基于狀態(tài)維修的備件預(yù)測技術(shù)

王 鑫，劉端紅，郝 鋼，陳圣斌

(1.中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001；2.陸軍裝備部駐深圳地區(qū)航空軍事代表室,廣東 深圳 518000)

0 引言

目前歐美國家的直升機(jī)維修，正從基于時(shí)間的計(jì)劃維修轉(zhuǎn)變?yōu)榛跔顟B(tài)維修。定時(shí)維修是根據(jù)設(shè)計(jì)所確定的使用壽命限(SLL)或翻修間隔期(TBO)，對達(dá)到這一時(shí)限的部件進(jìn)行拆卸/更換；而基于狀態(tài)維修是實(shí)時(shí)地檢測部件的損傷狀態(tài)，一旦產(chǎn)品或部件達(dá)到設(shè)計(jì)所規(guī)定的損傷的門限值或閥值，就拆卸更換部件，確保飛行安全。因此，定時(shí)維修是部件總體(Component Population)(相同型號或相同部件號的產(chǎn)品/部件)的計(jì)劃維修；而基于狀態(tài)維修是產(chǎn)品個(gè)性化(Component Individual)的非計(jì)劃維修。正如后文所述，部件在飛行中，其損傷狀態(tài)受環(huán)境載荷、應(yīng)力等各種因素隨機(jī)變化的影響，因而它們達(dá)到損傷門限值的時(shí)間不盡相同。顯然，傳統(tǒng)的定時(shí)維修備件計(jì)算公式對于基于狀態(tài)維修的備件規(guī)劃是不適用的。

因此，歐洲直升機(jī)界在歐盟的三年行動(dòng)計(jì)劃中，提出了基于狀態(tài)維修的備件預(yù)測技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)敏捷-精業(yè)的維修活動(dòng)，即以足夠多的備件(精業(yè))，迅速完成維修工作(敏捷)，從而降低備件貯存數(shù)量，降低維修費(fèi)用。本文根據(jù)美國直升機(jī)協(xié)會(huì)第65屆年會(huì)(2009)文集“PractialPrognostic for Condition-based Maintenance”一文，討論了這一基于狀態(tài)維修的備件預(yù)測技術(shù)，主要內(nèi)容包括：預(yù)測技術(shù)，備件需求預(yù)測器的預(yù)測結(jié)構(gòu)，備件需求預(yù)測器體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，備件需求預(yù)測器的運(yùn)行，應(yīng)用實(shí)例及結(jié)論。

目前國內(nèi)直升機(jī)領(lǐng)域也在開展基于狀態(tài)維修的研究工作。通過本文的討論，期與國內(nèi)直升機(jī)同行共享國外的技術(shù)信息，促進(jìn)國內(nèi)直升機(jī)基于狀態(tài)維修技術(shù)的發(fā)展。

1 預(yù)測技術(shù)

1.1 敏捷和精業(yè)困境的化解

為了實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)維修的目標(biāo)，需要建立機(jī)群的基于狀態(tài)維修的備件保障網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)根據(jù)直升機(jī)的使用狀態(tài)，動(dòng)態(tài)地提供與維修相匹配的足夠多的備件，使該網(wǎng)絡(luò)將所需備件配送到維修場地。

從維修的敏捷(性)來看，提供更多的備件以便及時(shí)地完成維修工作，就確保了維修的敏捷(性)。但是更多備件的貯備將占用更多的費(fèi)用，降低了維修精業(yè)(性)。從維修精業(yè)(性)來看，應(yīng)該用盡量少但足夠的備件來滿足維修保障要求，但這有可能降低維修的敏捷(性)。顯然，基于狀態(tài)維修的保障網(wǎng)絡(luò)存在著敏捷和精業(yè)的矛盾，如圖1所示。

圖1 精業(yè)-敏捷的困境

為了化解這一維修備件保障網(wǎng)絡(luò)的困境，歐洲直升機(jī)界在歐盟的三年行動(dòng)計(jì)劃中提出了維修保障(備件)資源或備件的預(yù)測技術(shù)。這項(xiàng)預(yù)測技術(shù)，對這一困境的化解起到了兩個(gè)不同的作用：

