基于成本的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修方案優(yōu)化分析

曾螢雪 張莎莎 劉永喜

【摘要】本文主要對(duì)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修方案優(yōu)化的具體情況進(jìn)行分析，然后總結(jié)了維修方案的具體內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際情況，闡述維修方案的優(yōu)化方式，得到有效的制定方法，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)維修的成本，提高航空公司的利潤(rùn)。

【關(guān)鍵詞】民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)維修

我國(guó)在維修航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面，缺乏有效的經(jīng)驗(yàn)和可靠的數(shù)據(jù)，所以相關(guān)人員在進(jìn)行維修中，主要依靠自身經(jīng)驗(yàn)，對(duì)飛機(jī)的安全性和經(jīng)濟(jì)性了解較少，從而導(dǎo)致維修的間隔不合理。這種情況會(huì)在一定程度導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的多次損壞，維修成本增加，不利于其經(jīng)濟(jì)發(fā)展。民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)在使用中，應(yīng)收集并整理可靠的數(shù)據(jù)，從而掌握不同部件的故障原因，分析其部件性能，制定有效的維修策略。相關(guān)人員要從成本的角度，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修方案進(jìn)行優(yōu)化。

一、民空航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修方案

我國(guó)民用發(fā)動(dòng)機(jī)的維修水平普遍較低，所以導(dǎo)致其維修成本較高，其主要體現(xiàn)在航空發(fā)電機(jī)的維修方案中[1]。相關(guān)單位根據(jù)制造上提供維修計(jì)劃文件和發(fā)動(dòng)機(jī)自身特點(diǎn)，制定合理的維修方案，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)可以得到有效的修理。

我國(guó)航空公司的維修成本遠(yuǎn)超歐美等國(guó)的維修成本，國(guó)內(nèi)的航空公司總成本的20%為維修成本，而其中只有5%-10%為航空公司的利潤(rùn)。在這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的維修成本占飛機(jī)總維修成本的一般，而國(guó)外只占30%。所以在計(jì)算收入時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的維修成本會(huì)直接影響航空公司的收益。

二、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修測(cè)量?jī)?yōu)化

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是由很多部件組成的，相關(guān)人員應(yīng)詳細(xì)分析各部件的故障問(wèn)題，從而采取有針對(duì)性的策略，并分為事后、定期、視情三種情況?，F(xiàn)以某民用航空公司的發(fā)動(dòng)機(jī)故障發(fā)生情況為例，具體內(nèi)容如圖1所示。

在圖1中，A、B、C、D、E、F為六種不同的故障，其中A、B、C三種故障，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，故障率也逐漸提升，所以適合制定定期的維修方案；D、E、F這三種故障的故障率接近常數(shù)，所以不適合第一方案，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，重要的部件采用視情的維修方案，不重要的部件采用事后的維修方案[2]。

（一）定期維修方案

定期維修方案有很多種，在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修中，常見(jiàn)的有：

1. 定齡更換。這種情況主要是指該設(shè)備使用一定時(shí)間后，進(jìn)行更換，如果沒(méi)有這個(gè)期限出現(xiàn)損害，也可以進(jìn)行更換。這種方案比較適合發(fā)動(dòng)機(jī)中的時(shí)控件。

例如，某部件的使用壽命的函數(shù)分布為F（t），然后用cc和cp分別表示一次事后更換和預(yù)防更換的費(fèi)用，C（T）表示期望費(fèi)用率。因?yàn)樵摬考母鼡Q時(shí)刻為維修點(diǎn)，加入這個(gè)期限為一個(gè)星期，那么可以周期內(nèi)部件的故障時(shí)間的獨(dú)立分布的，所以其公式為：

2.最小維修周期更換。這種方案的主要標(biāo)準(zhǔn)是，部件在預(yù)定時(shí)間（T）內(nèi)進(jìn)行預(yù)防性的替換，如果在這個(gè)過(guò)程中，出現(xiàn)故障，就進(jìn)行最小維修。最小維修的意義是，部件能夠恢復(fù)正常工作，其修理后的故障率與修理前的故障率相同，這種方式也被稱為局部維修，適用于一些性能較好、價(jià)格較高的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。

