飛機修理企業失效分析的現狀與發展

楊寶林 李建輝 姜濤 李士樂 張欣 馮志浩 安凱歌

摘要：飛機修理企業失效分析是確保飛機安全性、穩定性的一項重要的工作。本文闡述了現階段國內相關行業失效分析的發展現狀，介紹了國內失效分析的技術特點、數據管理，以及其標準化程序化進展，并將國內失效分析與飛機修理企業失效分析的分析能力進行了對比。指出了飛機修理企業失效分析現階段及發展中存在的不足，進而對飛機修理企業失效分析的發展趨勢進行了展望。

關鍵詞：飛機修理企業;失效分析;標準化;程序化

中圖分類號：V263.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0121-02

0? 引言

失效分析是指判斷失效的模式，查找失效原因和機理，提出預防再失效對策的技術活動和管理活動[1]。失效分析內容主要包括：明確分析對象，確定失效模式，研究失效機理，判定失效原因，提出預防措施（包括設計改進）等[2]。飛機修理企業的失效分析則是針對各企業所承擔的修理機型的機載附件、飛機結構件、加工零件的功能故障所展開的原因分析，其目的是提出改進措施，改善產品質量，提高產品壽命，確保修理飛機的安全性、穩定性[3]。飛機修理企業歷史悠久，但其失效分析的發展只能追溯到近二十年，而失效分析發展與行業承修（制）產品技術水平息息相關。

1? 國內失效分析發展現狀

1.1 國內失效分析領先行業

失效分析目前主要集中于產業鏈上游的研制院所、航空工業、大型企業（如華為）以及裝備研究所失效分析中心等。這些系統基本是針對本系統領域的產品開展失效分析，建立失效分析中心，同時具有高層次人才儲備，因此失效分析能力和經驗較為豐富。但因運行體制、人員配備、故障件種類的不同，這些系統又存在較大差別。另外，作為公認的第三方失效分析中心，比如中國航發失效分析中心（即中航工業失效分析中心）主要進行航空領域結構及零部件的失效分析，廣州賽寶實驗室則主要進行電子元器件的失效分析[4]。

1.2 國內失效分析的技術特點

經過幾十年的發展，國內失效分析能力迅速提高，定性失效分析已由感性分析轉變為機理研究，且部分單位已建有數據庫;而起步較晚的定量分析技術也逐漸發展至可與定性分析相媲美的程度。然而，隨著國內失效分析能力的迅猛發展，國內基礎工業大數據積累普遍偏弱的問題也日漸暴露。另外，對于失效分析新技術的應用，也在不斷打破常規、取得突破，如將無損檢測用于電子元器件的故障分析和監控，將橋聯理論與有限元模型應用于材料結構失效分析，將原子發射光譜技術應用于磨損失效分析等[5，6]。

1.3 國內失效分析的標準化進展

現在國內失效分析的特點主要是各行業失效分析中心以服務于本行業為主。產品標準化是對其質量預先控制的重要手段，盡管失效分析行業推崇應規范失效分析方法、分析流程等內容，但并未形成統一并被廣泛認可的失效分析標準[7]。如國際電工委員會（IEC）發布的《IEC 61945 集成電路-生產線批準-技術和故障分析方法》標準對集成電路失效分析方法和技術進行了規定，但標準中僅羅列了可能用到的失效分析方法，對具體的失效分析工作并無實際指導意義。目前國內失效分析標準化、程序化仍在不斷地發展中，如航空行業標準《HB7874-2014 航空裝備失效分析人員的資格鑒定與認證》對從事航空裝備失效分析的人員資格進行了規定，從人員管理的角度提升失效分析的水平與質量[8]。

1.4 國內失效分析的數據管理

失效分析可以說是材料檢測機構能力的最高表現形式。失效分析是一個復雜過程，不僅涉及到分析方案確定、信息收集、分析測試等大量工作，同時也依賴于分析者的知識水平和經驗積累。在實際工作中，失效分析往往是通過觀察和測試獲得的，其中不免夾雜許多不完整、不精確的數據，這對分析失效的成因造成了干擾。目前，已開始研究和應用數據庫來發現失效分析知識，并將專家系統引進失效分析領域[9]。

