舰船装备维修保障系统及其全寿命过程分析

韩海坤

（中船澄西船舶修造有限公司，江苏 无锡 214433）

0 引言

装备的维修保障属于装备管理中非常重要的部分,维修保障能更好地提高装备利用率。国家科学技术的快速发展,增强了武器装备高新科技的运用程度,武器装备的升级也给传统的维修保障带来了一定的困难。随着科技模式的不断发展,传统的武器装备维修保障技术已经落后,持续使用会降低武器战斗力。因此,可以利用先进的科技设备与互联网技术,在智能领域方面进行开发,设计出符合舰船装备要求的远程维修保障系统,这不仅可以充分发挥部队的战斗力,更能使舰船装备处于最佳技术状态,提高装备的保障能力。

1 舰船装备的全寿命过程

因舰艇和船舶使用目的和工作环境不同，舰船装备分为不同种类。但舰艇和船舶仍有很多基础共性，比如，在构造组成方面均由主船体和上层建筑组成；在船载设备与系统方面由动力装置和辅助装置构成。舰船装备的分类多样复杂，电力、机械、电子等子系统间耦合程度较高且工作状态与特点不尽相同，其所可以承受的冲击、摇摆与振动、震动颠簸等工作环境和严酷等级也各有差异。因此，做好舰船中各装备的质量管理工作和装备运行状态监控与故障诊断工作具有实质且重要的意义[1]。

1.1 舰船装备的全寿命过程

通常情况下，舰船的完整寿命过程包括研发建造阶段、舰船服役阶段和舰船退役阶段。其中，舰船的研发建造阶段又细分为理论验证阶段、整体设计阶段、系统设备研发阶段、船体建造阶段、试验与试航阶段等；舰船服役阶段可以细分为日常使用阶段、日常保养维修阶段和计划维修阶段，对于军用舰艇，还额外包括训练使用阶段和作战使用阶段。在质量问题与质量管理方面，舰船装备的质量涵盖众多需求，包括适应能力、应用可靠、易于维护、运行安全、技术适用与通用、经济环保等特点，对于军用舰艇中的装备，还应保障训练与作战性能。当前，我国对舰船装备在某一单独阶段质量管理的研究讨论较多，应用实施也颇有效果。将舰船装备的全寿命周期作为一个完整体，从整体角度去关注和处理质量的管理与监控诊断，然而在统一规划和指挥、协调多方组织和管理等方面仍有缺失。

做好舰船装备全寿命过程的质量管理和控制是一项长期、多方协作难度较大的工作。舰艇的理论验证、研发与技术的选型和实施、舰艇生产建造与装备安装、整体调试与试验试航、船舶使用和维修保养、退役后报废回收等过程较为漫长且环节众多。随着时间的推进，特定阶段的质量因素也可能产生变化。因此，在全寿命过程中应该做好以下工作：一方面，在不同阶段对于质量的定义和管理不同，需要针对各阶段逐一定义，如理论验证质量、设计研发质量、建造质量等；另一方面，为确保各阶段质量达标，需将质量相关的管理和保障工作进行细分和归纳。将全面的质量管理作为全寿命过程的质量管理的手段，可以围绕统一的管理途径和管理体系展开，从全员参与、全过程管理、应用全面方法和统一全面的质量目标等方面入手。

1.2 全寿命过程质量管理的具体内容

对于舰船建造阶段的质量，可以称其为“建造质量”，基于全寿命周期的建造质量管理可从以下方面入手：

1）全员参与，不仅由船体建造的设计成员和生产部门的成员参与其中，而是设计人员、船载设备研发人员、试验试航的工作人员、舰船船员等都可以通过不同的形式参与，了解舰船建造阶段的建造效果、建造材料与工艺、建造工序等内容。国外军方的CAIV模式提供了一种新式的管理思路，这种模式不再忽略其他阶段人员的建议和意见，而是将前后阶段的参与活动标记为独立的变量并影响到建造阶段中，使舰船装备在全寿命过程中对提升建造质量产生作用。

