小编: 当前有几种全球性因素将会影响到美国海军舰队包括航母的未来运作和维护
当前有几种全球性因素将会影响到美国海军舰队包括航母的未来运作和维护。反恐战争依然在继续、全球经济发展速度的放缓等都严重影响到我们的经济基础,因此,我们的预算和系统变得越来越复杂。目前,我们正在利用3D产品模型设计和建造“福特”级(CVN78)航母,而未来我们将利用这个产品模型产出的资料和数据来运行和维护这些航母。我们需要利用这些信息来支持维护计划的制定以及促进可靠和精确的视情维修(CBM)规定的执行,目前既是一个机遇,却又面临着重重困难。另外一个机会是,我们可以进一步开发这些数据,来执行近实时的远程支持、协作工程和舰船改装设计。维护与现代化部门制定维修计划的能力需要得到运作数据和准确的规格信息的支持,因而才能够在维修计划中预备正确的装备和系统、定制正确的零部件、规格中包含准确的参数、舰船改装设计也才能与真正的船体结构相符。海军、造船厂、原始装备制造商和私营企业需要真正地以一个综合性的团队运作。适当地利用这些产品模型数据,这个团队才能够制定出集成性的维护和供应链解决方案。
当前的全球局势对国防部的多个领域都有着战术和经济上的重要影响,包括人员、维护和建造预算、采购期限、舰船作战频率等,如43个月的运行期、12年的入港间隔和50年的服役期等。如我们近几个月所看到的,政治压力使得授权的确定也能够影响海军的任务。所有这些因素都导致了对舰船寿命周期的维护成本进一步的关注,特别是航母的维护成本。其中一部分原因是因为这种系统的复杂性及其50年的使用寿命,而“福特”级的航母也不例外。为了应对这些压力,海军和造船厂努力降低采购成本,采购先进概念支持“福特”级航母的运行,同时降低使用寿命周期成本。
为了回应“我们如何才能支持成本的降低”类似问题,我们必须利用先进科技、扩大科技的应用范围、改变我们的业务模式和文化氛围。以往的业务模式不再适用。“福特”级航母需要关注寿命周期的总所有权成本(TOC)。根据国防部长办公室和国防部指示,当前的海军要求使用视情维修(CBM)来促使维护成本的下降。这种方式包括多个计划,但其中较为成功的是远距离监控(RM)计划。该计划利用海军的指挥与控制系统和分配控制系统、综合状况评估系统(ICAS)和滨海数据评估(自动化评估和现役工程师评估)等,根据实际的运行状况,以综合性能评估报告(IPAR)的形式发布评估意见。
在建造期间,会利用以可靠性为中心的维护(RCM)和视情维护来选择机械装备和设计系统初始维护内容(航母级别维护计划——ACCMP)。大多数造船厂都会保留设计和建造期间的所有信息,包括图纸、物料清单、规格数据、配备信息、技术文件、图表、供应品支持、系统测试数据等。这些数据都将成为海军配置管理数据、供应清单、光电传感器系统(EOSS)、舰船图纸等规格管理的数据来源。对于“福特”级航母来说,这些产品模型数据,至少包括反应器、蒸汽和电力舱室的数据,需要在航母整个寿命周期内加以维护。这些数据充实、整合并补充了海军后勤信息。造船厂在舰船系统和制造设备中加入了越来越多自动化设施,如果适当地利用和整合,这些资料可以用来支持系统的维护。
过去我们通常将视情维修数据与后勤信息分离开来。从本质上来说,两者之间存在着“需要做什么”和“如何纠正与需要什么零件”之间的差别。舰队对采购计划的重视程度要低于对维护计划的重视:舰船建造与改装预算压力会造成寿命周期维护要求支持的降低。
本文注重寿命周期支持活动中的某个具体部门,舰船维护。我们会用图示说明“福特”级航母的多种可能性维护活动——再次利用建造信息并将其这些信息与海军现有计划相结合。一般说来,在适当的地方利用其他计划信息,已计划的寿命周期支持成本将会逐步向总体寿命周期支持成本降低发展。集成视情维修数据概念和接岸工程,将这些信息与产品模型和海军系统中产出的适当的后勤信息相联系,就可以制定出一个合理且接近最佳商业惯例的工作计划,因而可以制定舰船改装计划、完成维修、减少检测需要、支持系统运作。