1) 長時(shí)預(yù)測：根據(jù)機(jī)群的老化狀態(tài)，機(jī)群的使用剖面，環(huán)境條件和可靠性的任何變化，能修改維修備件保障網(wǎng)絡(luò)確定的備件，這就確保了盡可能精業(yè)(將部件控制到足夠用)。

2) 短時(shí)預(yù)測：根據(jù)預(yù)測引導(dǎo)相應(yīng)備件，從而取代傳統(tǒng)維修方式的攜帶和配置更多(不必要)的外場或前線備件。這樣既減少了備件，提高精業(yè)性；同時(shí)使用足夠多(不多不少)的備件及時(shí)完成維修工作，滿足敏捷性要求。

1.2 預(yù)測模型

在預(yù)測器中所使用的預(yù)測模型結(jié)構(gòu)，必須不多不少，足以產(chǎn)生時(shí)間間隔。究竟采用什么技術(shù)能構(gòu)建這一能力？這是預(yù)測健康管理(PHM)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問題。為了評估PHM技術(shù)對維護(hù)修理和大修(MRO)網(wǎng)絡(luò)的影響，需要提供一種方法，以便將這一技術(shù)綜合到每一外場可更換單元的統(tǒng)一的預(yù)測模型中。這一模型包含3個(gè)部分：維護(hù)手冊的符合性；使用/誤用的比例危險(xiǎn)模型；直接指示缺陷的健康數(shù)據(jù)。

然而，研究表明，能使這一統(tǒng)一預(yù)測模型的3個(gè)部分進(jìn)行協(xié)調(diào)的分析方法是難以實(shí)現(xiàn)的。于是歐盟三年行動(dòng)計(jì)劃的研究人員使用了為器材資源規(guī)劃的離散事件模擬而研發(fā)的建模工具。使用這一過程建模的模擬法，就能由統(tǒng)一預(yù)測模型的所有3個(gè)部分構(gòu)建比例危險(xiǎn)模型(Proportional Hasard Model)，從而使預(yù)測幾乎能用于所有外場可更換單元(LRU)。通過多次模擬運(yùn)行，便能構(gòu)建該模型，從而使用數(shù)據(jù)中的不同變量預(yù)測各個(gè)LRU使用缺陷的HUMS數(shù)據(jù)的充足性。這將確定預(yù)測器預(yù)測各個(gè)LRU故障的精度。通常情況下是沒有充分的HUMS數(shù)據(jù)的，此時(shí)，該預(yù)測器是一個(gè)強(qiáng)化的預(yù)測故障概率的比例危險(xiǎn)模型。這一故障概率遠(yuǎn)小于1，但它是隨時(shí)間變化的。因此，至少要按圖2的要求給出預(yù)測時(shí)間間隔中的時(shí)間隔離等級(Degree of Temporal Separetion)。

圖2 預(yù)測的預(yù)后影響

2 備件需求預(yù)測器的預(yù)測結(jié)構(gòu)

離散事件模擬(DES)預(yù)測方法使用了蒙特卡洛法，預(yù)測基于TBO限制，比例危險(xiǎn)和可靠性數(shù)據(jù)以及平臺(tái)交換率的平均維修需求。如果HUMS報(bào)告了比例危險(xiǎn)數(shù)據(jù)的任一變化或者建立了健康告警，那么LRU隨時(shí)間變化的故障概率剖面便要予以修改，以便反映與HUMS告警或比例危險(xiǎn)模型變化相關(guān)的預(yù)測時(shí)間間隔，其余平臺(tái)的故障概率要予以降低，以確保機(jī)群的整體可靠性特征通過模擬來保持。

