关键词 电子设备；可靠性研究
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）114-0069-02
The theoretical research of reliability design for electronic equipment for ships
LIWei1，LIYan2
1.Electron Eng.College，Naval Univ.of Engineering，Wuhan 430033
2.93642 Army，Tangshan 063000
Abstract This is the theoretical research of reliability design for electronic equipment for ships.In this paper， through the study of the theory of reliability analysis of ship electronic equipment， study the characteristics of reliability parameters， formulate the reliability allocation and expected scheme and improve ship the inherent reliability of electronic equipment in the development and production stage， so as to reduce ship electronic equipment failure rate， reduce the maintenance support resources， reduce the maintenance cost and prolong the service life of the equipment.
Keywords electronic equipment；reliability design
0 引言
随着现代科学技术突飞猛进，舰船电子设备越来越复杂，功能越来越齐全，电子设备的使用要求也越来越高。由于舰船电子设备工作环境较为恶劣，导致设备在使用过程中故障率较高，维修费用随之不断增长，所以，我们必须将舰船电子设备可靠性设计，摆在与舰船电子设备技术性能指标同等重要的位置，不断提高舰船电子设备工作性能和延长舰船电子设备的使用寿命。
1 舰船电子设备可靠性概述
1.1 舰船电子设备可靠性定义
舰船电子设备可靠性是指舰船在海上航行环境下，在开机工作或维护检测过程中，保持其工作状态良好或保持其技术性能指标稳定的能力，它是舰船电子设备在使用过程中不出或少出故障的质量特性。其中，“规定的条件”是指海洋环境条件、气候条件和舱室的温度、湿度和振动等条件；“规定的时间”是指舰船电子设备的待机时间、工作使用时间和加电维护时间等；“规定的功能”是指舰船电子设备在不发生安全性事故的条件下保持其技术性能指标要求的功能。可靠性是舰船电子设备的基本性能，实现舰船电子设备高可靠性需要进行一系列的研究、设计、生产、试验、分析等工程活动，需要研制、生产、使用各方面参与和努力，从而形成了舰船电子设备可靠性研究体系，其目的是保持设备工作状态和技术性能指标的稳定性，减少故障率，节约人力、物力、财力等保障资源，其主要研究的内容是舰船电子设备可靠性设计、分析、试验和管理的技术与方法。
1.2 可靠性对舰船电子设备的影响作用
对舰船电子设备而言，首先舰船电子设备的可靠性与其工作环境密切相关，受海上气候条件、舱室温湿度环境、电子设备相互间的电磁干扰、使用维修条件和工作方式的影响较大。条件越恶劣，装备的可靠性就越差；其次舰船电子设备的可靠性与工作或开机时间密切相关，随着工作时间的累积增加，电子设备的可靠性会越来越低。由于舰船电子设备主要由元器件和集成电路组成，大多数元器件属于损耗型器件，受外部环境和工作条件的影响较大，容易造成故障或损坏，电子设备的故障率和维修频率较高，设备可靠度较低。
2 舰船电子设备可靠性分配与预计
我们在舰船电子设备设计研制之初，需要充分考虑其可靠性设计，明确其可靠性预计与分配方法。
2.1 舰船电子设备可靠性分配
在系统可靠性设计过程中，首先我们必须确定和指明该电子设备的可靠性设计要求，根据总体设计要求，确定分系统可靠性分配方案，并对每个分系统可靠性提出明确的具体要求，可靠性分配是一个自上而下，层层要求落实的过程，并做到技术上可行，经济上合算，效果好。
2.1.1 舰船电子设备可靠性分配目的与作用
可靠性分配的目的是将舰船电子设备的可靠性指标分配到各系统分单元，使各级分系统的设计人员明确其可靠性设计要求，根据要求估计所需的人力、物力、时间和资源，并研究实现这个要求的可能性及办法。其具体作用是：
1）舰船电子设备各分系统必须按照规定的可靠性分配指标进行设计生产，在系统总装调适中达到或满足可靠性设计指标的总体要求；
2）在可靠性分配过程中，使各研制生产厂家明确舰船电子设备的可靠性指标要求，以便于对其实施管理。
2.1.2 舰船电子设备可靠性分配程序
1）明确舰船电子设备可靠性参数指标要求；
2）分析舰船电子设备体统特点；
3）选取舰船电子设备可靠性分配方法；
4）选取并输入相关数据；
5）对舰船电子设备自上而下逐步进行电子设备的可靠性指标分配；
6）检测舰船电子设备可靠性指标设计的合理性。
2.2 舰船电子设备可靠性预计
舰船电子设备可靠性预计工作，就是根据舰船电子系统的组成，自下而上预计该系统的整体可靠性。评估该电子系统可靠性设计的合理性和科学性。其目的主要表现在：
1）将对舰船电子设备预计后得出的结果与其设计指标进行对照检查，从而判定产品设计的合理性；
2）在舰船电子设备各种设计方案中，通过对各设计方案进行可靠性预计，筛选出最佳设计方案，并投入研制生产；
3）在电子系统设计过程中，利用可靠性预计方法，查找系统在设计过程中存在的问题、缺陷，改进并优化其设计方案；
3 结论
在舰船各系统设备中，电子设备所发挥的功能作用日益突出，涉及舰船系统的各个层面。舰船电子设备的使用寿命受海上环境条件、操作使用规程、累积工作时间、维护保养方法等多种因素的制约，因此，我们在电子设备设计研制之初，必须注重电子设备的可靠性建设，使之与电子设备研制同步进行、同时发展，通过对电子设备或系统进行科学的可靠性分配与预计，检验电子设备的设计方案是否满足合同或任务书中所提出的要求，从而达到降低舰船电子设备故障率、减少维修保障资源、降低维修费用和延长设备使用寿命的目的。
参考文献
[1]甘茂治.装备维修工程学.北京：国防工业出版社，2005，7.
