基于全壽命周期失效率的軍機地勤深化培訓需求研究

吳雪/航空工業成都飛機設計研究所

隨著科學技術的進步，航空武器裝備的使用效能和復雜程度日益同步上升，但是，地勤人員應具備的維護能力與其實際水平存在一定差距。如何快速提升地勤人員的能力水平，如何使培訓活動貫穿航空武器裝備的全壽命周期，充分發揮裝備的作戰效能，更好地維護和保障裝備，這些都是培訓活動要努力達到的目標。

1 現狀分析

目前采用的地勤人員培訓流程是：航空武器裝備設計單位接到型號裝備換裝理論培訓工作指令后，采用TNA 軍機培訓需求分析法，明確培訓目標，分析培訓大綱，結合任務分析和人員分析，保證培訓內容與任務需求貼合，形成培訓計 劃。

但作為編制依據的培訓大綱，其特點是大而全，著重介紹系統工作原理，不以任務為主線，不強調維護特點，少有涉及裝備長期使用后其特性的變化情況。此外，對學員技能水平分級要求比較宏觀，未細致劃分學員技能等級對應的知識點和考核要求，包括：

1）培訓內容較少涵蓋裝備全壽命周期。因此，地勤人員在裝備的使用、維護、檢查、調試和故障處理等作業中，經常反映培訓內容與實際使用中裝備的表現存在不一致，新故障新問題也經常是此前培訓中從未預見過 的。

2）按照部隊法規文件的規定，地勤人員應先完成基礎理論培訓，然后才接收新裝備。但在培訓回訪調研時發現，因培訓間隔周期偏長（可達半年），學員對培訓時學習的基礎理論知識存在遺忘現象，直接影響培訓效 果。

3）對學員受訓前后的技能水平缺乏比較明確的分級標準和要求，經常出現同一教員使用同一課件卻無法達到基本相同的培訓效果的情況。既不符合用戶的期望值，也在一定程度上浪費了培訓資源。

據此，筆者從“針對裝備全壽命周期不同階段的失效率特征”和“學員技能水平分級”兩個方面對培訓需求進行分析，以提高深化培訓的質量和效 能。

2 航空武器裝備全壽命周期各階段的失效率分析

失效率[1]是指在T1之前沒有發生故障，將在T1～T2間隔中發生的故障概率除以間隔的長度定義為失效率λ（T），用來描述裝備失效的發展過程。裝備的失效率λ 與其使用時間T 之間的關系如圖1 所示[2-3]。

根據現役成熟航空武器裝備的資料分析，它們在全壽命周期內不同階段的特征表現基本與常規失效率曲線近 似。

就全機而言，本文設定λ 為故障率；X 為故障總數量；T 為飛行總時間；Xn為子系統故障數。則故障率λ=X（故障總數量）/T（飛行總時間），X=∑（X1+X2+X3……+Xn）。

圖1 常規失效率曲線

要降低全機故障率，針對不同特點的X1、X2、X3等，不但需要從設計上降低每個子系統發生故障的可能性，還需要采取預防性措施來防止潛在故障的實際發生，這顯然需要持續可靠的培訓作為支撐。

根據圖1 所示，產品在交付用戶使用后，在全壽命周期內的失效率依次經歷故障高發期、使用平穩期和機體老化期。但培訓工作始于交付前，此時給用戶培訓的是大而全的內容，對用戶能力要求高，培訓效果不理想。應結合失效率劃分不同的培訓重點，逐漸提高知識的廣度和深度，以適應不同階段的失效率特點，更好地維護和保障裝備的正常使用。

2.1 故障高發期

裝備投入使用的早期，由于設計、制造、貯存、運輸等缺陷，以及啟動、調試、運行不當等人為因素，裝備本身尚未充分磨合（技術缺陷尚未完全暴露，成品尚未調試到最佳狀態），造成失效率較高。地勤人員對裝備的了解不充分不深入，又面臨盡快形成戰斗力的壓力，渴望盡量縮短T0，盡早消除早期缺 陷。