預(yù)測期是一關(guān)鍵因素，它將確定預(yù)測器特性。預(yù)測期小于HUMS預(yù)測時(shí)間間隔的情況下，預(yù)測器能確定哪一個(gè)平臺(tái)在這一預(yù)測期以及什么時(shí)間發(fā)生失效，以便如上所述提供網(wǎng)絡(luò)的敏捷性特征。對于這樣的能力，需要近于實(shí)時(shí)的HUMS數(shù)據(jù)及時(shí)地更新預(yù)測模型。對于較長的預(yù)測期，HUMS參數(shù)的初始狀態(tài)對于預(yù)測幾乎沒有多大影響。長時(shí)預(yù)測的實(shí)質(zhì)就是能預(yù)計(jì)MRO回路性能。LRU能夠返回到使用，然后再發(fā)生失效，在LRU的整個(gè)壽命周期里，預(yù)測出維護(hù)修理和大修回路(MRO)性能。使用離散事件模擬，能使預(yù)測建立在相同的初始數(shù)據(jù)上，并且改變預(yù)測期以便提供需求評估，并提供該需求對網(wǎng)絡(luò)的影響，以指引器材和調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。維修預(yù)測需求要素匯總見圖3。

圖3 預(yù)測器的結(jié)構(gòu)

模擬器有3個(gè)主要部分，由不同數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的輸入進(jìn)入模擬引擎，產(chǎn)生預(yù)測器輸出。

輸入的組成是：

1) 直升機(jī)使用：是飛行率的實(shí)際分布；

2) HUMS數(shù)據(jù)：由比例危險(xiǎn)數(shù)據(jù)和具有相應(yīng)時(shí)間間隔的健康事件組成，是輸入最復(fù)雜的要素，是確定預(yù)測精度的要素；

3) LRU的可靠性：預(yù)測需反映LRU的整個(gè)可靠性特征；

4) LRU的更換和修理周期時(shí)間：需要這些后勤系統(tǒng)特征，以便對長時(shí)間模擬提供更換的LRU；

5) 產(chǎn)品能力：是一些限制，如LRU備件數(shù)，維修中心的能力，不是統(tǒng)計(jì)數(shù)，而是對其結(jié)構(gòu)預(yù)測給出的強(qiáng)制性或硬性的限制。

所有這些數(shù)據(jù)，除能力之外，都是統(tǒng)計(jì)性的數(shù)據(jù)，需要DES方法以便能控制大量的隨機(jī)過程。利用用于產(chǎn)生預(yù)測模型的DES技術(shù)中的相同蒙塔卡洛方法，綜合大量的隨機(jī)過程，使預(yù)測器運(yùn)行。

模擬需要網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)單元包括：

1) 在平臺(tái)中的LRU結(jié)構(gòu)；

2) 機(jī)群中平臺(tái)的分布；

3) 機(jī)群的地理分布。

這些都是已知的，但是對于短期預(yù)測，就需要這些結(jié)構(gòu)單元近于實(shí)時(shí)的分布。

模擬的結(jié)果是維修事件的統(tǒng)計(jì)評估及它們對MRO回路的影響，可能要加入關(guān)鍵的性能指示以便能對機(jī)群和MRO回路予以測量，如處于貯存的附加的LRU數(shù)量及相應(yīng)平臺(tái)的待機(jī)時(shí)間。

3 備件需求預(yù)測器體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)

備件需求的維修需求預(yù)測器，是為歐洲的第6個(gè)工程宇航技術(shù)計(jì)劃-SMMAR實(shí)時(shí)的機(jī)動(dòng)可達(dá)技術(shù)計(jì)劃建造的。SMMAR的目標(biāo)是提供一種新的必須的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以便實(shí)現(xiàn)一種基于后勤的維修保障網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)維修的技術(shù)。維修需求預(yù)測器是其關(guān)鍵部件之一，其體系結(jié)構(gòu)(Architectare)如圖4所示。

圖4 離散事件模擬維修需求預(yù)測

這種離散事件模擬(DES)的維修需求預(yù)測器的結(jié)構(gòu)是，其中的機(jī)群和MRO網(wǎng)絡(luò)的目前狀態(tài)是從支持?jǐn)?shù)據(jù)管理系統(tǒng)產(chǎn)生，以便生成初始或T0狀態(tài)。有幾個(gè)功能用來確定數(shù)據(jù)和施加在整個(gè)預(yù)測時(shí)間里的已知的一些限制。這些限制可能包括機(jī)群的部署變化、使用剖面的變化，在MRO網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中提出的變化、周轉(zhuǎn)時(shí)間(TAT)和可靠性的改進(jìn)。

