装备维修质量信息分析与应用综述

2022-11-26贾平凡曹军海

中国设备工程 2022年20期

贾平凡，曹军海

（陆军装甲兵学院，北京 100071）

1 装备维修质量信息分析重要性及应用

部队战斗力的高低在一定程度上是由部队的装备所决定的，装备的及时检查与维修是保持和提高部队战斗力的一个重要因素。随着现代技术的不断发展，高新科技在武器装备中的应用也更加的深入，对于装备维修提供全新手段的同时也提出了更新、更高的要求。其中信息的收集与分析就是高新技术发展为装备维修提供的新手段。我们知道，装备在使用过程中会产生大量的信息，对这些信息进行及时的收集和分析，在经过大量的筛选与甄别后，往往可以发现一些故障信息的相同或相似之处，通过进一步的计算与分析探究，能够找出装备故障信息之间存在一定的发展规律，掌握这些规律，有利于工作人员相对科学地对故障出现的情况进行合理预测，从而尽可能地避免故障出现，减少不必要的开支，此外，进行装备维修质量信息分析也能够对于装备的维修提供指导性的意见，进一步提高装备的可靠性和维修水平。

2 装备维修质量信息分析现状

就目前国内装备维修信息收集现状而言，并没有建立专门的装备维修性数据收集与分析工作体系，而是与故障数据收集工作共同进行的，所以，及时准确地对维修装备的数据进行收集与分析是一件相对困难的工作，这在一定程度上不利于装备维修质量信息分析工作的进行。由于装备在长期的使用的过程中，会产生大量的信息，对这些信息进行收集与分析是一件难度相对较大的系统工程，在这一过程中需要投入大量的人力、物力、财力，尽管国内外的一些研究单位已经开发出了一些装备维修信息管理系统，但是对于具体的数据分析评估功能尚不完善。

3 装备维修信息内容

3.1 维修信息

装备故障及维修装备信息主要包括以下的这几个子部分，分别是：①装备信息；②装备故障及其维修备件信息；③维修装备技术资料信息和维修备件配套的设施；④维修设备信息；⑤备件信息。

（1）装备信息。装备信息是指针对于某种特殊装备的使用本身而所应该同时具有的装备某些的基本技术性能信息和一些日常装备使用信息。就该装备基本信息资料内容而言，包括该型号装备的通用名称、型号、生产日期、厂家、批次、建议使用寿命等信息。装备的使用条件信息应包括本装备应适合的最佳使用的环境、状态、寿命、单位载荷以及其最佳使用工作时间等。

（2）装备故障维护信息。装备故障维护信息由2个部分组成，分别是装备故障信息和维修信息。装备故障信息分别由以下几个部分组成，分别是故障的时间、故障出现的部位、故障出现时的表现以及故障出现的原因，应该承担此次故障责任的单位，以及对故障进行纠正所采取的措施。装备维修信息包括以下几个方面，分别是在维修过程中将故障定义的级别、采取维修的方式、维修的具体时间、在维修过程中消耗的资源、针对故障所采取的维修计划、采取的维修措施以及进行维修的次数。

（3）技术资料信息。技术资料信息对于装备维修起着重要作用，包括以下几个方面，分别是装备出厂所自带的维修手册、使用说明、装备进行维护的正确规程，以及相关的维修法律法规和文件政策等资料。

（4）维修设施设备信息。维修设施设备信息网站主要是有维修场所设施信息网站和维修单位设备信息网页2个主体部分共同组成。维修装备设施信息主要包括各种用于机动保障或装备设施维修作业所需配备的各种永久性建筑物或各种半固定永久性设施的基础构筑物设施以及其相应附属维修设备，包括各种维修设备场地、维修空间、装备仓库、专业军事训练设备与专用科技场所等维修辅助设备信息，包括各类测试计量设备及维修检测设备、试验鉴定设备及计量分析与维修校准检验设备、搬运维修设备、拆装修理设备工具等各种固定设施保障维护设备工具和特种机动维护保障设备。

（5）备件信息。备件信息系统包括了备件供应商基本供应商信息、存储供应商信息、出入库信息和备件的订货供应信息。备件信息表包括有以下这几个小方面，分别是备件数量的单位名称、计量设备的设计单位、生产厂家、备件种类的具体批次、数量、类型、尺寸、重量、基准价格以及出厂的日期。背景信息存储需要的基础信息条件主要内容包括存储基础信息条件的4个基本构成条件时间、费用、地点、数量，以及信息存储的技术状态要求等以及其他的各个主要相关因素。备件出入库信息，包括未出入库备件的入出库时间、原因数量、技术状态情况等信息，以及各备件经办人情况简介等其它各种有关信息。

3.2 维修信息分析技术

维修装备信息采集分析相关技术研究主要应用领域包括对技术可靠性进行分析、技术维修性设备分析、技术应急保障型设备可靠性分析、技术备件、需求量优化与技术库存结构优化技术等。

（1）可靠性的分析方法是指通过分析计算可以得出技术装备在系统规定的技术条件下运行和系统规定工作时间范围内设备完成所规定运行功能状态的总概率,以及通过分析计算可以得出维修装备可能出现技术故障发生的总时间概率、能够对这些故障及时修复概率。