作为“福特”级航母设计和建造的一个部门,亨廷顿-英格尔斯工业集团(HII)开发了3D产品数据模型(PDM)和相关的集成数据环境(IDE)。模型中包括了所有的图纸、阶层编码与料号相对应的采购物料清单、技术文件(如技术手册、原始设备制造商手册)、系统维护信息、测试数据以及最重要的系统“已交付”等信息。产品数据模型也包括仿真与模拟工具,可以让施工人员根据模型中交付数据规定的物料阶段准备物料和进行生产。这些工具对于生产来说很重要,但是对服役期支持和维护来说也非常宝贵。策划者和技术支持工程师等可以在模型内操控机器和零部件,制定移除和装配计划、标出可测试用的危险物料、规划阀门系统的标识、电子绝缘等内容。利用产品数据模型,我们可以制定出一个可以据以建造并在正式下水前进行评估的工作计划。
如上所述,舰船的建造和供应所需的大部分信息都包括其中。通过集成数据环境,可以与其他关键数据源进行连接。例如,物料清单(BOM)是设计者用来制定结构图纸的,而生产团队也可以找到有关制造要求的具体内容。一旦装配完成,品保人员和测试团队可以搜索并使用这些图纸。如果最终型号中有任何改动,要保证大部分最近的数据可供参考,以减少重复性的工作。“福特”级航母的产品数据模型是以物料为基础的,而不是与过去的计划那样以文件为基础。
目前海军利用远距离监督计划来提供海上舰船视情维修数据评估。这一计划从本世纪初开始,目前已经覆盖了62条战舰。它结合了每天每隔4小时一次的自动化数据传输和每月一次的手动数据传输系统进行远距离监督。当前的综合状况评估系统已经多个级别的108艘舰船上装备,根据“全舰队实施计划”,该系统将最终覆盖整体舰队。这一进展如图2所示。
通过这一程序,综合状况评估系统可以在海军现行记录程序中(POR)中搜集舰船的视情维修数据。这些数据会由海军一体化应用产品套件(NIAPS)服务器通过远距离支持程式和系统进行分配。这些数据会进入海军水面作战中心指挥部舰船系统工程站(NSWC CD SSES)的维护工程文库服务器(MELS)数据库,然后在这里对综合状况评估系统的数据做进一步的逻辑处理,生成综合性能评估报告。
在评核数据的时候,可以自动进行(只要运行一定的逻辑规则并加上标准的陈述意见即可)或者由现役工程机构(ISEA)评核,后者可以在标准的陈述中加上更详细的建议。当前这种现役工程人员评核会针对LPD17级的发动机进行日常评估。在这一评估过程中,工程人员可以通过邮件联系舰队和直接上级主管(ISIC)讨论维护意见以及通过远程支持制定进一步的问题解决处理方案。此外,SEA 21提议让工程人员对选定级别的舰船和系统进行每周评估,这个项目可以通过深入的技术评估提供成本影响并从中获益。之后会将综合性能评估报告发放给舰队和维护机构,让他们知悉报告结果和处理意见。目前这些评估和建议不会涉及后勤因素。但是在综合状态评估系统项目下,有两项正在制定的措施将会与工程人员创建工作建议有关,也会将工程人员与装备的近期物料记录联系起来。
作为海军现行记录程序的一种,综合状态评估系统拥有技术更新和项目增进计划,包括将预测内容与分析规则、后勤因素、一体化计划中的控制系统相结合以及其他各种将会影响维护活动的“试行”措施。其中包括可靠性工程数据一体化工程(REDI)、企业服务总线(ESB)计划和资源与教育本土化(ICARE)计划。随着时间的发展,维护工程文库服务器在未来也将会有技术更新计划。
我们的介绍中提到了一个主题是作战频率,“福特”级航母的作战周期将会延长。这就涉及到如何在获得更长的部署期的同时,能够对舰船和系统进行维护。在当前全球环境下以及已经进入第10年的全球反恐战争,都造成了我们舰艇需要在提高的作战频率下进行维护。如图4中所示,CVN78级航母和其他舰艇的部署期都提高了6%,但是它们的入港期减少了18%。
为了支持这一延长的作战周期和最合理地使用作战与维护经费,海军维护机构将需要建立一个类似的概念,让水面舰艇在得到持续维护的前提下进行运作。图5表示一个最有可能的作战维护计划表,其中显示了延长的舰船维修可用性(ESRA)将会包括两次持续的维护可用期(CMAV),目前这指的是航母递增可用性(CIA)。
从图中我们可以看出,这与传统的航母维护计划不同,支持设施和程序必须做出相应的改变。例如建立与制定ESRA和CMAV工作表的时间会受到影响。目前航母部门利用主题专家团队评估来评测下一维护周期的状况、规格和未完成的工作等内容。随着向更多持续性维护程序的转变,这一“轮换”和计划时间也将受到影响。但是需要注意的是,一次视情维修的接岸评估和视情维修数据与后勤因素的联系肯定会支持这种模式。虽然舰艇在运作期间,但是依然可以进行数据评估和预防性维护(PM)以及纠正性维护(CM),而且可用性的工作也可以做出相应计划、工作内容可以确定、零部件也可以订购。因此可以在将持续维护可用性时间最大化的同时,最大程度地降低作战与维护费用。
