改进性维修及间隔期调整与效能评价研究

吕升全，郭金茂，徐玉国，罗九林

(装甲兵工程学院 技术保障工程系，北京 100072)

【装备理论与装备技术】

改进性维修及间隔期调整与效能评价研究

吕升全，郭金茂，徐玉国，罗九林

(装甲兵工程学院 技术保障工程系，北京 100072)

结合装备大修，对现有装备进行适当的改进性维修，以提升装备性能改善，装备使用与保障要求，改进后需要适当调整维修间隔期并对改进性维修的效能进行评判；在总结了改进性维修的现状以及存在的问题，改进性维修的一般原则，分类方式及步骤方法的基础上，提出了维修间隔期的调整方法，并用改进性维修后装备可用度增长的百分比和改进性维修费用增长百分比的比值大小作为改进性维修的评价，根据评价的结果选择较好的调整方案。

改进性维修；间隔期调整；效能评价

随着我国综合国力的不断提升，大量新式装备装备到部队中，在使用过程中会因设计的缺陷或是应用环境的改变以及实际维修条件的限制，不能使装备得到很好的维修保障，制约着战斗力的提升。要想从根本革除原有装备故障，在维修时就必须对故障的机理及模式进行综合分析，找出故障根源，进行改进性维修。改进性维修(Improvement Maintenance)是利用完成装备维修任务的时机，对装备进行经过批准的改进和改装，以提高装备的战术技术性能、可靠性或维修性，使之适合于某一特殊用途的一种维修工作类型[1]。对现有装备进行适当的改进，在短时间内提高装备部分性能使其达到使用与保障要求，延长装备服役期限，对提升部队装备作战和保障能力、降低寿命周期费用是十分有利的。据统计装备使用与保障费用已占到寿命周期费用的60%甚至80%[2]。如果不对使用和保障性存在问题的装备进行改进性维修，装备后续的使用和保障费用将会很大。一项大型复杂武器系统,在其寿命周期内往往经过多次改进或改型[3]。如美国M1主战坦克，德国豹系列主战坦克以及俄国T72系列主战坦克先后经历数次改进，取得了很好的效果，在短时间内提高了装备的性能。在民用装备方面吴剑恒对DG35-3.82/17型循环流化床( CFB) 锅炉进行了改进性维修[4]，大大增加了锅炉的可靠性。王立金等[5]对某船装备两台德国制造 6PC2 - 5L型柴油机其机带滑油螺杆泵进行的改进性维修节省了100万多元，同时提高了原有装备可靠性。李国栋[6]对美国PB740 呼吸机电源电路和美国 Spacelab PF3除颤监护仪充电电路的改进，彻底解决了装备存在的问题。军事装备的改进性维修涉及装备部(模)件、系统数量大、部位多，改进后部分部件还可能要调整维修间隔期，增加新的维修工具、资料和人员培训，需要花费大量的财力物力。目前，系统的研究改进性维修的文章和专著见刊的比较少，对改进前的风险评估方面有学者建立了装备改进风险评价模型[7]。改进后要优化维修间隔期，在这方面主要是以费用最小为目的进行优化[8-10]，但装备的间隔期调整应该是费用和效能的综合考量，不能一味求便宜而忽略作战效能。

1 装备改进性维修的基本原则、方式及过程

1.1 装备改进性维修的基本原则

改进性维修原则主要有以下几点：一是综合装备体系、技术水平对改进性维修总体需求、改进方案进行统筹考虑、优化分析，提出立足当前、着眼长远的改进性维修工作规划。二要采用技术先进并经过实际应用的成熟产品替代相关关键部件，提高装备的“六性”水平，同时降低改进性维修成本。三要充分发挥装备修理机构、承研承制单位和试点用户的优势，合理进行任务分工达到优势互补，确保按时、高质完成改进性维修任务。四是按照统筹规划、分步实施开展改进性维修工作，对技术变化较大的项目必须先进行专项试验考核，合格后方可应用，整装(含系统)改进性维修鉴定验收后方可实施批量改进。

1.2 装备改进性维修的方式

改进性维修通常是对典型部位及结构进行改进性设计和加改装，提高环境适应性和维修性、保障性；通过新材料、新工艺、新技术的应用，提高部分易损件和短寿命件的使用寿命；通过开发应用信息提取技术，提高关重件的状态监(检)控能力和基于状态的维修保障能力。可概括为3种方式，如图1所示。

图1 改进性维修方式分类

1) 新型替代。在装备的使用过程中，由于当时技术条件限制，现有装备上的部分产品可能落后于技术发展后的新型产品。在装备进行改进性维修时可以考虑对部分落后的产品用新型先进成熟产品替代。

