大中型無人機維修保障體系建設的思考

無人機產業是現代航空航天技術與網絡通訊技術、人工智能、大數據領域融合發展形成的戰略新興產業，也是我國為數不多的可在高新技術領域與歐美日俄實現并跑甚至領跑的產業之一。“十三五”以來，無人機從軍用到民用、從消費到工業，得到了極為廣泛的應用，眾多產業通過“無人機+”增值賦能，實現了產業升級換代。工信部在《關于促進和規范民用無人機制造業發展的指導意見》中指出：“到2025年，民用無人機產值達到1800億元，年均增速25%以上。四川、廣東、湖南、海南、陜西、江蘇、上海等眾多省市均在產業規劃中將無人機產業定位為須著力打造的極具發展潛力的優勢產業。在百年之未有的大變局下，無人機裝備對部隊戰斗力生成、提升國家安全的作用更加突出。”習近平主席在空軍航空大學視察參觀時講話，“要加強無人作戰研究，加強無人機專業建設，加強實戰化教育訓練，加快培養無人機運用。” 隨著無人機系統在軍民領域的廣泛應用，無人機市場規模和應用領域不斷擴大，除了消費級無人機的持續火熱，工業級無人機在農業植保、航測、警用、電力、能源、環保、應急、人工影響天氣等領域成為新的熱點。隨著行業應用的深入，中小型無人機因續航、載荷、環境適應能力不足而短板凸顯，大中型無人機技術、產品創新加速，應用領域快速拓展，市場迎來較大增長。2020年5月中國民用航空局航空器適航審定司在《民用無人機產品適航審定管理程序（試行）》和《民用無人機系統適航審定項目風險評估指南（試行）》（民航適發〔2020〕9號）中規定，為了滿足公眾對民用無人駕駛航空活動的需求，促進我國民用無人機產品的設計、生產和安全運行，根據其實際使用情況，提出基于風險的適航審定原則，實施分級審定。基于風險管理的無人機適航審定進入實質性運作階段，系統的維修保障體系是大中型無人機安全適航運行的基礎與重要保障，其體系的探索建設也迫在眉睫。

1 適配產業發展，亟需探索建設大型無人機維護保障體系

在“十三五”規劃的第五部分高端裝備，第18條內容中明確指出要推進干支線飛機、直升機、通用飛機和無人機產業化。無人機產業化成為“十三五”規劃新風口。在“十三五”期間，無人機行業在各方面都快速發展。在技術方面，隨著航空技術、網絡通訊技術、人工智能、大數據領域的發展與融合，無人機技術從平臺系統到載荷數據處理技術得到快速發展；在需求應用方面，無人機從軍用到民用、從消費到工業，應用領域得到廣泛的拓展；在社會基礎方面，無人機從專業群體到普通大眾人群，得到了廣泛認知與認同。無人機快速發展也帶來很多問題，“黑飛”現象層出不窮，帶來極大的安全隱患。在“十三五”期間，無人機從自由“黑飛”到分級分類的風險管控試點，相關法規體系逐漸建構。

“十四五”規劃中指出未來國家戰略性科學計劃將瞄準人工智能、量子信息、集成電路、空天科技等前沿領域，實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目。無人機行業作為具有重大戰略意義的行業，未來將向自主控制、高生存力、高可靠性、互通互聯互操作等方向發展。未來，無人機需求將從產品性能需求向以任務作業與服務能力為核心的需求轉變；無人機任務與作業領域將向多樣化、專業化方向發展；民用無人機將從消費工業應用向無人機運輸拓展；無人機平臺將向長航時大中型化和微小型使用靈活化兩極發展。無人機產業規模化發展已勢不可擋，未來我們的生活中將出現越來越多的無人機。

