论文部分内容阅读
摘要：在现代质量管理体系下，产业科技创新为多种资源约束下的产品质量提升赋予了强大动力，促进相关产业的发展。舰船备件管理技术直接关系到舰船产品全生命周期服务质量，是业内研究的热点与难点。文章通过系统梳理国内外舰船备件管理技术研究成果，借鉴质量管理、供应链管理、维修管理等领域的最新成果，提出了以可靠性为中心、多约束多目标优化、非线性预测、备件共用等未来舰船备件管理技术创新发展方向，以期保障我国舰船产品质量，提升我国舰船产业的国际竞争力。
关键词：质量管理；科技创新；舰船备件；可靠性
一、 引言
在现代质量管理体系的要求下，产业科技创新研究将促使管理者在费用、人力、物力等资源约束条件下，实现产品质量保障效率最大化。质量管理体系在不同领域的应用，实质上是结合产业实际，对体系进行吸收、消化、转化。
以舰船备件管理技术为例，舰船是一个可维修的大型复杂系统，具有军品的基本属性，使用方对其服役过程中的质量管控要求严格，除了要保持平时的战备完好性之外，还要满足战时优良的战斗损伤维修恢复特性。备件是舰船服役过程中进行维护检修和应急处理的保障性物资，过量的备件配置会影响舰船的载重和空间从而影响有效战斗载荷，造成装备经费的浪费；备件的匮乏又将影响舰船的顺利维修，导致服务中断。因此，深入地研究和提升舰船备件管理技术，是保障舰船产品质量的重要手段，具有重要军事意义和应用价值。与此同时，随着我国舰船产品出口的增加，配套形成完善的备件管理方案，实现产业质量保障服务，将有利于促进舰船产品的出口，提升我国舰船产业在世界上的质量口碑，促进舰船制造经济的发展。
文章在现代质量管理体系的背景下，系统梳理国内外现有舰船备件管理技术创新研究成果，并借鉴质量管理、供应链管理、维修管理等领域的研究进展，从舰船维修体制的研究出发，阐述舰船维修级别、维修策略对备件配置管理的影响，并研究舰船备件管理技术下一步创新方向，为我国舰船产业的发展提供科技支撑。由于舰船具有可维修的特性，备件管理方案重点用于保障海上执行任务过程中的产品质量。为区别于一般问题，文章主要研究随船备件管理技术创新。
二、 舰船产业科技创新体制研究
产业体制创新是指对企业各种组织构架和运行关系进行科学调整和优化组合，从而为生产要素优化配置和高效使用开辟道路。舰船产业的科技创新体制架构包括舰船运行、舰船维修、舰船备件、舰船管理等方面，其中，维修是产生备件需求的原因，舰船采用不同的维修体制，将直接影响对备件数量的需求。维修体制主要是指维修级别、维修策略和各种维修的职责。其中，与备件需求密切相关的是前两者。本节分别介绍舰船装备维修级别、维修策略的分析方法及其对备件配置管理的影响。只有确定了舰船装备的维修级别和维修层次，才能提出相应的备件配置管理方法。
1. 舰船维修级别。舰船装备维修级别分为三级：基层级、中继级和基地级。其中，基层级由舰员在舰上进行日常检修，排除小故障；中继级由舰队修理所或修理船对较大型设备进行修理；基地级由海军造修船厂或原设备制造商对舰船进行预防性维修或大故障的排除。
针对不同设备不同的故障模式，所采取的维修方式不同。依照部件层次，可分为：①故障现场可更换部件LRU（Line Replaceable Unit）；②车间可更换部件SRU（Shop Replaceable Unit）。对应基地级维修的是SRU，相应地就不需要随船备件；对应中继级维修，需要分两种情况，舰队修理所对于备件的配置而言与基地级一致，而如果由修理船提供备件，则需要考虑船队共用备件的问题；对应基层级维修的是例如，其解决的是随船备件的配置问题。因此，确定随船备件的前提是确定舰船装备的维修级别。
对于装备部件维修级别以及层次分析LORA（Level of Repair Analysis）的问题，Lilian Barros和Michael Riley（2001）建立了LORA问题的整数规划模型，并开发了LOROM软件包，通过分支定界启发式算法求解。Eduardo Siqueira Brick和Eduardo Uchoa（2009）建立了混合整数规划MIP（Mixed-integer Programming）模型，并利用商业软件CPLEX9.1在合理时间内，求解了维修级别规划问题。
2. 舰船维修策略。舰船维修策略是指根据一定的技术、经济因素，对故障部件的更换方案进行优化和选择。对于维修策略的认识，经历了从紧急维修CM（Corrective Maintenance）到预防性维修PM（Preventive Maintenance）的跨越。
紧急维修对备件配置的影响一般通过经验进行分析，根据以往的故障数据分析备件配置方案。例如，易宏（2003）等通过对舰船零部件的MTBF、故障率等数据进行分析获取备件的配置方案。对于预防性维修，多考虑定时维修下的备件配置方案，如Armstrong和Atkins（1996）基于定时维修策略，对备件配置方案进行了优化。也有学者同时考虑两种维修情况下的备件更换策略，如Ward Romeijnders（2012）等对Fokker Services航空设备维修服务公司10年来的备件需求数据及维修信息情况进行实例验证，结果表明兼容考虑两种维修策略情况下的备件更换策略较以往Croston预测方法提高20%的准确率。
除此之外，一些特定的维修条件也会对备件配置方案产生影响。唐成（2012）等对是否配置随船修理设备两种维修能力下的随船备件数量进行研究，结果显示配置随船修理设备可以降低随船备件数量。因此，要细致全面地研究舰船备件管理问题，不同维修策略导致的不同备件需求影响不能被忽略。
