維修BOM結構在航空裝備修理行業的應用探析

吳安新?韓梁?劉克鵬?許楠

摘 要 維修BOM（SBOM，Service Bill of Materiel ），是裝備維修企業從維修視角構建的裝備產品結構，將所有核心技術數據組織起來的一個中性的總框架。它是將航空裝備在全生命周期內需要開展某種維修工作的物料或系統，根據特定的規則組織起來形成具有一定層級結構的維修物料清單。SBOM貫穿了從設計資料的輸入轉化、到維修工藝文件的開發，最后通過給定規則挑選、組織形成型號裝備維修方案的工藝開發過程，是型號裝備在全生命周期內數字化修理的基石。

關鍵詞 維修結構;數字化修理;維修物料清單;關系網

引言

當前，各設計、制造單位已廣泛應用設計BOM（EBOM）、工藝BOM（PBOM）和制造BOM（MBOM）結構，根據型號裝備（產品）特點將設計制造物料、設計參數指標、產品模型、裝配結構、工藝步驟等組織起來，為工藝設計、產品制造提供數據基礎，并能反映出物料的傳遞和消耗過程。而裝備維修企業與設計、制造單位的工作性質不同，并不需要對型號裝備的所有物料進行維修工作，且相應的工藝方法、工藝路線、工藝組織等也并不相同，所以也就無法直接繼承研制單位的BOM結構。要想有效承接研制單位的數據，數字化修理是維修行業必經之路，因此需建立一套維修BOM結構根據維修特點來承載型號裝備在全生命周期內需開展維修工作的物料、系統及需落實保證的設計數據，同時可以基于該BOM完成型號裝備維修工藝文件的開發、工藝路線的劃分、工藝組織的規劃，并且能將生成的各維修數據根據一定的規則組織關聯起來。

1SBOM的概念介紹

SBOM是維修單位在產品修理研發過程中，面向產品使用維修保障工作定義的一種數據結構，由在產品全生命周期內需開展預防性維護維修以及保持產品持續滿足要求或者可能發生失效從而需要修復或更換的系統、子系統或維修單元組件組成，以便于在產品全生命周期內定義和承載各項產品的維修活動[1-2]。

SBOM是維修單位維修研發過程的一項重要輸出物，它基于研制單位提供的EBOM和維修大綱等資料，將產品全生命周期內需開展預防性維修工作或修復性維修工作的系統、子系統、LRU、SRU組成生成的BOM結構[3]。

同時SBOM也是開展型號數字化修理研發后續工作的基石，根據研制單位給定的維修大綱要求，在SBOM的維修單元上定義周期性預防性維修工作、故障及修復性維修工作，關聯維修工作所需的工序及資源需求，從而有效指導產品的使用、維護和修理。當飛機開展維修計劃時，基于SBOM能夠快速篩選需要開展的維修工作，并提取相應的維修工序組成生產工藝過程，從而為修理組織階段節省大量設計時間。

2SBOM的構建規則

2.1 SBOM的編碼規則

維修單位定義的SBOM一般按照產品的功能層級組織，根據研制單位提供的SNS系統劃分表并結合GJB4855《軍用飛機系統劃分及編碼》標準組織并為系統、分系統及分分系統代碼賦碼;維修單元的編碼則統一按GJB6600《裝備交互式電子技術手冊》標準要求賦碼。編碼形式為：[機型（2-4位）]-型號識別碼（1位）-系統（2位）-分系統（2位）-分分系統（2位）-單元組件（2位）-分解碼（2位）分解差異碼（1位），示例見圖1。當同一系統、分系統或分分系統下有多個相同維修單元時，用分解碼加以區分。

2.2 SBOM的結構

根據研制單位給定的SNS系統劃分表并結合GJB4855《軍用飛機系統劃分及編碼》標準，將SBOM進行層級劃分，設置系統級維修單元及單元組件。系統級維修單元可以是按功能劃分的系統（如機電系統、飛控系統等），也可以是按產品部位劃分的結構（如飛機的前機身、中機身等）。

以裝備型號/產品型號為根節點，系統維修單元為其下第一級節點，分系統維修單元為第二級節點，分分系統維修單元為第三級節點，單元組件為最末級維系單元。需要注意的是SBOM結構中最末級的結構只能是組件級維修單元，當系統級維修單元結構下無分系統及分分系統時，則直接在其下級結構設置組件級維修單元。SBOM維修結構層級劃分及示例見圖2。