在平臺(tái)使用基地和維修中心的每一個(gè)LRU，在網(wǎng)絡(luò)中都是以一個(gè)結(jié)點(diǎn)來表示的。這些控制模擬的狀態(tài)變量和參數(shù)都用來構(gòu)建模擬網(wǎng)絡(luò)。在維修需求預(yù)測器中，這是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的過程。這樣，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隨時(shí)間發(fā)生的任何變化，都會(huì)自動(dòng)地更新模擬節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

預(yù)測時(shí)間或預(yù)測期對預(yù)測精度有重大影響。T0狀態(tài)包含狀態(tài)數(shù)據(jù)，如：LRU在MRO鏈中的部署或布置，機(jī)群中平臺(tái)的配置。大量來自預(yù)測網(wǎng)間連接器的參數(shù)，如變化率和使用參數(shù)，在一段時(shí)間必須予以收集，以便對它們目前的值進(jìn)行合理評估。這一段收集時(shí)間要反映這一預(yù)測期。對于短期預(yù)測，這些參數(shù)，如變化率等是一短時(shí)期的局部狀態(tài)。重要的是，對于長期預(yù)測，這些參數(shù)的短期變化將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)有偏差的結(jié)果。同樣，對于短期預(yù)測，使用長期數(shù)據(jù)收集也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)有偏差且不精確的結(jié)果。

預(yù)測時(shí)間也會(huì)影響包含在T0狀態(tài)中的狀態(tài)數(shù)據(jù)。預(yù)測時(shí)間較短，則T0狀態(tài)具有較精確的數(shù)據(jù)，因?yàn)榕c直升機(jī)飛行結(jié)果對網(wǎng)絡(luò)造成的變化相比較，輸出狀態(tài)更取決于輸入狀態(tài)。對于長時(shí)間預(yù)計(jì)，主導(dǎo)輸出狀態(tài)的是飛行率和MRO回路的性能，而不是輸入狀態(tài)。這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題，超出了本文的范圍，在此不加贅述。

離散事件模擬使用了蒙特卡洛法來產(chǎn)生輸出Tn狀態(tài)，而模擬計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中每一結(jié)點(diǎn)的輸出是狀態(tài)變量和相應(yīng)的KPT。Tn狀態(tài)包括許多變量的統(tǒng)計(jì)估算，如LRU更換次數(shù)和修理次數(shù)的估算。這些統(tǒng)計(jì)能用于對未來狀態(tài)提供無偏差的估算，或最有利或最不利的評估。

4 備件需求預(yù)測器的運(yùn)行

維修需求預(yù)測器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。輸入狀態(tài)T0包括在存取數(shù)據(jù)庫(access database)中，并在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行管理。預(yù)測器有幾個(gè)預(yù)測網(wǎng)間連接器，與RCM和企業(yè)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫相連，以便提取狀態(tài)變量數(shù)據(jù)和所收集的參數(shù)。DES模擬引擎是一民用貨架包。模擬控制和結(jié)果報(bào)告都是通過EXCEL來管理。

LRU的MRO網(wǎng)絡(luò)模擬由標(biāo)準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)構(gòu)建，這些標(biāo)準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)由T0數(shù)據(jù)庫自動(dòng)成形。MRO網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)的類型反映了在這一結(jié)點(diǎn)上可能承擔(dān)的維修深度，即：1級是在平臺(tái)上；2級是脫離平臺(tái)；3級是拆卸LRU模塊更換；4級是模塊大修或修理。每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有周轉(zhuǎn)時(shí)間和能力。這些結(jié)點(diǎn)組合起來表示MRO網(wǎng)絡(luò)維修中心的能力。其他結(jié)點(diǎn)包括備用LRU庫和部件庫。備件、新部件、模塊和LRU能使用預(yù)測生產(chǎn)計(jì)劃來產(chǎn)生結(jié)點(diǎn)，這些單元也可以報(bào)廢或廢棄。

