王 昊, 陳冬科, 劉清慧

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預防性維修中魚雷可靠度評估模型

王 昊, 陳冬科, 劉清慧

(中國人民解放軍91388部隊, 廣東湛江, 524022)

針對魚雷性能測試檢測技術(shù)中存在的問題, 基于魚雷預防性維修實際, 在馬爾科夫鏈模型基礎(chǔ)上建立了魚雷可靠度評估模型, 從而掌握某一預防性維修工作策略下魚雷可靠度變化趨勢, 進一步論證了檢驗預防性維修工作策略的合理性。研究過程及模型設(shè)計能夠反映魚雷在預防性維修周期內(nèi)的實際工作狀況, 其結(jié)果利用定量指標能夠全面且系統(tǒng)地體現(xiàn)了魚雷在預防周期內(nèi)的可靠度變化, 為魚雷維修工作策略的制定提供參考。

魚雷; 預防性維修; 可靠度

0 引言

現(xiàn)階段魚雷性能測試檢測技術(shù)水平尚不完備, 無法完全滿足基層魚雷維修人員及時、準確掌握魚雷可靠度的要求, 容易出現(xiàn)因虛警造成“多維修、多保養(yǎng)”, 因漏檢所造成的裝備受損等現(xiàn)象[1]。大量研究發(fā)現(xiàn)魚雷故障并非完全無法預測, 在壽命時間內(nèi)魚雷的可靠性呈現(xiàn)多級劣化態(tài)勢, 當劣化至一定程度時才發(fā)生潛在功能性故障[2]。在魚雷壽命前期, 魚雷可靠度高、故障率低, 導致當實際檢測周期短于這一階段的魚雷最短故障發(fā)生間隔周期時, 易產(chǎn)生虛警現(xiàn)象; 在魚雷壽命后期, 魚雷可靠度偏低、故障率高, 魚雷的固定檢測周期又大于這一階段魚雷最短故障發(fā)生間隔周期, 易產(chǎn)生漏檢現(xiàn)象。

為有效描述魚雷在預防性維修工作階段的可靠性變化趨勢, 減少虛警、漏檢的發(fā)生次數(shù), 優(yōu)化維修資源, 在魚雷預防性維修工作體制內(nèi), 充分利用馬爾科夫理論模型結(jié)構(gòu)簡單、便于工程計算分析等特點[3], 建立合理模型進行進一步分析研究。

1 魚雷預防性維修工作

魚雷預防性維修不同于魚雷修復性維修, 其主要按照預防性維修計劃, 通過對魚雷進行系統(tǒng)性檢查、測試和更換功能置換件以防止功能故障的發(fā)生, 達到以最小維修強度使魚雷性能保持正常的目的[4]。魚雷預防性維修工作受魚雷維修分析的影響, 以可靠性為中心的維修性分析為依據(jù)。魚雷維修分析如圖1所示。

“故障模式影響及危害分析”是在完成魚雷結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上, 通過對魚雷各設(shè)備、組件、零件功能分析[5], 找出發(fā)生的故障模式, 評價每種故障模式影響的嚴重程度, 根據(jù)評價結(jié)果確定相應(yīng)的預防性維修和修復性維修工作?！耙钥煽啃詾橹行牡木S修分析”是判斷故障模式的安全性、使用性或經(jīng)濟性危害后果, 評價維護保養(yǎng)、使用及檢測、定時維修及部件更換和綜合工作等預防性維修類型效果, 根據(jù)評價結(jié)果確定預防性維修工作類型。

典型的魚雷預防性維修工作采取視情維修和定期維修相結(jié)合的工作體制[6]。定期維修需要掌握固定時間點的魚雷可靠度信息, 視情維修需要掌握魚雷可靠度變化劣化到規(guī)定下限的信息。兩部分信息可直接反應(yīng)預防性維修階段魚雷可靠度變化趨勢。

2 魚雷預防性維修瞬時性能評估模型

2.1 模型原理

魚雷預防性維修瞬時性能評估模型是基于馬爾科夫鏈基本原理進行設(shè)計。馬爾科夫鏈是具有馬爾科夫性質(zhì)的離散時間隨機過程。該過程中, 在給定當前系統(tǒng)狀態(tài)信息的情況下, 系統(tǒng)過去的狀態(tài)信息對于預測未來狀態(tài)是無關(guān)的。

