艦船裝備維修保障系統(tǒng)及其全壽命過程分析

韓海坤

（中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 無錫 214433）

0 引言

裝備的維修保障屬于裝備管理中非常重要的部分,維修保障能更好地提高裝備利用率。國家科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,增強(qiáng)了武器裝備高新科技的運(yùn)用程度,武器裝備的升級(jí)也給傳統(tǒng)的維修保障帶來了一定的困難。隨著科技模式的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的武器裝備維修保障技術(shù)已經(jīng)落后,持續(xù)使用會(huì)降低武器戰(zhàn)斗力。因此,可以利用先進(jìn)的科技設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),在智能領(lǐng)域方面進(jìn)行開發(fā),設(shè)計(jì)出符合艦船裝備要求的遠(yuǎn)程維修保障系統(tǒng),這不僅可以充分發(fā)揮部隊(duì)的戰(zhàn)斗力,更能使艦船裝備處于最佳技術(shù)狀態(tài),提高裝備的保障能力。

1 艦船裝備的全壽命過程

因艦艇和船舶使用目的和工作環(huán)境不同，艦船裝備分為不同種類。但艦艇和船舶仍有很多基礎(chǔ)共性，比如，在構(gòu)造組成方面均由主船體和上層建筑組成；在船載設(shè)備與系統(tǒng)方面由動(dòng)力裝置和輔助裝置構(gòu)成。艦船裝備的分類多樣復(fù)雜，電力、機(jī)械、電子等子系統(tǒng)間耦合程度較高且工作狀態(tài)與特點(diǎn)不盡相同，其所可以承受的沖擊、搖擺與振動(dòng)、震動(dòng)顛簸等工作環(huán)境和嚴(yán)酷等級(jí)也各有差異。因此，做好艦船中各裝備的質(zhì)量管理工作和裝備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷工作具有實(shí)質(zhì)且重要的意義[1]。

1.1 艦船裝備的全壽命過程

通常情況下，艦船的完整壽命過程包括研發(fā)建造階段、艦船服役階段和艦船退役階段。其中，艦船的研發(fā)建造階段又細(xì)分為理論驗(yàn)證階段、整體設(shè)計(jì)階段、系統(tǒng)設(shè)備研發(fā)階段、船體建造階段、試驗(yàn)與試航階段等；艦船服役階段可以細(xì)分為日常使用階段、日常保養(yǎng)維修階段和計(jì)劃維修階段，對(duì)于軍用艦艇，還額外包括訓(xùn)練使用階段和作戰(zhàn)使用階段。在質(zhì)量問題與質(zhì)量管理方面，艦船裝備的質(zhì)量涵蓋眾多需求，包括適應(yīng)能力、應(yīng)用可靠、易于維護(hù)、運(yùn)行安全、技術(shù)適用與通用、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等特點(diǎn)，對(duì)于軍用艦艇中的裝備，還應(yīng)保障訓(xùn)練與作戰(zhàn)性能。當(dāng)前，我國對(duì)艦船裝備在某一單獨(dú)階段質(zhì)量管理的研究討論較多，應(yīng)用實(shí)施也頗有效果。將艦船裝備的全壽命周期作為一個(gè)完整體，從整體角度去關(guān)注和處理質(zhì)量的管理與監(jiān)控診斷，然而在統(tǒng)一規(guī)劃和指揮、協(xié)調(diào)多方組織和管理等方面仍有缺失。

做好艦船裝備全壽命過程的質(zhì)量管理和控制是一項(xiàng)長期、多方協(xié)作難度較大的工作。艦艇的理論驗(yàn)證、研發(fā)與技術(shù)的選型和實(shí)施、艦艇生產(chǎn)建造與裝備安裝、整體調(diào)試與試驗(yàn)試航、船舶使用和維修保養(yǎng)、退役后報(bào)廢回收等過程較為漫長且環(huán)節(jié)眾多。隨著時(shí)間的推進(jìn)，特定階段的質(zhì)量因素也可能產(chǎn)生變化。因此，在全壽命過程中應(yīng)該做好以下工作：一方面，在不同階段對(duì)于質(zhì)量的定義和管理不同，需要針對(duì)各階段逐一定義，如理論驗(yàn)證質(zhì)量、設(shè)計(jì)研發(fā)質(zhì)量、建造質(zhì)量等；另一方面，為確保各階段質(zhì)量達(dá)標(biāo)，需將質(zhì)量相關(guān)的管理和保障工作進(jìn)行細(xì)分和歸納。將全面的質(zhì)量管理作為全壽命過程的質(zhì)量管理的手段，可以圍繞統(tǒng)一的管理途徑和管理體系展開，從全員參與、全過程管理、應(yīng)用全面方法和統(tǒng)一全面的質(zhì)量目標(biāo)等方面入手。