2) 技术升级。装备上由于原来设计技术不成熟，或是工艺性差的因素，导致部分机件易磨损可靠性差，通过技术升级对部分机件的加工工艺材料的改进可在不改变结构的条件下，提高机件的可靠性，减少维修量。

3) 结构改进。 装备的设计不可能一设计出来就是完美无缺的，在投入使用后总是会发现各种各样的小问题，例如人机工程设计不合理，可靠性差，或是操作复杂、产品之间发生干涉、不便于维修和保障，通过结构上的改进，对不合理的结构进行调整，提高可靠性与维修性。

1.3 装备改进性维修维的基本过程

改进性维修一般可分为5个阶段(图2)：提出改进性维修要求、研究论证阶段、样机研制阶段、试验鉴定阶段和验收总结阶段。根据使用中暴露的缺点，提出改进性维修措施及改进性维修范围是非常重要的第一步，重点是确立改进性维修的关重部件。装备改进性维修综合论证及技术方案论证，核心是针对预防性维修的部件、系统，确定其可靠性等装备品质属性提高的程度及匹配关系，并对改进方案的可行性做出预计。进行装备改进性维修工程设计，组织装备改进性维修生产，完成一定数量的样机研制。对改进性维修后的装备进行可靠性等品质属性试验，重点检验改进性维修产品是否达到预期要求。对成果进行梳理固化，调整某些部件的维修间隔期，优化相关技术资料、维修工具、设备。

图2 改进性维修过程

2 改进性维修后维修间隔期调整

调整维修间隔期是改进性维修验收总结阶段的一个重要项目，维修间隔期直接关系到装备的可用度，影响部队的训练和作战。由于不同部件的技术发展水平不同，造成改进性维修后有的部件性能提高较大有的较小，如图3所示。改进性维修后可能原来小修的产品寿命延长到了中修，中修的产品寿命延长到了大修，但也有可能延长寿命后处于中修或小修期间，或者处于中修和大修期间，或者维修性增强缩短了维修时间。

改进性维修后由于装备部分性能提升，若按照原有的间隔期进行维修，那么部分部件将导致维修过剩，改进性维修的效能没有充分发挥，因此必须合理调整改进性维修后装备部分部件的维修间隔期。

图3 改进性维修前后可靠性增长图

装备的预防性维修中，主要确保关键部件的安全，以及整体装备不出重大事故。在制定预防性维修间隔期时其他次要部件的维修间隔期要和核心部件如发动机的间隔期相匹配。维修间隔期的调整紧紧围绕这类部件尽可能的实现集中维修以减少维修的次数，避免管理的混乱。

改进性维修装备的维修间隔期调整方法如图4所示，装备中改进性维修的部件数量相对于未改进的部件来说还是占少数时，改进后影响装备维修间隔期的核心部件可靠性寿命未提高，其他改进部件可靠性提高时，则中修、大修间隔不变，根据改进后部件寿命长短，纳入中修或是纳入大修范围。若小修部件的寿命也有所提高，假设改进前进行n次小修，中修期为T,改进后中修间隔期内寿命最短小修部件寿命为t，那么小修次数为T/t(只取整数部分)。

图4 维修间隔期调整方法

改进后影响装备维修间隔期的关键部件可靠性有所增长、寿命提高，且其他部件在预防性维修时的寿命还有富余，为了充分利用产品的寿命，那么小修、中修、大修期应相应改变,以更充分利用产品的寿命。首先找出改进后影响寿命的短板部件，将该部件的寿命作为预防性维修间隔期的极限，预防性维修在原间隔期和此极限之间做调整。先调整大修间隔期，再调整中修小修间隔期。调整间隔期时应使大、中、小间隔期的增长比例均匀，不可使小修紧挨中修或中修离大修很近。最后考虑实际情况加入其他因素如考虑风险大小和维修机构维修能力，经过权衡得出几种维修方案，而后依据改进性维修的效能进行综合权衡、多次迭代，选择理想的间隔期。

3 改进性维修效能评价

改进性维修后装备性能提升程度如何，需要一定的评价手段，同时也是对前期论证研制目标的检验,是验证总结阶段的一个重要环节，也是调整维修间隔期的重要依据。对于改进性维修装备来说改进的目的是提升装备的可用度。可用度，可以综合反应出维修性和可靠性，产品的可靠性和维修性好，可用度自然高。可用度虽然越高越好，但是可用度增加到一定程度后费用的增加会急剧上升，所以不但要考虑可用度还得考虑费用。费用一定时尽可能提高可用度。因此，可以通过可用度的增长率和改进性维修装备费用增加率的比值来反映改进性维修的效能，假如该比值为0.1，则该比值含义为每增加1%的费用，可用度增加0.1。

