面向MRO的復(fù)雜機(jī)體維修全流程生產(chǎn)控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

■ 王晨琨 王義偉 沙治宇 梁晨/中國南方航空股份有限公司工程技術(shù)分公司（機(jī)務(wù)工程部）沈陽基地

本系統(tǒng)立足于MRO 機(jī)體深度維修生產(chǎn)線實戰(zhàn)，為了解決信息孤島問題、提升工序調(diào)配效率，將機(jī)體維修與信息技術(shù)研發(fā)工作整合，兼顧自主可控、接口豐富、敏捷開發(fā)的特點，設(shè)計并落地了機(jī)體維修數(shù)字化解決方案，極大提高生產(chǎn)效率，提升維護(hù)質(zhì)量，增加產(chǎn)出利潤，保障航空維修安全。

0 引言

按照南航集團(tuán)統(tǒng)一部署，落實高質(zhì)量發(fā)展總體思路，推進(jìn)南航智慧維修建設(shè)，完善南航機(jī)務(wù)系統(tǒng)創(chuàng)新體系，南航機(jī)務(wù)系統(tǒng)舉辦了2022 年南航首屆機(jī)務(wù)智慧維修創(chuàng)新大賽。本項目針對現(xiàn)階段MRO機(jī)體維修工作中存在的復(fù)雜度高、安全要求高、資源分散、多線并行、信息孤島等問題進(jìn)行了全面剖析，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)了MRO 復(fù)雜機(jī)體維修全流程生產(chǎn)控制系統(tǒng)， 參加了本次大賽的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賽道評選。

近年來，隨著國內(nèi)機(jī)隊規(guī)模的快速增長，中國民航機(jī)體維修工作也開始呈現(xiàn)幾何式增長，MRO 機(jī)體維修工作出現(xiàn)了一些內(nèi)部矛盾。例如，紙質(zhì)辦公模式效率低下與工作量激增的矛盾;傳統(tǒng)流程控制隨意性與機(jī)務(wù)維修低容錯率的矛盾；外包軟件安全不確定性與機(jī)務(wù)維修信息安全性的矛盾。所以，建立一套面向MRO 復(fù)雜機(jī)體維修全流程生產(chǎn)控制系統(tǒng)勢在必行。

1 項目研究背景

機(jī)體維修場景是一套復(fù)雜的末端場景，存在工作復(fù)雜度高、安全要求高、資源分散、多線并行、工作量激增等問題。

1）工作復(fù)雜：與航線維修、部件維修不同，機(jī)體大修為復(fù)雜系統(tǒng)工程，各種工作在人力、工種、時間、空間上都存在并發(fā)和復(fù)用問題，并且隱含多重不確定因素影響。

2）安全要求高：由于航空器的特殊性，在大量的流程工序調(diào)配工作下兼顧效率和安全，對維修場景提出了更高的要求。

3）資源分散：在機(jī)體維修過程中需要全面考慮人、機(jī)、料、法、環(huán)等各項因素的內(nèi)外關(guān)聯(lián)影響。在生產(chǎn)控制、工具設(shè)備、航材物料、工程技術(shù)、質(zhì)量安全幾大體系中，數(shù)據(jù)孤島問題嚴(yán)重，交流不暢。

4）多線并行：要想實現(xiàn)機(jī)體維修盈利，應(yīng)該實現(xiàn)多線維修模式?？紤]到人力、航材、設(shè)備等多種維修資源的復(fù)用性，多線并行生產(chǎn)控制復(fù)雜度并不是單條維修生產(chǎn)線的簡單疊加。

5）工作量激增：近年來，隨著機(jī)務(wù)系統(tǒng)的持續(xù)高速高質(zhì)量發(fā)展，部分修理廠的生產(chǎn)線達(dá)到4 條甚至更多，出現(xiàn)了大量并發(fā)的問題，如圖1 所示。出于機(jī)體維修工作的特性，人員不能夠簡單地復(fù)制粘貼，資源也不能復(fù)制粘貼，當(dāng)人員達(dá)到300 人以上、工具設(shè)備達(dá)到2000 件以上、航材達(dá)到2000 件以上，工卡數(shù)量2000 個以上時，僅靠傳統(tǒng)的計算機(jī)軟件就難以處理激增的工作量。

圖1 生產(chǎn)增量對比圖

2 全流程生產(chǎn)控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

本項目總體思路是依托目前信息化、智能化技術(shù)基礎(chǔ)，發(fā)揮全員主觀能動性，以飛機(jī)維修業(yè)務(wù)為核心，以工作程序為法，實現(xiàn)機(jī)、人、料的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，建立MRO 生產(chǎn)控制系統(tǒng)，如圖2 所示。本系統(tǒng)具有大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、移動端技術(shù)、缺陷圖譜技術(shù)等核心功能。