【关键词】水面舰船 动态频谱接入 面向服务体系结构 频谱数据服务
1 概述
1.1 美军水面舰船频谱管理发展状况
美军海上频率规划和频谱管理依照传统划成不同功能区域，通信使用通信规划模块（CPM，Communication Planning Module），武器系统使用电磁兼容分析程序（EMCAP，Electromagnetic Compatibility Analysis Program）来规范各自的频率使用。近期由于不同频谱使用冲突的加剧以及为了更有效地使用频谱，在航母战斗群、两栖快反部队、远征战斗群发起了巩固和强化海战场电磁频谱管理的行动，其包括两个方面的协同运作，即操作流程和软件。其中，操作流程指战术备忘录，描述管理过程的执行步骤；软件指其开发的应用软件，允许全部频谱使用人员可以同时看到和更新当前及未来航母战斗群、两栖快反部队、远征战斗群的频谱使用状态。
海上电磁频谱行动程序AESOP（Afloat Elec-tromagnetic Spectrum Operations Program）是美国海军及陆战队主用的自动频率规划和频谱管理软件。这个软件的第1个舰队版本AESOP 1.0于2003年12月。AESOP 1.0实现了EM-CAP和CPM的集成以及数据库共享。2.0版本将包括情报、信息战和电子战功能等新内容。2010年后了AESOP 3.0。AESOP 软件目前已经分发给了全部美军舰艇，一些海岸作战单位也得到了分发。海上频谱管理由编队指挥官指挥下的N6（通信）、N3（作战）、信息战等指战参谋执行。
AESOP是针对编队雷达及通信规划的软件工具，用于协调海上作战的频谱互操作性。AESOP采用工程设计和监管手段，可提供频谱规划、管控、协调等能力。
1.2 功能需求分析
随着现代信息技术的不断发展、武器信息装备的迅速发展，水面舰船受到来自空中、水面、水下和岸上的威胁不断增多，由于雷达、电子对抗、通信、导航、武器控制等电子信息装备密集地装备于水面舰船，加上对立双方激烈的电子对抗，使海上电磁环境十分复杂并瞬息万变，这给水面舰船的电磁频谱管理提出了更高的要求，也使之面临严峻的挑战。
水面舰船频谱管理主要确保舰船平台及指挥控制、武器制导、电子对抗、情报侦察、预警探测、通信导航等用频系统的频谱可兼容有序工作，并且随海上电磁频谱态势的演变而动态变换，保障武器信息用频系统效能的有效发挥。为此，结合美军海上频谱管理的发展分析以及水面舰船的频谱管理需求，其应具备以下能力要求：
（1）强大的电磁频谱资源筹划、管控与协调能力
水面舰船的频谱使用涉及预警探测、情报侦察、通信、指挥、武器控制、电子对抗等各种业务与系统以及不同平台间、系统间频谱协调，为确保各电子信息用频系统对频率资源的有效与协调使用，水面舰船的电磁频谱管理需具备强大的频谱资源统筹规划、管理、控制与协调能力。
（2）全频段全空间的电磁频谱环境感知能力
水面舰船的联合行动导致大量武器装备与电子信息系统高密度部署于有限的空间，在海、空、天立体空间范围内形成高度复杂的电磁环境。为充分掌握海上空间的电磁环境，水面舰船的频谱管理需具备全频段全空间的电磁频谱环境感知能力。
（3）对电磁环境变化的快速反应能力
水面舰船的联合行动使海上电磁环境极其复杂多变，武器装备与电子信息系统需根据电磁频谱的实时态势，快速调整频谱方案，规避己方、自然界和敌方的电磁频谱干扰，以快速适应电磁环境的变化，保障用频装备的有效工作，实现频率资源动态、高效的使用。
（4）强大的电磁频谱数据综合处理与频谱管理服务能力
水面舰船频谱管理面临的数据将是海量的、不断更新的。在对这些庞大、海量信息的存储与管理、实时处理、数据搜索、数据挖掘与智能处理等的基础上，为频谱用户提供具有所需的、可扩展的频谱服务，实现频谱信息交互与共享是水面舰船频谱管理所必备的能力。
（5）具有隐蔽工作和抗干扰、抗截获能力
水面舰船的行动过程中，电子干扰与反干扰、情报的截获与反截获无时无刻不在进行，因此要求水面舰船电磁频谱管理软件、硬件系统具有抗干扰、抗截获和隐蔽工作的能力，需在恶劣的电磁环境中仍能正常工作。
2 总体架构研究
2.1 基于SOA的网络中心分布式系统架构
面向网络中心战的编队信息传输系统是水面舰船与各系统间的信息共享与互操作的平台。面向服务的体系架构（Service-Oriented Architecture）由于其良好的灵活性、可扩展性与互操作性，已成为服务层面技术实现的体系结构标准。因此，水面舰船的频谱管理可采用基于SOA的网络中心分布式架构，以实现具有可扩展、灵活配置、动态加载的频谱数据服务和信息协同能力。
水面舰船编队由多种负有不同任务使命的舰船组成，其频谱管理由频管中心节点以及单元频管节点组成。频管中心节点是整个舰船编队的频谱指挥管理节点，作为整个编队频谱管理的主导者组织其他单元频管节点完成编队内的频谱管理和控制。各单元频管节点配合频管中心节点完成编队的频谱管控任务以及本单元频谱管控任务。水面舰船编队频谱管理服务是基于编队无线信息传输系统和舰内宽带有线通信网络的跨平台分布式应用，其体系结构如图1所示。