3.1 改进性维修效能评价模型

对于连续可修装备的可用度可用下式表示：

(1)

式(1)中，TO为工作时间；TS待命时间；TPM预防性维修总时间；TCM修复性维修总时间；TALD因等待备件、维修人员及运输管理和保障延误时间。

改进性维修后装备增加费用可以用下式表示：

C=C1+C2+C3+C4+C5

(2)

式(2)中：C1为论证、调研、资料、设计费用；C2为购买原材料、外购成品、元器件、燃料动力费用；C3为测试设备、工艺装置、零星技措费用；C4为鉴定试验、部队试验费用；C5为改进性维修后产品使用和维修保障费用。

改进性维修的效益可用下式表示：

(3)

3.2 改进性维修效能评价案例分析

某装备在使用过程中发现部分部件故障率高，部分部件由于落后产品不再生产，导致无备件用于维修，部分部件性能落后需要更新换代等原因需要进行改进性维修。其改进性维修时每台装备C1,C2,C3,C4四项改进性维修费用共为162.55万元。改进后交给用户使用，由于装备性能提高，部分部件的维修数量、次数减少维修保障难度降低，根据实际情况进行调整维修间隔期后经调整维修间隔期后，产生3种备选方案，这3种方案中改进性维修后产品使用和维修保障费用C5分别为25万元，30万元，50万元，装备可用度增加了8%、10%、11%。若不进行改进性维修，在装备剩下的寿命周期里，由于装备可靠性不足，维修的部件和次数较多，部分器材筹措需要花费大量资金，停机时间较多，在装备剩余寿命期间内使用和保障费用约为1 333万元。3种方案改进性维修效能分别为

3种方案中方案2的效能最高，也就是说每增加1%的费用，可用度增加了0.694%，装备改进性维修的效能已经超过60%，该装备的改进性维修是值得的。而方案1虽然费用较低但效能不高，方案3装备可用度较方案2有所提升但是要花费较大的费用。可见改进性维修后调整间隔期对装备的维修保障效能影响比较大，相比之下选择方案2是较为合理的。

4 结论

本文总结出了改进性维修的一般原则、分类方式及步骤方法，提出了改进性维修后确定维修间隔期的方法：首先通过分析得出改进性维修间隔期的调整区间范围，其次根据实际情况制定出维修方案，然后使用可用度的增长率与费用增长率的比值作为衡量改进性维修的效能的度量，以合理的选择维修间隔期。实践表明：运用该理论进行维修间隔期调整较为合理，评价模型意义明确、数据易于获取且方便计算，具有一定的实用价值。不足之处在于可用度的预计受多方面的因素影响，计算可用度需要有较大的维修数据积累，缺乏历史数据可能会对维修间隔期的调整产生不良影响。

[1] 甘茂志，康建设，高崎.军用装备维修工程学 [M].北京：国防工业出版社，1999.

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(责任编辑周江川)

Adjust Repair Interval After Improvement Maintenance and Research Effectiveness Evaluation of Improvement Maintenance

LYU Sheng-quan,GUO Jin-mao，XU Yu-guo，LUO Jiu-lin

(Department of Technique Support Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

Combined with major repairs, proper maintenance of the existing equipment was processed to improve equipment performance in use condition and equipment support demand. After maintenance, it needs to adjust the maintenance interval and to evaluate the improvement of maintenance efficiency. We summarized the research status of improvement maintenance, principle, classification and step. On the above basis, a method that compares increase ratio of available degrees and increase ratio of fee because of improvement maintenance was given to score adjustment scheme of repair inter-val, and then we chose a better repair interval.

improvement maintenance; repair interval; effectiveness evaluation

2016-09-09；

吕升全(1992—)，男，硕士研究生，主要从事装备保障工程研究。

郭金茂(1964—)，男，硕士，硕士生导师，主要从事装备保障工程研究。

10.11809/scbgxb2016.12.015

吕升全，郭金茂，徐玉国，等.改进性维修及间隔期调整与效能评价研究[J].兵器装备工程学报，2016(12):60-63.

format:LYU Sheng-quan,GUO Jin-mao，XU Yu-guo，et al.Adjust Repair Interval After Improvement Maintenance and Research Effectiveness Evaluation of Improvement Maintenance[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(12):60-63.

TJ07

A

2096-2304(2016)12-0060-04

修回日期：2016-10-28