1.2 全壽命過程質(zhì)量管理的具體內(nèi)容

對(duì)于艦船建造階段的質(zhì)量，可以稱其為“建造質(zhì)量”，基于全壽命周期的建造質(zhì)量管理可從以下方面入手：

1）全員參與，不僅由船體建造的設(shè)計(jì)成員和生產(chǎn)部門的成員參與其中，而是設(shè)計(jì)人員、船載設(shè)備研發(fā)人員、試驗(yàn)試航的工作人員、艦船船員等都可以通過不同的形式參與，了解艦船建造階段的建造效果、建造材料與工藝、建造工序等內(nèi)容。國外軍方的CAIV模式提供了一種新式的管理思路，這種模式不再忽略其他階段人員的建議和意見，而是將前后階段的參與活動(dòng)標(biāo)記為獨(dú)立的變量并影響到建造階段中，使艦船裝備在全壽命過程中對(duì)提升建造質(zhì)量產(chǎn)生作用。

2）全面的過程管理則從設(shè)計(jì)、建模與仿真等一體化的層面，推動(dòng)全壽命過程中各階段的技術(shù)協(xié)同銜接，通過上下游環(huán)節(jié)的輸出物與輸入物高度兼容來確保設(shè)計(jì)建模與仿真環(huán)境的有效性。以理論驗(yàn)證階段為例，在論證階段向設(shè)計(jì)階段交接時(shí)，應(yīng)將完整理論深度的電子樣船的樣品數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)紙質(zhì)文件，以與設(shè)計(jì)階段兼容的形式一同交付，為設(shè)計(jì)階段提供同源的基礎(chǔ)環(huán)境。同理，在設(shè)計(jì)階段向建造階段、建造階段向試驗(yàn)試航階段等交接中也應(yīng)遵照這一原則，形成全壽命過程中向前反饋、向后指導(dǎo)的螺旋式過程。

3）全面的方法可以針對(duì)不同階段的質(zhì)量管理問題，將各類管理模式、統(tǒng)計(jì)方法等納入體系知識(shí)庫中。在管理領(lǐng)域中，對(duì)質(zhì)量管理的討論和研究時(shí)間久，數(shù)量多，成果和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)豐富，有很多成熟和規(guī)范的管理體系模式；在具體過程中，有能力指數(shù)、控制圖、策略曲線等較為成熟的統(tǒng)計(jì)手段可適用。為艦船裝備的全壽命周期建立全面的方法知識(shí)庫，使全員方便獲取學(xué)習(xí)管理和統(tǒng)計(jì)的方法，有利于各類方法在全過程中的融會(huì)貫通，使全過程的信息資源更好傳達(dá)。

4）全面的質(zhì)量觀應(yīng)覆蓋到艦船裝備的全壽命過程中，包括產(chǎn)品質(zhì)量、管理質(zhì)量、工序質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量等多方面，是完整過程及開展各階段工作的一致目標(biāo)，是各階段中各參與角色和人員共識(shí)的質(zhì)量價(jià)值觀。其中，產(chǎn)品質(zhì)量和工序質(zhì)量是艦船在設(shè)計(jì)和建造中重點(diǎn)關(guān)注和主抓的對(duì)象，其質(zhì)量規(guī)范、質(zhì)量管理手段和驗(yàn)證手段及技術(shù)都較為成熟；而與目標(biāo)無直接關(guān)聯(lián)，如日常工作質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量等重視程度通常不足。全面的質(zhì)量觀望期從盡量完整的維度，在合適的性價(jià)比下提升全過程的整體質(zhì)量水平[2]。

2 艦船裝備維修保障系統(tǒng)的意義

2.1 艦船裝備的維修管理類型劃分

艦船裝備的維修管理按其所處階段特點(diǎn)可分為前期維修管理、運(yùn)行期間維修管理、報(bào)廢更新期間維修管理。這三類維修管理涵蓋了艦船裝備的全壽命過程。

1）裝備的前期維修管理應(yīng)用在裝備從論證到交付使用的階段，對(duì)應(yīng)于艦船的研發(fā)建造階段，包括理論驗(yàn)證、整體設(shè)計(jì)、設(shè)備研發(fā)、船體建造、試驗(yàn)試航等階段中的質(zhì)量管理和監(jiān)測(cè)診斷工作。這一階段是全壽命過程中極為關(guān)鍵的部分，除保障裝備在設(shè)計(jì)和建造等過程中達(dá)到安全穩(wěn)定、適用可靠、易維修等要求外，對(duì)裝備進(jìn)行合理的綜合性預(yù)判、嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)范開展設(shè)計(jì)活動(dòng)和驗(yàn)收試航工作，可以避免盲目推崇先進(jìn)技術(shù)、缺失環(huán)境保護(hù)、后期管理和維護(hù)成本不可控等問題，以免因?yàn)椴缓糜?、無法用等問題帶來前期各種資源的浪費(fèi)。