水面舰船的频谱管理服务由频管Web应用服务器、频管数据服务器和频谱服务完成。Web应用服务器提供舰船平台频谱管理所需的频谱规划、频谱综合态势、频谱协同与调度、频谱干扰分析仿真等服务，并将其到服务的一个目录上。当预警探测、电子对抗、情报侦察、武器制导、通信指挥等无线电用频系统需要某些频谱管理服务时，它首先到频谱服务提供的目录上去搜索该服务，得到如何调用该服务的信息后，通过绑定即可使用Web应用服务器提供的频谱管理服务。
2.2 功能体系结构
水面舰船频谱管理主要包括频谱规划与协调、频谱感知与态势构建、频谱数据与计算服务、频谱干扰分析预测、频谱动态接入等功能，其功能体系结构如图2所示：
3 关键技术分析
3.1 基于SOA的频谱数据服务技术
水面舰船的频谱管理涉及用频装备特性数据库、频谱业务基础数据库、频谱感知数据库、频谱资源数据库、频谱规划结果数据库以及敌方装备特征数据库等多种异构分布式多源数据库，为实现频谱数据资源共享，灵活调用，需基于编队通信网络，将各分布式多源异构数据进行综合集成，通过统一的频谱管理标准、协议和数据格式、结构进行数据转换，将各种异构频谱数据转化成统一、规范的通用频谱数据，经数据融合和挖掘等综合处理后，形成各种主题、标准、共享的联合频谱数据仓库。基于面向服务（SOA）的体系架构，经数据注册、审核，通过编队通信网络进行。采用服务化信息分发机制，通过服务消息订阅、和自动推送的方式，为各频谱用户提供具有可扩展、配置灵活、动态加载的频谱数据服务和信息协同能力，具体如图3所示。
3.2 舰船平台电磁干扰预测分析技术
水面舰船用频装备是一个包含预警探测、武器控制、电子对抗、情报侦查、通信等各种专业领域复杂的综合电子信息系统，大量用频装备在一个狭小的作战空间中同时展开。以巡洋舰、导弹驱逐舰为代表的战舰，除了具有体积有限、设备（尤其是无线设备）集中、大功率发射设备与高灵敏度接收设备共存、频谱密集等与其他平台共同的特点外，舰船平台的散射结构更加复杂，甲板及塔桅等上层建筑上布置着大量的雷达、敌我识别系统、导航监测、电子战系统以及HF/VHF/UHF/卫星通信、数据链设备等敏感的通信设备，各设备（尤其是各无线用频设备）之间往往互为潜在的干扰源（或敏感设备），再加上对立双方电子对抗日益激烈，势必造成无线电用频系统间自扰、互扰以及敌方有意干扰情况十分严重，覆盖舰船平台的电磁环境非常复杂。
舰船平台的电磁干扰预测分析需考虑到无线电收发信机的射频特性、天线的辐射特性、设备间耦合干扰模型、平台天线间的耦合模型、平台的结构特性以及各种频段的电波在海面的传播模型等因素。通过舰艇平台的电磁兼容仿真预测分析，可以获取舰艇平台上无线电用频装备间电磁干扰情况，如图4示。为舰船平台的频谱规划、冲突解除等提供依据，是进行舰船平台及编队电磁频谱管理的基础和一项关键技术。
3.3 分布式动态频谱接入技术
随着用频需求的不断增长和海上电磁环境的日益复杂，可用频谱资源日趋饱和，当前的频率管理方式已不能满足将来的发展需求。为满足水面舰船在复杂电磁环境下的频谱需求，确保用频系统与网络的有序工作，需发展动态频谱管理技术，即频谱管理与用频系统和网络紧密结合。
分布式动态频谱接入将频谱的决策从频谱管理中心移至用频设备端，频谱管理系统根据频谱需求和资源情况只给出用频策略，用频设备根据所处的电磁环境和用频策略约束进行具体的用频决策和执行活动。其频谱决策过程采用自主的方式，使频谱决策更加迅速。分布式动态频谱接入技术主要针对未来基于软件无线电技术的通信系统与设备，动态频谱接入实现的主要过程如图5所示。
在感知环节，主要获取节点的位置、时间和策略等信息，同时根据需求对所处的电磁环境进行监测，对链路状态进行监控，收集射频环境和节点链路的实时动态信息。
在分析阶段，对收集节点的位置、时间、策略以及外部电磁干扰感知结果和链路状态信息进行综合分析处理，完成电磁环境特征和链路性能评估，为频谱决策提供依据。
在决策阶段，根据用频策略和电磁环境实时状态以及链路性能的评估结果，进行系统用频的推理决策，决定工作频率、模式以及发射功率等参数，以适应电磁环境的动态变化，保持用频设备的正常工作，同时不对周围的其他用户产生干扰。
最后在执行阶段，根据用频推理产生的结果，进行电台工作频率、模式以及发射功率等参数的设置，使电台可以避开电磁干扰，保持正常通信状态。
4 结束语