3.成批更換。這種維修方式是指，發(fā)動(dòng)機(jī)部件在固定時(shí)間內(nèi)（T）進(jìn)行預(yù)防性替換，這個(gè)時(shí)間與部件的故障情況沒(méi)有聯(lián)系，所以無(wú)論該部件在T時(shí)間，是夠出現(xiàn)故障都要進(jìn)行替換，這種維修方案比較適用于擁有較多易損部件的發(fā)動(dòng)機(jī)。

（二）視情維修策略

根據(jù)相關(guān)學(xué)者對(duì)視情維修的闡述，狀態(tài)評(píng)估能夠檢測(cè)部件的潛在問(wèn)題，這種方式能夠?qū)δ苄怨收线M(jìn)行預(yù)防，降低這種后果的影響，適用于該維修方案的發(fā)動(dòng)機(jī)部件應(yīng)具有以下特征[3]：

1. 維修成本較高

2. 出現(xiàn)故障的為重要部件或系統(tǒng)

3. 潛在故障到功能故障有明顯的延遲

通過(guò)這種維修方案費(fèi)，經(jīng)常用到的模型有檢測(cè)優(yōu)化模型和Markov優(yōu)化模型。若以檢測(cè)模型為例進(jìn)行分析，其公式為：

在公式中，E（C） 部件壽命期的總維修費(fèi)用，E（T） 部件的期望壽命，通過(guò)該公式得出最優(yōu)的檢測(cè)時(shí)間。

（三）算例分析

本次對(duì)某民用航空公司的CFM56-5B發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火電纜進(jìn)行分析，對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行更新，飛機(jī)部件的原更換時(shí)間為9000飛行小時(shí)，從而得到一組故障數(shù)據(jù)，如表1所示：

在表1中，帶*的為截尾數(shù)據(jù)，單位是飛行小時(shí)，運(yùn)行比為1.2。針對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行不同模型的參數(shù)分析和檢驗(yàn)，假定其符合4種故障曲線，計(jì)算該過(guò)程中，各自的參數(shù)估計(jì)值和相應(yīng)的K-S檢驗(yàn)值，具體內(nèi)容如表2.

從圖2可以看出，這種點(diǎn)火電纜的更換時(shí)間或周期為8076飛行小時(shí)，此時(shí)，C（T）=3. 392元/飛行小時(shí)。如果根據(jù)原定的9000飛行小時(shí)進(jìn)行替換，這種方式消耗的成本要高于8.76飛行小時(shí)的更換成本。通過(guò)這種方法可以看出，掌握實(shí)際故障分布原理，能夠計(jì)算出最優(yōu)的替換周期，從而降低部件的維修成本。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上文對(duì)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修方案的優(yōu)化分析，總結(jié)了發(fā)動(dòng)機(jī)部件在應(yīng)用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)故障數(shù)據(jù)，從而繪制出部件的使用壽命情況，將部件的故障特點(diǎn)真實(shí)的反映出來(lái)。然后在結(jié)合部件的特點(diǎn)，選取合理的維修方案，使維修工作更加合理和科學(xué)，這樣為維修方案的優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)，從而更加深入的對(duì)其進(jìn)行研究。

參考文獻(xiàn)

[1]丁發(fā)軍，陳衛(wèi)華，李勇君.維修資源管理對(duì)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)維修成本的影響[J].科技視界，2012（28）：125-126.

[2]楊坤，蔡舒妤，劉爽，付維方.民用發(fā)動(dòng)機(jī)維修數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]航空維修與工程，2013（2）：103-104.

[3]付旭云，鐘詩(shī)勝.民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修計(jì)劃啟發(fā)式算法[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2010（7）：149-150.