基于S3000L標準的飛機保障性分析系統建設與應用

崔建鋒 牟偉興 鄢淑婷 薛潔妮

摘要：結合飛機保障性分析工作實踐，從飛機保障性分析工作中存在的問題出發，借鑒國際最新保障性分析標準ASD S3000L，制定了飛機的保障性分析業務流程，并在此基礎上開發了飛機保障性分析系統，經過實際型號的驗證，應用效果良好，可為其他型號飛機或大型復雜裝備保障性分析工作的開展和保障性分析系統的建設提供參考。

關鍵詞：保障性分析;S3000L標準;飛機;軟件系統

Keywords：logistics support analysis;ASD S3000L;aircraft;software system

0 引言

飛機的維護保障是一項高度復雜的系統工程，不但包括系統、設備、分系統、部件等多個層次，還包括保障系統、各類保障資源等繁多對象，涉及航電、動力系統、結構、液壓、燃油、特設等多個專業。出于歷史原因，在飛機的研制階段，對飛機保障性分析工作重視不足，流程不規范，分析質量相對較差，飛機功能性能研發與配套的保障系統研發不能同步，導致飛機交付部隊后保障系統不合理，保障資源配備不齊全，飛機的保障水平差，嚴重影響了飛機的使用可用度和戰備完好性。

1 飛機保障性分析工作中存在的問題

保障性分析是研究保障問題影響裝備設計和確定保障資源的一系列分析方法的組合，在裝備研制過程中起到承前啟后的作用，是產品設計和通用質量特性設計與保障系統研制及售后服務之間的橋梁。保障性分析工作的目標是對裝備設計提出改進建議，優化設計，并從使用保障和維修的需求出發，確定裝備保持戰備完好性所需執行的保障任務及所需的保障資源，以經濟合理的方式滿足裝備的使用保障和維修要求。

隨著部隊訓練強度的增加，飛機在研制階段保障性分析工作開展不規范、保障性分析人員專業水平參差不齊、保障性分析工作人力密集度高、分析質量差等問題凸顯，保障性分析工作已經成為瓶頸，嚴重影響和制約了飛機的售后服務水平，飛機的使用可用度得不到保障，難以滿足作訓任務要求。且由于保障系統缺乏科學合理規劃，飛機的保障費用大幅增長，在軍費中的占比遠超飛機的研制費用，具體體現在以下幾個方面。

1）保障性分析工作涉及的單位和人員多（團隊規模達到數十人），型號保障性分析工作業務流程混亂，任務分配不方便，項目進度無法保證，難以滿足各階段評審的要求。

2）保障性分析國軍標（GJB 1371和3837）編制時間早，與現狀差異大，型號適用性差，導致型號保障性分析工作缺乏統一標準，不同單位、不同人員、不同環節的分析結果差別很大，數據沒有共享匯總且追溯困難、一致性差，難以為飛機的售后服務工作提供足夠的支撐。

3）保障性分析工作各環節和保障系統規劃缺乏科學的算法和模型，分析結果依賴于分析人員的經驗和專業水平，質量難以保證。

4）由于缺乏專業的軟件系統和工具，各型號保障性分析工作多依靠手工開展，工作效率低，且由于人力資源有限、最終報告內容多（如某個型號需要花費數月的時間編制上千頁的報告），導致型號進度難以保證。

5）保障性分析工作與前端的保障需求、飛機設計、六性設計以及后端的保障系統研制、售后服務脫節，難以發揮保障性分析工作的作用，飛機的保障水平得不到提高。

6）飛機型號之間保障性分析的結果缺乏共享機制，各型號保障性分析工作積累的知識和經驗難以共享共用，沒有充分發揮數據資產的價值，導致大量的重復工作，造成知識資源和時間的浪費，并且不利于分析質量和水平的提高。

綜上所述，亟需在飛機研制階段規范保障性分析業務流程，建設保障性分析工具，研究保障性分析相關算法模型，深入全面開展保障性分析工作，實現與前后端工作的無縫銜接，科學合理規劃保障系統和保障方案，從而保證飛機的正常使用和維修，降低飛機全壽命周期的保障費用。

2 國內外保障性分析現狀

目前，歐美在綜合后勤保障領域相關研究工作、軟件設計工作以及實際應用成熟度等均處于世界領先地位。美國有EAGLE、SLIC-2B、PowerLog-J等商業化綜保軟件，歐洲方面則有OmegaPS、SIMLOX等綜保軟件。上述軟件通過其代理商在國內也有一定的銷售，但是由于國內裝備研發模式與國外差別較大，國內保障性分析業務起步較晚，且要求相對較低，開展保障性分析所需的很多字段都缺乏輸入，導致軟件的易用性相對較差，因此這些軟件在國內均沒有成功應用。