水面舰船平台上装载的无线电电子设备种类繁多，涉及通信指挥、预警探测、电子对抗、情报侦察、导航定位、武器制导等多个领域。各种设备工作频段从几十赫兹的超低频到上百吉赫兹的极高频。随着装备信息化的迅猛发展，新型电子设备不断投入使用，使用频装备的种类与数量迅速增加、系统规模日益扩大、复杂程度日益增加。同时，水面舰船的协同作战，导致大量用频装备高密度部署于有限的海上空间，形成高度复杂的电磁环境，引起无线电用频系统间独自扰、互扰现象。另外，由于对立双方制电磁权的争夺日益激烈，有意干扰情况十分严重，导致海上电磁环境极其复杂恶劣，使水面舰船的电磁频谱管理面临严峻的考验，如何实现海上空间的电磁频谱环境感知，并依据时节和态势变化组织实施动态的频谱管控，实现水面舰船联合行动的频谱统一、协调以及动态、高效的使用，这将是水面舰船频谱管理需解决的重大问题。
根据信息化条件下水面舰船的频谱管控需求以及频谱管理系统装备与技术发展特点和趋势，以下几个方面将是水面舰船频谱管理发展提升的方向：
（1）全域管理：频谱管理系统从单一功能向多功能、从单一频段向全频段、从满足某一特殊需求向全维频谱管理发展。
（2）网络化管理：基于编队的通信网络，实现频谱信息的充分共享、提供高度自动化的频谱规划、管控和协同服务能力。
（3）动态管理：从传统集中静态的管理模式向分布式、动态管理模式发展，实现频谱的自适应和高效使用。
（4）智能化管理：频谱管理已经完成了由手工作业到计算机辅助的转变，还需实现自动化基础上的智能化管理，最终目标是实现认知和自同步的频谱使用。
在介绍美军水面舰船电磁频谱管理发展状况的基础上，根据目前水面舰船的频谱管理所面临的问题，提出了水面舰船频谱管理的功能需求，接着展开对水面舰船频谱管理的总体架构研究，对实现水面舰船频谱管理的相关关键技术进行了分析，根据频谱管控需求与技术发展特点和趋势，提出了水面舰船频谱管理技术发展提升的几个方向，为水面舰船频谱管理技术的研究和发展提供了有益的参考。
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越南军队舰船修造企业现状
目前,越南军队舰船修造企业约20家,分别隶属国防工业总局、各军种和军区。为满足部队对舰艇装备本土化的迫切需求,21世纪初。越南国防工业总局根据企业不同技术特点,对军队舰船修造企业功能任务进行了重新明确和划分,舰船建造任务交由国防工业总局下属的巴山联合企业、红河造船公司、189造船公司和秋江联合企业承担,其他公司只承担舰船修理任务。巴山联合企业设备齐全、技术实力相对雄厚,有能力建造500至数千吨级战斗舰船,目前正在按照俄罗斯提供的设计图纸和技术组装俄制“闪电”级导弹快艇。红河造船公司在军舰建造方面也有很大突破,设备现代化,工人技术娴熟,能够建造航速快、装备强、机动性好的500吨以下级各类快艇,TT400TP型炮艇就是红河造船公司建造的。189造船公司专门建造各类近岸巡逻艇,秋江联合公司主要建造各类拖船和搜救船等。
调整后的越南军舰建造工业形成北、中、南三大工业群。北方以红河造船公司为核心,与189造船公司等现有军工企业形成北方军舰建造工业群,目前正在海防市建设亭武工业区。北方军舰建造工业群主要承建排水量在500吨以下具有较快航速的各类战斗艇和辅助艇。中部以秋江联合企业为核心,为部队建造各类拖船和搜救船。南方则以巴山联合企业为中心,建设完善的军舰建造工业区。通过对现有军工企业进行整合,越南将逐步形成建造数千吨级战斗舰和万吨级运输舰船的船舶工业体系。
近年来,上述企业为越南海军、海警、边防部队等建造了TT-120型、TT-200型、TT-400型、BP-98型高速巡逻艇及部分战斗辅助舰艇。另据外媒报道,越南军工企业还为海军建造了一艘PS-500型导弹艇,据称,该导弹艇除船体外,其武器系统和电子设备全部是从俄罗斯原装进口的。
通过组装国外先进舰艇培养人才锤炼队伍
近年来,越南十分重视海军力量建设,斥巨资从国外购买先进武器装备。尽管如此,越南海军仍然是一支以轻型装备为主体的近岸型海上力量。为提高作战能力,越南海军把装备大威力导弹舰艇作为“以小制大”非对称作战的撒手锏,大量外购先进舰艇,与此同时,注重引进舰艇建造技术。
2005年,越南与俄罗斯签订了购买12艘“闪电”级导弹快艇的合同。其中2艘在俄罗斯建造,10艘在越南组装。在越南组装的10艘“闪电”级导弹快艇配备俄罗斯和俄罗斯指定国家制造的武器装备。2010年,俄罗斯温贝尔造船厂首次向越南交付6艘“闪电”级导弹快艇的装配组件,交付工作将持续到2015年。俄中央海军设计院向越南转交设计资料和技术,负责对越南技术人员进行培训,并监督指导越南技术人员施工。
俄罗斯国际文传电讯社2011年12月7日报道称,俄捷列诺道尔斯克造船厂负责对外经济活动的副总经理谢尔盖·鲁登科向媒体透露,越南已与俄罗斯国防产品出口公司签订了增购2艘“猎豹”级轻型导弹护卫舰的合同。此次购买的2艘“猎豹”级导弹护卫舰在武器配置方面将侧重于反潜。