2.2 使用平穩期

大部分缺陷已經暴露和糾正，裝備運轉逐漸正常，地勤人員的使用經驗也在逐步積累，失效率明顯下降趨于平穩，這是裝備的最佳表現期，會執行繁重的飛行科目和特定任務。此時的失效主要由非預期的過載、誤操作、意外的天災以及一些尚不清楚的偶然因素造 成。

2.3 機體老化期

裝備經過長期頻繁使用產生老化現象，開始接近壽命上限。疲勞、磨損、蠕變、腐蝕等引起的故障明顯上升。

3 培訓中應用失效率分析的考慮

從上述分析可知，在裝備全壽命周期不同階段導致失效率的內在原因各有不同，因此各階段的培訓應結合裝備的使用和壽命周期，有針對性地對維護人員進行換裝前理論培訓、換裝后使用維護培訓，提高維護人員的知識和技能水平，降低全機故障率，如圖2 所示。故障率的降低則代表了飛機裝備可靠性的提高。

參考此前培訓經驗，結合失效率特性和技能等級，提出初步規劃（見圖3）。

3.1 基礎理論培訓（換裝前）

讓學員理解“理論上為什么”、掌握“實際中是什么”、了解“應對時做什么”即可。各部件的失效預測表有助于引導學員重點記憶換裝過程中最先出現問題的系統和處理方法。

3.2 深化培訓（換裝后）

用戶接收裝備后獨立使用操作，故障樣本數逐漸累積，直至其規模達到足以修訂失效率分析預測模型，得到符合實際工作的預測結果，作為制定培訓方案的指導依據。同時，隨著任務類型的擴展，開始暴露出設計階段尚未考慮到的一些狀況，這類狀況應及時補充到失效率分析預測模型中。

1）故障高發期

由于基礎理論培訓與接收裝備、使用裝備等系列工作不同步，受訓人員對理論知識已出現遺忘現象，同時還要將很多精力投入裝備的日常使用，難以自行深化理論知識的學習。

圖2 科學而全面的培訓方案要素

因此，要用理論培訓進行有效干預，突出性能特性及保障方法等要點，強調實操實用以及對故障的快速反應，重點講解失效率高的系統，減少過早的磨損和損傷，消除隱患，預防故障，使裝備的技術狀態符合標準，幫助地勤人員獲得基本使用技能和建立保障信心，盡快度過對裝備陌生的惶恐階 段。

2）使用平穩期

當裝備的失效率趨于平穩的低位水平時，開始被大規模高強度使用，用戶也積累了足夠的使用經驗和使用信心，日常工作的重心轉移為周期性維護工作。

地勤人員主要通過對指定任務及科目直接相關的部件的檢查、測試，判明飛機、發動機及所屬系統、設備、成品的技術狀態，及時發現早期磨損和損傷，根據系統、裝備的特性及參數變化，排除故障和隱患，進行清潔、潤滑、調整等保障工作，目的是保持和恢復飛機的可靠性，符合技術標準，保證裝備在下一個周期內能正常使用。

大而全的培訓不再適用，應針對突發性、偶然性的故障提供更深入更透徹的深化培訓，以提升用戶遭遇偶然故障時自行應對的能力。

此外，裝備不再局限于訓練使用，而是逐步在擴大戰術任務的比重，這也需要針對性強的培訓內容。例如，鏈路系統多出現偶發故障，必須加強檢查，持續跟蹤其使用狀態；任務系統實施武器發射，則應加強任務系統、操縱系統、動力系統的檢查和性能升級。

圖3 初步規劃

3）機體老化期

經過長時間的高強度作業后，裝備逐漸進入老化期，失效率逐步且明顯地升高，體現在結構件、管路件的磨損、開裂、銹蝕，密封膠等非金屬零部件老化、泄漏，線束出現覆層開裂、老化，電纜接插件出現銹蝕、不導通等故障。此階段的工作重點是加強預防性維護維修，控制失效率的快速上升，強化對飛行安全的保證。

因此，培訓應針對以上問題提出解決辦法，教授用戶如何分配維護時機、預測高故障率部位/系統并及時進行預防性檢查、對老化故障的排除、強調注意事項和使用限制，目的是保持裝備在使用壽命期間維持正常安全的使 用。