標準方面，美軍早在上世紀80年代就制定了MIL-STD-1388系列綜保相關標準，但自GEIA-STD-0007之后就沒有更新。目前國際上最新且主流應用的標準是ASD（歐洲航宇和防務工業協會）組織聯合美國AIA、ATA制定的ASD ILS（綜合保障）系列標準。其中的S3000L標準是保障性分析的國際標準，主要包括LSA業務流程、LSA中的技術狀態管理、影響設計、人因分析、LSA中的FMEA/FMECA結果、損傷和特殊事件分析、使用保障分析、計劃性維修工作分析、修理級別分析、維修任務分析、軟件保障分析、壽命周期費用分析、報廢分析、使用階段LSA處理、與其他ASD標準的交互、數據模型、數據交換、術語、縮略語和簡寫、數據元素列表等，最新版本為2014年發布的V1.1版。

與GJB 1371和3837相比，S3000L標準的編制參與單位多為歐美航天、航空等國防工業領域的保障性專家，保障性工作經驗豐富，是通過對多個型號裝備的保障性分析工作總結提煉形成的標準，提供了全面的保障性分析業務流程和數據模型，可用于指導復雜裝備保障性分析工作的開展，可執行性非常強。

國內在綜保領域的研究也較廣泛，很多科研院校和部分公司在綜保領域均取得了不同程度的研究成果。但國內保障性分析軟件平臺基本還是以美標或國軍標體系為主，缺乏實際工程應用。

裝備研制總體所、主機所在裝備保障性分析能力建設上雖然進行了大量的研究和工程應用，但系統開展保障性技術研究不夠，應用效果不理想，全壽命周期保障有待深化和推廣。隨著對裝備全壽命保障重要性認識的不斷深入，在產品研制階段貫徹“三化”“六性”要求逐漸受到重視，但往往由于標準細化、量化不夠，研制進度緊、經費不足以及系統開展保障性技術基礎研究不夠、手段落后等原因，存在流于形式、可操作性差等現象。

3 基于S3000L標準的飛機保障性分析業務流程

由于當前對飛機研制單位的服務保障壓力越來越大，對保障性分析工作要求越來越高，迫切需要制定標準規范的保障性分析業務流程，提高飛機保障性分析工作質量。為此，通過對S3000L標準進行深入研究，吸收并借鑒國外保障性分析工作的經驗和理念，并結合國內飛機保障性組織和工作特點，制定了符合國內現狀的保障性分析業務流程，詳見圖1，并在多個型號中得到了應用，取得了良好的效果，飛機保障性分析工作的質量和效率都得到了大幅提升。

3.1 基礎工作準備

飛機保障性分析基準工作準備包括：

1）創建分析小組。負責保障性分析工作指導規范的制定、分析活動的確定、權限的配置、基礎數據的準備以及最終保障方案的審核。

2）確定分析活動。分析當前型號需要進行的保障性分析活動，如使用保障分析、特殊事件及損傷分析等。

3）配置分析流程權限。根據各專業室提交的分析負責人員，為其配置分析活動的權限。

4）基礎數據準備。根據歷史型號對通用工具、保障設備、備件、耗材等進行數據收集，建立保障性分析的保障資源基礎庫，便于新型號保障性分析活動應用。

3.2 構建產品結構

構建飛機的產品組成結構，確定保障性分析活動的約定層次，一般地，約定層次確定到LRU，產品結構創建到LRU的下一層。

構建產品結構的方式有兩種，一種可以基于設計BOM快速重構SBOM，建立基于可維護單元（LRU/SRU）粒度的初始產品結構;另一種可以基于飛機SNS結構，創建混合分解（HBS）的產品結構，結構按照系統、設備、可更換單元層次創建。

3.3 執行LSA分析

飛機保障性分析通過前期基礎數據的導入，分別進行使用保障分析、特殊事件及損傷分析、預防性維修分析、LSA 故障模式分析（LSA FMEA）、排故分析（TSA）、維修級別分析、使用與維修任務分析、保障資源需求分析等，最終形成保障方案（見圖2）。

1）基礎數據導入：將歷史型號保障性分析的保障資源基礎數據整理導入，便于新型號保障性分析應用;

2）使用保障分析（LROA）：面向不同使用階段的使用保障活動，包含飛機停放程序需求進行分析，生成使用相關的保障任務清單。

3）LSA FMEA分析：分析故障模式特性或導入可靠性FMECA分析結果，進行可靠性FMECA故障模式合并，形成面向維修的故障模式，并對其檢測難易程度、排故難易程度等進行分析。

4）排故分析（TSA）：針對模糊組排故策略的分析過程，綜合LRU故障率、更換時間、費用等因素進行診斷策略分析，給出最優的排故順序策略。

5）特殊事件及損傷分析（SEA）：對不同任務階段可能遭遇的特殊事件及其可能帶來的損傷進行全面分析，對飛機因采用的新技術新手段及其敏感性可能造成的損傷進行全面分析。

6）以可靠性為中心的維修分析（RCMA）：基于MSG-3標準的系統/動力裝置、結構、區域和閃電高強度輻射場防護系統的維修大綱分析，并封裝GJB1378A、MIL-STD-2173等邏輯決斷，可自定義邏輯決斷過程，進行以可靠性為中心的維修分析（RCMA），形成維修方案和決策知識庫。

