可靠性和維修性視閾下航空備件的需求和應(yīng)用

摘要：隨著航空事業(yè)的發(fā)展，航空備件逐漸成為了影響廣大航空公司經(jīng)營、管理的重要組成部分。同時也成為了航空公司效益和信譽的直接影響因素。通常而言，航空備件主要有六種較為典型的故障特性。下文中筆者就航空備件的故障模型建立作為切入點，運用故障函數(shù)分布測算了航空備件的故障率，并針對模型檢驗和參數(shù)估計做出了一定的闡述。希望能為廣大航空公司的航空備件故障處理和可靠性維護提供一些淺薄的意見。

關(guān)鍵詞：可靠性與維修性;航空備件;需求與應(yīng)用

無可厚非，航空備件的維修、保養(yǎng)以及其自身的可靠性直接影響了航空公司總體運行的效益。隨著高興科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空備件的需求和應(yīng)用逐漸成為了保障航空安全的重要課題。另一方面，航空擺件的預(yù)測問題和備件需求也成為了航空備件維修性和可靠性的重要內(nèi)容。維持，國內(nèi)外專家學(xué)者對其進行了詳盡的研究。

一、航空備件故障模型建立

現(xiàn)階段，全世界較為著名的諸如麥道、空客以及波音等飛機制造公司在向各大航空公司提供備件的數(shù)量計算方法中依然沿用了齊次泊松過程。這種所謂的齊次泊松過程較為簡便和快捷。但是在實質(zhì)上卻與實際發(fā)生了較大的偏差。因此，根據(jù)現(xiàn)階段航空備件的六種故障特性來看，首先應(yīng)當(dāng)構(gòu)建一個航空備件故障的模型。

其次，通過建立的航空備件故障分布模型利用歷史數(shù)據(jù)對其進行較為詳盡的模型檢驗和參數(shù)估計，以確定其故障的具體幾何分布函數(shù)。最終在推薦應(yīng)用維修度值。其中，不同的航空備件維修方式不同，預(yù)測計算亦不同，因此需要借鑒實例進行分析和比較。

通常來說，根據(jù)建立的航空備件故障模型可以得出一個復(fù)雜的可修系統(tǒng)分析。而一般此系統(tǒng)可以順利推算出維修的五種不同狀態(tài)，即修復(fù)如舊、修復(fù)如新、修復(fù)較新、修復(fù)介于新舊之間、修復(fù)較差。所以，航空備件故障模型的建立是航空備件通過應(yīng)用和預(yù)測分析可靠性和維修性的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

二、航空備件的故障分布函數(shù)及其故障率的測算

通常來說，隨著航空事業(yè)的發(fā)展，航空備件的故障基本上可以分為六個不同類型。故而其故障率也就呈現(xiàn)出六種不同的類型。具體故障曲線如下圖1所示：

圖1

在上述圖示中，曲線F和曲線E和曲線D相比往往存在前期差異，而且時間相當(dāng)短。因此，在故障分布函數(shù)的構(gòu)建和故障分布律的測算過程中往往將D、F都歸結(jié)于曲線E大類，都可以看做是一種故障率恒定的狀況。其中，A、B、C和E為不同形式。A即浴盆曲線;B則是威布爾曲線，用以表現(xiàn)故障的上升率;C就是一種展現(xiàn)故障率上升的直線。最終，通過可靠性理論便可以構(gòu)建得到浴盆曲線模型（與曲線A相呼應(yīng)）、威布爾分布函數(shù)模型（對應(yīng)曲線B）、線性遞增函數(shù)曲線分布函數(shù)（對應(yīng)曲線C）、分布函數(shù)（對應(yīng)曲線E）。

三、模型檢驗和參數(shù)估計

上述的四種分布函數(shù)模型是針對航空備件進行故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計和進行模型檢驗的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。通常來說，模型檢驗需要由完備的參數(shù)可以進行估計，并運用極大值似然估計和圖形法進行估算。一般而言，圖形法采用的故障分布估計模型檢驗可以運用一下方法：

R（ti）=1-（i-0.3）/（n+0.4）

一旦涉及到航空備件估測和檢驗的數(shù)據(jù)太過于龐大，模型檢驗通常采用的是X2的檢驗方法。反之，如果樣本數(shù)據(jù)較小則可以采用K-S法進行檢驗連續(xù)函數(shù)。其中K-S檢驗法往往需要鑒定一個總體函數(shù)分布F（x），其中總體x是未知的，而從x1到xn都僅僅是一個樣本。一旦出現(xiàn)顯著性水平a，一旦Dn大于Dna，H00當(dāng)表示為拒絕。最終，通過模型檢驗獲取Dn之后，其相對的模型檢驗結(jié)果就是故障數(shù)據(jù)與之相互對應(yīng)的分布模型。

