民用直升機(jī)維修保障相關(guān)故障模式及影響分析研究

趙千惠 梁海軍

摘要：作為維修工程分析中的一種，維修保障相關(guān)故障模式及影響分析（LSA FMEA）主要面向修復(fù)性維修。通過(guò)對(duì)民用直升機(jī)維修保障相關(guān)故障模式及影響分析的基礎(chǔ)理論、層級(jí)劃分以及影響決策等因素進(jìn)行深入研究，建立了一套完整的LSA FMEA分析方法和決斷邏輯，以便在產(chǎn)品投入運(yùn)營(yíng)之前分析得出由于產(chǎn)品內(nèi)在固有故障特征而必然導(dǎo)致的修復(fù)性維修需求。

關(guān)鍵詞：民用直升機(jī);故障模式及影響分析;修復(fù)性維修

0 ? ?引言

民用直升機(jī)的維修，是保證直升機(jī)持續(xù)適航、維持直升機(jī)運(yùn)營(yíng)商持續(xù)運(yùn)營(yíng)的基本手段。傳統(tǒng)的維修思想是“以預(yù)防為主”，而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代維修理論的核心內(nèi)容已演變?yōu)橐钥煽啃詾橹行牡木S修，伴隨而生的是MSG-1法、MSG-2法和MSG-3（Rotorcraft）法。而維修保障相關(guān)故障模式及影響分析領(lǐng)域，雖然有國(guó)際S3000L及裝備保障性分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一套可以指導(dǎo)民用直升機(jī)制造商進(jìn)行維修保障相關(guān)維修任務(wù)的成熟方法和標(biāo)準(zhǔn)。

1 ? ?民用直升機(jī)LSA FMEA分析理論研究

LSA FMEA分析是建立在對(duì)現(xiàn)有FMEA/FMECA進(jìn)行再次使用的基礎(chǔ)上的，同時(shí)將所需的其他數(shù)據(jù)加入現(xiàn)有的FMEA/FMECA報(bào)告，這樣可以最大限度地節(jié)約分析所需的花費(fèi)。此外，維修保障相關(guān)故障模式和影響分析的子步驟在本質(zhì)上需要將FMEA/FMECA報(bào)告與系統(tǒng)或設(shè)備的物理劃分進(jìn)行融合。對(duì)于維修保障相關(guān)故障模式和影響分析而言，其目的是識(shí)別出需要的修復(fù)性維修任務(wù)。

2 ? ?LSA FMEA分析程序研究

LSA FMEA的分析流程如圖1所示，具體包括：確定LSA FMEA分析候選項(xiàng)、FMEA報(bào)告整合、LSA FMEA故障模式分組、確定故障檢測(cè)方法、確定故障定位能力、確定排故分析需求、確定維修任務(wù)分析需求和編寫(xiě)LSA FMEA分析報(bào)告。根據(jù)LSA FMEA分析報(bào)告的結(jié)果，匯總得到排故分析候選項(xiàng)清單和維修任務(wù)分析需求清單作為T(mén)SA和MTA的輸入數(shù)據(jù)。

2.1 ? ?確定LSA FMEA分析候選項(xiàng)

在開(kāi)展分析前，需要確定進(jìn)行LSA FMEA分析的候選項(xiàng)。候選項(xiàng)的選擇是在完整的產(chǎn)品約定層次劃分上進(jìn)行的，約定層次既可以按產(chǎn)品的功能層次關(guān)系定義，又可以按產(chǎn)品的硬件結(jié)構(gòu)層次關(guān)系定義。目前，民用直升機(jī)主要采用ATA2200標(biāo)準(zhǔn)和S1000D標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品的約定層次進(jìn)行劃分，開(kāi)展LSA FMEA時(shí)所用的約定層級(jí)劃分與整個(gè)直升機(jī)產(chǎn)品保持一致。候選項(xiàng)的選擇需要結(jié)合當(dāng)前的維修級(jí)別進(jìn)行，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品約定層次劃分中的零部件進(jìn)行逐一篩選，確定需要進(jìn)行分析的候選項(xiàng)。

2.2 ? ?FMEA報(bào)告整合

在確定了LSA FMEA分析候選項(xiàng)之后，需要為L(zhǎng)SA FMEA分析候選項(xiàng)建立FMEA報(bào)告并收集分析所需的數(shù)據(jù)。

LSA FMEA是在產(chǎn)品工程FMEA分析報(bào)告的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在為L(zhǎng)SA FMEA分析候選項(xiàng)建立FMEA報(bào)告時(shí)，需要確定LSA FMEA分析候選項(xiàng)的部件識(shí)別號(hào)、部件功能、故障模式、故障模式編碼、故障原因、故障影響、故障率和嚴(yán)酷度等級(jí)等數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)都可從工程FMEA報(bào)告中得到。

在為L(zhǎng)SA FMEA分析候選項(xiàng)建立了FMEA報(bào)告之后，需要進(jìn)一步從產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件中收集整合設(shè)計(jì)故障檢測(cè)方法、故障定位方法以及相關(guān)的維修、檢查、測(cè)試措施的數(shù)據(jù)。

2.3 ? ?故障模式分組

在LSA FMEA分析候選項(xiàng)完成了FMEA報(bào)告整合之后，對(duì)于每個(gè)分析候選項(xiàng)，需要從維修工作的角度對(duì)故障模式進(jìn)行分組合并，形成新的LSA故障模式。LSA FMEA分析的最終目的是確定修復(fù)性維修需求，因此從維修的角度上對(duì)故障模式進(jìn)行分組整合從而形成新的LSA故障模式，可以最大限度地減少后續(xù)分析的工作量。FMEA中的故障模式是否可以分組合并的標(biāo)準(zhǔn)為：