2011年9月27日至10月1日,越南政府总理阮晋勇率政府代表团访问荷兰期间,表达了向荷兰购买4艘“西格玛”级护卫舰的意愿,并希望荷兰谢尔德海军造船厂建造2艘,在越南建造其余2艘。资料显示,“西格玛”级护卫舰采用了内倾式舱壁雷达隐身设计,舰上不设机库,但设置有飞行甲板。艇长90.7米,艇宽13米,标准吃水3.6米,标准航速28节,经济航速18节,续航力4000海里(经济航速),推进系统功率为8.9兆瓦/台,满载排水量1692吨,舰员编制为80人。舰载武器包括1座单管76毫米舰炮、2门20毫米近防炮、2座四联装“飞鱼”反舰导弹发射装置、2座四联装“西北风”近程防空导弹系统。
越南海军之所以不惜花费巨资引进国外先进造船技术,目的就是为了培养自己的舰艇设计、建造技术人才,最终实现海军装备本土化。事实上,越南通过组装现代化舰艇,达到了学习技术、锻炼队伍、培养人才、积累经验的目的,增强了本国舰艇建造能力。
引进先进生产线,实现在国内自主建造现代化舰艇
瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所2012年3月19日发表的研究报告指出,“2011年,越南与乌克兰签订增购4台DT-59型燃气涡轮发动机的合同。增购的这4台DT-59型燃气轮机将安装到在俄罗斯建造其增购的2艘‘猎豹’级导弹护卫舰上。预计,俄罗斯完成越南订购的第三和第四艘‘猎豹’级导弹护卫舰后,可能向越南转让生产线,以便越南今后自主建造现代化战舰。”
其实,越南与俄罗斯2005年签订的购买12艘“闪电”级导弹快艇合同就包含了引进俄罗斯先进生产线的内容。
成功建造TT400TP炮艇,开创海军装备建设新纪元
TT400TP型炮艇的基本设计图纸是从国外购买的,红河造船公司在军队设计院的配合下,按照海军的要求对基本设计图纸进行了完善。与在越南组装的“闪电”级导弹快艇不同,TT400TP型炮艇是越南“自行建造”的。
TT400TP型炮艇主要用于“消灭敌方登陆舰艇和护卫舰艇,保卫己方登陆舰艇、护卫舰艇和扫雷舰艇,保护民船,开展战术侦察,提供海上警戒等”;艇长54.16米、宽9.16米,吃水深度2.7米,满载排水量400吨,最大航速32节,活动范围2500海里,可以在海上连续活动30天,能够在8级海浪和9~10级大风海况下执行作战任务。TT400TP型炮艇使用双柴油发动机和推进器;武器装备包括:AK-176舰炮、AK-630型高射速近防炮、低空防空导弹系统、雷达系统、敌我识别系统、光电观察系统等。基本设计图纸似乎来自总部设在圣彼得堡的俄罗斯海洋技术开发中心,因其与按照俄罗斯海洋技术开发中心向越南提供的设计图纸建造的TT400型海警船有一样的血统。
TT400TP型炮艇首舰早在2009年4月就铺好龙骨,2011年8月竣工,2011年9月27日海试成功,2012年3月1日正式入役越南海军第二海区。第二艘TT400TP型炮艇(舷号HQ-273)已于2012年2月中旬下水海试,第三艘也在建造中。红河造船公司政委阮文得大校向媒体表示:“现在,技术人员、工人的水平有了极大提高。我们希望第三艘TT400TP型炮艇可以完全按照我们自己的技术图纸建造。”
越南军舰建造能力评估
关键词：21世纪；舰船；自动化技术；最新发展
1舰船自动化发展历史
早在20世纪七十年代舰船的自动化技术就开始萌芽了，最初只是为了达到节约人力物力的目的。最初舰船的自动化设备相对而言也比较简单，只是包括轮机自动化、导航自动化、无人值班机舱、惯性导航、自动操控仪、GPS无线电导航、自动装卸吊机、自动绞缆机、航行信号、气笛以及报警设备等。到了九十年代以后，海洋运输提出了绿色安全的要求，这一要求使得舰船自动化技术不得不进一步提高与创新。为减缓温室效应，国际海事组织还对舰船环保节能、高效航运提出了相应的要求。另外，目前世界上有较多的海盗，安全航运地问题得到了高度重视，因此舰船设备必须要有很好的安全措施，一来可以很好防止舰船事故发生，二来能对舰船故障进行远程监控以及快速高地修复。由此可见，生产一批船岸一体化的安全航行自动化设备尤为重要，这也是当务之急。
2舰船自动化技术的发展方向
传统的舰船自动化设备完好率不高，因此舰船自动化发展的方向就是安全可靠。当代的舰船自动化技术采用了功能强大的电子控制模块，通过对电脑进行轻微二次编程设置，使得大量的自动化设备可以在同一个模块上运转。当模块上的某一个自动化设备出现了故障，只需更换相应的模块，再将自动化设备的电脑设置传输过去，就可以完成对自动化设备的管理和维修。此舰船自动化设备的完好率高达90%。
3AutoNet和PCC200的三项创新技术
3.1AutoNet信息平台
