崔建鋒 牟偉興 鄢淑婷 薛潔妮



摘要:結(jié)合飛機(jī)保障性分析工作實(shí)踐,從飛機(jī)保障性分析工作中存在的問(wèn)題出發(fā),借鑒國(guó)際最新保障性分析標(biāo)準(zhǔn)ASD S3000L,制定了飛機(jī)的保障性分析業(yè)務(wù)流程,并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了飛機(jī)保障性分析系統(tǒng),經(jīng)過(guò)實(shí)際型號(hào)的驗(yàn)證,應(yīng)用效果良好,可為其他型號(hào)飛機(jī)或大型復(fù)雜裝備保障性分析工作的開(kāi)展和保障性分析系統(tǒng)的建設(shè)提供參考。
關(guān)鍵詞:保障性分析;S3000L標(biāo)準(zhǔn);飛機(jī);軟件系統(tǒng)
Keywords:logistics support analysis;ASD S3000L;aircraft;software system
0 引言
飛機(jī)的維護(hù)保障是一項(xiàng)高度復(fù)雜的系統(tǒng)工程,不但包括系統(tǒng)、設(shè)備、分系統(tǒng)、部件等多個(gè)層次,還包括保障系統(tǒng)、各類保障資源等繁多對(duì)象,涉及航電、動(dòng)力系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、液壓、燃油、特設(shè)等多個(gè)專業(yè)。出于歷史原因,在飛機(jī)的研制階段,對(duì)飛機(jī)保障性分析工作重視不足,流程不規(guī)范,分析質(zhì)量相對(duì)較差,飛機(jī)功能性能研發(fā)與配套的保障系統(tǒng)研發(fā)不能同步,導(dǎo)致飛機(jī)交付部隊(duì)后保障系統(tǒng)不合理,保障資源配備不齊全,飛機(jī)的保障水平差,嚴(yán)重影響了飛機(jī)的使用可用度和戰(zhàn)備完好性。
1 飛機(jī)保障性分析工作中存在的問(wèn)題
保障性分析是研究保障問(wèn)題影響裝備設(shè)計(jì)和確定保障資源的一系列分析方法的組合,在裝備研制過(guò)程中起到承前啟后的作用,是產(chǎn)品設(shè)計(jì)和通用質(zhì)量特性設(shè)計(jì)與保障系統(tǒng)研制及售后服務(wù)之間的橋梁。保障性分析工作的目標(biāo)是對(duì)裝備設(shè)計(jì)提出改進(jìn)建議,優(yōu)化設(shè)計(jì),并從使用保障和維修的需求出發(fā),確定裝備保持戰(zhàn)備完好性所需執(zhí)行的保障任務(wù)及所需的保障資源,以經(jīng)濟(jì)合理的方式滿足裝備的使用保障和維修要求。
隨著部隊(duì)訓(xùn)練強(qiáng)度的增加,飛機(jī)在研制階段保障性分析工作開(kāi)展不規(guī)范、保障性分析人員專業(yè)水平參差不齊、保障性分析工作人力密集度高、分析質(zhì)量差等問(wèn)題凸顯,保障性分析工作已經(jīng)成為瓶頸,嚴(yán)重影響和制約了飛機(jī)的售后服務(wù)水平,飛機(jī)的使用可用度得不到保障,難以滿足作訓(xùn)任務(wù)要求。且由于保障系統(tǒng)缺乏科學(xué)合理規(guī)劃,飛機(jī)的保障費(fèi)用大幅增長(zhǎng),在軍費(fèi)中的占比遠(yuǎn)超飛機(jī)的研制費(fèi)用,具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1)保障性分析工作涉及的單位和人員多(團(tuán)隊(duì)規(guī)模達(dá)到數(shù)十人),型號(hào)保障性分析工作業(yè)務(wù)流程混亂,任務(wù)分配不方便,項(xiàng)目進(jìn)度無(wú)法保證,難以滿足各階段評(píng)審的要求。
2)保障性分析國(guó)軍標(biāo)(GJB 1371和3837)編制時(shí)間早,與現(xiàn)狀差異大,型號(hào)適用性差,導(dǎo)致型號(hào)保障性分析工作缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),不同單位、不同人員、不同環(huán)節(jié)的分析結(jié)果差別很大,數(shù)據(jù)沒(méi)有共享匯總且追溯困難、一致性差,難以為飛機(jī)的售后服務(wù)工作提供足夠的支撐。
3)保障性分析工作各環(huán)節(jié)和保障系統(tǒng)規(guī)劃缺乏科學(xué)的算法和模型,分析結(jié)果依賴于分析人員的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)水平,質(zhì)量難以保證。
4)由于缺乏專業(yè)的軟件系統(tǒng)和工具,各型號(hào)保障性分析工作多依靠手工開(kāi)展,工作效率低,且由于人力資源有限、最終報(bào)告內(nèi)容多(如某個(gè)型號(hào)需要花費(fèi)數(shù)月的時(shí)間編制上千頁(yè)的報(bào)告),導(dǎo)致型號(hào)進(jìn)度難以保證。
