基于SBOM的民用直升機維修工程分析數據研究

顏佳傲

（中國直升機設計研究所，江西景德鎮 333001）

0.引言

民用直升機維修工程分析是一項復雜的系統工程，對直升機進行系統性全面分析和設計，才能制定出合理的直升機維修總體方案，進而對直升機的多種維修進行要求，開展一系列的工程分析，通過分析得到與維修相關的資源要求以及維修程序等，為直升機安全、良好的運行奠定重要的基礎。

民用直升機維修工程分析主要是通過在研制過程中實施基于產品故障、損傷、使用和維修任務等一系列系統邏輯分析技術建立一套民用直升機運行支持研發所需的數據[1-2]，直升機維修工程分析數據是所有運行支持工作的基礎、依據和中心，型號研制和運行支持產品并行研發的紐帶。在民用直升機研制及交付運營期間，技術出版物、航材備件、飛行/機務訓練、維修工程分析等業務需要大量的數據；且各業務是相互關聯的，存在著輸入、輸出關系，即這些業務活動之間存在大量的數據交換。由于存在大量數據，因此需要對其進行相關規范，并對標準化數據進行組織構建形成數據庫，以便精確且快捷地進行數據交換。

1.數據類型

1.1 研制期間

對于直升機來說，同固定翼飛機相比，有其自身的特點，其中最突出的是直升機的操縱系統和動力系統（包括旋翼、尾槳、傳動系統、自動傾斜器及發動機等）中動部件較多，主要受高周疲勞載荷，工況極為嚴酷，疲勞振動問題突出，這些動部件能否可靠地工作直接影響致直升機的安全。直升機研制階段需要滿足任務成功、維修人力、后勤保障費用以及安全性四大目標系統的維修工程分析數據，研制階段與維修相關的可靠性與維修性參數如表1所示。

表1 研制階段相關可靠性與維修性參數

1.2 交付運營期間

直升機在交付運營期間存在關于直升機營運信息、發動機營運信息、機組報告、客艙報告、維修人員報告、地面故障報告、APU拆換、發動機拆換、附件非計劃拆換、附件車間修理報告以及機型不正常事件報告等維修工程分析所需信息。以直升機營運信息、發動機營運信息及機組報告為例對交付運營期間相關可靠性與維修性參數進行舉例，如表2所示。

表2 交付運營期間相關可靠性與維修性參數

2.數據管理

2.1 產品數據管理（PDM）

直升機在研制及交付運營期間存在大量的數據，為精確且便捷地進行數據的交換就需要對其進行有效管理。產品數據管理PDM（Product Data Management）是以單產品數據源（Single Source of Product Data，SSPD）為基礎形成的全生命周期數據管理的一項系統工具，可以將所有與產品相關的信息和過程集成在一起，實現對產品相關的數據、過程、資源一體化集成管理[3]。通過PDM可以實現以下內容的管理：產品結構與配置、電子資料庫和文檔、生命周期與工作流、集成開發接口等[4]。

2.2 物料清單（BOM）

物料清單（Bill of Material，BOM）是產品數據管理中進行記錄、管理和維護產品結構裝配關系的核心數據，它是對產品結構進行定義的技術文件，又被稱為產品結構樹或產品結構表。BOM對裝配件中的所有原材料、零件、子裝配件以及制造過程中所需物料的屬性進行詳細描述。BOM在企業的信息系統中以不同形式存在著，它將工程設計和生產經營管理聯系起來，為系統集成和信息共享提供了便利[5]。作為企業核心數據的BOM，不僅是PDM系統重要的管理對象，而且也成為企業信息系統中與PDM進行集成的關鍵數據。

BOM是進行構型管理的基礎，服務物料清單SBOM（Service Bill of Material）則是服務產品構型管理的基礎[6]。基于維修形成的SBOM構型項，能夠從使用和維護的角度重構產品結構進行，并且對產品維修時所需要的相關屬性和支援信息進行存放[7]。在直升機維修工程領域形成的SBOM是由相關客服部門建立的產品結構，并以此為核心對直升機維修保障過程中的各類數據進行組織管理，同時也能夠與后續工程更改流程進行結合。主要數據包括直升機的航材備件信息、直升機維修維護所需的資源信息、技術出版物業務開展的基礎數據。

3.SBOM數據

3.1 數據規范

大量的維修工程分析數據需要按照統一規則進行標準化，以使航空公司、直升機制造商和設備供應商之間進行雙向交流。對民用直升機維修工程分析涉及的相關數據進行組織構建，形成涵蓋客服各專業的所需設計源數據的SBOM數據庫。該數據庫內容可分為以下幾個方面的標準化數據：