AutoNet是可以提供船岸信息一体化的平台，其具有容量大、数据广、成本低的优点。其具体的运转过程为：在一条由有线或无线充当介质的以太网上链接船岸上的所有服务器以及电脑，然后在每一个节点上都安装有数据库芯片和平台工作软件包。这样做的目的是使每个节点的数据库可以作为全平台的数据，以实现对舰船的监控与管理。将其运用于防止海盗、安全航运领域，起到了极大的作用。分布数据库信息平台是在此基础上进一步优化改进得到的，此技术采用了芯片DRP2000，并将此芯片作为每个节点的材料，有着使用简单、快捷高效的优点。另外，此技术又可以分为三项，包括高速响应实时监控、控制管理一体化以及信息平台，根据具体的环境选取最合适的技术会取得事半功倍的效果。AutoNet信息平台有两个独立的以太网，两个以太网之间又相互连通。如果出现报文丢失、报错或者断网线的情况，因AutoNet信息平特的结构，上述情况对可靠性也不会产生影响，平台系统如图1所示。
3.2PCC200控制器
PCC200控制器是一种全功能的可进行二次编程的控制器，其可以解决舰船自动化设备完好率不高的问题。此PLC技术最终的自动化设备只有一种，这有利于操作人员的管理和维护，加之该程序可以进行二次编程，这就使得船员可以根据实际需要对原程序进行改动，使自动化设备有更强大的功能。另外，改动后的程序也会存储在中心电脑上，船员再次维修时只需要从中心电脑上设置就可以实现。以PLC技术为基础的PCC200全功能通用的控制器有着以下特点：（1）编程逻辑图有着与、或、非三种逻辑关系，且多个逻辑图之间还可以通过引入中间变量来实现混合逻辑，此功能可以运用在绝大多数的辅机控制中。（2）对于延时器编程，可以设置不同的状态，包括常关、常开和延时，只需要在表格中写上要进行的状态即可。（3）要设定模拟量的多少以及模拟量与逻辑编程之间的关系，只需要在逻辑图上写上数据库号即可。（4）如果输入端子需要用可编程放大器接传感器时，要采用万能采集编程。
4将AutoNet及PCC200运用于舰船与海洋工程的实例
某大型舰采用船岸一体化系统，在2000年以后新造的20艘军舰都运用了AutoNet及PCC200技术。全国绝大多数救捞局的船只，其监控系统都运用了AutoNet及PCC200技术，其中一些民船运用PCC200技术对电力系统进行监控。同样，某大型舰辅助系统也采用了AutoNet及PCC200技术，并且加入了不同的指令对上百个设备进行同时控制，极大的实现了自动化，且稳定性好。上海救捞局“自航八锚精密定位工程船”全船采用AutoNet及PCC整船配套技术，包括机舱及甲板机械。
5结语
通过以上成功的案例，说明AutoNet及PCC200技术在舰船及海洋工程中得到了广泛的应用。可见，AutoNet及PCC200可以解决舰船信息平台存在问题，抵御网络病毒、设计安全可靠、且成本较低。将这些技术加以优化创新，可以更好地实现绿色安全环保航运，可以提高海洋工程新任务。将这些技术进行推广创新，舰船自动化技术将会打造出更广阔的天地。
参考文献：
关键词：21世纪；舰船；自动化技术；最新发展
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.194
1 舰船自动化发展历史
早在20世纪七十年代舰船的自动化技术就开始萌芽了，最初只是为了达到节约人力物力的目的。最初舰船的自动化设备相对而言也比较简单，只是包括轮机自动化、导航自动化、无人值班机舱、惯性导航、自动操控仪、GPS无线电导航、自动装卸吊机、自动绞缆机、航行信号、气笛以及报警设备等。
到了九十年代以后，海洋运输提出了绿色安全的要求，这一要求使得舰船自动化技术不得不进一步提高与创新。为减缓温室效应，国际海事组织还对舰船环保节能、高效航运提出了相应的要求。另外，目前世界上有较多的海盗，安全航运地问题得到了高度重视，因此舰船设备必须要有很好的安全措施，一来可以很好防止舰船事故发生，二来能对舰船故障进行远程监控以及快速高地修复。由此可见，生产一批船岸一体化的安全航行自动化设备尤为重要，这也是当务之急。
2 舰船自动化技术的发展方向
传统的舰船自动化设备完好率不高，因此舰船自动化发展的方向就是安全可靠。当代的舰船自动化技g采用了功能强大的电子控制模块，通过对电脑进行轻微二次编程设置，使得大量的自动化设备可以在同一个模块上运转。当模块上的某一个自动化设备出现了故障，只需更换相应的模块，再将自动化设备的电脑设置传输过去，就可以完成对自动化设备的管理和维修。此舰船自动化设备的完好率高达90%。
3 AutoNet和PCC200的三项创新技术
3.1 AutoNet信息平台
AutoNet是可以提供船岸信息一体化的平台，其具有容量大、数据广、成本低的优点。其具体的运转过程为：在一条由有线或无线充当介质的以太网上链接船岸上的所有服务器以及电脑，然后在每一个节点上都安装有数据库芯片和平台工作软件包。这样做的目的是使每个节点的数据库可以作为全平台的数据，以实现对舰船的监控与管理。将其运用于防止海盗、安全航运领域，起到了极大的作用。
分布数据库信息平台是在此基础上进一步优化改进得到的，此技术采用了芯片DRP2000，并将此芯片作为每个节点的材料，有着使用简单、快捷高效的优点。另外，此技术又可以分为三项，包括高速响应实时监控、控制管理一体化以及信息平台，根据具体的环境选取最合适的技术会取得事半功倍的效果。
