基于射頻技術的阻力傘保障流程優化研究

谷雨軒，徐常凱，倪 彬

（空軍勤務學院航材四站系，江蘇徐州 221000）

0 引言

阻力傘是用來縮短飛機著陸或被迫中止起飛時滑跑距離的減速裝置，是保障飛機安全的重要裝備。目前，對于阻力傘的使用管理主要以人工記錄為主，飛行日保障的阻力傘數量可能達到上百具，處理各個業務流程中的事物也復雜繁多，這給保障人員帶來額外的工作壓力甚至影響作業效率。隨著物聯網技術和管理信息系統的逐漸普及，近年來各項飛行保障業務向著數字化、自動化方向發展，通過信息平臺實現信息傳遞和阻力傘使用管理可以有效節省保障業務的時間，提高保障效率，同時達到支撐航空救生保障精細化建設的目的[1]。在信息網絡技術平臺和物聯網技術的基礎上，對阻力傘保障流程進行優化研究具有現實意義。

1 基于射頻技術的阻力傘保障流程優化總體思路

本文的研究思路是在提出問題和射頻技術、物聯網技術、流程優化理論的基礎上，分析我軍阻力傘保障流程現狀，設計出基于射頻技術的阻力傘保障流程優化方案并進行優化效果評價（圖1）。

圖1 阻力傘保障流程優化的具體實施步驟

流程優化理論中的ASME（American Society of Mechanical Engineers，美國機械工程師協會）分析法、Petri 網建模法，是對阻力傘保障流程診斷及流程優化效果主要方法[2]。下面將通過這兩種分析方法對阻力傘保障流程優化進行定量分析。

2 阻力傘保障流程分析

2.1 阻力傘保障流程現狀

阻力傘的保障業務主要涉及阻力傘的接收入庫、飛行準備、飛行實施、飛行結束階段[3]。阻力傘的保障是救生裝具室飛行保障的主要日常工作，目前我軍阻力傘保障管理中的信息化水平不高，許多信息管理還依賴于手工賬和單一的數據文件，在使用管理過程中存在無法掌握阻力傘裝機位置、剩余使用次數等問題，人工對數量龐大的阻力傘使用進行跟蹤登記，給保障人員造成了很大的壓力[3]。

2.2 基于ASME 的阻力傘保障流程分析

ASME 方法是以表格的形式，基于實際調研數據，通過建立分析表來判斷阻力傘保障業務活動中各個環節書否屬于增值[2]。對于阻力傘保障業務來說，增值活動指的是不能被消除或合并的能夠支持保障業務的活動，非增值業務也能夠對保障業務提供支持，但是屬于非必須活動。

通過調查收集某單位阻力傘保障流程數據，將阻力傘保障的主要業務活動梳理為20 項，建立阻力傘保障業務的ASME分析結果（圖2）。

從圖2 可以看出，非增值活動占25%左右、占比較高；檢查類的流程活動時間占比達到23.6%，其中包含入庫檢查、裝機前檢查、包裝前檢查，如果在裝機前檢查出現錯誤時需要重新分配新的阻力傘，就會增加選傘的時間和運輸的時間，在阻力傘在信息系統不完善的情況下，人工操作較多；傳遞活動在時間和數量上占比最多，阻力傘的運輸傳遞是不可消除的增值活動，在這個過程中由于阻力傘流動性比較大，通常無法準確掌握每一具傘的具體狀態、使用情況，甚至出現丟傘的情況，對傳遞活動的把控亟待優化；耽誤活動主要涉及領受飛行計劃和人工分配貨位、備用阻力傘數量和對象的確定，其中的信息處理通常需要有經驗的業務人員進行對專業素養要求較高，且為非增值活動。通過以上分析，阻力傘保障業務中存在許多需要改進的業務問題，結合物聯網技術對阻力傘流程設計優化營滿足以下3 個方面需求：①信息輔助決策減少人工；②阻力傘使用管理可視化；③基礎設施改造。

圖2 阻力傘保障業務ASME 分析結果

2.3 射頻技術在阻力傘保障中的應用

射頻系統主要由讀寫器、電子標簽和數據處理系統3 個部分組成[4]。射頻技術在阻力傘保障中的應用主要是通過在阻力傘上安裝RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）標簽結合讀寫設備實現對阻力傘的使用管理的控制[5]。基于射頻技術的阻力傘保障需要信息系統軟件和網絡硬件搭建的支持來實現阻力傘保障信息、RFID 定位信息的網絡傳輸。