（1）產品結構樹。SBOM從民用直升機服務產品研制出發，在EBOM的底層產品結構基礎上，建立民用直升機分解結構，包括機型、系列、ATA章、ATA節、ATA段和ATA題目共6個層次。SBOM產品結構樹數據如下：機型、系列、ATA章、ATA節、ATA段、ATA題目、服務構型項（SVCI）、服務關聯對象（SVLO）、服務數據模塊（SVDM）。

（2）工程設計數據。SBOM中存儲的工程設計數據包括：圖紙數模類數據、工程技術文件和結構化屬性數據。在SBOM 數據庫中，對于來源于設計過程的工程設計數據主要分為兩種方式進行數據交換。1) 對于圖紙數模類數據、工程技術文件等非結構化的數據都以文件方式進行存儲，主要采用直接訪問的方式進行數據的參考與引用，此部分內容不作為客戶服務業務過程數據交換的重點。

（3）維修工程分析數據。SBOM存儲的維修工程分析數據包括結構化的和非結構化的數據。非結構化數據主要是維修工程分析表格，以文件的形式存儲在SVDM節點；結構化的數據包括維修工程分析過程產生的數據，以屬性的形式存儲在SVDM節點。表3為維修工程分析數據分類。

表3 維修工程分析數據分類

（4）維修大綱數據。維修大綱制訂主要依據MSG-3規范，輸出的主要內容是系統/動力裝置（MSI）分析、結構（SSI）分析、區域（ZSI）分析和L/HIRF防護系統（HSI）分析的分析表格[8]。這些分析表格在SBOM數據庫中主要采用以文件（*.xml）的形式存儲在SVDM節點。此外，維修大綱制訂過程產生的部分屬性數據也需要存儲在SBOM中，以屬性的形式存儲在SVDM節點，供客戶服務的其他業務參考或使用。

（5）其他數據。在SBOM數據庫中，還存儲航材部分屬性用于客戶服務業務的數據交換。航材預測數據在SBOM數據庫中主要以結構化數據的方式進行數據的存儲與交換。結構化的航材數據以屬性的形式存儲在SVDM節點。截至目前，梳理出的航材預測的數據元素包括：修復期限、庫存周期、修理碼、航材類型、支援分類碼、快速換發件、RSPL必須件、定檢維修供應單件、非推薦項目、階段供應碼、訂貨周期、包裝單位、包裝內件數、采購單價、銷售單價、價格期、幣種、價類、使用分類、庫存數量、在修數量、訂購在途數量、預測需求數量、專利代碼、系列通用性、通用性說明、出口代碼、庫存代碼、自制件形狀代碼、自制件材料代碼、標識ATA類文件類型。

3.2 數據交換

航空公司、直升機制造商和設備供應商之間需要進行精確而且便捷地進行所有可靠性和維修數據的交換。為了提高直升機及其設備的可靠性，這些標準化數據必須以雙向形式進行交換。SBOM數據庫是面向型號的服務產品結構BOM，它涵蓋客服各專業的所需的設計源數據，是客服各專業所需工程數據的輸入，SBOM作為客服業務的單一公共數據源，以SBOM為基礎，基于以S3000L為主的中間格式實現數據交換，數據交換的形式如圖1所示。

圖1 數據交換形式

SBOM的最根本目的是為在研制產品時進行服務的公共源數據，能夠依據業務需求，對設計、制造、供應商以及維修工程所需的分析數據和運營數據進行收集，通過對產品的結構和屬性等信息進行合理建設，形成數據交換規范后進行標準化數據交流，并且與客戶服務業務應用形成聯系規則，保障各服務業務的數據需求。SBOM同時也是制定構型管理的規范，對控制流程進行落實更改，確保傳輸的數據的正確性和一致性，并且形成可追溯的更改控制流程，從而以SBOM為基礎來實現客戶服務數據管理系統的全壽命周期管理。SBOM客戶服務業務邏輯圖[9]如圖2所示。

圖2 SBOM客戶服務業務邏輯圖[9]

在不同階段用戶和承制方之間的數據交換，將承制方和用戶的數據匯總，直接影響民用直升機的設計。將每一個階段產生的保障數據都直接對民用直升機的設計產生影響，在使用過程中也使民用直升機不斷得到進一步的完善。

4.結論

在民用直升機在研制和交付運營的全壽命期間，對維修工程分析數據進行服務物料清單SBOM的構建是保證民用直升機服務構型數據的一致性及完整性的基礎，為服務產品開發應用提供統一公共數據源，并作為服務產品構型管理的數據基礎。對SBOM構建和管理技術的深入研究，并在實踐中進一步探索和完善，對解決我國民用直升機數據管理和規范體系研究問題具有重要意義。