2）裝備運(yùn)行期間的維修管理對(duì)應(yīng)于艦船的服役階段，包括使用期間的保養(yǎng)、維修、改造等工作的管理。在這一階段中，艦船裝備已經(jīng)投入使用，船員與相關(guān)干系人員已經(jīng)對(duì)裝備的結(jié)構(gòu)、操作、運(yùn)作原理等知識(shí)有了足夠的了解和操作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備故障發(fā)生頻率已經(jīng)進(jìn)入“浴缸曲線”中的低平期[3]。運(yùn)行期間的維修管理主要通過在管理和規(guī)章體系層面約束和規(guī)范操作人員及監(jiān)管人員的日常工作，以及在應(yīng)用技術(shù)層面通過限制、發(fā)現(xiàn)、控制等手段應(yīng)對(duì)操作失誤或工作環(huán)境突變所造成的設(shè)備隱患和故障。

3）裝備的報(bào)廢更新維修管理對(duì)應(yīng)于艦船的退役階段，是裝備經(jīng)歷年久磨損和部件老化后，對(duì)裝備進(jìn)行報(bào)廢或更新期間內(nèi)的維修管理工作。該階段，裝備出現(xiàn)故障的頻率顯著升高，且單次維修成本和綜合維修成本也明顯增長，甚至增加保養(yǎng)頻率也沒法控制裝備衰老退化的速度。與運(yùn)行期間維修管理相似，報(bào)廢更新的維修管理包括管理與規(guī)章體系層面和應(yīng)用技術(shù)層面，但其管理目標(biāo)除繼續(xù)保持裝備有效工作外，更側(cè)重于合理決策裝備報(bào)廢更新以及及時(shí)推動(dòng)退役流程。

2.2 艦船裝備的維修管理目標(biāo)與艦船裝備的維修保障系統(tǒng)

艦船裝備全壽命過程的維修保障工作是長期持續(xù)的、涵蓋多個(gè)階段、應(yīng)用不同目標(biāo)、涉及多種方式的復(fù)雜工作。在全壽命過程的不同階段中，維修管理工作的目標(biāo)選取范圍和影響因素及其影響程度均有不同，其中，前期階段的維修管理工作的目標(biāo)需要將裝備的適應(yīng)能力、應(yīng)用可靠性、技術(shù)適用性、可維護(hù)性、運(yùn)行安全能力、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等多種因素綜合考慮，確定好各質(zhì)量特性的指標(biāo)并貫穿到完整的裝備生命周期中，以期對(duì)后續(xù)階段提供指導(dǎo)；運(yùn)行階段維修管理工作的目標(biāo)是通過經(jīng)濟(jì)有效的工作完成艦船裝備在服役期間的穩(wěn)定工作狀態(tài)，通過良好的維修和保養(yǎng)，延長艦船裝備的可使用壽命；報(bào)廢更新階段的維修管理工作的目的是從裝備的保養(yǎng)，和維修歷史中，發(fā)現(xiàn)和識(shí)別裝備的退役或報(bào)廢征兆，為及時(shí)報(bào)廢更新裝備提供客觀的表述。

基于現(xiàn)代化信息技術(shù)的維修保障系統(tǒng)可以準(zhǔn)確和高效的完成全壽命過程中的各階段維修質(zhì)量管理工作。在技術(shù)維護(hù)層面，現(xiàn)代化信息技術(shù)可以支持使用更多的手段收集更全面的艦船裝備的運(yùn)行狀態(tài)和故障發(fā)生時(shí)的上下文信息；通過更加安全和快速的傳輸與存儲(chǔ)方式將其記錄下來，形成全面的裝備信息與故障信息庫；運(yùn)用大數(shù)據(jù)和智能學(xué)習(xí)等技術(shù)不斷積累和完善對(duì)于故障的診斷和分析，在故障預(yù)警、故障處理、裝備狀態(tài)評(píng)估等方面提供科學(xué)和準(zhǔn)確的技術(shù)支撐。在面向維修管理的體系建設(shè)方面，現(xiàn)代化信息技術(shù)已經(jīng)可以很好地使用系統(tǒng)來表述管理體系的相關(guān)內(nèi)容，通過工作流、任務(wù)流、目標(biāo)導(dǎo)向等領(lǐng)域應(yīng)用來規(guī)范和引導(dǎo)維修管理中的相關(guān)工作，以釋放出更多的人力來完成更多工作。