模擬網(wǎng)絡(luò)中有一個(gè)虛幻(phantom)結(jié)點(diǎn)即CRDC(中央資源和配發(fā)控制)，用來實(shí)現(xiàn)所謂軟導(dǎo)航規(guī)則。根據(jù)嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)定義，LRU和模塊不通過MRO回路導(dǎo)航。當(dāng)出現(xiàn)短缺和其他限制時(shí)，MRO管理就予以干涉，通過改變到結(jié)點(diǎn)的器材方向使周轉(zhuǎn)時(shí)間(TAT)減到最小。這樣就有了可用資源以減少或緩解供應(yīng)中斷。顯然，CRDC在模擬中的作用是通過引導(dǎo)到網(wǎng)絡(luò)中的器材走向來模擬管理。CRDC不是優(yōu)化器，但含有一組表征管理作用的規(guī)則，以確保合理地表示網(wǎng)絡(luò)特征，因此是根據(jù)真實(shí)世界的網(wǎng)絡(luò)特征，而不是網(wǎng)絡(luò)的理想表示來提供精確預(yù)測。

網(wǎng)絡(luò)的CRDC和支持民用層模擬(invention)是虛構(gòu)時(shí)，其特征是能根據(jù)預(yù)測的需求引導(dǎo)通向網(wǎng)絡(luò)的器材流。預(yù)測的器材需求，通過民用層傳送到CRDC，然后在LRU故障時(shí)，CRDC根據(jù)準(zhǔn)則(如：減少TAT和減小費(fèi)用)確定將需求發(fā)送到故障的LRU。這樣便提供了MRO網(wǎng)絡(luò)的敏捷性。特征能模擬投資于預(yù)測能力的主要獲益，是根據(jù)預(yù)測需求管理一個(gè)敏捷的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)具有上述討論所產(chǎn)生的獲益。

最后有一使用級的結(jié)點(diǎn)，在DES中產(chǎn)生故障剖面(failure profile)，是通過模擬直升機(jī)的飛行過程來實(shí)現(xiàn)的。直升機(jī)是在與交換率統(tǒng)計(jì)分布相符的時(shí)間飛行。應(yīng)用可靠性準(zhǔn)則和評估比例危險(xiǎn)參數(shù)，對每一次飛行，應(yīng)用由預(yù)測網(wǎng)間連接器產(chǎn)生的可靠性和比例危險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)所定義的故障發(fā)生概率來評估故障的發(fā)生。如果統(tǒng)計(jì)評估的結(jié)果是LRU已發(fā)生故障，直升機(jī)要維修以便下次飛行；如果統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果是LRU將要故障，直升機(jī)允許繼續(xù)飛行直到用盡預(yù)測的時(shí)間間隔。事件通過民用層在剩余預(yù)測時(shí)間間隔的模擬中報(bào)告給CRDC。維修中心確認(rèn)LRU將要提供的最短周轉(zhuǎn)時(shí)間，經(jīng)過多輪模擬運(yùn)行，產(chǎn)生預(yù)測模型拆卸率和維修需求的統(tǒng)計(jì)值。同樣，網(wǎng)絡(luò)對需求響應(yīng)的敏捷性也就測定了，正如模擬中基于預(yù)測需求引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的器材一樣。那么，這一模擬方法的主要獲益是：預(yù)測模型和網(wǎng)絡(luò)的敏捷性同時(shí)確定。

對于長時(shí)間或長期預(yù)測，運(yùn)用健康和使用監(jiān)控(HUM)關(guān)鍵指示的檢測概率，結(jié)合可靠性數(shù)據(jù)，就能為CRDC產(chǎn)生健康和使用監(jiān)控(HUM)報(bào)告，使敏捷網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)預(yù)測時(shí)間間隔里進(jìn)行預(yù)測。