7）維修級別分析（LORA）：經濟性或非經濟性修理級別分析，明確所有維修任務的維修級別。

8）使用與維修任務分析（O&MTA）：進行使用與維修工作分析（O&MTA），確定維修項目的維修間隔、維修程序、工作要求、維修時間和保障資源。

9）備件需求分析：按照不同備件種類，根據備件的故障率，分析計算裝備初始保障期內所需的備件數量。

10）保障設備、工具需求分析：根據保障資源管理需求，結合使用與維修工作分析結果，對保障設備、工具保障資源的種類、數量及研制階段配套文檔等進行分析。

11）保障設施需求分析：適應飛機不同階段的任務需求，保障飛機及機場安全的設施需求，包含基地設施、培訓設施、運行設施等。

3.4 保障性分析報告輸出

生成各類標準格式報告，包括TSA（排故）報告、維修任務分析報告、使用保障分析報告、修理級別分析報告及保障資源需求報告等。

4 基于S3000L標準的保障性分析系統

將上述的保障性分析業務流程、S3000L標準分析方法和其他相關的算法模型進行封裝，并結合飛機的保障性分析工作模式，開發了基于S3000L標準的保障性分析系統，系統功能框架如圖3所示。

主要功能如下：

1）LSA業務管理工具，包括業務門戶、任務管理、基線管理、型號及BOM管理、統計分析、公告通知。

2）LSA工具，包括使用保障分析（LROA）、特殊事件與損傷分析（DSEA）、LSA FMEA、預防性維修分析（RCMA）、排故任務分析（TSA）、維修任務分析（MTA）、維修級別分析（LORA）、備件需求分析及規劃、保障設備規劃研制、保障方案仿真評估等。

3）保障性數據庫，包括保障性分析數據庫和“兩庫”（型號資源庫和基礎資源庫）。

4）報告自動生成工具，基于預先制定的報告模板，自動生成使用保障分析報告、拆裝分析報告、維修任務分析報告、LSA FMEA報告、TSA報告、修理級別分析報告、初始備件清單，支持HTML、PDF、Word多種輸出格式。

5）系統集成接口，包括上游設計環境集成接口，支持導入PDM中的產品結構、六性設計分析工具產生的FMEA數據，下游保障業務系統集成接口，包括IETM及售后服務等系統工具集成。可直接將分析結果發布到Glaway IETM CSDB系統，支持S1000D4.0、4.1、4.2標準。也可兼容MIL-STD-1388-2B，DEF-STD-00-60的LSA數據導入和發布成S1000D DDN數據包。

5 應用效果總結

目前，該保障性分析系統已經在多個型號的飛機中得到了應用和驗證，實現了飛機保障性分析工作的規范有序管理，在后續新型號中將繼續推廣應用。

1）實現了保障性室與各專業系統部門之間的高效協作，保障性室可快速方便地基于飛機SBOM（服務BOM）分配到各系統專業部門，各系統專業部門分析完成之后，結果數據自動關聯在SBOM上，保障性專業人員可同步對各專業分析數據進行審查，實現了從審報告到審數據的轉變，大大減少了管理的工作量，提高了工作效率。如歷史型號需要3年多的工作時間，在新型號中半年時間即可完成，節省60%的時間。

2）將型號標準規范、業務流程及國內外保障性分析相關的復雜算法模型封裝在軟件中，實現了數據和流程驅動的保障性分析，一個環節分析完成后自動進入下一個分析環節，數據自動關聯，大大降低了保障性分析工作的難度，普通設計人員通過短時間培訓熟悉軟件后即可開展保障性分析、備件規劃和保障設備研制及規劃，彌補了保障性專業人力資源的不足，保證了保障性分析工作的質量。

3）在保障性分析的分析過程中利用信息化手段對數據狀態、數據傳遞關系進行有效控制，實現了保障性數據的單一數據源存儲，有效保證了數據的連續性和一致性，既提高了保障性數據的質量，一旦某個環節出現問題時又便于追溯。

4）保障性分析報告一鍵式生成，無論是各系統專業還是整機的保障性分析報告，均可基于型號的報告模板、預先設定的數據關聯關系，自動提取保障性分析結果數據，生成保障性分析報告，大大減少了報告的編制時間，提高了報告的質量和數據的準確性。

5）通過系統中的技術資料數據轉換接口，可選擇所需轉換的維修任務數據，通過軟件自動轉換成符合S1000D標準或GJB 6600標準格式的DDN數據包，可直接發布到CSDB中，減輕了IETM編制的工作量。

6 結束語

通過梳理基于S3000L標準的保障性分析流程，建設保障性分析系統，實現了保障性分析工作模式的徹底轉變，極大節省了人力資源，縮短了分析時間，保證了分析結果的質量，實現了報告自動生成，為后續的IETM工作和服務保障工作提供了高質量的輸入，有效地保證了飛機服役后的使用和維修保障要求。

參考文獻

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