航空機(jī)載產(chǎn)品維修性綜合評(píng)價(jià)方法研究

■ 張坤 賈雨軒/中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院

0 引言

維修性是裝備通用質(zhì)量特性之一，對(duì)裝備的戰(zhàn)備完好能力、任務(wù)成功能力、可用能力以及作戰(zhàn)效能都有著重要的影響，良好的維修性可以減少對(duì)維修人力及其他保障資源的需求[1]。在試飛階段進(jìn)行維修性試驗(yàn)與評(píng)價(jià)是衡量裝備維修性水平的重要手段，可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題并加以改進(jìn)，避免交付用戶后出現(xiàn)更改費(fèi)用高和更改難度大等問(wèn)題。目前，在航空產(chǎn)品維修性定量評(píng)估中，主要是以考核平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）為主。MTTR可以在一定程度上反映產(chǎn)品的維修速度，但不能直觀給出對(duì)維修所需的人力人員、工具設(shè)備等保障資源水平以及標(biāo)準(zhǔn)化互換性、維修人員舒適性等因素的判斷，即使是對(duì)非戰(zhàn)場(chǎng)搶修等緊急任務(wù)的維修，使用方也非常關(guān)心維修人員舒適度等情況。

隨著裝備競(jìng)爭(zhēng)性采購(gòu)工作和軍民融合思想的推進(jìn)，越來(lái)越多的機(jī)載產(chǎn)品采用雙流水甚至多流水產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)擇優(yōu)使用。對(duì)于雙流水產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)性鑒定試驗(yàn)，當(dāng)MTTR水平相當(dāng)時(shí)，維修品質(zhì)就顯得比較重要。同一產(chǎn)品由于安裝位置不同，其維修品質(zhì)可能各有利弊。使用方對(duì)不同類型產(chǎn)品的維修品質(zhì)關(guān)注點(diǎn)也不同，如電子產(chǎn)品更關(guān)注其自檢測(cè)水平，機(jī)械產(chǎn)品更關(guān)注其可達(dá)性和工具使用情況。基于此，本文開(kāi)展維修性綜合評(píng)價(jià)方法研究，對(duì)產(chǎn)品的維修性進(jìn)行全面綜合評(píng)價(jià)并給出定量化評(píng)估結(jié)果，為使用方的決策提供參考。

1 航空產(chǎn)品維修性評(píng)價(jià)

1.1 維修性定性評(píng)價(jià)內(nèi)容

航空產(chǎn)品的維修性定性應(yīng)具備通用的完備性、可操作性、可驗(yàn)證性等原則[2]，通過(guò)分析航空機(jī)載產(chǎn)品的維修事件，根據(jù)故障定位、故障排除、驗(yàn)證等階段的具體活動(dòng)，結(jié)合外場(chǎng)使用維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，將影響維修活動(dòng)的因素分為可達(dá)性、標(biāo)準(zhǔn)化與互換性、外場(chǎng)檢測(cè)能力、維修安全性、人力人員以及使用到的保障資源種類等8個(gè)方面[3]。各影響因素具體要求如下。

1）可達(dá)性：故障率較高的系統(tǒng)或產(chǎn)品，其測(cè)試點(diǎn)、檢查窗以及其他維護(hù)點(diǎn)應(yīng)布局在便于接近和檢查的位置，為系統(tǒng)、產(chǎn)品的維護(hù)提供適當(dāng)?shù)墓ぷ鞑课缓筒僮骺臻g。

2）標(biāo)準(zhǔn)化與互換性：相關(guān)產(chǎn)品、零件等應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，提供合理的使用容差，產(chǎn)品和零件在功能和結(jié)構(gòu)、材料、外形和安裝方式上應(yīng)具有互換性。

3）外場(chǎng)檢測(cè)能力：系統(tǒng)、設(shè)備應(yīng)具有自檢測(cè)能力，能將故障隔離到規(guī)定的模糊度。無(wú)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)的產(chǎn)品應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)耐獠繖z測(cè)接口，以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障件迅速準(zhǔn)確的定位和隔離。

