浅析方舱质量故障与可靠性保证的具体措施

刘尚军

（西安长峰机电研究所，陕西 西安 710065）

1.引言

对于方舱的使用具有相对较好的方便性，而且能够很好地适应多种运输方式，因此其作为地面设备中重要的装载平台，在智慧系统、卫星通信和电子对抗等领域中具有相对良好的应用。而当前随着方舱设计和制造技术的不断发展，其质量得到了较大的提升，装备品种也相对较多，但其在使用过程中仍存在一些问题，急需采取可靠性保证措施，有效解决其质量故障，提高应用水平。

2.方舱产品概述

方舱作为一种适用于多种运输形式的掩蔽体，除了舱内所装载的专用设备以外，一般是由机械和配电两大部分构成。其中机械部分包括升降机构、天线升降支架、油机吊具等舱体及附件；配电部分则包括接地组件、电源配置以及电磁屏蔽等[1]。

3.方舱质量故障类型

现阶段方舱质量故障问题是影响其使用质量的重要因素，通过整理我国某方舱生产厂在2019 年进行的售后服务业务，发现维修检测方舱、指挥系统方舱以及雷达方舱等产品中存在诸多问题，涉及质量故障产品多达93 个。但其中无严重质量问题和致命质量故障，具体问题汇总可如表1 所示。

表1 方舱质量故障汇总表

综合表中所示方舱质量故障，其具体表现可如下所述。

3.1 设计质量故障

设计质量决定着方舱产品的固有质量。当前设计质量问题发生主要原因是结构设计以及电气设计人员的专业技术水平有待提升。比如对方舱可靠性设计考虑不周全、设计经验不足、选用器材不合理等，致使方舱设计存在一定缺陷[2]。另外设计人员与用户沟通不足也是导致设计质量故障出现的重要因素，造成技术接口缺乏协调性、设计与实际使用相脱节。例如方舱系吊组件设计，注重发挥吊装、牵引和空中运输等作用，忽视了地面公路和铁路运输的固定功能，而且缺乏螺旋扣对松紧度的调节，从而造成方舱在运输使用过程中，存在较大的故障和问题。

3.2 出厂质量故障

方舱的生产对质量具有较大的影响，如果生产者的责任心不强，采用违规操作方法，未按照设计图纸要求等开展生产施工等。比如在出厂前开展电气设备布线作业时，出现导线损坏，并与线槽发生直接接触，就会出现短路现象、引发跳闸。再比如存在工具箱密封条脱胶情况，发生漏雨漏水、电气设备安装、调试不到位等现象。虽然在一定程度上，方舱出厂安装改进了工艺手段，但实际质量水平没有得到提升[3]。

3.3 器材质量故障

器材故障问题包括日光灯闪烁、不亮、箱门锁出现失灵、电源开关和断路器连接不良等。其中日光灯质量故障一般是由于电子镇流器不稳定而导致的，当方舱使用油机进行供电时，出现电压不稳或者电压峰值瞬间升高，就会损坏电子镇流器[4]。同时方舱的照明时间较长，灯源所发出的热量很难散发到灯罩的外侧，可能会对日光灯的使用寿命产生影响。另外箱门锁通常是用于手机柜以及配电箱门的抽屉部位，当期出现失灵状况时，就会因间隙较大而出现振动。同时由于方舱在运输过程中，不可避免地会发生振动以及频繁使用等情况，就会导致箱门锁内部零件损坏，引发质量故障。

3.4 维护、使用不当质量故障

方舱质量故障还包括使用和维护不当等，但其故障发生频次所占比重较小，部分问题是因用户操作不当而导致的，也有部分质量故障是因生产单位对说明书的编制不全面、要领指导不正确而导致的。例如对方舱升降机构联动杆装入到升降器方孔内，这一维护操作要求的技术性较强，而且不能出现顺序错误，为保障使用质量的良好，则应当描述为：将连动杆进行抬平，方便其两端的方头可有序插入到升降器方孔内，并对限位装置进行锁紧。同时部分方舱在使用和维护中，缺少必要的指示标识，增加用户的使用和维护难度。