“福特”级航母正在利用健全的后勤配套工具建造当中,海军拥有相关的视情维修计划,也做作为技术更新计划一部分的提高和延展计划。海军认为,让“福特”级航母达到预期的任务执行周期的唯一途径将会利用视情维修和具体的状态监控、类似于LCS1级舰艇的模式。但是我们必须要将寿命周期的作战与维护成本降到最低。
通过对这些配套工具在正确的商业程序中综合使用,将会让我们达到预期目的。图6显示了在最高程度上,这一概念对“福特”级航母作战周期要求和作战与维护经费利用最大化的支持。该解决方案用到了与成本相关的结构(产品数据模型)和海军视情维修现行记录程序。这个方案背后的根本思想是降低建造与采购成本。造船厂不需要建立和提供新的视情维修解决方案,而是提供可以有效融入现有视情维修计划的方案。造船厂正在开发包括了舰艇所有规格数据的产品数据模型。对于推进系统方面来说,这种模型将会一直在舰艇寿命期内持续加以维护,而它对于维护活动来说也肯定是一个有用的工具。为了阐述这一概念,我们假设“福特”级航母已经在运作:日常的视情维护数据反馈给岸上设施并由专家团队评估,除了这些数据之外,团队还会查看产品数据模型来参考设计数据、规格和安装数据。在此之后,专家团队会查看当前已计划的维护与物料管理(3M)工作、预防性维护系统和改装活动等。经过这些工作之后,相关的维护工作可以计划出来;相关的建议可以提供给舰队协助问题的解决;可以验证改装的系统;可以根据运营数据制定出现代化工作方案。
1. 诸如航母可用性计划调查类型的评估可以视情维修系统和ISEA机构持续进行;
2. 可以制定工作计划并加入可用性维护工具,按照适当的可用性维护确定适当的工作内容;
3. 预防维护系统可以变成视情维修,不是定期性的维护,而是根据维护数据来开展;
8. 通过性能数据和适当的维护活动可以排除航母持续性维护计划(ACCMP)的要求;
这种未来前景的首要好处就是将新的寿命周期支持成本最小化。利用现行记录程序和海军弥补差距计划,可以最大程度避免重复工作。因而可以在降低维护成本的同时产出最大的效益。
当我们完成这一切时候,我们将会拥有一个一体化的系统和配套程序,可以将之前那种相互分离的“世界”纳入一个统一的程序,将可以利用集成的数据环境将这些数据与所需的人员联系起来,制定出相应的维护规格、内容和测试计划。这一程序并不会取代维护部门所使用的基本体制性计划和程序,如OMMS NG、RMAIS、MFOM、AIM、NMD等。所有原来的这些程序依然会继续发挥其作用,新的程序在功用上有进一步的提高,可以利用建造期间产生的各种数据并与当前的运作信息相结合,将有价值的信息传递给这一信息的其他用户。图7显示了前景“新世界”中的这些联系。
为了满足当前和未来不断变化的需求,我们需要利用所有的感应装置、系统、计划和政策。这样可以让我们从对未来系统的投入中获得最大的收益,通过利用现有寿命周期支持和弥补“差距”等计划,可以降低舰船寿命周期内总体所有权成本。
我们不能再像以前那样,交付了新舰艇却没有将在建造和测试期间产生的数据利用起来。减少入港时间意味着更多的部署时间,但是却会造成对装备和系统更多的维护。为了保持平衡,我们需要做成维护计划和根据状态进行维护、在发生重大故障之前进行维护、维护战略要着眼全盘。只是执行以可靠为中心的维护分析来制定维护计划,然胡监督作战参数状况,这样并不能达到真正的视情维修。数据必须要与预防性维护目标相联系,不管是维护计划的后勤因素设计、当前的维护计划和未来现代化计划都要如此。这种相互联系的数据以及准确的规格参数,可以促进维护部门作出正确的决定来分配作战与维护资金。最大程度地利用现有计划和通过提供“递增”性额外措施来弥补差距,这才是采购资金的最佳利用方式。这种平衡很难保持,但显然将各种工具和计划的综合来取代创建新的或“重复性”的计划是解决方案的一部分。“福特”级航母团队拥有的经验、团体知识和支持计划都需要以最有效的方式加以整合,以支持“福特”级航母整个寿命周期维护活动。一支由行业与政府专家组成的团队将会把这种构想变为现实,保证“福特”级航母可以在完成全球活动的同时降低寿命周期成本。
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