5)保障性分析工作與前端的保障需求、飛機(jī)設(shè)計(jì)、六性設(shè)計(jì)以及后端的保障系統(tǒng)研制、售后服務(wù)脫節(jié),難以發(fā)揮保障性分析工作的作用,飛機(jī)的保障水平得不到提高。
6)飛機(jī)型號(hào)之間保障性分析的結(jié)果缺乏共享機(jī)制,各型號(hào)保障性分析工作積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)難以共享共用,沒(méi)有充分發(fā)揮數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價(jià)值,導(dǎo)致大量的重復(fù)工作,造成知識(shí)資源和時(shí)間的浪費(fèi),并且不利于分析質(zhì)量和水平的提高。
綜上所述,亟需在飛機(jī)研制階段規(guī)范保障性分析業(yè)務(wù)流程,建設(shè)保障性分析工具,研究保障性分析相關(guān)算法模型,深入全面開(kāi)展保障性分析工作,實(shí)現(xiàn)與前后端工作的無(wú)縫銜接,科學(xué)合理規(guī)劃保障系統(tǒng)和保障方案,從而保證飛機(jī)的正常使用和維修,降低飛機(jī)全壽命周期的保障費(fèi)用。
2 國(guó)內(nèi)外保障性分析現(xiàn)狀
目前,歐美在綜合后勤保障領(lǐng)域相關(guān)研究工作、軟件設(shè)計(jì)工作以及實(shí)際應(yīng)用成熟度等均處于世界領(lǐng)先地位。美國(guó)有EAGLE、SLIC-2B、PowerLog-J等商業(yè)化綜保軟件,歐洲方面則有OmegaPS、SIMLOX等綜保軟件。上述軟件通過(guò)其代理商在國(guó)內(nèi)也有一定的銷售,但是由于國(guó)內(nèi)裝備研發(fā)模式與國(guó)外差別較大,國(guó)內(nèi)保障性分析業(yè)務(wù)起步較晚,且要求相對(duì)較低,開(kāi)展保障性分析所需的很多字段都缺乏輸入,導(dǎo)致軟件的易用性相對(duì)較差,因此這些軟件在國(guó)內(nèi)均沒(méi)有成功應(yīng)用。
標(biāo)準(zhǔn)方面,美軍早在上世紀(jì)80年代就制定了MIL-STD-1388系列綜保相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),但自GEIA-STD-0007之后就沒(méi)有更新。目前國(guó)際上最新且主流應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是ASD(歐洲航宇和防務(wù)工業(yè)協(xié)會(huì))組織聯(lián)合美國(guó)AIA、ATA制定的ASD ILS(綜合保障)系列標(biāo)準(zhǔn)。其中的S3000L標(biāo)準(zhǔn)是保障性分析的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),主要包括LSA業(yè)務(wù)流程、LSA中的技術(shù)狀態(tài)管理、影響設(shè)計(jì)、人因分析、LSA中的FMEA/FMECA結(jié)果、損傷和特殊事件分析、使用保障分析、計(jì)劃性維修工作分析、修理級(jí)別分析、維修任務(wù)分析、軟件保障分析、壽命周期費(fèi)用分析、報(bào)廢分析、使用階段LSA處理、與其他ASD標(biāo)準(zhǔn)的交互、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)交換、術(shù)語(yǔ)、縮略語(yǔ)和簡(jiǎn)寫、數(shù)據(jù)元素列表等,最新版本為2014年發(fā)布的V1.1版。
與GJB 1371和3837相比,S3000L標(biāo)準(zhǔn)的編制參與單位多為歐美航天、航空等國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域的保障性專家,保障性工作經(jīng)驗(yàn)豐富,是通過(guò)對(duì)多個(gè)型號(hào)裝備的保障性分析工作總結(jié)提煉形成的標(biāo)準(zhǔn),提供了全面的保障性分析業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)模型,可用于指導(dǎo)復(fù)雜裝備保障性分析工作的開(kāi)展,可執(zhí)行性非常強(qiáng)。
國(guó)內(nèi)在綜保領(lǐng)域的研究也較廣泛,很多科研院校和部分公司在綜保領(lǐng)域均取得了不同程度的研究成果。但國(guó)內(nèi)保障性分析軟件平臺(tái)基本還是以美標(biāo)或國(guó)軍標(biāo)體系為主,缺乏實(shí)際工程應(yīng)用。