4）維修安全性：應(yīng)有必要的安全保護(hù)措施，在可能發(fā)生危險(xiǎn)的部位有醒目的標(biāo)記、符號(hào)或文字，在相關(guān)的使用維護(hù)技術(shù)資料中給出與維護(hù)安全相關(guān)的注意事項(xiàng)，以防止發(fā)生危及人員和裝備安全的情況。

5）防差錯(cuò)措施：對(duì)容易引起人為差錯(cuò)的因素，采取措施防止差錯(cuò)發(fā)生，即使發(fā)生差錯(cuò)也能立即發(fā)覺(jué)，以避免損壞裝備和發(fā)生事故。維修標(biāo)志、符號(hào)和技術(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)清晰準(zhǔn)確。

6）人素工程：維修工作條件應(yīng)符合人體的生理參數(shù)和能力，使操作者能在較好的環(huán)境條件下以較為舒適的操作姿態(tài)進(jìn)行維修工作。

7）人力人員：完成維修工作應(yīng)盡量采用較少的人員數(shù)量。

8）工具設(shè)備：完成使用維護(hù)工作應(yīng)盡量使用較少的保障設(shè)備和工具以及種類和數(shù)量。

1.2 維修性定量化分析

明確了產(chǎn)品的維修性定性評(píng)價(jià)內(nèi)容后，可對(duì)其進(jìn)行工程化定量分析，結(jié)合試飛階段外場(chǎng)使用實(shí)際，對(duì)每一項(xiàng)評(píng)價(jià)內(nèi)容進(jìn)行量化分析。

1）可達(dá)性：考慮到產(chǎn)品實(shí)際裝機(jī)情況，滿分為5分，若產(chǎn)品直接可達(dá)且周?chē)凶銐虻牟僮骺臻g，則記為5分，每增加一次障礙減1分。

2）標(biāo)準(zhǔn)化與互換性：若同型號(hào)產(chǎn)品可直接互換且互換后無(wú)需調(diào)整，則記滿分5分，更換后需調(diào)整的記為3分，不具備互換功能的記0分。

3）檢測(cè)的快捷性：若產(chǎn)品的故障樣本可通過(guò)機(jī)上BIT進(jìn)行檢測(cè)并隔離，則記為滿分5分，使用ATE等檢測(cè)設(shè)備可以檢測(cè)隔離的記為3分，需結(jié)合相關(guān)設(shè)備并經(jīng)過(guò)一定的人工分析后才可給出檢測(cè)和隔離結(jié)果的記為1分。

4）維修安全性：維修過(guò)程中不會(huì)對(duì)人員、飛機(jī)和產(chǎn)品造成損壞，則記為滿分5分，若存在一定的安全隱患，則減去相應(yīng)分?jǐn)?shù)，可由維修人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行打分。

5）防差錯(cuò)措施：產(chǎn)品設(shè)計(jì)中有物理防差錯(cuò)，在外場(chǎng)不會(huì)發(fā)生安裝錯(cuò)誤的，則記為滿分5分，有標(biāo)識(shí)標(biāo)記可以為操作人員提供提示信息的記為3分，通過(guò)人工進(jìn)行一定的分析后可避免差錯(cuò)的記為1分，未按需要設(shè)置防差錯(cuò)措施的記為0分。

6）人素工程：采用正常站立姿勢(shì)可輕松完成維修工作的，則記為滿分5分，采用蹲姿或需要彎腰等姿勢(shì)進(jìn)行操作的則減去相應(yīng)分?jǐn)?shù)，可由維修人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行打分。

