民機(jī)可靠性數(shù)據(jù)收集與分析

王榕

【摘 要】可靠性數(shù)據(jù)伴隨民機(jī)的全壽命周期，對提高可靠性具有重要價值。本文介紹了民機(jī)可靠性數(shù)據(jù)特點，并詳細(xì)介紹了民機(jī)在設(shè)計階段和運營階段故障數(shù)據(jù)和指標(biāo)數(shù)據(jù)收集與分析的具體方法。

【關(guān)鍵詞】可靠性;數(shù)據(jù);故障;指標(biāo)

中圖分類號： TP311.52文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）19-0257-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.124

民用飛機(jī)可靠性的高低直接影響飛機(jī)的運營簽派工作，是影響航空公司效率和運營成本的核心問題，隨著航空運輸業(yè)市場競爭的激烈，航空公司在選擇機(jī)型時，更加關(guān)注民機(jī)可靠性和經(jīng)濟(jì)性水平。從飛機(jī)的研制角度來說，提高可靠性不僅降低研制成本和運營費用，保證飛機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)運營，還對提升飛機(jī)市場競爭力，保障商業(yè)成功，具有至關(guān)重要的作用和意義。可靠性數(shù)據(jù)是指在各種可靠性工作中所產(chǎn)生的描述產(chǎn)品可靠性水平及狀況的數(shù)據(jù)[1]，可靠性數(shù)據(jù)收集與分析貫穿于整個民機(jī)的全壽命周期工作中，是可靠性設(shè)計優(yōu)化的基礎(chǔ)，并為可靠性管理工作提供依據(jù)[2]。

1 數(shù)據(jù)特點

民機(jī)可靠性數(shù)據(jù)具有以下特點：

1.1 多源性

民機(jī)可靠性數(shù)據(jù)源于產(chǎn)品的不同層級，產(chǎn)生于全壽命周期的整個過程，包括試驗數(shù)據(jù)、使用數(shù)據(jù)、行業(yè)數(shù)據(jù)、公共數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗數(shù)據(jù)等。

1.2 隨機(jī)性

飛機(jī)的故障發(fā)生時間和故障發(fā)生后的修復(fù)時間具有隨機(jī)性，因此用隨機(jī)變量定義飛機(jī)故障發(fā)生和修復(fù)時間，采取統(tǒng)計方法處理。

1.3 高價值性

民機(jī)可靠性數(shù)據(jù)的采集需要花費大量的時間、財力和物力，例如某些壽命試驗，周期長，費用高，工作量極大。所收集的數(shù)據(jù)真實體現(xiàn)了飛機(jī)設(shè)計和運營的性能與狀況，對于分析故障原因采取優(yōu)化措施，提高飛機(jī)安全性可靠性具有重要價值。

1.4 時效性

民機(jī)在投入使用后，也會不斷地進(jìn)行改進(jìn)和完善。在某段時間內(nèi)采集的使用可靠性數(shù)據(jù)，僅能代表當(dāng)前飛機(jī)當(dāng)前階段的可靠性狀況，在飛機(jī)進(jìn)行改進(jìn)之后，前階段的使用可靠性數(shù)據(jù)就無法再反映現(xiàn)階段的可靠性，所以使用可靠性數(shù)據(jù)的時效性很強(qiáng)。

1.5 不確定性

可靠性數(shù)據(jù)來源廣泛，信息本身具有不完整性，信息獲取方式不同會導(dǎo)致信息表達(dá)不精確甚至矛盾的情況，從而數(shù)據(jù)具有一定的不確定性。

1.6 可追溯性

可靠性數(shù)據(jù)是民機(jī)產(chǎn)品設(shè)計與運營整個過程的反映，經(jīng)過不斷的設(shè)計優(yōu)化，可靠性增長后的數(shù)據(jù)與原來數(shù)據(jù)具有相關(guān)性。

2 數(shù)據(jù)收集與分析

2.1 概述

對于民用飛機(jī)，可靠性數(shù)據(jù)按照階段可以分為設(shè)計階段的可靠性數(shù)據(jù)和運營階段的可靠性數(shù)據(jù)兩個部分。為了獲取全面的可靠性數(shù)據(jù)，在設(shè)計階段，應(yīng)對可靠性預(yù)計、可靠性分配、FFA、FMEA、FTA、可靠性確認(rèn)與驗證等可靠性工作開展數(shù)據(jù)收集工作。在試飛工作中，應(yīng)收集試飛任務(wù)及其執(zhí)行情況、試飛的架次和飛行時間、各系統(tǒng)工作時間、發(fā)生故障的報告、部件非計劃拆換報告及按照維修手冊進(jìn)行計劃維修的記錄等數(shù)據(jù)。運營階段的可靠性數(shù)據(jù)采集應(yīng)當(dāng)以航空器運營商（航空公司）為單位進(jìn)行。各航空器運營商通過網(wǎng)絡(luò)、電子郵件、報告等多種途徑按月提交航空器運營階段的可靠性數(shù)據(jù)，包括航空器運營商信息和航空器信息記錄，并依據(jù)使用情況提交系統(tǒng)工作時間記錄、發(fā)動機(jī)使用情況記錄、APU使用情況記錄等。此外，還可能包括發(fā)動機(jī)拆換記錄、APU拆換記錄、故障報告、發(fā)動機(jī)空中停車記錄、航班不正常報告、使用困難報告、部件非計劃拆換報告、計劃維修記錄、航空器信息變化表及發(fā)動機(jī)信息變化表等。