AutoNet信息平台有两个独立的以太网，两个以太网之间又相互连通。如果出现报文丢失、报错或者断网线的情况，因AutoNet信息平特的结构，上述情况对可靠性也不会产生影响，平台系统如图1所示。
3.2 PCC200控制器
PCC200控制器是一种全功能的可进行二次编程的控制器，其可以解决舰船自动化设备完好率不高的问题。此PLC技术最终的自动化设备只有一种，这有利于操作人员的管理和维护，加之该程序可以进行二次编程，这就使得船员可以根据实际需要对原程序进行改动，使自动化设备有更强大的功能。另外，改动后的程序也会存储在中心电脑上，船员再次维修时只需要从中心电脑上设置就可以实现。以PLC技术为基础的PCC200全功能通用的控制器有着以下特点：
（1）编程逻辑图有着与、或、非三种逻辑关系，且多个逻辑图之间还可以通过引入中间变量来实现混合逻辑，此功能可以运用在绝大多数的辅机控制中。
（2）对于延时器编程，可以设置不同的状态，包括常关、常开和延时，只需要在表格中写上要进行的状态即可。
（3）要设定模拟量的多少以及模拟量与逻辑编程之间的关系，只需要在逻辑图上写上数据库号即可。
（4）如果输入端子需要用可编程放大器接传感器时，要采用万能采集编程。
4 将AutoNet及PCC200运用于舰船与海洋工程的实例
某大型舰采用船岸一体化系统，在2000年以后新造的20艘军舰都运用了AutoNet及PCC200技术。全国绝大多数救捞局的船只，其监控系统都运用了AutoNet及PCC200技术，其中一些民船运用PCC200技术对电力系统进行监控。同样，某大型舰辅助系统也采用了AutoNet及PCC200技术，并且加入了不同的指令对上百个设备进行同时控制，极大的实现了自动化，且稳定性好。
上海救捞局“自航八锚精密定位工程船”全船采用AutoNet 及PCC 整船配套技术，包括机舱及甲板机械。
5 结语
通过以上成功的案例，说明AutoNet及PCC200技术在舰船及海洋工程中得到了广泛的应用。可见，AutoNet及PCC200可以解决舰船信息平台存在问题，抵御网络病毒、设计安全可靠、且成本较低。将这些技术加以优化创新，可以更好地实现绿色安全环保航运，可以提高海洋工程新任务。将这些技术进行推广创新，舰船自动化技术将会打造出更广阔的天地。
舰艇总体制造能力方面
由于日本发展资本主义较早，在一战前就拥有了良好的工业基础，到1919年，其造船工业总产量已经位居世界第三，仅次于当时的英国和美国；到二战爆发时，日本已拥有大中型船厂60多家，船台140余座，从业员工高达40多万人，具有建造包括航空母舰、战列舰和大型远洋潜艇在内的各类军用舰艇的能力，年产舰艇可达300余艘。日本在二战中遭受重创，其造船工业规模极度萎缩，军用舰艇的建造也一度停滞；但由于战前日本具有坚实的工业基础，加之美国的扶植，日本造船业又迅速发展起来，仅1971年日本的商船的下水量竟达1199.2万总吨位，约占世界总下水量的50％之多。近半个世纪以来日本造船工业产量长期稳居世界首位，直至近年来才被韩国超越。五十年代初，日本还仅能建造一些轻型舰艇和军辅舰，但五十年代末就可以自行设计建造2500吨级的驱逐舰。时至今日，日本已能设计建造除航空母舰和核潜艇以外的所有种类的作战舰艇，而且其性能之先进为世界所公认。其中典型代表是“亲潮”级常规潜艇和“金刚”级驱逐舰，而“金刚”级驱逐舰是世界上最大的驱逐舰，其排水量可达9485吨。日本的造舰速度相当快，据统计，1982年至1991年的短短9年间，日本建成服役的舰艇中仅驱逐舰就有4级23艘之多。而且，这些驱逐舰的建造周期平均不足3年，其中最短的仅27个月。这样的造舰速度令人咋舌，即便美国也不过如此。能具有如此之高的造舰效率，除得益于雄厚的造船工业基础外，与采用成熟的技术和先进的生产管理体制也是密不可分的。另外，在建造现代水面舰艇必备的先进机械加工设备方面，日本的技术力量也相当雄厚，有些大型精密机床设备甚至比美国的还好。
韩国的工业结构比较合理，但重工业基础不如日本，造船工业的历史也短得多。韩国的钢铁产量居世界第六位，机械工业发达，使造船工业具有高度的自给能力，有利于降低生产成本，再凭借政府的一系列优惠政策，其造船工业近年来的发展势头十分迅猛。1999年，韩国造船企业共收到订单1271万吨，首次超过日本成为世界第一造船大国。韩国造船工业利用政府补贴以倾销的价格接受造船订单，并以一些类型的高技术附加值船舶推出韩国造船的优势项目。韩国的军事工业基础比较薄弱，虽然自七十年代以来，在美国的军事援助和自身经济发展的双重推动下有了长足的进展，但整体水平仍不是很高，对外依赖性强，基本上处在许可证生产、合作生产向自行研制生产过渡的阶段。为韩国海军建造军用舰艇的主要有大宇重工、现代重工、韩国造船工程公司和韩国塔科马造船厂等造船企业，其中现代重工的蔚山造船厂是世界上最大的造船厂（曾建造了世界上约15％的集装箱船）。该厂主要生产护卫舰等轻型水面舰艇，近年来也开始建造驱逐舰。在此之前，驱逐舰的建造工作一直被大宇重工的玉浦造船厂包揽，同时大宇重工还是惟一建造过潜艇的韩国造船企业。目前，韩国可以自行设计建造驱逐舰、护卫舰、常规潜艇和一些种类的大型军输船及轻型舰艇，但国产化率很低，其中潜艇多为技术转让建造，两型驱逐舰的舰载装备和传感器几乎全为舶来品。韩国海军还制订了KDX－3级大型驱逐舰和两栖攻击航母的建造计划。