四、維修性對備件需求量的影響

依據(jù)實際的維修情況來看，通常情況下我們都采用廣義的更新過程來解決航空設(shè)備維修中對備件需求量影響的問題。因此通常都在Kijima中引入虛壽命的概念。主要用公式就可以表現(xiàn)為：

這里的An指的第n次維修后航空備件的壽命，而當(dāng)An=An-1+qXn=qSnn"=1，2....時，其中里面的q表示的是維修度參數(shù)。

現(xiàn)在這里說的維修度參數(shù)指的是航空設(shè)備發(fā)生故障并經(jīng)過維修后能夠恢復(fù)的程度。

一般情況下可以將航空備件分為不可修件及可修件，在這里將不可修件當(dāng)作是q=0的可修件進行處理;對于可修件來說，由于在實際情況下出現(xiàn)的q<0或q>1的情況是比較少見的，因此，在這里不做考慮。也就是說當(dāng)q=0時，主要考慮的應(yīng)當(dāng)是航空備件需求量更新過程的計算方式;當(dāng)q=1時，主要采用的是非齊次泊松方式進行航空備件需求量的計算。

為了更加清楚地說明以上的情況，下面將通過簡單的故障率函數(shù)圖來進行不同q值的具體情況。

（一）維修度估計

維修度估計一般對應(yīng)的是廣義更新過程中的參數(shù)估計，在這里又可以分為兩種情況即：故障截止與時間截止。故障截止通常指的是第n次故障出現(xiàn)時結(jié)束;時間截止通常是指第n次維修后的工作時間仍然是是正常的。

（二）蒙特卡羅仿真

根據(jù)已經(jīng)介紹過的不同函數(shù)，現(xiàn)在普遍都是采用蒙特卡羅仿真來預(yù)測故障的發(fā)生期望值。這里說的模擬預(yù)測主要是為了得到一組備件的故障數(shù)據(jù)，并歌劇故障數(shù)據(jù)對其進行分析及參數(shù)估計及模型檢驗。從而計算出對應(yīng)的模型參數(shù)的估計值以及相應(yīng)的檢驗值。從而判斷出這個零件是否為不可修件或是可修件。

五、算例分析

當(dāng)對航空裝備的零件進行故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計調(diào)查分析時，一般會得到一組較多的故障數(shù)據(jù)，運用相關(guān)的函數(shù)進行分析后，從而判斷出這個零件的是否可以繼續(xù)使用或能維修。當(dāng)然，如果是不可維修件就采用蒙特卡羅仿真法對故障的次數(shù)進行仿真研究，從而計算出不同時間內(nèi)進行完全維修需要幾次故障次數(shù)。

如果這個零件是可以維修的，且其故障的分布呈現(xiàn)出威布爾分布的特點。這個時候就可以采用廣義上的更新過程來重新估計參數(shù)值，并通過相關(guān)的公式計算出不同時間段內(nèi)嗦發(fā)生的故障次數(shù)。這樣才能保證在對設(shè)備維系時，能準確、迅速的找到故障點及故障原因。

通過以上的介紹，可以了解當(dāng)維修度比較大時，其所對應(yīng)的故障次數(shù)要比維修度等于0時的要大。而且這個差異會隨著時間的推移與維修度的變大不斷的增大。實際上，這種變化是符合設(shè)備維修的實際情況特點的，

也就是說在經(jīng)過維修之后，不能達到與維系之前相當(dāng)?shù)睦硐胨?。?dāng)然，這不僅僅是因為維修人員能力或維修技術(shù)的問題，這還取決于這個零件本身的質(zhì)量及其損壞的程度。并且當(dāng)應(yīng)用完全維修時，平均的故障次數(shù)會隨著時間的增長而增加，還會增加每次維修時的難度。

在維修時由于會考慮到設(shè)備可修件的平均故障次數(shù)及對其正常工作時間的影響，因此，設(shè)備的可修件會隨著時間的增加及維修次數(shù)的增加，降低其使用壽命，這說明設(shè)備不是無限可修的。當(dāng)然，這是符合事物發(fā)展規(guī)律與可修件實際特點的。

六、結(jié)束語

航空備件的可靠性和維修性直接決定了其自身的應(yīng)用和需求。不斷改進航空備件的可靠性，確保其維修和保養(yǎng)能夠跟上航空安全的新發(fā)展和新要求，是可靠性和維修性視閾下航空備件需求和應(yīng)用探究的最終目標(biāo)。本文擬通過故障分布模型和故障率的測試為廣大航空公司確定備件故障數(shù)據(jù)提供了一些可供參考的意見。希望航空備件的精度能夠更上一層樓。

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