2.2 模型描述

同時根據(jù)實際情況, 模型作如下設(shè)定。

2.3 模型設(shè)計

基于魚雷一個預防性維修周期內(nèi)的所有狀態(tài)及其轉(zhuǎn)移概率構(gòu)建馬爾科夫鏈模型, 見圖2。

圖2 魚雷預防性維修可靠度評估模型

Fig. 2 Reliability evaluation model of a torpedo in preventative maintenance

模型初始條件如下

(4)

(5)

隨后模型中各狀態(tài)隨時間發(fā)生變化, 變化率如式(6)所示。

3 實例計算和軟件實現(xiàn)

假設(shè)某型魚雷的狀態(tài)階段分為4個階段, 經(jīng)過第4個階段后將出現(xiàn)失效故障, 必須采取修復性維修。魚雷間隔檢測時間分別取30天、60天、90天, 檢測所需平均時間為2 h。同時=2, 預防性維修平均時間為4 h。模型其他參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 模型其他參數(shù)

利用設(shè)計的“魚雷預防性維修瞬時性能計算評估模型”軟件分別輸入30天（如圖3所示）、60天和90天的間隔檢測時間進行計算, 并導出運算結(jié)果進行綜合分析如圖4所示。

從圖4中可以發(fā)現(xiàn), 隨著魚雷預防性維修間隔檢測時間增大, 魚雷可靠度衰減速度增加。若較為頻繁地對魚雷進行檢測可有效提高魚雷可靠度。同時根據(jù)預防性維修魚雷可靠度衰減態(tài)勢可以驗證研制部門提出相關(guān)維修體制的合理和科學性。例如, 假設(shè)規(guī)定預防性維修中魚雷可靠度不得低于0.9, 則圖6中檢測間隔時間為60 天的預防性維修計劃必須進行調(diào)整, 因為第60天魚雷的可靠度已經(jīng)降到0.87左右, 不滿足維護保養(yǎng)最低要求, 同批次魚雷將會出現(xiàn)故障, 進而轉(zhuǎn)入修復性維修, 增加維修成本, 因此維修周期應(yīng)及時更改為30天內(nèi)。

4 結(jié)束語

文中構(gòu)建了以魚雷可靠性為中心的預防性維修模型, 該模型充分考慮了魚雷在預防性維修體制下的可靠度衰減情況, 以可靠度為定量指標, 意在通過理論計算、模型設(shè)計、模型評估等方式, 進一步評估不同型號魚雷相關(guān)預防性維修計劃的合理性, 尋找最優(yōu)預防性維修計劃, 為魚雷、水雷及導彈武器的維修試驗提供技術(shù)支持。同時該模型需要對魚雷各階段狀態(tài)數(shù)據(jù)進行搜集、統(tǒng)計,對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依賴性強[10], 因此對于新列裝裝備的預測評估能力較弱, 需要持續(xù)改進。

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(責任編輯: 許 妍)

Reliability Evaluation Model of Torpedo in Preventative Maintenance

WANG HaoCHEN DongkeLIU Qinghui

(91388thUnit, The People′s Liberation Army of China, Zhanjiang 524022, China)

For the shortcomings of torpedo performance test technology adopted in torpedo preventive maintenance, a torpedo reliability evaluation model is established based on the actual torpedo preventive maintenance and the Markov chain model so as to understand changing trend of torpedo reliability under certain preventive maintenance strategy. Further, the rationality of a preventive maintenance strategy is demonstrated. The research process and the design of the model focus on the actual working conditions of a torpedo in preventive maintenance period. The quantitative results obtained can comprehensively and systematically describe the reliability variation of a torpedo during the period of preventative maintenance, and can facilitate the determination of torpedo maintenance strategy.

torpedo; preventative maintenance; reliability

10.11993/j.issn.1673-1948.2017.01.009

TJ630.6; TB114.32

A

1673-1948(2017)01-0045-04

2016-11-08;

2016-12-13.

王 昊(1988-), 男, 主要研究方向為水下裝備試驗總體技術(shù).