（1）故障模式是否屬于同一個(gè)LSA FMEA分析候選項(xiàng)？

（2）故障模式是否會(huì)導(dǎo)致一個(gè)或者一系列相同的維修工作？其中維修工作包括維修/修理程序和故障檢測(cè)/定位程序。

在故障模式分組合并之后，原有候選項(xiàng)FMEA報(bào)告中的故障原因、故障影響、故障率、嚴(yán)酷度類(lèi)別、故障檢測(cè)率、虛警率等數(shù)據(jù)也要合并進(jìn)入新的LSA故障模式中。如果沒(méi)有故障率、故障檢測(cè)率、虛警率的可用定量數(shù)據(jù)，可以基于工程判斷使用定性的評(píng)估方法。

2.4 ? ?確定故障檢測(cè)方法

對(duì)于分析候選項(xiàng)的每個(gè)LSA故障模式，確定故障檢測(cè)方法的主要工作內(nèi)容包括：

（1）核對(duì)是否可以用BIT的方式進(jìn)行檢測(cè)，BIT主要包括I-BIT、C-BIT和P-BIT。如果可以，需要評(píng)估BIT的故障檢測(cè)率和虛警率;

（2）核對(duì)故障是否可以觸發(fā)FDE，以便對(duì)飛行機(jī)組進(jìn)行故障告警，典型的FDE告警包括故障燈、故障告警語(yǔ)音、故障旗、CAS信息等;

（3）核對(duì)是否可以用人工測(cè)試或檢查的方式進(jìn)行識(shí)別;

（4）核對(duì)是否有相應(yīng)的OMS信息用于機(jī)務(wù)人員進(jìn)行故障識(shí)別;

（5）核對(duì)是否有相應(yīng)的功能/物理征兆來(lái)幫助機(jī)組/機(jī)務(wù)人員識(shí)別故障，可以將FMEA報(bào)告中的故障影響和相似機(jī)型使用經(jīng)驗(yàn)作為主要依據(jù);

（6）列出并記錄以上適用的故障檢測(cè)方法;

（7）列出通過(guò)以上方法不能檢測(cè)到的LSA故障模式。

2.5 ? ?確定故障定位能力

該步驟的主要目的是確定故障檢測(cè)方法對(duì)故障隔離/定位的模糊度和能夠降低模糊度的測(cè)試/檢查方法。

模糊度是指故障檢測(cè)方法可以將故障模式隔離到可更換單元的個(gè)數(shù)或被隔離到系統(tǒng)、子系統(tǒng)的情況，上述一組可更換單元或系統(tǒng)/子系統(tǒng)被定義為故障隔離/定位的模糊組。如果故障可通過(guò)確定的故障檢測(cè)方法被準(zhǔn)確定位到1個(gè)可更換單元，則模糊度為1;如果被定位到2個(gè)及以上的可更換單元或系統(tǒng)、子系統(tǒng)上，則模糊度等于模糊組中包含的可更換單元個(gè)數(shù)。

如果模糊度無(wú)法從FMEA報(bào)告或測(cè)試性分析報(bào)告中直接獲得，可以通過(guò)工程判斷故障定位能力等級(jí)，或根據(jù)故障檢測(cè)方法開(kāi)展故障樹(shù)分析FTA確定模糊組中包含的可更換單元個(gè)數(shù)。

2.6 ? ?確定排故分析需求

根據(jù)確定的故障定位能力等級(jí)，可以篩選出需要通過(guò)執(zhí)行排故工作才能定位的LSA故障模式作為排故分析需求，判斷標(biāo)準(zhǔn)為：

（1）故障檢測(cè)方法的模糊度或故障定位能力等級(jí)大于1，即故障檢測(cè)方法無(wú)法將已發(fā)生故障的可更換單元進(jìn)行準(zhǔn)確定位，僅能定位到一組個(gè)數(shù)為N的可更換單元中，故障部件是具體N中的哪一個(gè)是不確定的;

（2）故障檢測(cè)方法與BIT相關(guān)，即使故障檢測(cè)方法的模糊度或故障定位能力等級(jí)等于1，但虛警率較高。

2.7 ? ?確定維修任務(wù)需求

根據(jù)上述分析涉及的故障模式檢測(cè)、定位、修復(fù)，LSA FMEA得到的維修任務(wù)需求主要包括維修/修理需求、人工檢查需求和測(cè)試需求。

3 ? ?結(jié)語(yǔ)

本文以某民用直升機(jī)LSA FMEA分析為例，闡述和分析了民用直升機(jī)LSA FMEA分析工作流程，包括LSA FMEA候選項(xiàng)確定準(zhǔn)則、FMEA報(bào)告整合、故障模式分組、確定故障檢測(cè)方法、確定故障定位能力、確定排故分析需求。本文的研究方法可為今后國(guó)內(nèi)直升機(jī)使用任務(wù)分析提供參考。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 曾聲奎，趙廷弟，張建國(guó)，等.系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)分析教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.

[2] 李勇.ASD綜合保障標(biāo)準(zhǔn)化啟示[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2009（5）：9-11.

[3] International procedure specification for Logistics Support Analysis LSA：S3000L[S].

收稿日期：2020-02-10

作者簡(jiǎn)介：趙千惠（1987—），女，吉林舒蘭人，碩士研究生，工程師，研究方向：直升機(jī)維修工程。