舰载装备配套能力方面
在舰艇制造业中，各类舰载装备配套能力占有极为重要的地位，也最能反映一个国家舰艇工业的整体水平。首先，舰载装备配套立足国内，可以有效降低成本，进而可降低舰艇的采购价格，节省国防经费，方便海军大批量装备；其次，国产装备的后勤保障比较可靠，一旦在使用中出现问题，可以更快更好地得到解决，保证了舰艇的战斗力；再次，在战争条件下，舰载装备立足国内可以使舰艇具备规模生产的能力，能最大限度地满足海军需要。反之，若舰载装备对外依赖性强，不仅舰艇建造成本高昂、后勤保障不便，而且当一些条件受到限制时，舰艇生产能力会受到制约，使海军在出现战损时难以得到及时补充。
舰艇动力配套能力 日本在二战前就拥有了完善的舰艇动力配套体系，拥有了雄厚的舰艇动力研发基础。目前，日本舰艇的主机大多为本土制造，其中，能独立研制开发的品种包括舰用锅炉、汽轮机，舰用柴油机和潜用柴油机等，主要由三菱重工、石川岛播磨重工、川崎重工和日立造船等几家大公司生产。虽然日本是世界上为数不多的具有独立研制燃气轮机能力的国家之一，但在大功率舰用燃气轮机方面的能力尚有欠缺，目前此类燃气轮机主要依靠技术转让，由川崎重工和石川岛播磨重工两家公司进行生产。产品包括“奥林普斯”、“斯贝”、LM2500等一些西方国家开发的系列成熟产品，国产化率较高，产量也有保证。实际实际上八十年代以后日本建造的驱逐舰已经全部采用了全燃动力的推进形式。日本还具有生产舰用核动力装置的能力，若不是一些政治因素的限制，日本可能早已建造出核潜艇，因为在八十年代，由川崎重工研制的核反应堆成功装备了核动力商船“陆奥”号。除此之外，日本还在研制开发一些新型动力技术，如磁流体推进技术，并成功建造了“大和”号磁流体推进试验船。
由于起步较晚，韩国的舰艇动力工业尚在发展阶段。在舰用主机方面，目前基本不具备自研能力。韩国海军的驱护舰艇大多采用柴燃交替动力形式，主机通常选用LM2500燃气轮机和MTU956TB82系列柴油机，这两种主机，前者依赖美国进口，后者可以由双龙公司与德国公司以合作经营的方式在国内生产。与燃气轮机动力配套的舰用调距螺旋桨，韩国也是与英国的维克斯公司和罗尔斯・罗伊斯公司合作，采用技术转让的方式进行生产。
舰载武器配套能力 长期以来，日本的舰载武器主要依赖进口，自身研发能力有限。日本主力作战舰艇的舰载武器虽然先进，但绝大部分均来自国外，如“鱼叉”、“标准”等导弹武器主要来自美国；舰炮主要来自美国和意大利，部分为合作生产。而国产武器，如SSM－1B反舰导弹和68式反潜鱼雷等仅占在役舰载装备的很小部分。究其原因，主要有如下两个方面：日本作为一个经济大国，为谋求军事大国地位不惜在军备采购上投入重金；其次，美国所奉行的战略又往往使日本能比美国的其他盟国优先获得更加先进的武器，如“宙斯盾”舰载防空系统和“标准”SM－3反导导弹。
韩国的舰载武器也主要依赖进口，其海军装备的舰载导弹武器主要来自美国和法国，鱼雷主要来自美国和德国，舰炮则分别来自意大利、美国、荷兰、瑞士等国。之所以如此，排除韩国自身军事工业基础薄弱、自研能力低下等硬性因素外，装备量小而导致自研武器成本高昂应该也是个中原因之一。但无论如何，过度依赖国外则未免被动，实际上，韩国也正努力试图改变目前这种状况。前不久，韩国海军成功试射了首枚自行研制的反舰导弹，该型导弹射程达150千米，将用于装备韩国新一代驱护舰艇。
舰载电子设备配套能力
英文名称：Ship Electronic Engineering
主管单位：中国船舶重工集团公司
主办单位：中船重工集团第七0九研究所;中国造船工程学会电子技术学术委员会
出版周期：月刊
出版地址：湖北省武汉市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1672-9730
国内刊号：42-1427/U
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发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1981
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