7）人力人員：?jiǎn)稳丝瑟?dú)自完成相關(guān)維修工作的，則記為滿分5分，每增加一人減1分。

8）工具設(shè)備：徒手可完成維修工作的，則記為滿分5分，每增加一項(xiàng)工具設(shè)備減1分。

2 維修性各屬性權(quán)重分析

在確定了維修性評(píng)價(jià)內(nèi)容和計(jì)分原則后，進(jìn)行維修性屬性權(quán)重的分析。權(quán)重確定關(guān)系到計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。權(quán)重分析可分為主觀評(píng)價(jià)法和客觀評(píng)價(jià)法，如圖1所示。

圖1 權(quán)重確定方法的分類

主觀評(píng)價(jià)法是根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，如層次分析法、模糊綜合評(píng)判法等。主觀評(píng)價(jià)法計(jì)算簡(jiǎn)單，同時(shí)可以將專家經(jīng)驗(yàn)發(fā)揮到最大。客觀評(píng)價(jià)法是根據(jù)各指標(biāo)之間的關(guān)系及量綱分析進(jìn)行計(jì)算，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、主成分分析法等。客觀評(píng)價(jià)法一般理論性較強(qiáng)，但通用性和實(shí)際操作性較差，使用和決策人員的參與程度較低，計(jì)算繁瑣[4]。為尋求一種適合外場(chǎng)實(shí)操的權(quán)重確定方法來(lái)分析機(jī)載產(chǎn)品維修品質(zhì)各屬性之間的關(guān)系，從而確定權(quán)重系數(shù)，本文采用變異系數(shù)法[5]。變異系數(shù)法利用各指標(biāo)初值中的內(nèi)容，通過(guò)一定的變換計(jì)算得到權(quán)重，是一種主觀客觀綜合評(píng)價(jià)法。

計(jì)算公式如下：

式中，Vi為第i項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，即變異系數(shù)；σi為第i項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，是第i項(xiàng)指標(biāo)的平均數(shù)。

各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重為：

以某兩架同型科研直升機(jī)上不同位置安裝的同型號(hào)綜合顯示系統(tǒng)為例進(jìn)行分析計(jì)算。首先對(duì)產(chǎn)品的可達(dá)性、標(biāo)準(zhǔn)化與互換性、檢測(cè)的便捷性、維修安全性等8項(xiàng)屬性進(jìn)行權(quán)重確定分析，將8項(xiàng)屬性定義為（w1，w2，…，w8），然后聘請(qǐng)6位通用質(zhì)量特性領(lǐng)域的專家為各權(quán)重賦初始值，采用變異系數(shù)法進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，結(jié)果如表1所示。

在確定了維修性各屬性的權(quán)重后，對(duì)兩型產(chǎn)品的維修性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，采用式（3）進(jìn)行計(jì)算。

式中，P為產(chǎn)品維修性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果；為產(chǎn)品維修性各屬性得分矩陣；為產(chǎn)品維修性各屬性權(quán)重矩陣。

表1 各屬性權(quán)重計(jì)算結(jié)果

對(duì)安裝在兩架科研機(jī)上的產(chǎn)品分別進(jìn)行初步打分。A型機(jī)上產(chǎn)品安裝位置稍高，更換時(shí)只使用一種工具但需兩人配合，B型機(jī)上產(chǎn)品只需一人即可完成，但在拆裝時(shí)需要使用兩種工具，具體打分情況如表2所示。

表2 產(chǎn)品得分表

經(jīng)計(jì)算，A型機(jī)上產(chǎn)品維修性綜合評(píng)估值為4.54，B型機(jī)上評(píng)估值為4.60，可知B型產(chǎn)品維修性綜合水平略優(yōu)于A型產(chǎn)品，因此建議后續(xù)裝備采用B型機(jī)上的安裝形式。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要分析了影響航空機(jī)載產(chǎn)品維修性的主要因素，并對(duì)各屬性因素進(jìn)行了工程化定量分析，采用變異系數(shù)法得出各屬性因素的權(quán)重值后進(jìn)行維修性綜合評(píng)估，并以某直升機(jī)綜合顯示系統(tǒng)為例進(jìn)行計(jì)算，證明此方法可行。本研究可為使用方選型提供參考。