淺談提高飛機(jī)可用性的措施謝加強(qiáng)

況薇

【摘 要】飛機(jī)可用性是反映飛機(jī)維修性、可靠性和運(yùn)行成本的重要指標(biāo)之一。因此，在飛機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)營的過程中在應(yīng)在不超出適航規(guī)范內(nèi)盡可能提高飛機(jī)的利用率。通過對(duì)國外飛機(jī)制造商的保障性工程，維修大綱和飛機(jī)監(jiān)控管理等提高飛機(jī)可用性的措施進(jìn)行分析，為國內(nèi)飛機(jī)可用性的設(shè)計(jì)和管理提高提供了借鑒。

【關(guān)鍵詞】可用性；維修性；保障性；綜合健康管理

0 引言

飛機(jī)可用性是機(jī)隊(duì)管理中的重要性能指標(biāo)，與運(yùn)營成本不可分割。一般來說，更高的可用性意味著成本的降低。因此，在飛機(jī)全壽命周期里，應(yīng)盡可能確保和提高飛機(jī)的可用性。本文從可用性的概念入手，分析飛機(jī)的保障性工程，維修大綱和前沿技術(shù)等措施對(duì)民機(jī)可用性的影響。

1 可用性概念

可用性的定義為“產(chǎn)品在任一隨機(jī)時(shí)刻需要和開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)，處于可工作或可使用的程度”[1]?？捎眯缘母怕识攘恳部梢苑Q之為可用度?？梢?，可用性是衡量設(shè)備或系統(tǒng)在特定任務(wù)中處于可運(yùn)行和指定狀態(tài)的一個(gè)指標(biāo)。系統(tǒng)和設(shè)備的可用性是維修性和可靠性的綜合指標(biāo)?？捎眯酝ǔ７譃楣逃锌捎枚取⒖蛇_(dá)可用度和使用可用度[1]三種，其定義和公式如表：

從可用性的定義和分類可知，減少故障，減少維修時(shí)間和降低由于保障等原因?qū)е碌难诱`可以提高產(chǎn)品的可用性。

需要指出的是，民用飛機(jī)和軍用飛機(jī)在可用性的解釋有所不同。民用飛機(jī)的一年使用時(shí)間通常高于2000飛行小時(shí)（每天6飛行小時(shí)或?qū)崿F(xiàn)每天4到6次的運(yùn)輸任務(wù)），如果飛行中出現(xiàn)故障，通常由機(jī)務(wù)在晚上排除。而軍機(jī)通常是處于待命狀態(tài)（如空客的A400M軍用飛機(jī)，其一年使用時(shí)間約為650飛行小時(shí)），但是當(dāng)需求發(fā)生時(shí)，其必須具有最大的可用性，因?yàn)檫@關(guān)乎國家利益和人民的性命。不同的用途決定了軍機(jī)和民機(jī)對(duì)可用性不同的定義。民機(jī)公司通常采用運(yùn)行可靠性的概念，其定義為飛行任務(wù)完成任務(wù)的百分比，此概念與軍機(jī)的任務(wù)可靠性相同。相比之下，軍機(jī)的運(yùn)行可用性通常定義為任務(wù)的可用時(shí)間（包括執(zhí)行任務(wù)和等候任務(wù)的時(shí)間）與飛機(jī)在總時(shí)間（包括修復(fù)性維修和預(yù)防性維修時(shí)間以及保障造成的延誤）之比。該數(shù)據(jù)不僅與技術(shù)因數(shù)（RM&T）相關(guān)，還與支援系統(tǒng)的效率相關(guān)。對(duì)于航空公司來說，更高的可用性是確保盈利飛行的重要因素。對(duì)于軍機(jī)使來說，更高的可用性是完成指派的任務(wù)的保證[3]。因此，提高可用性無論對(duì)于軍機(jī)還是民機(jī)來說都是十分重要的。

2 提升飛機(jī)可用性的措施探討

2.1 產(chǎn)品支援流程的保障

在飛機(jī)全壽命成本中，運(yùn)行保障階段的成本通常占其中50%。因此，應(yīng)盡早考慮保障分析。支援（保障）流程分析是目前飛機(jī)工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)不可分割的部分，空客將其稱之為保障性工程（SEP）。