2? 飛機修理企業失效分析現狀

飛機修理企業的失效分析處于產業鏈下游，起步較晚。且由于各企業承修產品類別不一、技術發展水平差異等原因，導致發展不均衡，同時缺乏系統管理、合力發展的平臺。

2.1 飛機修理企業失效分析管理

飛機修理企業的失效分析一般為質量或者檢測部門所管，這與實際工作的進行存在嚴重的不匹配性，主要表現為：①失效分析的具體工作缺乏系統的驗證性，且與生產一線脫節;②企業質量管理嚴苛的追責制度及失效分析服務定位的偏差，造成失效分析信息收集有所偏差，且耗費失效分析人員大量精力;③飛機修理企業處于產業鏈末端，相對缺乏話語權，且技術層次較低，導致失效分析工作缺乏足夠的技術支撐。然而，失效分析能力的建設對于質量問題的查處歸零意義重大，根據某企業失效分析能力形成前后的質量查處周期統計列表（表1）即可見一斑。

2.2 飛機修理企業失效分析技術

目前，受限于質量管理體系，各企業失效分析在技術層次和經驗積累方面相對落后;同時，各企業承修裝備的不同也造成了技術上存在諸多差異，加大了失效分析技術的發展差距。盡管如此，相較于單一特長院所，飛機修理企業具有專業的產品修理線和完整的修理流程，使得其在失效分析技術開發和應用方面具有得天獨厚的優勢。并且，各修理企業也在不斷地完成技術深化和企業核心能力提升，進而在某些產品失效分析能力方面表現出特有的優勢。據不完全統計，某幾個典型飛機修理企業失效分析指標如圖1所示。

2.3 飛機修理企業失效分析對象

飛機修理企業失效分析對象較為固定，即主要針對所在工廠的各修理車間以及修理企業的固定客戶，而失效分析的故障件則主要是修理企業所修飛機的零部件、結構件。失效分析技術層次主要集中于發展較為成熟的金屬或非金屬結構件、零部件的簡單失效模式判定，對于技術專業化程度和專業設備要求較高的復合材料以及電子元器件的失效分析，往往局限于宏觀觀察、痕跡分析等相對簡單的失效分析前期工作[10]。失效原因大致分為三類：①飛機原始缺陷：包括設計缺陷、材料缺陷等;②大修過程帶來的故障：工廠自制零部件產品缺陷、大修過程中造成的系統故障等;③飛機使用過程中的故障：客戶超放飛指導書作業、飛機使用過程造成的疲勞腐蝕等。

2.4 飛機修理企業失效分析發展

理論指導實踐，是飛機修理系統失效分析人員快速提高綜合能力的捷徑，包括：失效學認識論-世界觀、失效學的矛盾論-法則、失效學的方法論等。鐘群鵬等人就是采用“理論指導實踐”這一核心理論提出了失效學的哲學理念及其技術體系和關鍵技術，極大地開闊了失效分析人員和管理人員的思維[11]。盡管修理企業失效分析受限于制度和產業結構，但隨著修理技術程度的不斷深化和失效分析發展需求的不斷增加，各企業失效分析發展勢頭良好，其主要表現為：①基礎較為扎實;②立足于工廠優勢，集中力量形成產業突圍。隨著失效分析發展的需求，各工廠須要有自己的失效分析職能，同時要有實踐證明，修理企業的失效分析要有自己的特長。

3? 飛機修理企業失效分析前景展望

隨著國內經濟發展結構的不斷調整，近幾年飛機修理企業發展迅速，企業技術發展持續深化，各企業失效分析的發展既要抓緊機遇，更要迎接挑戰。當前飛機修理企業失效分析發展趨勢為：①各企業對失效分析的定位和發展極為重要，失效分析不僅是企業的法官，更是推動企業發展的助力劑，同時其發展建立于工廠的技術基礎和有效管理，以保障企業的獨立運行;②各修理系統的失效分析各有所長，建立起系統內的失效分析技術交流平臺極為重要;③飛機修理企業也應追溯上游產業鏈，不斷向研發院所、制造廠以及民航學習先進分析經驗，盡快完成技術升級;④借助于先進的失效分析發展理念，完善產業鏈全流程的信息收集、反饋和保障機制，完成失效分析驗證和預警等，不斷融合發展失效分析技術。

參考文獻：

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[11]鐘群鵬.深化失效學的哲學理念探索，強化材料失效交叉技術研究[J].航空學報，2014，35（10）：2683-2689.