航空裝備視情維修的應(yīng)用實(shí)踐與發(fā)展

■ 曹衛(wèi)華/國營蕪湖機(jī)械廠

0 引言

《世界航空公司技術(shù)使用詞匯》中對視情維修給出的定義為：一種主要的維修方式,它是以重復(fù)性檢測和測試來確定器件、系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)部位的有關(guān)持續(xù)的適用性的狀況[1]。視情維修屬于一種預(yù)測性維修方式,這種維修方式的主要特征是：以精確掌握裝備“實(shí)際技術(shù)狀態(tài)”為前提；以少拆、少卸、少修為原則；以最大限度延長機(jī)件工作時(shí)間和提高經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)[2]。視情維修使系統(tǒng)僅僅在需要的時(shí)候才進(jìn)行維修工作,因此可以減少維修費(fèi)用,及時(shí)消除故障,使系統(tǒng)發(fā)揮最大效能,并減少庫存。相對傳統(tǒng)的“定期維修”,視情維修可以防止飛機(jī)過維修和欠維修,有效降低維修成本,提高檢查質(zhì)量和系統(tǒng)利用率,能有效預(yù)防偶然故障,提高維修的有效性和經(jīng)濟(jì)性[3]。

圖1 CM、TBM和CBM三種維修方式分類及優(yōu)缺點(diǎn)圖

1 視情維修的發(fā)展歷程

航空維修思想發(fā)展歷經(jīng)了故障后維修、以預(yù)防為主的維修和以可靠性為中心的維修過程。按一般維修方式分,有修復(fù)性維修（CM)、事后維修（FBM)、定時(shí)維修（TBM)、視情維修（CBM)等維修策略,其維修方式分類及優(yōu)缺點(diǎn)見圖1,維修思想與維修方式的關(guān)系見圖2[4]。視情維修是以故障統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ),從設(shè)計(jì)出發(fā),在裝備使用壽命期內(nèi),以裝備可靠性和技術(shù)性能狀況為維修時(shí)機(jī)控制標(biāo)準(zhǔn),為消除潛在故障（或功能故障）而進(jìn)行的精確維修活動(dòng),適用于飛機(jī)具體設(shè)備、系統(tǒng)、機(jī)件等的磨損、疲勞、燒蝕、腐蝕、老化、失調(diào)等故障模式。

目前,我軍航空裝備的修理主要采取定時(shí)維修模式,隨著裝備設(shè)計(jì)和修理保障理念的迭代發(fā)展,視情維修作為推進(jìn)航空裝備維修保障領(lǐng)域改革的重點(diǎn)內(nèi)容,各項(xiàng)研究論證和試點(diǎn)等工作迅速展開,以三代機(jī)維修保障為抓手的部分機(jī)載部附件修理視情維修改革正在實(shí)施,空軍航空裝備修理保障的視情維修也從修理模式研究進(jìn)入試點(diǎn)實(shí)踐階段。

圖2 維修思想與維修方式聯(lián)系圖

2 視情維修的理論依據(jù)

視情維修的理論依據(jù)是P-F曲線時(shí)間延遲模型（見圖3）,展示了系統(tǒng)由完好狀態(tài)到發(fā)生潛在故障,最終發(fā)展為功能故障的過程。為了減少系統(tǒng)功能故障的發(fā)生,需定期安排對系統(tǒng)的檢測工作,以便在出現(xiàn)功能故障前就對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)防性維修。

3 視情維修的優(yōu)勢、可行性

3.1 視情維修是提升航空裝備完好率的重要手段

視情維修是基于裝備設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)性能變化、故障發(fā)生概率、損傷擴(kuò)展趨勢等信息,兼顧可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性的修理決策,是建立在設(shè)計(jì)和故障統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上,對裝備的實(shí)際技術(shù)狀態(tài)實(shí)施的精準(zhǔn)修理,這種修理方式較定時(shí)維修具有更強(qiáng)的維修針對性、更好的計(jì)劃合理性、更強(qiáng)的管理靈活性。民航飛機(jī)廣泛采用的修理模式就是視情維修的最好典范,例如,波音727飛機(jī)定期維修時(shí),9架飛機(jī)液壓系統(tǒng)一年內(nèi)拆下1200個(gè)附件送修,實(shí)施視情維修后僅送修33件（只占2.75%）；波音747飛機(jī)在設(shè)計(jì)研制之初就充分考慮了維修保障性,視情修理項(xiàng)目占99.7%,定期維修項(xiàng)目僅為0.3%,極大提高了運(yùn)營效率[5]。MBA智庫百科在介紹美軍視情維修開展情況的例證時(shí)說：20世紀(jì)70年代,美軍為了提高航空裝備維修的經(jīng)濟(jì)性和有效性,推廣民航經(jīng)驗(yàn),海軍的P-3飛機(jī)和S-3A飛機(jī)取消了55%的檢查項(xiàng)目,拆修工時(shí)節(jié)省50%,飛機(jī)準(zhǔn)備時(shí)間縮短了40%,維修停用時(shí)間減少79.1%。在海灣戰(zhàn)爭中,美軍通過有效的視情維修保障和及時(shí)的戰(zhàn)場搶修,使F-15E和F-16戰(zhàn)斗機(jī)的戰(zhàn)備完好率分別高達(dá)95.5%和95.4%[3]。