2.2 故障數(shù)據(jù)

故障數(shù)據(jù)是可靠性數(shù)據(jù)中的重要組成部分，設(shè)計階段的故障數(shù)據(jù)主要包括試飛數(shù)據(jù)和部分試驗數(shù)據(jù)。

隨著民機(jī)試飛架次、試飛驗證任務(wù)的增多，試飛期間不斷出現(xiàn)試飛故障，其中不乏重復(fù)性故障/問題，影響飛機(jī)安全性可靠性，為從設(shè)計源頭上提升飛機(jī)可靠性，提升飛機(jī)質(zhì)量，保障安全，防范風(fēng)險，需全面持續(xù)關(guān)注試飛階段可靠性故障數(shù)據(jù)，分析各系統(tǒng)故障影響，關(guān)注飛機(jī)頻發(fā)故障、影響飛機(jī)安全性和可靠性的故障，總結(jié)可靠性關(guān)鍵項目，確保有針對性地開展設(shè)計優(yōu)化，促進(jìn)飛機(jī)可靠性增長，保障飛機(jī)交付及運營后具有高可靠性。

民機(jī)試飛階段可靠性故障數(shù)據(jù)包括各系統(tǒng)故障分布情況、需要關(guān)注的故障信息、頻發(fā)故障信息、關(guān)鍵項目及重點關(guān)注項目故障信息和可靠性工程調(diào)查等。詳細(xì)故障信息收集如表1。

試驗階段的故障數(shù)據(jù)收集為試驗階段數(shù)據(jù)工作的第一步，包括試驗故障報告、故障分析和評估、故障處理幾個環(huán)節(jié)，并應(yīng)給出故障報告結(jié)論。對于存在的問題，在故障報告結(jié)論中應(yīng)當(dāng)提出問題，并開始糾正措施制定環(huán)節(jié)。

2.3 指標(biāo)數(shù)據(jù)

根據(jù)飛機(jī)在全壽命周期內(nèi)的不同階段，主要涉及的可靠性指標(biāo)有：

（1）平均失效間隔時間（Mean Time Between Failures）MTBF。

（2）航班可靠度（Schedule Reliability） SR。

（3）簽派可靠度（Dispatch Reliability）DR。

（4）平均非計劃拆卸間隔時間 （Mean Time Between Unplanned Removals） MTBUR。

設(shè)計過程中依據(jù)民用飛機(jī)可靠性設(shè)計研制流程及各項活動的輸入和輸出，設(shè)計過程中的可靠性數(shù)據(jù)分析工作主要包括可靠性分配、預(yù)計以及試飛階段的可靠性指標(biāo)數(shù)據(jù)分析。簽派可靠度是民用飛機(jī)最為重要的可靠性指標(biāo)，是衡量民用飛機(jī)使用可靠性水平的綜合性指標(biāo)，直接影響航空公司運營效益，深受航空公司的關(guān)注。通過對民機(jī)在一段時間內(nèi)總計劃運營航班次數(shù)、航班取消次數(shù)、航班延誤次數(shù)的統(tǒng)計分析計算得到實際運營的簽派可靠度。

我國目前民機(jī)運營數(shù)據(jù)較少，飛行時間有限，樣本量較小，數(shù)據(jù)可能同時符合多種假設(shè)檢驗，此時需充分利用專家的經(jīng)驗信息，判斷產(chǎn)品的壽命分布，根據(jù)小樣本數(shù)據(jù)信息的分析方法對運營數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而計算出合理的可靠性指標(biāo)。隨著運營經(jīng)驗的不斷積累，數(shù)據(jù)收集的規(guī)范化的加強(qiáng)和數(shù)據(jù)樣本量的擴(kuò)充，運營階段可靠性數(shù)據(jù)分析工作將更加完善。

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙宇.可靠性數(shù)據(jù)分析[M].北京：國防工業(yè)出版社，2011.

[2]李良巧.可靠性工程師手冊[M].北京：中國人民大學(xué)出版社，2012.