4 對學員技能水平分級的考慮

對此前培訓積累的資料和數據進行分析，認為學員的技能水平對培訓效果有直接影響。目前并沒有現成且成熟的學員技能水平標準和體系，且就具體個人而言，不同階段人員的知識和技能能力變化也是不同的。

1）故障高發期：裝備換裝后，故障頻繁出現，但因遺忘規律導致基礎理論知識儲備不足以支撐排除故障，人員不會檢查、不善維護，導致裝備故障率進一步增高。

2）使用平穩期：較之前執行更多的維修任務，任務的頻繁性導致突發性故障增多，排故難度增加，需要對各系統進行更深入的學習了解，人員的排故經驗和能力都在增加（多屬于事后補充，少有事前準備）。

3）機體老化期：各部件均不同程度存在老化、腐蝕現象，故障率不斷升高，工作量增加，應補充抗腐蝕抗老化的專業知識，并更加細致地對全機進行檢查監控。

因此，對學員技能水平進行分級并進行相應的考核，既能保證培訓效果，也可為培訓效果的檢驗提供重要判 據。

表1 是參考已服役軍機的維護經驗制定的對學員技能水平等級劃分的規定。

結合裝備失效率分析和培訓需求，對人員受訓后的水平等級進行如下規劃。

1）基礎理論培訓（換裝前）：應保證全部學員的水平至少達到一級。

2）深化培訓（換裝后）

a.故障高發期：不低于一級，有較多人員達到二級。

b.使用平穩期：除新分配人員外均達到和保持二級，且有部分人員達到三級。

c.機體老化期：少量新分配人員達到一級，絕大多數人員不低于二級，有較多人員達到三級和四級。

5 培訓策略應用示例

以某型航空武器裝備航電系統中的衛通機載終端子系統為例，基于失效率分析結果，就基礎理論培訓、深化培訓進行實例分析（見圖4）。

5.1 基礎理論培訓（換裝前）

學員還未接觸實物，工作原理和故障模式不必過于深入，應著重介紹航電系統和衛通機載終端子系統的功能，初步了解日常使用維護工作，幫助學員快速建立完整清晰的系統概念。授課方案如表2 所示。

表1 技能要求分級

圖4 衛通機載終端子系統失效率曲線

5.2 深化培訓（換裝后）

1）故障高發期

故障率較高的主要原因有：因學習遺忘規律，系統原理知識弱化，無法處理跟丟現象；不了解鏈路不穩定的原因，影響傳送質量和跟蹤質量，導致通信效果不好。得出如表3 所示的故障高發期結合失效性的授課方案。

2）使用平穩期

用戶對系統的日常使用已經熟悉，一般的故障征候和故障能自行定位和消除。因此，培訓不但要細化子系統本身的內部交聯關系，更要強調子系統與全機各系統的交聯關系，以及本系統故障可能造成的連鎖故障的表現、后果及處置。授課方案如表4 所示。

3）機體老化期

系統逐步老化，表現為磨損、裂紋、不導通等現象。培訓重點是如何合理增加檢查頻率，掌握重點關注的部位/零部件、各種老化故障的處置措施，如表5 所示。

6 總結

得到深化培訓的初步方案后，再根據TNA 分析法，對各系統的培訓需求進行知識點組合，形成可執行的培訓方案，從而使培訓規劃能夠覆蓋裝備使用全壽命周期，如圖5 所示。

作為一種基于失效率模型建立和迭代的裝備全壽命周期的培訓規劃，其實踐效果在相當程度上取決于對裝備使用情況的深入掌握，以及對部隊人員技術等級情況的準確把握。因此，今后的工作任重道遠，需要與部隊建立通暢的溝通機制，建立和維護專用數據庫，對數據進行分析，精確辨識部隊的培訓需求，并將研究結果落實到每一次實際培訓工作中。實施這些措施，不只是為了讓某一次或某幾次培訓達到預定效果，更重要的是以盡量短的時間周期幫助部隊形成和保持戰斗力。

表2 換裝前結合失效性的授課方案

表3 故障高發期結合失效性的授課方案

表5 機體老化期結合失效性的授課方案

圖5 完備的培訓方案制定策略