胡启国等提出将T-S故障树和区间模糊多态贝叶斯网络相结合的可靠性分析方法，解决了传统可靠性分析方法在多状态且难以获得精确故障率的装备系统可靠性评估中的不足。王旭等提出基于安全度约束的装备维修可靠性分析方法，通过装备结构与故障分析,结合安全度约束,获取了维修数据的可靠性分布,计算了装备剩余可维修价值，解决了传统装备维修技术无法获取维修数据的平均分布结果,导致维修技术的可靠性分析具有较大误差的问题,提高了装备维修效率。雷世英等提出一种基于服役条件下的历史工况参数，结合装备性能模型对装备损伤进行计算，之后考虑服役条件下的多模态数据，建立了累积损伤指数模型，融合历史协变量信息对装备进行可靠性分析，实现特定使用条件下的装备可靠性分析及剩余寿命预测，为装备视情维修决策提供更好的支持。胡伟飞等针对武器装备运行过程中外界载荷及自身属性存在不确定性导致失效的问题,提出了一种基于泰森多边形区域划分的装备可靠性分析法，此方法结合自适应克里金代理模型对全局进行多边形区域划分，选取最敏感区域，通过主动学习函数筛选样本点，进而迭代更新武器装备的克里金模型，高效降低武器装备的维修可靠性分析计算成本。

（2）维修性指标的综合分析性评估，一般是评估在所规定维修的级别条件之下和在规定维修的总时间周期内，进行修复性维修的总工作时间周期与所有在规定该维修级别基础上进行被要求修复性产品修理的产品故障总数的之反比函数。王强等对当今的维修指标分门别类,确定以装备性能、维修成本和维修规划完成环境作为复杂电子系统预防性维修指标的选取方向。经过层层挑选后决定了由装备有效度、维修时间达标率和维修操作完成率构成的预防性维修评估指标体系。刘海林以某项装备为课题,针对此项装备现场维修性试验数据子样较小的特征,研究了其维修性指标之一平均维修耗时的小子样验证和评价方法,且应用此方法对装备的维修性指标进行了评价和验证。他针对一线部队上报的维修性信息定下了维修性指标的分布模型还有怎样从统计理论的层面验证模型的正确与否和以往信息与现场信息的是否吻合等；最后依据贝叶斯理论，利用贝叶斯序贯概率比检验的方法对装备的平均维修耗时进行检验，得到了平均修复时间的贝叶斯估计。张朝温分析了装备故障的原因、存在的问题，制订了维修指标，论述了配合比参数，而后提出合理的解决措施、程序、注意事项、维修方法，对结果进行了理论力学指标测定。汤姆·斯万特松等归纳了多项由自然分子系统欧洲代理处(European Factory for Natural Molecular Systems,EFNMS)召开的维修指标讨论会决议，此会为采集维修指标信息的新路子,并且为一个信息采集和培训怎样运用指标的集合体，它调查研究维修指标的含义和从军工企业采集数据的必要性，而后阐述了这些指标在军工企业维修记分档案中的应用,最后介绍了目前广泛使用的欧洲标准prEN15341<关键维修信息指标>（KPI）。

（3）维修保障设备评估方法主要的是评价估算维修性保障的设备需求的实际满足率与备件利用率等。李春亮在分析装备维修保障设备建设需求和存在矛盾基础上，从系统规划装备维修保障设备体制建设、优化调整装备维修保障设备种品种结构、合理制定装备维修保障设备配发形式、健全装备维修保障设备信息体制等方面，提出评估解放军装备维修保障设备建设的模式。李浩以现有装备维修保障体制为基础，建立装备维修保障设备贴近实战化评估指标体系，并联系交战过程建造了含多项指标的定量评价模型，经过应用基于熵权的模糊综合评估法对装备维修保障设备配备科学性施行定量分析整体评估，评估结果可支持设备配备分析，进而支持配备方案优化措施的制订，提升设备配备方案的科学性，促进维修保障设备的实战化水平。武高卫等依据复杂装备普遍采用的k/N系统故障单元维修规律，创造了批量维修策略,并基于这项策略建立了k/N系统可用度模型，利用MQ/M/c排队理论，对影响装备可用度的重大指标进行了演算和修心；然后，建立了由n个k/N系统组成的复杂装备的多样化维修保障设备的优化配置模型，采用边际效应评估法对多种维修保障设备进行整体优化。验证表明，所建立的模型具有较高可操作性，能为装备维修保障人员提供决策支持。

（4）实际备件需求率的平均计算则是完全基于装备零部件寿命周期以及备件累计的工作时间周期与平均失效率等所进行决定的。任喜等提出了基于灰色关联模型确定装备备件种类的方式，从影响决定备件种类的需求率、经济性、维修性、关键性、故障率、采购周期等方面入手，对零（部）件及其元件进行分析，解决了装备备件品种的确定困难。宋光浩结合装备维修备件需求合理配置问题，从装备故障预测的角度出发，研究了各种维修保障模式下的备件需求率预测方法，分析了多个维修保障模式与备件数量的关系，分别采用非齐次Poisson过程模型、一般维修保障模型和C-G维修保障模式模型，制定了相应维修模式下的定期备件需求清单，解决了装备备件过剩的问题。李巧君根据现阶段装备使用特点，提出包括定定费用备件优化和优可靠度备件化的装备备件优化模型，以可靠度除以费用作为目的函数，采用Ant colony算法改进极限学习机求解所建模型，将极限学习机的初始权重和阈值当作Ant colony算法内各爬行路径节点，通过最佳路径搜索获得全体最优解，实现装备备件需求优化，保证了装备在动行期间的随时可用程度。邵文龙等立足精准预测备件要求准确的备件信息的现实，研究了装备备件信息源，从解决需求与客观存在之间的矛盾出发，提出备件维修信息的收集内容、流程和方式，为有效预测备件需求提供了数据支撑。