作的主動(dòng)性和針對性，達(dá)到了裝備保障提前預(yù)測、及時(shí)消除的效果，有效降低了裝備故障發(fā)生率，提高了裝備的完好率，節(jié)約了人力和物力資源，對新型裝備快速形成戰(zhàn)斗力提供了有力保障。

1.2 理論內(nèi)涵和特點(diǎn)

世界各國研究與實(shí)踐證明，根據(jù)裝備實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行維修是行之有效的辦法。任何裝備發(fā)生故障前均有一定征兆，一般過程為:正常運(yùn)行→故障萌發(fā)點(diǎn)→潛在故障點(diǎn)→故障點(diǎn)。如軸承故障前的振動(dòng)信號、異常響聲信號、滑油內(nèi)金屬顆粒信號的異常變化等。通過監(jiān)測其狀態(tài)參數(shù)，可捕捉到故障萌發(fā)點(diǎn)或潛在故障點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)變化，從而進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)故障部位、性質(zhì)及變化規(guī)律。目前國際上對狀態(tài)維修的定義是通過測量裝備的工作狀態(tài)，構(gòu)建1 套裝備維修策略，以預(yù)計(jì)裝備在未來是否會工作不正常，如果運(yùn)行不正常，則給出相應(yīng)的措施以避免異常帶來的問題。

裝備狀態(tài)維修是在根據(jù)日常檢測結(jié)果確認(rèn)裝備狀態(tài)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，同時(shí)也是在有計(jì)劃的狀態(tài)下進(jìn)行的預(yù)知維修。狀態(tài)維修的理論目標(biāo)是延長裝備運(yùn)行時(shí)間和檢修時(shí)間間隔，減少檢修項(xiàng)目。這種檢修方式以裝備當(dāng)前的實(shí)際工作狀況為依據(jù)，根據(jù)監(jiān)測和分析診斷結(jié)果安排檢測時(shí)間和方式，而并非傳統(tǒng)方法中以裝備使用時(shí)間為依據(jù)，其主要特點(diǎn)在于修理的預(yù)知性、針對性、及時(shí)性和維修方案的靈活性。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

狀態(tài)維修技術(shù)的核心是狀態(tài)監(jiān)測和故障分析診斷方法。裝備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)是1 門新興的多學(xué)科綜合技術(shù)。一般通過對裝備的振動(dòng)、噪聲、磨損、電流、溫度、油質(zhì)等進(jìn)行監(jiān)測和技術(shù)分析，判斷裝備未來發(fā)展趨勢，診斷故障發(fā)生的部位、原因，進(jìn)而指導(dǎo)具體的維修工作。故障預(yù)測分為2種:1 種是對小時(shí)間范圍內(nèi)的部件狀態(tài)進(jìn)行預(yù)計(jì)，如對飛機(jī)來說，就是要預(yù)計(jì)飛機(jī)部件完好情況，是否適合完成下1次飛行任務(wù);另1 種是預(yù)計(jì)出現(xiàn)某一具體故障前的剩余時(shí)間，也就是說，還有多長時(shí)間必須更換該部件，如計(jì)劃拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)的大修時(shí)間。

目前已開發(fā)、應(yīng)用的監(jiān)測技術(shù)種類極多，按其監(jiān)測的征兆可分為:動(dòng)力學(xué)效應(yīng)、電學(xué)效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、物理結(jié)構(gòu)、溫度分析、光譜分析、顆粒分析等。監(jiān)測的方法有2 種:一種依靠人的眼看、耳聽、手摸、鼻聞等;另一種是應(yīng)用科學(xué)儀器對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行預(yù)知監(jiān)測和事前控制。后者較客觀，可精確定量分析，甚至綜合分析。根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提供的各種綜合參數(shù)，進(jìn)一步分析診斷故障發(fā)生的原因、部位、性質(zhì)乃至故障的發(fā)展趨勢，這是故障診斷的主要任務(wù)，也是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維修的關(guān)鍵。一些常用的故障診斷方法有:對比診斷法、邏輯診斷法、統(tǒng)計(jì)診斷法、模糊診斷法、專家診斷系統(tǒng)等。

2 狀態(tài)維修技術(shù)應(yīng)用的思考

狀態(tài)維修與傳統(tǒng)維修技術(shù)相比，在提升裝備維修保障性方面顯現(xiàn)了巨大的優(yōu)勢。但由于我國在狀態(tài)維修技術(shù)研究、應(yīng)用上起步較晚，還沒有形成系統(tǒng)、科學(xué)的理論體系，且部分關(guān)鍵技術(shù)還沒有突破，導(dǎo)致目前狀態(tài)維修技術(shù)在武器裝備上的實(shí)際應(yīng)用中存在一定的局限性。針對這種實(shí)際情況，為切實(shí)提高我軍裝備維修保障能力，承制單位應(yīng)深入理解狀態(tài)維修的內(nèi)涵和特點(diǎn)，轉(zhuǎn)變舊的維修思想模式，在新裝備研制過程中，切實(shí)搞好狀態(tài)維修設(shè)計(jì)。

2.1 堅(jiān)持從源頭抓起，搞好新裝備狀態(tài)維修性設(shè)計(jì)策劃

維修性直接影響著裝備保障性，維修性是設(shè)計(jì)出來的。維修性設(shè)計(jì)始于論證階段，貫穿于研制生產(chǎn)的全過程。在新裝備研制中，承制單位要牢固樹立面向裝備保障的維修性設(shè)計(jì)理念，積極采用狀態(tài)維修技術(shù)，并進(jìn)行充分分析和論證，明確目標(biāo)和要求，搞好技術(shù)、人員等資源的配置策劃，編制《維修性保證大綱》，做好頂層規(guī)劃。