圖2 功能模塊示意圖

2.1 系統(tǒng)維度設(shè)計

系統(tǒng)軟件層面遵照總體布局、扁平化設(shè)計等理念，將維修管理理念應(yīng)用貫穿機(jī)體維修生產(chǎn)全過程。在技術(shù)層面上，有三個維度的設(shè)計概念。

1）業(yè)務(wù)與管理維度

從使用模塊上分類，該系統(tǒng)包含生產(chǎn)控制體系、工具設(shè)備體系、航材物料體系、安全管理體系、維修經(jīng)驗體系、培訓(xùn)管理體系、業(yè)務(wù)創(chuàng)新體系等涉及機(jī)體維修的各個方面的模塊共百余項。

2）使用與介質(zhì)維度

該系統(tǒng)除了有傳統(tǒng)軟件必備的PC端、移動端以外，還有包含數(shù)據(jù)可視化大屏軟硬件體系、預(yù)約叫號管理體系、維修影像記錄體系等特色軟硬件介質(zhì)，以便全面提升維修效率和質(zhì)量。

3）數(shù)據(jù)與開發(fā)維度

從開發(fā)層面來看，該系統(tǒng)為自主研發(fā)的系統(tǒng)，所以代碼的可控度和可維護(hù)性較高。數(shù)據(jù)通過RPA 機(jī)器人、API 接口與上級和同級各個資源系統(tǒng)連接，實現(xiàn)了平臺化的業(yè)務(wù)協(xié)同工作。

2.2 系統(tǒng)特色功能

該系統(tǒng)在生產(chǎn)控制、安全管理、培訓(xùn)管理、航材準(zhǔn)備等業(yè)務(wù)流程中獨創(chuàng)了符合一線生產(chǎn)實際的特色功能。這些功能主要包含并不限于工卡工時趨勢分析、定檢進(jìn)度監(jiān)控、航材準(zhǔn)備信息數(shù)據(jù)等。

1）工時趨勢分析模塊

模塊以精準(zhǔn)工時控制為設(shè)計宗旨，采集維修流程中單份工卡實際維修工時數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)累計，進(jìn)行縱向工卡工時的比較；同時橫向以工卡額定工時為基準(zhǔn)，進(jìn)行實際工時超閾值分析。最終，由工程師對超閾值的工卡進(jìn)行原因分析，產(chǎn)生工時偏差報告，實現(xiàn)工卡工時動態(tài)修正。如圖3 所示。

圖3 工時趨勢分析模塊

2）定檢進(jìn)度監(jiān)控模塊

定檢進(jìn)度監(jiān)控模塊實現(xiàn)了定檢全流程工卡執(zhí)行狀態(tài)的監(jiān)控與管理。主體數(shù)據(jù)部分給生產(chǎn)線經(jīng)理及生產(chǎn)管控人員提供數(shù)據(jù)參考。工卡條目化管理可以對單份的工卡狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)度管理與超期提醒。如圖4 所示。

圖4 定檢進(jìn)度監(jiān)控模塊

3）航材準(zhǔn)備信息數(shù)據(jù)模塊

航材準(zhǔn)備情況決定著定檢維修工作計劃能否順利完成，是優(yōu)秀生產(chǎn)管控體系必須重點監(jiān)控的維度之一。模塊將航材、重點工具的關(guān)鍵節(jié)點信息以圖形可視化的形式展現(xiàn)出來，進(jìn)行動態(tài)管理。如圖5 所示。

圖5 航材準(zhǔn)備信息數(shù)據(jù)模塊

2.3 系統(tǒng)應(yīng)用情況

2.3.1 效率提升方面

系統(tǒng)具備工作控制體系、工時控制體系、缺陷管理體系、工具設(shè)備體系、航材體系，囊括了一線工作的人、機(jī)、料等方面，配備有RPA 機(jī)器人技術(shù)自動填寫上級表單。依托于系統(tǒng)的高效運作，空客A320 機(jī)體大修指標(biāo)顯著提升，如圖6 所示。

圖6 生產(chǎn)信息綜合數(shù)據(jù)