3 艦船裝備的維修保障系統(tǒng)

3.1 為維修保障系統(tǒng)做好需求分析

維修保障系統(tǒng)建設(shè)目的是為了解決艦船裝備全壽命過程中維修管理遇到的問題，在建設(shè)系統(tǒng)前需要做好需求分析工作。以維修保障系統(tǒng)為例，想要通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別和診斷故障，需要基于真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境中的裝備運(yùn)行數(shù)據(jù)和維修數(shù)據(jù)，維修保障系統(tǒng)需要具備存儲(chǔ)和分析功能。

3.2 對(duì)設(shè)計(jì)維修保障系統(tǒng)的分析

艦船裝備維修保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則可以參考計(jì)算機(jī)軟件工程領(lǐng)域中的設(shè)計(jì)原則，即設(shè)計(jì)時(shí)需考慮模塊化、可靠性、安全性、可維護(hù)性、易用性等方面的問題。維修保障系統(tǒng)通常會(huì)包含許多子功能系統(tǒng)，各子系統(tǒng)內(nèi)部有自身獨(dú)特的業(yè)務(wù)處理特性，子系統(tǒng)之間也存在必要的業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)層面的交互，因此定義好維修保障業(yè)務(wù)的模塊劃分，尋找合適的業(yè)務(wù)解耦合點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)展有重要的意義；系統(tǒng)需要采集和傳輸艦船裝備的核心信息，尤其對(duì)于軍用艦艇而言，系統(tǒng)的安全級(jí)別劃定和安全設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，應(yīng)貫穿于整個(gè)系統(tǒng)生命周期中；維修保障系統(tǒng)自身也需要穩(wěn)定的運(yùn)行，在保障其運(yùn)行可靠性和實(shí)用性的同時(shí)，需要兼顧維護(hù)和升級(jí)方面的需求。

在系統(tǒng)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)方面，將系統(tǒng)分成應(yīng)用數(shù)據(jù)集群層、文件倉儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)倉儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)分析層和系統(tǒng)應(yīng)用層等結(jié)構(gòu)。通過底層的集群式倉儲(chǔ)方式快速的存儲(chǔ)和讀取艦船裝備的保障信息；利用中間層的數(shù)據(jù)倉儲(chǔ)層儲(chǔ)存清洗和整理面向業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)；使用數(shù)據(jù)分析層進(jìn)一步加工數(shù)據(jù)并對(duì)裝備進(jìn)行多維度分析；在應(yīng)用層中向系統(tǒng)使用方提供和展示功能。

3.3 處理艦船裝備全壽命過程中的數(shù)據(jù)

在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域角度進(jìn)行分析，艦船裝備的維修保障數(shù)據(jù)可分為文件存儲(chǔ)系統(tǒng)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，并根據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不同分出不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)實(shí)例。在數(shù)據(jù)處理方面基于可靠性分析和故障預(yù)警等模型開發(fā)并行程序分析分配任務(wù)，對(duì)運(yùn)行時(shí)間、維修時(shí)間、備件消耗等情況進(jìn)行分析，通過應(yīng)用各類模型輸出對(duì)裝備的運(yùn)行狀態(tài)和維護(hù)情況進(jìn)行相關(guān)評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語

艦船裝備的全壽命過程包括艦船及其裝備的研發(fā)建造階段、服役階段和退役階段，覆蓋了艦船完整的生命周期，為其建立維修保障系統(tǒng)對(duì)于在全壽命周期內(nèi)提升艦船的科研建造效率和水平、保持裝備可靠安全的運(yùn)行狀態(tài)、延長裝備使用壽命和開展有效保養(yǎng)維修工作有著積極和重要的意義，為裝備維修部門制定維修計(jì)劃和裝備更新決策提供了科學(xué)的技術(shù)支撐，在軍工船舶領(lǐng)域中前景廣闊。除實(shí)際應(yīng)用的效果外，維修保障系統(tǒng)可以積累完整和全面的艦船裝備信息，對(duì)于建立科學(xué)和系統(tǒng)的艦船教培體系、培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人員也起到重要的作用。在軍民融合層面，軍工領(lǐng)域的科研與應(yīng)用持續(xù)民用相關(guān)領(lǐng)域共享著資源，對(duì)地方企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步、民用行業(yè)實(shí)現(xiàn)科技攻堅(jiān)和成果轉(zhuǎn)化起著積極作用，給我國現(xiàn)代化進(jìn)程帶來了更好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。