離散事件模擬控制利用蒙特卡洛方法，因此，控制面板加入到維修需求預(yù)測器中以便管理該方法。這一方法需要管理，因?yàn)槟M中每一輸出變量和KPT，在預(yù)測時(shí)間里將運(yùn)行不同的次數(shù)以便產(chǎn)生一個(gè)統(tǒng)計(jì)上的有效輸出。以前小機(jī)群以額定的飛行率飛行，而一個(gè)大機(jī)群則要高強(qiáng)度飛行以產(chǎn)生穩(wěn)定輸出。在其結(jié)果中，不是所有模擬要素都是相同的權(quán)重，因此，模擬是由結(jié)果中具有最大權(quán)重的要素控制的。

在控制面板上，使用者可以選擇16個(gè)表示網(wǎng)絡(luò)性能的變量，用以管理蒙特卡洛的運(yùn)行處理?？刂泼姘屣@示了這一模擬收斂為一穩(wěn)定的輸出狀態(tài)。當(dāng)其置信的時(shí)間間隔接近到使用者設(shè)定的均值系數(shù)時(shí)，控制板轉(zhuǎn)換成綠屏。當(dāng)所有指示為綠色時(shí)，模擬結(jié)束。結(jié)束后，其輸出就能查詢。Tn輸出狀態(tài)變量和關(guān)鍵性能指示(KPI)的相關(guān)文件就能產(chǎn)生，并輸出到優(yōu)化器的程序和ERP系統(tǒng)中。這樣就能使用許多圖表以便審查數(shù)據(jù)。

所預(yù)測的Tn狀態(tài)是能驗(yàn)證的。自動(dòng)驗(yàn)證裝置嵌入在維修需求預(yù)測器中的，使用蒙特卡洛法控制模擬。當(dāng)一組選擇的變量和KPT都達(dá)到了時(shí)間間隔，且認(rèn)為能表征網(wǎng)絡(luò)特征時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測時(shí)間間隔所預(yù)測的Tn狀態(tài)便與實(shí)際的T0狀態(tài)相比較。一旦達(dá)到了足夠的預(yù)測時(shí)間間隔，對這些狀態(tài)下的依從(deference)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行審查是很有意義的，能調(diào)整其模擬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)以消除系統(tǒng)誤差。這種方法提供了模擬必要的置信度，因此也就提供了預(yù)測必要的置信度。

5 應(yīng)用實(shí)例

總數(shù)為100架安裝有HUMS的直升機(jī)機(jī)群每年總飛行任務(wù)為150,000次。為了保養(yǎng)或維護(hù)這100架直升機(jī)，要有40臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)儲(chǔ)備，且大多數(shù)要儲(chǔ)存在用戶的儲(chǔ)存庫。MRO供應(yīng)商評估，這一儲(chǔ)存量會(huì)導(dǎo)致每年喪失4000飛行小時(shí)的使用可用性。在可用性簽約合同中，MRO供應(yīng)商對所有儲(chǔ)存和整個(gè)后勤鏈的管理都負(fù)有責(zé)任，并且也認(rèn)識到，降低儲(chǔ)存量且重新設(shè)計(jì)后勤鏈，才有可能從可用性簽約合同中獲取更高的價(jià)值。

引起大多數(shù)直升機(jī)停飛的外場可更換單元是發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，以發(fā)動(dòng)機(jī)作為研究對象。涉及到直升機(jī)可用性的任何事情都對MRO供應(yīng)商造成財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。這便成了敏捷性的基本度量。

因?yàn)橐蕾嚬?yīng)鏈，MRO供應(yīng)商需了解在修理環(huán)路上備用發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)量會(huì)對使用可用性造成什么影響。其目標(biāo)是確定所需備用發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳數(shù)量。因此，把目前40臺(tái)備用發(fā)動(dòng)機(jī)的減少作為有效性獲益的一個(gè)關(guān)鍵變量，而獲得這一有效性獲益的代價(jià)或費(fèi)用可能要以直升機(jī)可用性的損失來度量。