阻力傘保障系統主要分為3 個部分，分別設置在救生裝具室、外場工作間、機庫，它們之間進行數據傳遞（圖3）。

圖3 信息系統網絡架構

（1）救生裝具室出入庫模塊：安裝在救生裝具室出庫入庫口設置手持PDA（Personal Digital Assistant，掌上電腦）實現阻力傘的入庫，具備對從航材股接收的已經安裝電子標簽的阻力傘裝備進行貨位分配以及庫存信息管理等系統功能。

（2）外場工作間出入模塊：保障開始前將任務用傘從包裝間轉移至機庫和保障結束后從撿傘車轉移至包裝間時，該系統可以自動讀取此次任務用傘信息[6]。

（3）外場裝機模塊：包括讀寫設備和天線設備，當此阻力傘在此區域裝機時實現對阻力傘裝機信息的收集，數據通過網絡進行數據傳輸至救生裝具室計算機。

3 基于射頻技術的阻力傘保障流程優化

結合阻力傘保障流程優化內容，在射頻技術和信息系統支持下，對阻力傘保障流程進行優化設計，使用Petri 網建模對阻力傘保障流程進梳理，更加直觀規范地分析各要素之間的關系[7]。優化前的Petri 網模型如圖4 所示，模型中的庫所元素和變遷元素的含義見表1。

圖4 優化前后的阻力傘保障流程Petri 網模型

表1 優化前后Petri 網模型要素

3.2 基于馬爾可夫鏈的優化效果評價

利用馬爾科夫鏈對優化前優化后兩種方案進行定量分析，即把變遷T 轉換為實施速率λ[2]，把庫所P 轉化為狀態集M，根據兩種方案的馬爾科夫鏈計算各節點可達標識的穩態概率作為評價流程性能的指標。優化前后的馬爾科夫鏈分別如圖5 所示。

圖5 優化前后的阻力傘保障流程馬爾可夫鏈

速率與變遷過程的消耗時間成反比，根據調查得到變遷T 的單位消耗時間，以60 min 為單位求倒數得出優化前后變遷T 對應的速率值λ 如表2。

表2 優化前后變遷T 對應的速率

由此得到馬爾科夫轉移過程的速率矩陣如下：

優化前的速率值矩陣：

優化后的速率值矩陣：

3.3 穩態概率和變遷利用率的計算

3.3.1 計算穩態概率

根據馬爾科夫鏈可得穩態概率向量P=（P（M0），P（M1）…P（Mn）），其中P（Mn）為該狀態的穩態概率。根據公式Pλ=0，其中λ 為速率值矩陣、概率向量P 中的元素滿足。根據已知的速率矩陣解方程組得到穩態概率。

（1）解得優化前的穩態概率：P（P（M0），P（M1）…P（M8））=（0.1，0.05，0.29，0.19，0.1，0.03，0.24，0.05，0.06）。

（2）優化后的穩態概率：P（P（M0），P（M1）…P（M8））=（0.07，0.22，0.14，0.05，0.09，0.03，0.22，0.05）。

3.3.2 計算Petri 網中的變遷利用率

變遷利用率可以依據穩態概率求得，是使變遷執行的所有可達標識的穩態概率之和。在阻力傘保障流程中所有變遷的可達標識均是唯一的，因此可得優化前后的變遷利用率（表3）。

表3 優化前后的變遷利用率

根據變遷利用率可得，在優化前的阻力傘保障流程中T2（選取阻力傘并檢查是否合格，送至外場機庫），T6（檢查核對數目，實施包裝）占整個業務過程中占比較大，原因在于人工決策制定阻力傘使用方案和人工賬物核對需要消耗時間和甚至重復操作。對比優化后的變遷利用率可以看出，經過射頻技術和信息系統的支持，同樣的業務時間縮短24.1%，同時可以省去人工清點阻力傘回收數目的工作環節，對提高業務效率、減少人員工作量的效果顯著。

4 結語

分析了阻力傘保障流程現狀，提出了基于射頻技術的優化流程，通過Petri 網建模和馬爾可夫鏈穩態分析，證明優化方案具有一定效果，射頻技術和網絡技術可以有效減少人工決策和人工登記核對的方面的工作量，提高了保障效率，加強了信息交互和跟蹤，對阻力傘精細化保障和救生裝備保障信息化建設具有現實意義。