2.2 抓住關(guān)重環(huán)節(jié)，優(yōu)化新裝備的狀態(tài)維修性設(shè)計(jì)方案

裝備狀態(tài)維修技術(shù)的關(guān)鍵之一就是狀態(tài)監(jiān)測，也就是需要一定數(shù)量的檢測儀器對裝備零部件的工作狀態(tài)實(shí)施全程監(jiān)控。但如果檢測儀器過多，尤其是機(jī)載的檢測儀器太多，就會增加裝備系統(tǒng)的復(fù)雜性，這不僅會增加新裝備研制經(jīng)費(fèi)投入，也會不同程度降低裝備的可靠性。因此，在新裝備狀態(tài)維修設(shè)計(jì)中，必須抓住關(guān)鍵和重要環(huán)節(jié)，深入開展零部件特性分析、狀態(tài)維修性設(shè)計(jì)評估模型研究，通過計(jì)算分析、試驗(yàn)驗(yàn)證等方法，分析各零部件的使用壽命和失效模式，確定裝備的關(guān)重件、薄弱環(huán)節(jié)，有針對性地制定狀態(tài)監(jiān)測方法、安排檢測裝置，按照“適用即可”的原則，優(yōu)化新裝備狀態(tài)維修性設(shè)計(jì)方案。

2.3 加強(qiáng)信息管理，逐步提高新裝備的故障診斷技術(shù)

故障診斷技術(shù)是裝備維修的另一關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前，故障診斷仍需采用人工和專家系統(tǒng)相結(jié)合的方式。裝備故障診斷技術(shù)的發(fā)展始于裝備研制階段，貫穿于裝備全周期全壽命過程，且不斷進(jìn)步和完善。但在這過程中，最為關(guān)鍵和重要的環(huán)節(jié)就是各種信息的收集、分析及利用。承制單位應(yīng)建立裝備信息管理機(jī)制，成立故障診斷專家系統(tǒng)，充分收集裝備試驗(yàn)、使用、維修過程的各種信息，分類總結(jié)各種故障的處理經(jīng)驗(yàn)和方法，逐步建立新裝備故障特征信息庫、知識庫和維修策略信息庫。對于系統(tǒng)復(fù)雜的、故障發(fā)生率高的、訂貨批量大的、采購訂單穩(wěn)定的、使用壽命長的新裝備，可適當(dāng)考慮開展專家診斷系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件程序開發(fā)、建立遠(yuǎn)程專家診斷計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使故障診斷自動(dòng)化、數(shù)字化、快速化。

2.4 強(qiáng)化培訓(xùn)力度，提升維修保障人員的能力素質(zhì)

國外有關(guān)狀態(tài)維修的資料幾乎都表明，在狀態(tài)維修設(shè)計(jì)實(shí)施過程中專業(yè)人員的培訓(xùn)工作是十分重要的，培訓(xùn)的1 個(gè)主要內(nèi)容就是狀態(tài)分析和故障診斷;有資料還強(qiáng)調(diào)必須給培訓(xùn)過的狀態(tài)檢修專職人員技術(shù)成熟的鍛煉期。因此，新裝備研制中，承制單位應(yīng)盡快成立維修保障人才隊(duì)伍，保證維修保障人員具備較高的能力素質(zhì)、較豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和較合理的年齡梯度，并要求維修保障人員全程參與新裝備研制過程，做好各種信息收集和分析，做到提前介入、盡早準(zhǔn)備。在新裝備交付使用后，承制單位更應(yīng)制定維修保障人員的培訓(xùn)計(jì)劃，適時(shí)開展模擬故障案例分析，同時(shí)也要注重對使用部隊(duì)維護(hù)人員的培訓(xùn)力度，不斷提升軍企兩級維修保障人員的綜合能力素質(zhì)。

2.5 注重資源配置，滿足外場維修保障人員的資源需求

裝備狀態(tài)監(jiān)測項(xiàng)目大部分還是需要外場維修保障人員人工進(jìn)行檢測，因此就需要一些便攜式的檢測儀器設(shè)備，例如檢測航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油中金屬屑成份的金屬元素分析儀、檢查航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片表面質(zhì)量的內(nèi)窺鏡等設(shè)備。承制單位應(yīng)保證外場維修保障人員能夠在現(xiàn)場獲得必要的檢測設(shè)備，提高裝備故障處理的效率。

3 結(jié)束語

狀態(tài)維修是美軍正大力推行的一項(xiàng)新的維修政策，其可行性關(guān)鍵在于檢測手段的發(fā)展和改進(jìn)，在線控制的使用，裝備自動(dòng)化程度的完善，維護(hù)人員素質(zhì)的提高，裝備管理制度的落實(shí)。狀態(tài)維修內(nèi)容的多少，要根據(jù)裝備的先進(jìn)和復(fù)雜程度等來制定，不可盲目地簡單推行狀態(tài)維修或全盤否定周期維修。對不同類型的裝備采用不同的維修模式，有利于裝備運(yùn)轉(zhuǎn)率的提高和裝備故障率的降低，必須走1 條狀態(tài)維修與周期性維修相結(jié)合的道路。承制單位應(yīng)切實(shí)加大狀態(tài)維修技術(shù)的研究力度，積極向技術(shù)人員灌輸狀態(tài)維修的理念，做到從新裝備論證研制到交付使用過程的全壽命周期內(nèi)，全程開展?fàn)顟B(tài)維修技術(shù)應(yīng)用的研究工作，逐步提高應(yīng)用的能力和水平，不斷提升新裝備的維修保障能力，以盡快縮短與裝備發(fā)達(dá)國家的差距。

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