3.2 視情維修是降低航空裝備維修成本的有效途徑

視情維修的修理保障目標(biāo)明確,使維修資源得到有效利用,其少拆、少卸、少修的原則特征,不但縮小了維修范圍,也大大減少了維修工作量,與定時(shí)維修相比,維修保障備件儲(chǔ)備做到有的放矢,減少了備件閑置和儲(chǔ)存管理、供應(yīng)管理等不必要的大量經(jīng)費(fèi)開支,實(shí)現(xiàn)了“趨零儲(chǔ)備”,降低了航空裝備的維修成本。MBA智庫百科在介紹美國視情維修開展情況的例證時(shí)說：美國聯(lián)合航空公司和聯(lián)邦航空局最早在道格拉斯DC-8飛機(jī)和波音727飛機(jī)上試驗(yàn)采用這種維修方式,試驗(yàn)結(jié)果是維修費(fèi)用下降了30%,備件庫存量減少了50%以上。

圖3 P-F曲線圖

3.3 視情維修改革是提升現(xiàn)役裝備維修保障能力的有效措施

視情維修具有更強(qiáng)的維修針對性、更好的計(jì)劃合理性、更強(qiáng)的管理靈活性等明顯優(yōu)勢。視情維修以設(shè)計(jì)為源頭,通過確定處于潛在故障點(diǎn)的具體系統(tǒng)、設(shè)備和機(jī)件,不但避免了定時(shí)維修存在的維修不足、過渡修理的缺點(diǎn),使具體系統(tǒng)、設(shè)備和機(jī)件在故障發(fā)生之前得到有效預(yù)防、排除和控制,充分利用有效工作壽命,有效降低裝備故障率,遏制嚴(yán)重故障的發(fā)生,保證裝備較高的無故障工作時(shí)間,提升裝備完好率。據(jù)美軍統(tǒng)計(jì),其現(xiàn)役三代飛機(jī)航電系統(tǒng)故障率約占全機(jī)故障總數(shù)的40%[6]。這為我軍視情維修改革實(shí)踐提供了方向。從目前正在推進(jìn)實(shí)施的某型國產(chǎn)三代飛機(jī)視情維修改革實(shí)踐來看,在加強(qiáng)機(jī)上故障檢查深度和范圍的基礎(chǔ)上,近200項(xiàng)機(jī)載航空電子產(chǎn)品中,離位后分解修理僅為55項(xiàng)（占28%）,其余均開展視情維修,必將有效緩解該型飛機(jī)大修時(shí)航空電子產(chǎn)品的維修保障壓力。

4 視情維修的發(fā)展方向

4.1 基于性能的視情維修是較好的全壽命保障措施

基于性能的視情維修是基于性能保障（PBL）的有效手段,可充分發(fā)揮基地級(jí)維修保障單位的主觀能動(dòng)性,是通過軍民融合,應(yīng)用“四新”技術(shù)有效提升現(xiàn)役裝備保障能力和水平的最佳途徑。據(jù)統(tǒng)計(jì),通過實(shí)施合同化購買服務(wù)的PBL模式,美國武器裝備的可用性提高了20%～40%,成本最多減少了15%[7]。美軍F/A-18E/F戰(zhàn)機(jī)、C-17戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)通過PBL模式,應(yīng)用“四新”技術(shù)代替過時(shí)、性能不穩(wěn)定的元器件、材料,保證裝備固有性能的可靠性,使C-17的能執(zhí)行任務(wù)率始終保持在85%左右,戰(zhàn)斗機(jī)可用度平均達(dá)到了72%[8]。

4.2 自主式保障是未來航空裝備維修保障的發(fā)展方向

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,四代以上軍用航空裝備均設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的傳感器技術(shù),并借助各種算法和智能模型來診斷、預(yù)測、監(jiān)控和管理飛機(jī)的工作狀態(tài),即將可靠性、維修性和故障預(yù)測與健康管理（PHM）設(shè)計(jì)到飛機(jī)中,建立了基于性能的自主式保障（AL）系統(tǒng)[8]、涵蓋整個(gè)裝備的PHM系統(tǒng),使裝備自身具備了預(yù)測和健康管理能力,故障通報(bào)及時(shí),提高了維修保障的針對性和效率,降低了保障成本；故障診斷準(zhǔn)確,自動(dòng)化程度高；提高了視情維修的快速反應(yīng)能力,且保障系統(tǒng)具有靈活性等突出優(yōu)勢[9],是適應(yīng)視情維修更高的發(fā)展階段,代表了視情維修未來發(fā)展趨勢和方向。視情維修自主保障使維修人員能通過嵌入到裝備中的“監(jiān)控”設(shè)備,及時(shí)掌握裝備的工作動(dòng)態(tài),隨時(shí)掌握裝備的運(yùn)行狀態(tài),大大降低無故障維修對裝備的損壞。裝備狀態(tài)智能化管理,不僅可以對航空電子系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行故障的檢測、定位和隔離,還可對許多非航空電子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和處理,基于狀態(tài)的視情維修是提高新型航空裝備維修效率的關(guān)鍵手段。美軍F-35飛機(jī)采用預(yù)測與狀態(tài)管理技術(shù),通過自主診斷自身的健康狀況,在事故發(fā)生前預(yù)測故障,并給出使飛機(jī)維修時(shí)間最少的解決辦法,有效減少了停場時(shí)間,出動(dòng)架次率達(dá)到了F-16C的1.5～2.3倍[8]。