保障性分析流程首先需要明確顧客保障性需求和要求。在此基礎(chǔ)上，得出細(xì)化的保障說明，保障說明和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)作為保障性需求的輸入。通?？蓪⒈Ｕ险f明作為采購合同的一部分。保障性的需求由專家進(jìn)行審核，這些需求在飛機(jī)設(shè)計(jì)的保障性分析中落實(shí)。保障性分析分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段是定性維修性分析。在這個(gè)階段，所有的零部件都需要進(jìn)行可達(dá)性和是否容易拆卸的檢查。如果拆卸一個(gè)部件過于復(fù)雜或需要拆卸過多其他部件，保障性工程師可要求改變安裝設(shè)計(jì)。第二個(gè)階段是維修任務(wù)分析和確定維修任務(wù)清單及其地面支援設(shè)備、工具、程序及人力時(shí)間要求，以滿足支援性要求和合同要求，從而確?？捎眯缘奶嵘?。這兩個(gè)階段的工作是與系統(tǒng)設(shè)計(jì)并行進(jìn)行的。在整個(gè)保障性分析期間，任何影響設(shè)計(jì)的保障性項(xiàng)目都需要提交給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)考慮。同時(shí)，在保障性分析流程中，客戶也可以提出建議和意見。保障性工程流程的結(jié)果包含在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，這些報(bào)告對(duì)客戶和被授權(quán)的用戶開放。

2.2 維修任務(wù)優(yōu)化

2.2.1 計(jì)劃維修任務(wù)的優(yōu)化

減少維修時(shí)間和維修工作是提高可用性和降低成本的因素之一。傳統(tǒng)的維修通常分為預(yù)防性維修和修復(fù)性維修兩大類。預(yù)防性維修又可分為基于狀態(tài)的維修和預(yù)先確定的維修（或計(jì)劃維修）。在民用飛機(jī)維修工作中，計(jì)劃維修通常占總維修任務(wù)的很大一部分。因此，減少計(jì)劃維修任務(wù)對(duì)于提高飛機(jī)的可用性具有重要的意義。

使用流程圖和邏輯建立維修計(jì)劃的最早定義于1967年，以此為基礎(chǔ)，MSG-1流程創(chuàng)立于1968年并最早用于B747飛機(jī)中來建立計(jì)劃維修大綱。 MSG-1 流程主要依據(jù)定時(shí)維修和視情維修來建立維修任務(wù)和維修間隔。1970年，MSG進(jìn)化為MSG-2并用于DC-9等機(jī)型。MSG-2引入了狀態(tài)監(jiān)控的概念，不足的是，MSG-2流程并不能識(shí)別維修任務(wù)時(shí)給予安全理由還是經(jīng)濟(jì)理由，同時(shí)由于MSG-2使用的是自下而上的分析流程，分析的部件過多因此難于管理，MSG-2也不適合于分析過于復(fù)雜的系統(tǒng)，MSG-2也沒有包含結(jié)構(gòu)的損傷容限和疲勞評(píng)估。1979年，為了克服MSG-2流程的不足，MSG-3流程應(yīng)運(yùn)而生。

MSG-3是基于功能失效和失效原因分析的流程，并以ATA維修任務(wù)的產(chǎn)生為目標(biāo)。該流程采用邏輯樹方法，克服了MSG-2流程中的缺點(diǎn)，將與安全相關(guān)的任務(wù)從經(jīng)濟(jì)性考慮的任務(wù)隔離出來，并對(duì)隱性功能故障確定合適的處理方法。在MSG-3流程是自上而下的對(duì)合適系統(tǒng)等級(jí)進(jìn)行分析，而不是從部件級(jí)開始分析，大大減少了不必要的維修任務(wù)和減少了分析的工作量。同時(shí)，如果能證明特定系統(tǒng)的功能故障對(duì)運(yùn)行安全性沒有影響或?qū)?jīng)濟(jì)性的影響很小，就無需執(zhí)行常規(guī)的維修。時(shí)至今日，MSG-3是商用飛機(jī)生產(chǎn)商普遍采用的計(jì)劃維修分析流程。FAA的咨詢通告AC-121-22A指出，新飛機(jī)或舊飛機(jī)的衍生型號(hào)必須用最新的MSG分析流程于建立常規(guī)的計(jì)劃維修任務(wù)，這也是適航審查機(jī)構(gòu)唯一接受的分析方法。MSG-3是各國適航審查機(jī)構(gòu)普遍接受的計(jì)劃維修任務(wù)分析方法[4]。

分析機(jī)隊(duì)的性能和維修數(shù)據(jù)可以幫助優(yōu)化維修間隔和減少運(yùn)營的中斷。波音公司通過其計(jì)劃維修任務(wù)優(yōu)化數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，在737NG上，對(duì)于初始維修間隔為4000飛行小時(shí)的維修任務(wù)，其中的80%任務(wù)可以延長維修間隔，對(duì)于777，對(duì)于初始維修間隔為7500飛行小時(shí)的維修任務(wù)，其中的68%任務(wù)可以延長維修間隔，并不影響其安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2.2.2 損傷容限設(shè)計(jì)的應(yīng)用與優(yōu)化