2）全面的过程管理则从设计、建模与仿真等一体化的层面，推动全寿命过程中各阶段的技术协同衔接，通过上下游环节的输出物与输入物高度兼容来确保设计建模与仿真环境的有效性。以理论验证阶段为例，在论证阶段向设计阶段交接时，应将完整理论深度的电子样船的样品数据与传统纸质文件，以与设计阶段兼容的形式一同交付，为设计阶段提供同源的基础环境。同理，在设计阶段向建造阶段、建造阶段向试验试航阶段等交接中也应遵照这一原则，形成全寿命过程中向前反馈、向后指导的螺旋式过程。

3）全面的方法可以针对不同阶段的质量管理问题，将各类管理模式、统计方法等纳入体系知识库中。在管理领域中，对质量管理的讨论和研究时间久，数量多，成果和应用经验丰富，有很多成熟和规范的管理体系模式；在具体过程中，有能力指数、控制图、策略曲线等较为成熟的统计手段可适用。为舰船装备的全寿命周期建立全面的方法知识库，使全员方便获取学习管理和统计的方法，有利于各类方法在全过程中的融会贯通，使全过程的信息资源更好传达。

4）全面的质量观应覆盖到舰船装备的全寿命过程中，包括产品质量、管理质量、工序质量、服务质量等多方面，是完整过程及开展各阶段工作的一致目标，是各阶段中各参与角色和人员共识的质量价值观。其中，产品质量和工序质量是舰船在设计和建造中重点关注和主抓的对象，其质量规范、质量管理手段和验证手段及技术都较为成熟；而与目标无直接关联，如日常工作质量和服务质量等重视程度通常不足。全面的质量观望期从尽量完整的维度，在合适的性价比下提升全过程的整体质量水平[2]。

2 舰船装备维修保障系统的意义

2.1 舰船装备的维修管理类型划分

舰船装备的维修管理按其所处阶段特点可分为前期维修管理、运行期间维修管理、报废更新期间维修管理。这三类维修管理涵盖了舰船装备的全寿命过程。

1）装备的前期维修管理应用在装备从论证到交付使用的阶段，对应于舰船的研发建造阶段，包括理论验证、整体设计、设备研发、船体建造、试验试航等阶段中的质量管理和监测诊断工作。这一阶段是全寿命过程中极为关键的部分，除保障装备在设计和建造等过程中达到安全稳定、适用可靠、易维修等要求外，对装备进行合理的综合性预判、严格遵照相关规范开展设计活动和验收试航工作，可以避免盲目推崇先进技术、缺失环境保护、后期管理和维护成本不可控等问题，以免因为不好用、无法用等问题带来前期各种资源的浪费。

2）装备运行期间的维修管理对应于舰船的服役阶段，包括使用期间的保养、维修、改造等工作的管理。在这一阶段中，舰船装备已经投入使用，船员与相关干系人员已经对装备的结构、操作、运作原理等知识有了足够的了解和操作经验，设备故障发生频率已经进入“浴缸曲线”中的低平期[3]。运行期间的维修管理主要通过在管理和规章体系层面约束和规范操作人员及监管人员的日常工作，以及在应用技术层面通过限制、发现、控制等手段应对操作失误或工作环境突变所造成的设备隐患和故障。

3）装备的报废更新维修管理对应于舰船的退役阶段，是装备经历年久磨损和部件老化后，对装备进行报废或更新期间内的维修管理工作。该阶段，装备出现故障的频率显著升高，且单次维修成本和综合维修成本也明显增长，甚至增加保养频率也没法控制装备衰老退化的速度。与运行期间维修管理相似，报废更新的维修管理包括管理与规章体系层面和应用技术层面，但其管理目标除继续保持装备有效工作外，更侧重于合理决策装备报废更新以及及时推动退役流程。

2.2 舰船装备的维修管理目标与舰船装备的维修保障系统

舰船装备全寿命过程的维修保障工作是长期持续的、涵盖多个阶段、应用不同目标、涉及多种方式的复杂工作。在全寿命过程的不同阶段中，维修管理工作的目标选取范围和影响因素及其影响程度均有不同，其中，前期阶段的维修管理工作的目标需要将装备的适应能力、应用可靠性、技术适用性、可维护性、运行安全能力、经济环保等多种因素综合考虑，确定好各质量特性的指标并贯穿到完整的装备生命周期中，以期对后续阶段提供指导；运行阶段维修管理工作的目标是通过经济有效的工作完成舰船装备在服役期间的稳定工作状态，通过良好的维修和保养，延长舰船装备的可使用寿命；报废更新阶段的维修管理工作的目的是从装备的保养，和维修历史中，发现和识别装备的退役或报废征兆，为及时报废更新装备提供客观的表述。