裝備研制總體所、主機(jī)所在裝備保障性分析能力建設(shè)上雖然進(jìn)行了大量的研究和工程應(yīng)用,但系統(tǒng)開(kāi)展保障性技術(shù)研究不夠,應(yīng)用效果不理想,全壽命周期保障有待深化和推廣。隨著對(duì)裝備全壽命保障重要性認(rèn)識(shí)的不斷深入,在產(chǎn)品研制階段貫徹“三化”“六性”要求逐漸受到重視,但往往由于標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化、量化不夠,研制進(jìn)度緊、經(jīng)費(fèi)不足以及系統(tǒng)開(kāi)展保障性技術(shù)基礎(chǔ)研究不夠、手段落后等原因,存在流于形式、可操作性差等現(xiàn)象。
3 基于S3000L標(biāo)準(zhǔn)的飛機(jī)保障性分析業(yè)務(wù)流程
由于當(dāng)前對(duì)飛機(jī)研制單位的服務(wù)保障壓力越來(lái)越大,對(duì)保障性分析工作要求越來(lái)越高,迫切需要制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的保障性分析業(yè)務(wù)流程,提高飛機(jī)保障性分析工作質(zhì)量。為此,通過(guò)對(duì)S3000L標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行深入研究,吸收并借鑒國(guó)外保障性分析工作的經(jīng)驗(yàn)和理念,并結(jié)合國(guó)內(nèi)飛機(jī)保障性組織和工作特點(diǎn),制定了符合國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀的保障性分析業(yè)務(wù)流程,詳見(jiàn)圖1,并在多個(gè)型號(hào)中得到了應(yīng)用,取得了良好的效果,飛機(jī)保障性分析工作的質(zhì)量和效率都得到了大幅提升。
3.1 基礎(chǔ)工作準(zhǔn)備
飛機(jī)保障性分析基準(zhǔn)工作準(zhǔn)備包括:
1)創(chuàng)建分析小組。負(fù)責(zé)保障性分析工作指導(dǎo)規(guī)范的制定、分析活動(dòng)的確定、權(quán)限的配置、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備以及最終保障方案的審核。
2)確定分析活動(dòng)。分析當(dāng)前型號(hào)需要進(jìn)行的保障性分析活動(dòng),如使用保障分析、特殊事件及損傷分析等。
3)配置分析流程權(quán)限。根據(jù)各專業(yè)室提交的分析負(fù)責(zé)人員,為其配置分析活動(dòng)的權(quán)限。

4)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。根據(jù)歷史型號(hào)對(duì)通用工具、保障設(shè)備、備件、耗材等進(jìn)行數(shù)據(jù)收集,建立保障性分析的保障資源基礎(chǔ)庫(kù),便于新型號(hào)保障性分析活動(dòng)應(yīng)用。
3.2 構(gòu)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
構(gòu)建飛機(jī)的產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu),確定保障性分析活動(dòng)的約定層次,一般地,約定層次確定到LRU,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)建到LRU的下一層。
構(gòu)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的方式有兩種,一種可以基于設(shè)計(jì)BOM快速重構(gòu)SBOM,建立基于可維護(hù)單元(LRU/SRU)粒度的初始產(chǎn)品結(jié)構(gòu);另一種可以基于飛機(jī)SNS結(jié)構(gòu),創(chuàng)建混合分解(HBS)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)按照系統(tǒng)、設(shè)備、可更換單元層次創(chuàng)建。
3.3 執(zhí)行LSA分析
飛機(jī)保障性分析通過(guò)前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入,分別進(jìn)行使用保障分析、特殊事件及損傷分析、預(yù)防性維修分析、LSA 故障模式分析(LSA FMEA)、排故分析(TSA)、維修級(jí)別分析、使用與維修任務(wù)分析、保障資源需求分析等,最終形成保障方案(見(jiàn)圖2)。
1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入:將歷史型號(hào)保障性分析的保障資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理導(dǎo)入,便于新型號(hào)保障性分析應(yīng)用;
2)使用保障分析(LROA):面向不同使用階段的使用保障活動(dòng),包含飛機(jī)停放程序需求進(jìn)行分析,生成使用相關(guān)的保障任務(wù)清單。
3)LSA FMEA分析:分析故障模式特性或?qū)肟煽啃訤MECA分析結(jié)果,進(jìn)行可靠性FMECA故障模式合并,形成面向維修的故障模式,并對(duì)其檢測(cè)難易程度、排故難易程度等進(jìn)行分析。
