装备设计试验的关键过程及控制要素

装备设计试验的关键过程及控制要素

辛姜锋

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摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国科学技术的不断完善和创ixn，装备的设计也日益婉函，在装备研制过程中，为确认某一项活动或某一个成果是否能够满足技术指标要求或符合相关标准，需要采取一系列的验证手段。其中一种方式就是设计试验，设计试验一般在装备研制初期已经开始规划，并伴随着研制进程逐步开展，对提高装备设计质量与整体研制水平起着至关重要的作用。但就目前严峻的国外局势下，如何快速、高质量地完成一型装备的研制工作，设计试验的成功是一环必不可少的环节。设计试验按阶段分，主要为试验策划阶段、试验准备阶段、试验实施阶段与试验总结阶段，本文将对装备设计试验的关键过程及控制要素进行论述，详情如下。

关键词：装备设计试验；关键过程；控制要素

引言

深化工业化的真正内涵体现在装备产业更深入的发展，整个装备产业从初级向深层发展，在以往阶段这种发展只是追求数量的粗放增长，但是随着其理论的不断研究发展，这种发展开始逐渐重视以技术创新为核心的产业升级。目前，我国装备行业竞争力较强的子行业中比较重要的就是材料了，装备与控制工程设计的各方面知识比较多，比如科学与机械工程、化工工艺与理论等。从整体上看，我国装备制造业具有产业集中度低、研发强度低的特点，从这些方面来看，还需要进一步的加强。从材料选择应用能力来看，从原料到产品都需要经过多种复杂的工艺过程，在开展装备设计的过程中，材料的选择工作极其重要。

1在装备设计中材料选择和应用的原则

在选择材料时，必须充分了解材料的使用情况，以确保选择的效果。只有充分研究和合理利用材料的特性，才能充分发挥其作用。装备设计必须考虑到材料的所有方面，这主要取决于各部分的功能需求，在此基础之上才做出选择。例如，许多设备对材料强度有较高的要求，这些表面往往是摩擦的，如果组件在高温下工作，则材料必须耐高温，对表面硬度有更高的要求。使用材料的机械性能根据零件的工作条件和损伤类型确定，零件的使用寿命延长。权衡各种材料的机械性能，测量流动极限和强度极限及其他数值参数，材料应具有高度疲劳度，材料淬透性分析机械性能是通常在金属材料中使用的一系列指标。在机械制造中，机械零件一般在正常温度、大气压力和不高强度腐蚀的环境中使用，而在使用过程中机器的每一个零件都将承担不同的负荷。金属材料的使用质量由机械性能决定，机械性能也是零件结构和材料选择的重要基础。在各种情况下，根据额外载荷的性质，金属材料的机械性能也各不相同。额外载荷包括拉伸、压缩、扭转、冲击和循环载荷。在材料优化过程中，材料的机械性能应符合弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性等要求，还包括疲劳强度，抗断裂强度和粘度，根据设备不同的使用需要，机械性能最优化符合材料的要求。

2装备设计试验的关键过程及控制要素

2.1试验策划阶段

2.1.1按研制阶段层次识别

按《常规武器装备研制程序》规定，装备研制过程主要分为论证阶段、方案阶段、研制阶段与定型阶段。其中设计试验主要集中在装备研制阶段，因此研制团队应重点针对该阶段设计项目进行识别。

2.1.2按装备系统层级识别

一型装备的研制，经历了零组部件级、分系统级、系统级、整体级的设计及集成。设计试验项目应全面分析、综合考虑全层级技术要求、试验要素等，以确保设计项目齐全，尤其是要考虑装备研制层级传递升降时的试验识别，避免因考虑不周、思考不深引起的识别遗漏问题。

2.2指控装备使用记录系统设计与实现

首先是电流传感器设计。电流传感器选用HCS-LSP3系列闭环霍尔电流传感器，能够测量直流、交流、脉冲以及各种不规则电流。该传感器具有精度高、线性度好、功耗低、电流过载能力强等优点，被广泛应用于电流监控、逆变电源及太阳能电源、变频家电的驱动控制等领域。其次是串口通信接口设计。串口通信按位（bit）发送和接收字节，虽然比按字节的并行通信慢，但由于串口通信可以只使用一根线发送数据，使得线路连接简单并能够实现远距离传输。目前较为常用的串口包括RS232、RS422、RS485等，RS232采用不平衡传输方式，而RS422、RS485采用平衡传输方式，通过传输差分信号可抑制信号中的共模干扰。RS232通信使用3根线即可完成，分别是地线、发送线和接收线，该通信方式是现在最常用的串行通信接口。

2.3装备试验与评价系统工程管理知识体系的设计

随着《中国制造2025》的不断推进，逐步实现多数关键零部件、产品的国产化，特别是实现高端装备的全面国产化，已成为当前装备建设的首要问题。在装备建设方面，通过试验与评价（Test and Evaluation，简称为T&E），完成对战术技术指标的分析，并提升关键指标的水平，是装备设计生产中的不可或缺的关键性工作。系统工程作为一种成熟的方法论体系，已广泛用于军事、航天、经济、社会、人口、教育等领域。而装备，特别是复杂装备的T&E是涉及多指标、多阶段、多组件（部件）、多部门人员协作、多设备配合的复杂工作，只有依靠系统工程方法安排和组织试验，才能实现对T&E的全面系统规划与管理，真正实现对T&E需求的全面分析、对T&E实施的整体规划、对指标的综合分析等，以最终达到总体上降低试验消耗、提升试验效益、确保装备质量的总体目标。总之，将T&E看作一个系统，运用系统工程的理论、方法和技术对其进行分析、建模、规划、实施、评价和决策，是实现T&E全面管理、提升试验效益的可行途径。

2.4基于云计算的智能装备远程运维管控系统设计

智能装备是信息技术、计算机技术、人工智能技术的深度结合，可以在实际的生产过程中进行自我监测、分析、控制、处理和反馈。传统智能装备的核心是一套自动控制系统。设计者按照一定方式把智能装备与控制终端设备相连，形成一个有机整体。一般通过设置参数阈值，通过判断当前装备数据是否超过阈值来调节开关的开合，由工作人员来进行诊断分析。随着智能化技术的不断提升，智能装备的计算数据量和复杂度都在不断提升，这些都要求控制系统具备高容量网络带宽、高性能计算资源、自适应软件架构以及智能计算框架，显然传统的自动控制系统难以满足这些要求。而迅猛发展的云计算技术可以有效解决以上难题。云计算的基本原理是，通过使计算任务分布在大量的云端分布式计算机上，使得智能装备管理员能够将云计算资源匹配到智能装备云控制的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。将云计算技术与控制系统相融合，形成基于云计算的智能装备运维管控体系架构是未来发展的重要方向。基于云计算和人工智能等技术，结合大数据分析技术、边缘控制技术、网络虚拟化技术、智能预测控制技术等进行云端智能统筹决策。建立预测性维护系统，实现对智能装备的故障定位处理、故障诊断分析、制定故障解决方案。

结语

总之，通过结合试验阶段对装备进行较为详细的分析梳理与有效控制，不仅提高了设计试验整体效率，有效地保证了试验实施的过程质量，也降低了试验风险与成本，对设计试验的全过程指导与控制起到了很好的推动，进而提升装备研制的整体质量水平。

参考文献

[1]程蕾蕾.某大型装备静力试验的质量控制与分析研究[J].中国科技投资，2019(7):192.

[2]宋敬华,刘倬立,李亮,等.陆军武器装备体系作战试验平台顶层设计研究[J].价值工程,2019,38(27):252-255.