使用維修數(shù)據(jù)預(yù)測器的目的是研究和了解降低或減少在后勤鏈內(nèi)周轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量對直升機(jī)可用性的影響。此預(yù)測器以不同的貯存數(shù)量運(yùn)行，其結(jié)果如圖5所示。圖中是以損失的飛行小時(shí)來量化表征減少貯存量的影響。正如預(yù)料的那樣，貯存數(shù)量越低，整個(gè)機(jī)群使用可用性的損失就越高。

MRO供應(yīng)商從圖5獲得所要求的信息，通過反復(fù)配置后勤鏈中的貯存來判斷免費(fèi)貯存庫中發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)量。將費(fèi)用引入到圖5中，得出的結(jié)果是25臺(tái)為最佳的免費(fèi)發(fā)動(dòng)機(jī)(free engines)數(shù)量，但這仍給MRO供應(yīng)商留下了每年損失2000飛行小時(shí)的負(fù)擔(dān)。盡管有較高的費(fèi)效，但是這一損失可能對用戶造成重大影響。

圖5 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模優(yōu)化

使用預(yù)測來提高網(wǎng)絡(luò)的敏捷性，是用維修需求預(yù)測器的民用層來模擬的，并且要把所提出的預(yù)測模型的模擬加入到模擬中運(yùn)行來評估網(wǎng)絡(luò)敏捷的管理。

網(wǎng)絡(luò)精業(yè)性的優(yōu)化設(shè)定點(diǎn)是根據(jù)25臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的貯存量建立的。預(yù)測的影響通過改變所推薦的預(yù)測時(shí)間間隔來估算。按可用性損失做出的圖形如圖6所示。通常預(yù)測的時(shí)間間隔越長，就有越好的時(shí)機(jī)使MRO供應(yīng)商將備用發(fā)動(dòng)機(jī)引導(dǎo)到需要發(fā)動(dòng)機(jī)的直升機(jī)上。有了告警時(shí)間，也使MRO供應(yīng)商有另一個(gè)時(shí)機(jī)改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的敏捷性，并預(yù)測實(shí)施維修所需人力資源。

模擬結(jié)果見圖6。結(jié)果表明，根據(jù)MRO供應(yīng)商目前的后勤組織機(jī)構(gòu)，對于14天的預(yù)測時(shí)間間隔，整個(gè)機(jī)群可用度的損失減少到只有70飛行小時(shí)。對于MRO供應(yīng)商的合同目的和14天的預(yù)測時(shí)間間隔，這是一個(gè)可接受的可用性損失。

圖6 預(yù)測影響

因此能夠證實(shí)，使用目前的HUMS技術(shù)，這是易于開發(fā)的預(yù)測模型，且可提供超過14天的預(yù)測時(shí)間間隔。然而預(yù)測時(shí)間間隔的任一增加，可能不會(huì)進(jìn)一步地影響可用性。應(yīng)指出的是，這一預(yù)測時(shí)間遠(yuǎn)小于發(fā)動(dòng)機(jī)周轉(zhuǎn)時(shí)間。

6 結(jié)論

研究驗(yàn)證表明，解決精業(yè)-敏捷之間的矛盾有如下要求：

1) 能產(chǎn)生關(guān)鍵的長時(shí)間的備件需求預(yù)測，以確保網(wǎng)絡(luò)的器材供應(yīng)能正確地確定；

2) 實(shí)現(xiàn)精確的短時(shí)間備件需求預(yù)測，以便引導(dǎo)器材和提供網(wǎng)絡(luò)的敏捷性；

3) 必須規(guī)定安裝HUMS系統(tǒng)，使能提供直接與故障/缺陷檢測相關(guān)的數(shù)據(jù)類型和提供預(yù)測工作的充分?jǐn)?shù)據(jù)。

應(yīng)用本文所提供的離散事件模擬法，通過簡單、合理地改變預(yù)測時(shí)間就能評估精業(yè)或敏捷性問題。本文的實(shí)例表明，離散事件模擬法所預(yù)測的足夠量的備件數(shù)(精業(yè))，能滿足迅速地完成維修活動(dòng)(敏捷)的要求。