工业工程技术在火炮维修性设计中的应用研究

高亢 郝永锋 王天辉

摘 要： 对工业工程常用技术用于火炮维修性设计的方法进行了探讨，包括基于流程分析的维修动作流程标准化设计、基于动作分析的维修操作优化设计、基于人机工程的维修性定性定量指标验证、基于价值工程的维修决策等。

关键词： 工业工程技术；火炮；维修性设计；人机工程

【中图分类号】 F416.6 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）11-0153-01

引言

火炮的维修性设计必须经过人、火炮、维修工具（设施）的相互作用才能可靠的发现问题。目前火炮的维修性设计已经部分的依托虚拟样机进行开展，虚拟维修技术越来越多的运用于维修性分析工作。例如利用虚拟维修进行火炮维修性定性因素的分析，这种分析更直观的考虑了人机工程方面的影响因素等。[1]。一方面，确保了火炮的并行设计；另一方面，为及早发现维修性设计缺陷提供了思路。而人机工程，正是工业工程技术的一种。

工业工程技术是研究人、物料、设备、资源和信息所组成的综合系统的设计、改善和设置的工程技术，它应用数学、物理学等自然科学和社会科学方面的专门知识和技术以及工程分析和设计的原理和方法来确定、预测和评价由该系统可得到的结果。[2]。实际上，在虚拟维修环境下，工业工程技术可以广泛的应用于火炮维修性设计过程中，在维修流程优化、维修动做标准化、维修性定性和定量分析、以及修理方式确定等过程中产生积极作用。对于设计阶段维修性工作的开展具有重要的参考价值。

1基于流程分析的维修工作流程标准化设计

当前的维修标准一般只是对火炮维修质量的要求，而对于维修工作中的维修工序、

各工种之间的配合与衔接、维修准备、维修人员的操作等等没有制定标准的工作流程，以至于经常导致后期发生维修失误等问题。流程分析是工业工程的一项基础分析工具，对于一个新研火炮来说，其故障点位、成因以及处理方法都是有经验可循的。[3]。应在前期调研诊断的基础上，确定出排除故障的维修事件，并给出维修操作的流程描述，然后应用ECRS方法（取消、合并、重排、简化）进行维修流程优化，从而获得最佳的维修工作流程。

2基于动作分析的维修操作优化设计

动作分析是对作业动作进行细致的分解研究，分析每一个动作要素与其他动作要素的关系，以排除多余动作。在虚拟环境中针对一个维修操作的流程，首先将维修过程进行分解，一个维修任务包含若干个维修作业，一个维修作业包含若干个维修动作，每一个维修动作由基本维修动作组合而成，基本维修动作包括走一步、抓取工具、放置、移动、搬运等等，这些基本维修动作可以由数据库中相对应的动作函数调用。按照维修过程分解的逆过程，可以实现火炮维修的动态仿真。通过对维修过程动态仿真的动作要素分析改进操作，排除冗余，达到对维修操作的优化。

3基于人机工程的维修性定性指标的设计与验证

人机工程是以人的生理和心理特点为依据，分析研究人、机械、环境之间的相互作用，以人的安全、健康、舒适为目的，为设计人——机械——环境配合达到良好乃至最佳状态的系统，提供理论和方法的科学[4]。在火炮设计阶段开展维修性定性因素的设计与验证，其难处有两个。一是无法将人的因素纳入维修性分析的范围，虚拟人技术的运用解决了这一难题；二是缺乏可信度较高的样机模型，虚拟样机的出现解决了这一难题。基于人机工程对维修性进行定性分析，主要考虑的是火炮的维修性设计是否符合可达性、可视性、维修姿势的受力分析、疲劳度分析、安全分析等，其思路是：将虚拟人、虚拟样机导入虚拟场景中进行维修操作，通过与虚拟样机的交互进行动态测试，以判断分析诸如维修部位是否具有足够空间、是否可达、可视，在任何需要工具进行安装的区域是否可以进行操作等等，给出火炮在定性因素方面的评价。

4基于维修动作标准化的维修性定量指标的验证

定量评价是对火炮的维修性指标进行验证。要求在自然故障或模拟故障条件下，根据调研和试验中得到的数据，进行分析判定和评估，以确定其维修性是否达到设计的指标要求。

对于火炮维修性指标来说，人们更注重定量指标是否达到要求。在虚拟环境中，依据维修动素标准数据库，进行维修操作的动态仿真，可以生成火炮维修的客观时间。这个时间要依据当前的修理水平经过评定转化为规定条件下的标准时间。对火炮各个维修部位维修时间的仿真结果可以得出火炮维修时间的仿真数据，为定量指标的验证提供可靠样本。

5基于价值工程的火炮维修方式的选择

价值工程就是以最低的总成本、为切实可靠的达到产品或作业的必要功能所进行的致力于功能分析的、有组织的活动[5]。对于火炮维修来说，离不开技术和经济的组合。因此，利用价值工程，可以在“价值”最优的基础上，选择最佳的维修级别。

火炮的维修方式主要有事后维修、定期维修、视情维修、改善维修等[6]，作为维修方式的“价值”目标，主要有维修方式的实用性（可接受）、附加价值（质量高、可预测）、

费用（平均维修时间短、备件库存充足）、安全等因素。

结语

将工业工程技术运用于火炮维修性设计，体现出传统的维修性设计在维修工作流程设计、维修动作优化、维修性定性因素和定量因素的验证、以及修理方式决策等方面存在改进的空间。而工业工程技术可以提供良好的帮助，使得火炮维修性设计规范化、标准化、科学化。因此在火炮维修性设计领域大力推广工业工程技术具有光明的前途。与此同时，应注重引入工业工程方法的整体性，避免只在局部细枝末节的改造。

参考文献

[1] 蔡鑫。基于价值工程的业务流程优化研究[M].济南：山东大学，2011.

[2] 王知津，周鹏，韩正彪。工业工程视角下的图书馆管理创新[J].图书馆杂志2012，9：5-6.

[3] 吕川。维修性设计分析与验证[M].北京：国防工业出版社，2012.55-56.

[4] 曾毅。.基于维修性设计的可达性分析评价技术研究[D].長沙：国防科技大学，2007.