2.3 維修單元創建及屬性

維修單元是后續工藝文件開發基礎，型號裝備全生命周期內所涉及的維修特性、維修工作、工序、工藝素材等數據都將基于維修單元創建并繼承維修單元相關屬性、與維修單元建立相應的關聯關系，進而形成一張該型號裝備全生命周期內所有維修數據的“關系網”，后續通過維修單元的關系視圖即可查看與之相關的各類數據。

創建維修單元時，選擇其上一級的系統級維修單元進行創建，在創建屬性表單中選擇對應的維修單元類型，維護名稱、機體分布部位信息，維修單元的編碼根據上級系統級維修單元的編碼規則進行繼承，創建界面及屬性見圖3。

2.4 維修單元配套關系

為確定型號裝備在全生命周期內維修工作所涉及的維修范圍，還應對單元組件配套關系進行維護，屬性表單見圖4。識別全生命周期內需開展維修工作的產品/結構及與其相關的物料，將物料從已有從物料系統中挑選出來并粘貼至維修單元配套屬性表單中，并維護與之相關的數量、配套關系等屬性。

在裝備的全生命周期內，需要對其開展維修工作的產品或結構件需將配套關系屬性維護為“主件”;隨“主件”一同流轉（分解、修理、交付、安裝）的機件配套關系屬性維護為“附帶件”，相關主件欄選擇對應配合的“主件”的編號;“配套”，不隨“主件”一同流轉，但需與“主件”配合使用的機件配套關系屬性維護為“附帶件”，相關主件欄選擇對應配合的“主件”的編號。

3各數據與SBOM 的關系

圖5是航空裝備數字化修理的邏輯圖，從圖中不難看出，SBOM是數字化修理工藝發的基礎。

研發階段創建SBOM時，通過維修單元與承接研制單位的EBOM中的設計物料相關聯，形成了維修范圍;基于SBOM建立維修工作（W）與維修特性（C），維修特性（C）落實研制單位給定的設計指標;維修工作（W）生成時會伴隨其下生成一個方案任務（T，完成此項維修工作一種方案，如有多種方案可按需另建）;基于方案任務（T）創建對應實現維修工作的工序（O），而維修工序（O）編制時應落實對應維修工作（W）下的維修特性（C），同時將需使用的工藝資源引用至工序中。由此可以看出，在研發階段通過SBOM生成或使用的各類數據都建立相互的關聯關系。

完成研發階段的工藝開發后，在工程應用階段基于SBOM根據維修原則篩選出相應維修服務（M，維修工作清單），同步生成對應的維修范圍（R，維修物料清單），同時將被篩選出的維修工作下的工序提取出來，再通過維修方案（S）的組織規劃，即完成了該次維修原則下的工藝流程及資源的組織。

生產階段即是將相應維修方案的實例化執行，完成該次維修任務，交付維修結果。

為方便理解，將型號裝備的維修工藝開發數據關系比作一棵大樹，那么SBOM就是這棵大樹的根基，設計資料就是養分，研發階段生成的各類數據就是大樹的主干，工程應用階段被挑選出來的數據就是大樹的各個枝干，生產階段的實例化數據就是大樹結出的果實。

4結束語

數字化修理是航空裝備修理必然趨勢，數字化工藝系統各數據間的關系結構就是該系統的底層建筑，SBOM作為該系統的根基，決定著系統是否有效運行、數據是否準確、關系是否完備等，對數字化修理起著關鍵作用。通過對SBOM的構建，接收、承載、落實了研制單位的設計數據，覆蓋了型號裝備在全生命周期內需開展維修工作涉及的維修物料范圍，同時基于SBOM創建的工藝數據將各類工藝資源進行了組織關聯，形成了一張數據關系網絡，實現了數據關系管理和數據源追蹤[4]。通過對SBOM維修工作的篩選，實現了型號裝備在全生命周期內不同維修原則下的工藝重組，提高了航空裝備修理企業的裝備保障能力。

參考文獻

[1] 蔣劍.敏捷制造系統BOM數據生成及管理研究[D].西安理工大學，2007.

[2] 楊海成，王俊彪.數字化設計制造基礎[M].西北工業大學，2007.1.

[3] 盧鵠，于勇，楊五兵.飛機單一產品數據源集成模型研究[J].航空雪豹，2010，31（4）：836-841.

[4] 張榮霞，張樹生，周競濤.基于MBD的零件制造模型管理[J].制造業自動化，2011，33（16）：6-9.

作者簡介

吳安新，男，安徽蕪湖人;畢業院校：沈陽航空航天大學，專業：機械設計及自動化，學歷：本科，現就職單位：國營蕪湖機械廠，研究方向：飛機操縱系統修理，數字化修理相關研究。