4)排故分析(TSA):針對(duì)模糊組排故策略的分析過(guò)程,綜合LRU故障率、更換時(shí)間、費(fèi)用等因素進(jìn)行診斷策略分析,給出最優(yōu)的排故順序策略。
5)特殊事件及損傷分析(SEA):對(duì)不同任務(wù)階段可能遭遇的特殊事件及其可能帶來(lái)的損傷進(jìn)行全面分析,對(duì)飛機(jī)因采用的新技術(shù)新手段及其敏感性可能造成的損傷進(jìn)行全面分析。
6)以可靠性為中心的維修分析(RCMA):基于MSG-3標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)/動(dòng)力裝置、結(jié)構(gòu)、區(qū)域和閃電高強(qiáng)度輻射場(chǎng)防護(hù)系統(tǒng)的維修大綱分析,并封裝GJB1378A、MIL-STD-2173等邏輯決斷,可自定義邏輯決斷過(guò)程,進(jìn)行以可靠性為中心的維修分析(RCMA),形成維修方案和決策知識(shí)庫(kù)。
7)維修級(jí)別分析(LORA):經(jīng)濟(jì)性或非經(jīng)濟(jì)性修理級(jí)別分析,明確所有維修任務(wù)的維修級(jí)別。
8)使用與維修任務(wù)分析(O&MTA):進(jìn)行使用與維修工作分析(O&MTA),確定維修項(xiàng)目的維修間隔、維修程序、工作要求、維修時(shí)間和保障資源。
9)備件需求分析:按照不同備件種類,根據(jù)備件的故障率,分析計(jì)算裝備初始保障期內(nèi)所需的備件數(shù)量。
10)保障設(shè)備、工具需求分析:根據(jù)保障資源管理需求,結(jié)合使用與維修工作分析結(jié)果,對(duì)保障設(shè)備、工具保障資源的種類、數(shù)量及研制階段配套文檔等進(jìn)行分析。
11)保障設(shè)施需求分析:適應(yīng)飛機(jī)不同階段的任務(wù)需求,保障飛機(jī)及機(jī)場(chǎng)安全的設(shè)施需求,包含基地設(shè)施、培訓(xùn)設(shè)施、運(yùn)行設(shè)施等。
3.4 保障性分析報(bào)告輸出
生成各類標(biāo)準(zhǔn)格式報(bào)告,包括TSA(排故)報(bào)告、維修任務(wù)分析報(bào)告、使用保障分析報(bào)告、修理級(jí)別分析報(bào)告及保障資源需求報(bào)告等。
4 基于S3000L標(biāo)準(zhǔn)的保障性分析系統(tǒng)
將上述的保障性分析業(yè)務(wù)流程、S3000L標(biāo)準(zhǔn)分析方法和其他相關(guān)的算法模型進(jìn)行封裝,并結(jié)合飛機(jī)的保障性分析工作模式,開(kāi)發(fā)了基于S3000L標(biāo)準(zhǔn)的保障性分析系統(tǒng),系統(tǒng)功能框架如圖3所示。
主要功能如下:
1)LSA業(yè)務(wù)管理工具,包括業(yè)務(wù)門戶、任務(wù)管理、基線管理、型號(hào)及BOM管理、統(tǒng)計(jì)分析、公告通知。
2)LSA工具,包括使用保障分析(LROA)、特殊事件與損傷分析(DSEA)、LSA FMEA、預(yù)防性維修分析(RCMA)、排故任務(wù)分析(TSA)、維修任務(wù)分析(MTA)、維修級(jí)別分析(LORA)、備件需求分析及規(guī)劃、保障設(shè)備規(guī)劃研制、保障方案仿真評(píng)估等。

3)保障性數(shù)據(jù)庫(kù),包括保障性分析數(shù)據(jù)庫(kù)和“兩庫(kù)”(型號(hào)資源庫(kù)和基礎(chǔ)資源庫(kù))。
4)報(bào)告自動(dòng)生成工具,基于預(yù)先制定的報(bào)告模板,自動(dòng)生成使用保障分析報(bào)告、拆裝分析報(bào)告、維修任務(wù)分析報(bào)告、LSA FMEA報(bào)告、TSA報(bào)告、修理級(jí)別分析報(bào)告、初始備件清單,支持HTML、PDF、Word多種輸出格式。
5)系統(tǒng)集成接口,包括上游設(shè)計(jì)環(huán)境集成接口,支持導(dǎo)入PDM中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、六性設(shè)計(jì)分析工具產(chǎn)生的FMEA數(shù)據(jù),下游保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成接口,包括IETM及售后服務(wù)等系統(tǒng)工具集成。可直接將分析結(jié)果發(fā)布到Glaway IETM CSDB系統(tǒng),支持S1000D4.0、4.1、4.2標(biāo)準(zhǔn)。也可兼容MIL-STD-1388-2B,DEF-STD-00-60的LSA數(shù)據(jù)導(dǎo)入和發(fā)布成S1000D DDN數(shù)據(jù)包。
5 應(yīng)用效果總結(jié)