基于现代化信息技术的维修保障系统可以准确和高效的完成全寿命过程中的各阶段维修质量管理工作。在技术维护层面，现代化信息技术可以支持使用更多的手段收集更全面的舰船装备的运行状态和故障发生时的上下文信息；通过更加安全和快速的传输与存储方式将其记录下来，形成全面的装备信息与故障信息库；运用大数据和智能学习等技术不断积累和完善对于故障的诊断和分析，在故障预警、故障处理、装备状态评估等方面提供科学和准确的技术支撑。在面向维修管理的体系建设方面，现代化信息技术已经可以很好地使用系统来表述管理体系的相关内容，通过工作流、任务流、目标导向等领域应用来规范和引导维修管理中的相关工作，以释放出更多的人力来完成更多工作。

3 舰船装备的维修保障系统

3.1 为维修保障系统做好需求分析

维修保障系统建设目的是为了解决舰船装备全寿命过程中维修管理遇到的问题，在建设系统前需要做好需求分析工作。以维修保障系统为例，想要通过计算机系统自动识别和诊断故障，需要基于真实生产环境中的装备运行数据和维修数据，维修保障系统需要具备存储和分析功能。

3.2 对设计维修保障系统的分析

舰船装备维修保障系统的设计原则可以参考计算机软件工程领域中的设计原则，即设计时需考虑模块化、可靠性、安全性、可维护性、易用性等方面的问题。维修保障系统通常会包含许多子功能系统，各子系统内部有自身独特的业务处理特性，子系统之间也存在必要的业务与数据层面的交互，因此定义好维修保障业务的模块划分，寻找合适的业务解耦合点，对系统的维护和扩展有重要的意义；系统需要采集和传输舰船装备的核心信息，尤其对于军用舰艇而言，系统的安全级别划定和安全设计是至关重要的环节，应贯穿于整个系统生命周期中；维修保障系统自身也需要稳定的运行，在保障其运行可靠性和实用性的同时，需要兼顾维护和升级方面的需求。

在系统的总体架构设计方面，将系统分成应用数据集群层、文件仓储层、数据仓储层、数据分析层和系统应用层等结构。通过底层的集群式仓储方式快速的存储和读取舰船装备的保障信息；利用中间层的数据仓储层储存清洗和整理面向业务的数据；使用数据分析层进一步加工数据并对装备进行多维度分析；在应用层中向系统使用方提供和展示功能。

3.3 处理舰船装备全寿命过程中的数据

在计算机领域角度进行分析，舰船装备的维修保障数据可分为文件存储系统和非结构化数据存储系统，并根据存储结构不同分出不同的数据存储实例。在数据处理方面基于可靠性分析和故障预警等模型开发并行程序分析分配任务，对运行时间、维修时间、备件消耗等情况进行分析，通过应用各类模型输出对装备的运行状态和维护情况进行相关评价。

4 结语

舰船装备的全寿命过程包括舰船及其装备的研发建造阶段、服役阶段和退役阶段，覆盖了舰船完整的生命周期，为其建立维修保障系统对于在全寿命周期内提升舰船的科研建造效率和水平、保持装备可靠安全的运行状态、延长装备使用寿命和开展有效保养维修工作有着积极和重要的意义，为装备维修部门制定维修计划和装备更新决策提供了科学的技术支撑，在军工船舶领域中前景广阔。除实际应用的效果外，维修保障系统可以积累完整和全面的舰船装备信息，对于建立科学和系统的舰船教培体系、培养相关专业人员也起到重要的作用。在军民融合层面，军工领域的科研与应用持续民用相关领域共享着资源，对地方企业的技术创新与进步、民用行业实现科技攻坚和成果转化起着积极作用，给我国现代化进程带来了更好的社会效益和经济效益。