三、 舰船产业备件配置管理策略分析方法
对于舰船不同种类备件配置数量的决策，一般采用数学建模的方式，建模方法的不同，意味着研究备件配置问题角度的不同。目前，大致可以将研究方法分为以下三类：
关键词：质量管理；科技创新；舰船备件；可靠性
一、 引言
在现代质量管理体系的要求下，产业科技创新研究将促使管理者在费用、人力、物力等资源约束条件下，实现产品质量保障效率最大化。质量管理体系在不同领域的应用，实质上是结合产业实际，对体系进行吸收、消化、转化。
以舰船备件管理技术为例，舰船是一个可维修的大型复杂系统，具有军品的基本属性，使用方对其服役过程中的质量管控要求严格，除了要保持平时的战备完好性之外，还要满足战时优良的战斗损伤维修恢复特性。备件是舰船服役过程中进行维护检修和应急处理的保障性物资，过量的备件配置会影响舰船的载重和空间从而影响有效战斗载荷，造成装备经费的浪费；备件的匮乏又将影响舰船的顺利维修，导致服务中断。因此，深入地研究和提升舰船备件管理技术，是保障舰船产品质量的重要手段，具有重要军事意义和应用价值。与此同时，随着我国舰船产品出口的增加，配套形成完善的备件管理方案，实现产业质量保障服务，将有利于促进舰船产品的出口，提升我国舰船产业在世界上的质量口碑，促进舰船制造经济的发展。
文章在现代质量管理体系的背景下，系统梳理国内外现有舰船备件管理技术创新研究成果，并借鉴质量管理、供应链管理、维修管理等领域的研究进展，从舰船维修体制的研究出发，阐述舰船维修级别、维修策略对备件配置管理的影响，并研究舰船备件管理技术下一步创新方向，为我国舰船产业的发展提供科技支撑。由于舰船具有可维修的特性，备件管理方案重点用于保障海上执行任务过程中的产品质量。为区别于一般问题，文章主要研究随船备件管理技术创新。
二、 舰船产业科技创新体制研究
产业体制创新是指对企业各种组织构架和运行关系进行科学调整和优化组合，从而为生产要素优化配置和高效使用开辟道路。舰船产业的科技创新体制架构包括舰船运行、舰船维修、舰船备件、舰船管理等方面，其中，维修是产生备件需求的原因，舰船采用不同的维修体制，将直接影响对备件数量的需求。维修体制主要是指维修级别、维修策略和各种维修的职责。其中，与备件需求密切相关的是前两者。本节分别介绍舰船装备维修级别、维修策略的分析方法及其对备件配置管理的影响。只有确定了舰船装备的维修级别和维修层次，才能提出相应的备件配置管理方法。
1. 舰船维修级别。舰船装备维修级别分为三级：基层级、中继级和基地级。其中，基层级由舰员在舰上进行日常检修，排除小故障；中继级由舰队修理所或修理船对较大型设备进行修理；基地级由海军造修船厂或原设备制造商对舰船进行预防性维修或大故障的排除。
针对不同设备不同的故障模式，所采取的维修方式不同。依照部件层次，可分为：①故障现场可更换部件LRU（Line Replaceable Unit）；②车间可更换部件SRU（Shop Replaceable Unit）。对应基地级维修的是SRU，相应地就不需要随船备件；对应中继级维修，需要分两种情况，舰队修理所对于备件的配置而言与基地级一致，而如果由修理船提供备件，则需要考虑船队共用备件的问题；对应基层级维修的是例如，其解决的是随船备件的配置问题。因此，确定随船备件的前提是确定舰船装备的维修级别。
对于装备部件维修级别以及层次分析LORA（Level of Repair Analysis）的问题，Lilian Barros和Michael Riley（2001）建立了LORA问题的整数规划模型，并开发了LOROM软件包，通过分支定界启发式算法求解。Eduardo Siqueira Brick和Eduardo Uchoa（2009）建立了混合整数规划MIP（Mixed-integer Programming）模型，并利用商业软件CPLEX9.1在合理时间内，求解了维修级别规划问题。
2. 舰船维修策略。舰船维修策略是指根据一定的技术、经济因素，对故障部件的更换方案进行优化和选择。对于维修策略的认识，经历了从紧急维修CM（Corrective Maintenance）到预防性维修PM（Preventive Maintenance）的跨越。
紧急维修对备件配置的影响一般通过经验进行分析，根据以往的故障数据分析备件配置方案。例如，易宏（2003）等通过对舰船零部件的MTBF、故障率等数据进行分析获取备件的配置方案。对于预防性维修，多考虑定时维修下的备件配置方案，如Armstrong和Atkins（1996）基于定时维修策略，对备件配置方案进行了优化。也有学者同时考虑两种维修情况下的备件更换策略，如Ward Romeijnders（2012）等对Fokker Services航空设备维修服务公司10年来的备件需求数据及维修信息情况进行实例验证，结果表明兼容考虑两种维修策略情况下的备件更换策略较以往Croston预测方法提高20%的准确率。
除此之外，一些特定的维修条件也会对备件配置方案产生影响。唐成（2012）等对是否配置随船修理设备两种维修能力下的随船备件数量进行研究，结果显示配置随船修理设备可以降低随船备件数量。因此，要细致全面地研究舰船备件管理问题，不同维修策略导致的不同备件需求影响不能被忽略。
三、 舰船产业备件配置管理策略分析方法
对于舰船不同种类备件配置数量的决策，一般采用数学建模的方式，建模方法的不同，意味着研究备件配置问题角度的不同。目前，大致可以将研究方法分为以下三类：