目前,該保障性分析系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)型號(hào)的飛機(jī)中得到了應(yīng)用和驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)保障性分析工作的規(guī)范有序管理,在后續(xù)新型號(hào)中將繼續(xù)推廣應(yīng)用。
1)實(shí)現(xiàn)了保障性室與各專業(yè)系統(tǒng)部門之間的高效協(xié)作,保障性室可快速方便地基于飛機(jī)SBOM(服務(wù)BOM)分配到各系統(tǒng)專業(yè)部門,各系統(tǒng)專業(yè)部門分析完成之后,結(jié)果數(shù)據(jù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)在SBOM上,保障性專業(yè)人員可同步對(duì)各專業(yè)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行審查,實(shí)現(xiàn)了從審報(bào)告到審數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變,大大減少了管理的工作量,提高了工作效率。如歷史型號(hào)需要3年多的工作時(shí)間,在新型號(hào)中半年時(shí)間即可完成,節(jié)省60%的時(shí)間。
2)將型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、業(yè)務(wù)流程及國(guó)內(nèi)外保障性分析相關(guān)的復(fù)雜算法模型封裝在軟件中,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程驅(qū)動(dòng)的保障性分析,一個(gè)環(huán)節(jié)分析完成后自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)分析環(huán)節(jié),數(shù)據(jù)自動(dòng)關(guān)聯(lián),大大降低了保障性分析工作的難度,普通設(shè)計(jì)人員通過(guò)短時(shí)間培訓(xùn)熟悉軟件后即可開(kāi)展保障性分析、備件規(guī)劃和保障設(shè)備研制及規(guī)劃,彌補(bǔ)了保障性專業(yè)人力資源的不足,保證了保障性分析工作的質(zhì)量。
3)在保障性分析的分析過(guò)程中利用信息化手段對(duì)數(shù)據(jù)狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系進(jìn)行有效控制,實(shí)現(xiàn)了保障性數(shù)據(jù)的單一數(shù)據(jù)源存儲(chǔ),有效保證了數(shù)據(jù)的連續(xù)性和一致性,既提高了保障性數(shù)據(jù)的質(zhì)量,一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)又便于追溯。
4)保障性分析報(bào)告一鍵式生成,無(wú)論是各系統(tǒng)專業(yè)還是整機(jī)的保障性分析報(bào)告,均可基于型號(hào)的報(bào)告模板、預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系,自動(dòng)提取保障性分析結(jié)果數(shù)據(jù),生成保障性分析報(bào)告,大大減少了報(bào)告的編制時(shí)間,提高了報(bào)告的質(zhì)量和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
5)通過(guò)系統(tǒng)中的技術(shù)資料數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口,可選擇所需轉(zhuǎn)換的維修任務(wù)數(shù)據(jù),通過(guò)軟件自動(dòng)轉(zhuǎn)換成符合S1000D標(biāo)準(zhǔn)或GJB 6600標(biāo)準(zhǔn)格式的DDN數(shù)據(jù)包,可直接發(fā)布到CSDB中,減輕了IETM編制的工作量。
6 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)梳理基于S3000L標(biāo)準(zhǔn)的保障性分析流程,建設(shè)保障性分析系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了保障性分析工作模式的徹底轉(zhuǎn)變,極大節(jié)省了人力資源,縮短了分析時(shí)間,保證了分析結(jié)果的質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了報(bào)告自動(dòng)生成,為后續(xù)的IETM工作和服務(wù)保障工作提供了高質(zhì)量的輸入,有效地保證了飛機(jī)服役后的使用和維修保障要求。

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