對(duì)于飛機(jī)的疲勞損傷，在20世紀(jì)70年代引入了損傷容限的概念。在檢查技術(shù)和對(duì)金屬裂紋的擴(kuò)散知識(shí)增加的基礎(chǔ)上，通過更多的針對(duì)性檢查已經(jīng)可以確保持續(xù)適航的要求。疲勞和損傷應(yīng)力分析和試驗(yàn)是新型號(hào)飛機(jī)設(shè)計(jì)，取證和運(yùn)營中重要部分。目前（下轉(zhuǎn)第168頁）（上接第112頁）的損傷容限設(shè)計(jì)是是通過數(shù)字樣機(jī)模擬和全尺寸的疲勞試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的。針對(duì)疲勞損傷的計(jì)劃維修任務(wù)通常會(huì)給出檢查門檻值和重復(fù)的間隔，以確保損傷不會(huì)過超過其限制值。檢查任務(wù)通常根據(jù)飛機(jī)的實(shí)際使用情況確定。在飛機(jī)運(yùn)營時(shí)，通過飛機(jī)壽命監(jiān)控系，可以記錄飛機(jī)的結(jié)構(gòu)載荷、過載、硬著陸、飛機(jī)循環(huán)、使用率和相關(guān)的疲勞維修數(shù)據(jù)通過收集和分析數(shù)據(jù)，以改進(jìn)計(jì)劃維修任務(wù)，從而提高飛機(jī)的可用性。

2.3 綜合健康管理的應(yīng)用

通過改進(jìn)故障的診斷、監(jiān)控和預(yù)測能力也是減少維修時(shí)間的重要方法。在傳統(tǒng)的飛機(jī)維修過程，如果飛機(jī)在飛行中出現(xiàn)故障，建立工作指令，準(zhǔn)備備件，排除和修復(fù)故障工作都是在飛機(jī)著陸后才開展的。這一流程容易導(dǎo)致人員、設(shè)備和備件的準(zhǔn)備工作出現(xiàn)差錯(cuò)，從而導(dǎo)致維修時(shí)間延長，維修成本增加且影響飛機(jī)的飛行計(jì)劃。而通過高度集成的健康管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控飛機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)、評(píng)估甚至預(yù)測故障。另外，通過數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可以將飛機(jī)維修數(shù)據(jù)從空中傳送到地面，方便維修人員在飛機(jī)著陸前就安排好維修任務(wù)，備件可用性檢查，人員安排等工作，從而提高地面維修的效率和飛機(jī)的可用性。這兩種維修流程見圖2。

另外，飛機(jī)的綜合健康管理系統(tǒng)的監(jiān)控和預(yù)測功能可對(duì)某些視情維修任務(wù)的維修間隔進(jìn)行優(yōu)化，從而避免部件的未到壽命更換。通過監(jiān)控系統(tǒng)可預(yù)測維修實(shí)施的計(jì)劃時(shí)間段（除非關(guān)鍵系統(tǒng)的性能衰減對(duì)于機(jī)組來說是明顯的）。在計(jì)劃時(shí)間段內(nèi)，維修任務(wù)可以安排在最適合的時(shí)間段，允許飛機(jī)在備用或合適的計(jì)劃檢查內(nèi)執(zhí)行修復(fù)性維修，使得飛機(jī)可用性得到提高而不會(huì)影響安全性。

2.4 其他措施

有些提高可用性和降低成本的措施不一定需要影響飛機(jī)設(shè)計(jì)或維修流程。其中一個(gè)措施是在項(xiàng)目參與方中達(dá)成分享資源和提高效率，達(dá)成一致的培訓(xùn)，使用同樣培訓(xùn)設(shè)施和技術(shù)支援和材料支援，備件支援。交叉維修，橫向的備件支援和統(tǒng)一的人員調(diào)等。但是，由于參與方人力，備件和管理流程等區(qū)別，統(tǒng)一的支援流程方案的實(shí)施比較難于達(dá)成一致。

3 結(jié)束語

總的來說，采用系統(tǒng)化、流程化的支援保障流程，強(qiáng)化設(shè)計(jì)流程中對(duì)于維修性優(yōu)化的考慮，運(yùn)用數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化統(tǒng)維修大綱中的任務(wù)和綜合健康管理系統(tǒng)的應(yīng)用等措施可以進(jìn)一步提高飛機(jī)的可用性。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]Drs. Ing. C. Andela， Improvements of Aircraft Availability Within the Royal Netherlands Air Force[Z]. National Aerospace Laboratory NLR， 2011，03：03-04.

[3]Mr. Baudouin Heuninckx， et，al， Availability Improvements in New Transport Aircraft –The Case of the A400M[Z]. 2011，3：07.

[責(zé)任編輯：鄧麗麗]