4.方舱质量可靠性保障具体措施

4.1 明确最佳可靠性方案

基于可靠性工程理论，为有效降低方舱的质量故障率，应当在前期进行良好的准备工作，明确最佳可靠性方案，从而为提高方舱质量奠定良好基础。因此相关设计人员需要确定方舱的战技性能指标以及可靠性指标，再开展综合性分析，从而对方舱设计方案进行优化、注重技术成熟性和环境适应性，最大限度地满足可靠性要求。然后对方舱的结构和各个部件进行细化设计，按照维修性指标和可靠性指标进行方案编制。在初步方案形成后，应进行设计评审并编制科学的论证报告，要包含满足可靠性指标的优化处理方案、对可靠性产生影响风险的处理方案。比如针对方舱的质量故障可采取的具体可靠性保证措施有以下几点：对于设计质量故障中存在的问题，应当在设计工作开展前，对相关人员进行专业技术提高和更新，积极开展交流活动，促使设计人员之间相互学习、相互分享，减少出现设计疏漏，避免出现质量隐患，增强其可靠性。并且设计人员要与用户加强沟通联系，积极协调技术接口，尽可能满足用户实际需求，实现标准化、通用化和系列化设计。最后则是要强化设计图纸会审和评定，促使其具有全面性和完善性，尽可能地减少设计差错。

针对出厂质量故障的靠性保证措施是增强生产人员的责任心，加强各部门之间的协调配合、完善各项规章制度等。具体措施是在方案中确定产品入库出厂前的清点、包装以及产品交付检测等，确保出厂质量符合我国相关标准以及用户要求。制定严格的出厂质量安装、调试操作规范，按照图纸工艺和正确的检查方法，对待出厂方舱产品进行全面质量检查，避免在后续使用中出现质量故障。

对于器材质量故障采取可靠性保证措施有组织技术部门以及质量检验部门对常用器材和重要器材等进行综合评价，同时可采用第三方质量体系审核的方法，保障器材质量的可靠性，要求采购部门严把质量关，对外购器材和代用器材进行复检，如发现质量问题，及时反馈和解决，避免在后续使用中出现严重质量故障。

为确保方舱产品的正常使用和维护，应当合理编制说明书，对UPS 电源安装、升降机构联动杆装入到升降器方孔等做出合理的操作指导，如图1 所示，通过绘制方舱自动系统控制流程图，可以为相关使用和维护工作提供参考。对UPS 电源的可靠性保证，需基于维修性角度采用导轨、滑板式安装设计，将其布置在机柜或者是其他设备底层，避免出现质量故障，减少用户使用或者维护不当而引发的问题。

图1 方舱自动升降系统控制流程图

4.2 采用可靠性定量设计方法

保障方舱产品的可靠性，需采用定量设计方法，以满足各项性能指标。根据机械零部件的可靠性设计原理，为确保方舱设计符合客观实际，应当注重应力和强度处理，通过提高极限强度大于所受应力发生的概率，保证方舱零部件的可靠性和稳定性，其可依据公式如下：R=P{r ≥s}≥[R]

其中R 为可靠度、P{r ≥s}代表强度为r 大于或者等于应力s 的概率，[R]则是许用可靠度。在具体设计实践中，相关人员需要对方舱的零部件应力均值和标准差进行计算，明确零件结构、最佳工作状态以及功能关系等，以便于发现零部件所受应力和分布关系。然后计算方舱材料的强度均值和标准偏差，其是按照材料的特性、零件工作条件、破坏形式等，确定材料强度的分布参数。再求出零部件结构尺寸均值、标准偏差。从而能够计算最终可靠度，其公式如下：

其中ur及σr为材料极限强度的均值和标准偏差、us及σs为零部件应力的均值和标准偏差。由此可计算出可靠性系数Z，进而计算可靠度，其公式为：

而方舱系统的可靠度则是各零部件的可靠度之连乘积，因此将安全系数与可靠度、应力、强度等分布参数进行联系，可以有效确定取值，进而为可靠性设计提供参考。

4.3 针对环境采用可靠性保证措施

首先对配电系统选择具有耐高低温性能的元件器材，能够承受我国质量标准规定的力学环境和温度环境等，并确保电缆电线采用固定装置进行定位，实现电力接触可靠性；其次，对于舱体结构和内部设备，应当在孔口间采用耐高低温性能较好地填充化合物进行密封，对门窗等应用抗老化效果强的专用密封条。同时由于方舱本身具有一定的抗冲击和抗震动能力，但为确保内部设备零部件的可靠性和安全性，仍需安装多方位减震装置，进一步提高抗震性能；再次，方舱的使用通常是处于比较恶劣的环境中，因此在可靠性防护设计过程中，还需对配电箱等采用整体性的密封措施，并设计三相电电路，避免出现缺相和断相等情况；最后要对所有的紧固件进行防锈，可选用不锈钢等材质，充分保证方舱系统的可靠性。

5.结语

当前随着方舱产品在多个领域中的应用，促使其数量和类型不断增多，虽然其技术已经相对成熟，很少发生严重质量问题，但其仍存在一些故障隐患。为加强其防护性能，则要对其采取可靠性保证措施，从设计方面入手，通过制定最佳可靠性方案、采用定量设计方案和针对环境采取可靠防护措施，以最大限度地提高方舱使用安全性，充分满足国防建设以及战备的需求。