5 視情維修改革對航空修理企業(yè)的挑戰(zhàn)

5.1 修理模式變革的挑戰(zhàn)

視情維修模式改革以縮短修理周期、節(jié)約修理經(jīng)費(fèi)、保證修理質(zhì)量、提高裝備完好率為目標(biāo),取消了“機(jī)體修理與機(jī)載產(chǎn)品同步實(shí)施大修”的修理模式,突出了整機(jī)故檢的作用,根據(jù)故障檢查結(jié)果開展后續(xù)修理工作,必將對航空修理企業(yè)長期“定時(shí)維修”生產(chǎn)組織體系、技術(shù)支撐體系、質(zhì)量保證體系、組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、資源配置以及適應(yīng)現(xiàn)有保障模式的工藝流程及工藝分工、飛機(jī)交接裝和修理周期、質(zhì)量、成本等造成較大影響。

5.2 拓展技術(shù)能力的挑戰(zhàn)

視情維修的核心是基于狀態(tài),掌握故障預(yù)測技術(shù)、故障快速診斷與排除、狀態(tài)監(jiān)控與信息決策支持技術(shù)等是能否真正做到視情維修的關(guān)鍵,需要全體工程技術(shù)人員迅速適應(yīng)和彌補(bǔ)技術(shù)短板,充分發(fā)揮修理經(jīng)驗(yàn),以及對故障信息的統(tǒng)計(jì)分析優(yōu)勢,全力參與總師單位“視情維修大綱”“大修技術(shù)要求”等的編制,積極向總師單位提供機(jī)載電子產(chǎn)品視情修理建議。同時(shí),開展“三代+”等新型裝備部附件維修工作類型的視情維修分析預(yù)判和研究,增強(qiáng)修理保障能力建設(shè)的有效性。

5.3 知識(shí)與技能的挑戰(zhàn)

視情維修模式診斷技術(shù)涉及多種學(xué)科,掌握它需要相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和一定的理論水平。維修工程技術(shù)人員不但要有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),還要懂得維修理論,且掌握專門維修技能,才能適應(yīng)視情維修模式改革的挑戰(zhàn)。“讓機(jī)器去工作,讓人去決策”的人機(jī)協(xié)作等智能化維修手段,將逐漸在維修作業(yè)中得到使用,對維修人員的專業(yè)知識(shí)能力和技術(shù)綜合素質(zhì)提出了更高的要求。例如,洛?馬公司在F-35研制過程中,其主承包商對可靠性與維修性工程師提出了明確要求,要求必須具有工程、數(shù)學(xué)、物理或計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的學(xué)士學(xué)位；而PHM系統(tǒng)工程師則應(yīng)具有工程（電子工程、機(jī)械工程）學(xué)士學(xué)位,且希望有5～8年以上的工作經(jīng)驗(yàn)[8]。

6 結(jié)束語

視情維修是一種先進(jìn)的維修方式,在國外軍民用飛機(jī)的維護(hù)中已廣泛應(yīng)用,也是有效解決我國現(xiàn)役航空裝備完好率和維修保障積壓矛盾的重要手段。作為航空裝備修理企業(yè),一定要在視情維修改革實(shí)踐中加深理解、轉(zhuǎn)變思想,通過自主創(chuàng)新和軍民深度融合的戰(zhàn)略合作、技術(shù)合作、合資合作等手段,建立基于視情維修的生產(chǎn)組織、技術(shù)管理、質(zhì)量管理和器材保障等修理保障新體系,以維修保障需求和實(shí)際問題為導(dǎo)向,針對性地開展“四新”應(yīng)用修理保障技術(shù)研究,將一些“四新”技術(shù)和方法引入裝備的維修保障工作,提升現(xiàn)役主修裝備快速維修保障能力和飛機(jī)機(jī)群的完好率。

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[3] 李鄭琦,陳躍良.飛機(jī)視情維修策略及模型研究[J].航空科學(xué)技術(shù),2011(3).

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[8] 張寶珍 主編.國外新一代戰(zhàn)斗機(jī)綜合保障工程實(shí)踐[M].北京:航空工業(yè)出版社,2014.