1）6 年檢從17 天縮短至14 天，12年檢從27 天縮短至22 天，躍居國內(nèi)一流；

2）機(jī)庫使用率從40%提升到90%以上；

3）定檢維修生產(chǎn)線年均增加1 條，由4 條發(fā)展為常態(tài)化8+N 條；

4）2021 年度機(jī)體維修完成125 萬工時，位居國內(nèi)前列。

2.3.2 維修安全方面

系統(tǒng)具備錯誤拆裝數(shù)據(jù)庫、日安全教育模塊、非例行數(shù)據(jù)庫模塊等，可以極大提升維修安全水平，如圖7 所示。例如，錯誤拆裝數(shù)據(jù)庫可以利用航材件號索引對所有涉及的工卡點對點精準(zhǔn)提示，避免錯誤拆裝；日安全教育模塊對于每日的班前會、班后會進(jìn)行了全面記錄；系統(tǒng)中的非例行數(shù)據(jù)庫模塊，可以從機(jī)型、發(fā)動機(jī)、蓋板、件號等多維度進(jìn)行方案檢索，大大提高了缺陷的處理效率和質(zhì)量，確保非工卡工作的標(biāo)準(zhǔn)化、完整性和準(zhǔn)確性。在系統(tǒng)運行的支持下，目前機(jī)體維修的維修安全無差錯周期已達(dá)到50 個月，連續(xù)500 萬工時差錯率為0。

圖7 維修安全管理功能

2.3.3 價值創(chuàng)造方面

在生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，獨有的重點資源與物料管理體系能夠全面細(xì)粒度地監(jiān)控每一項物資的使用，大到千斤頂、大型臺架的預(yù)約、小到每一條毛巾、每一件手套的使用都有著深度的管理，如圖8 所示。

圖8 重要設(shè)備使用統(tǒng)計

在局方管理框架下的飛機(jī)拆解管理模塊，能夠登記每架拆解飛機(jī)的數(shù)百件拆解可用件，可以輕松完成掃碼登記、標(biāo)簽打印、圖片上傳、退庫進(jìn)度監(jiān)控的全過程。

此外，該項目還在保障2021 年大興機(jī)場異地延伸線的順利開展起到了關(guān)鍵性的作用，并在A330 上項開線、A350 上項工作、2021“大連雹擊”搶修、龍江航停場4 年飛機(jī)恢復(fù)檢、二方三方WiFi 改裝工作、惰性氣體改裝、A320ceo 到A320neo 的升級中發(fā)揮了重要作用。

2.3.4 成本節(jié)約和疫情防控方面

該系統(tǒng)中包含的業(yè)績報告、成本統(tǒng)計、C 檢總結(jié)等模塊，可以清晰地匯總各類報告并總結(jié)經(jīng)驗。例如，在2020年國內(nèi)各主要MRO 維修工時均大幅縮減、整體處于負(fù)增長的背景下，南航技術(shù)全年完成定檢工時138 萬，同比增長10.1%。

三年疫情期間，南航技術(shù)通過該系統(tǒng)實現(xiàn)了移動端和PC 端的防疫報工功能，助力防疫信息線上采集，有效保障了疫情以來不同階段、不同時期的防疫復(fù)工要求。

2.3.5 培訓(xùn)方面

此外， 該系統(tǒng)還針對一線操作人員進(jìn)行了培訓(xùn)模塊的本地化開發(fā)，實現(xiàn)了車間級的培訓(xùn)管理。截至目前，通過該系統(tǒng)共完成數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)部培訓(xùn)838項，2021 年度內(nèi)訓(xùn)學(xué)時35815.5 小時，內(nèi)訓(xùn)人數(shù)34951 人次。

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)立足于MRO 機(jī)體深度維修生產(chǎn)線實戰(zhàn)，將機(jī)體維修與信息技術(shù)研發(fā)工作整合，兼顧自主可控、接口豐富、敏捷開發(fā)的特點，設(shè)計并落地了機(jī)體維修數(shù)字化解決方案，極大地提高了生產(chǎn)效率，提升了維護(hù)質(zhì)量，保障了航空維修安全。該系統(tǒng)所設(shè)計的每一個業(yè)務(wù)模塊都是經(jīng)過多輪的推敲和驗證后實現(xiàn)的，所以使用起來非常便捷且經(jīng)得起考驗，是普通軟件設(shè)計公司所不具備的。系統(tǒng)落地實施后，成功助力沈陽機(jī)體生產(chǎn)線從4 條擴(kuò)展為“8+N”條。

總的來說，本系統(tǒng)經(jīng)過實踐檢驗，運行穩(wěn)定，效果良好，對航空機(jī)體維修單位開展復(fù)雜場景定檢有很好的實踐參考價值。