隨著大中型復雜無人機廣泛應用，無人機產業生態將系統建構，無人機研制生產運營正逐步分離，專業化無人機運營公司將成為無人機購買及應用的主力軍。無人機產業發展初期，由于輕型無人機使用相對簡單易學，對使用者入門門檻相對較低等原因，無人機企業多是研制生產運營一體化，產品多由行業使用者購買。隨著中大型無人機的廣泛應用，無人機操控、作業、維護要求越來越高，空域申請規范化使用等客觀條件使得無人機運營專業化。無人機產業將進一步細分，無人機產業服務體系將從10個領域系統建構：圍繞無人機系統與任務載荷制造的研發生產、試驗試飛服務；基于風險管理的無人機設計/生產函的適航服務；圍繞無人機系統運營商的運營服務；基于安全與適航的維護維修保障服務；面向運營與作業的機場、空域、氣象、航路服務；特別是面向無人機物流與運輸的航線航路服務；基于安全與風險的綜合監管服務；面向行業應用作業的飛行作業服務；無人機應用信息與數據處理服務；支撐無人機全產業鏈的人才培養與培訓服務。如圖1所示。

無人機行業全面快速發展，無人機維修保障體系也需要跟上步伐。相對傳統飛行器而言，無人機系統自身特性帶來新的維修需求，在機型與任務方面將呈現更加多元化；人機系統、維修人員的需求將更加復雜化、多樣化；在維修保障方面，飛行器、任務載荷、控制站、數據鏈路等特殊的構成部分對維修保障提出了更新、更高的要求。然而，無人機系統的包裝、運輸、組裝和拆卸等環節可能會引入人為缺陷。

目前，無人機產業發展快速，維修保障體系并沒有跟上步伐。維修保障體系與產業發展并不適應，主要體現在以下幾個方面：一是缺乏頂層設計，維修理念與理論研究滯后于技術與產業的發展。二是缺乏標準引領，維修保障資源特別是維修保障基礎設施缺乏、系統故障模式和故障數據等軟硬件技術資源規范缺失，維修人員資質與職業體系尚未建立。三是維修技術研究不足，核心維修保障能力形成滯后。四是政策法規制度尚未覆蓋，通用的維修管理系統尚未形成。技術與產業的快速發展、廣泛的軍民應用，迫切需要轉換傳統的維修保障思維加快探索，建構適配產業發展的大中型無人機維修保障體系。

2 基于安全與適航的大型無人機維護保障體系建設的幾點思考

2.1 指導思想

我國有人機的體系大多數都是“拿來主義”，在早期大都是直接引進歐美或前蘇制標準。大中型無人機維修保障體系的建構正在回歸正向制定過程，基于工業實踐形成企業規范，從企業規范總結而形成行業規范，從行業規范提煉建構體系。

大中型無人機維修保障體系的建構要與行業的發展需求相適應，要學習借鑒，更要創新實踐。新的領域，新的機會，新的思路：一是要具有徹底的開放性，各責任主體能夠自由、自主參與，能夠適應發展；二是要具有統一的約束性，清晰的邊界條件，各責任主體能夠自我創新、能夠平等溝通。三是要具有分布與互聯性，簡單適用，才能高效暢通；層級合理，才能有效控制。四是要具有統一的適航性，貫徹基于風險的適航評估審定；打通軍民體系壁壘，既有傳統民航的規范性，又有裝備體系的技術性；既能滿足國內需要，又要與國際接軌，便于走出去。五是要具有適度的安全性，基于實際需要，注重風險管控，又不過度寬泛。六是要具有軍民一體性，既重性能，又重狀態；既保軍，又便于民。

2.2 模型建構

建構大中型無人機的維修保障體系其目的是保持、恢復無人機系統達到規定的技術與適航狀態。維修保障是一個寬泛的概念，既包括技術活動、又包括管理活動，更是一個體系運行過程。在大中型無人機維修保障體系的建構過程中可以引入霍爾的系統工程理論，建立如圖2所示的體系模型。系統模型包括管理體系、內容體系、要素體系三個維度。管理維是維修保障職能分配與約束，要素維是維修管理的對象，內容維是維修保障實現的過程，三者相互作用形成三維立體結構，是組織、方法、過程與資源有機結合整體。管理體系通過要素的管理和作業內容的實現過程的管理、資源的分配、體系的管控、考核評價等。要素體系是管理體系實現的操作對象，也是內容體系實現價值的資源體條件。內容體系通過要素實現維修保障作業過程并相應管理體系的監督和考核。

大中型無人機維修保障體系建構需要從管理體系、內容體系、要素體系三個維度進行建構。在維修保障管理體系建設方面，需要基于基于性能、基于狀態建構管理思想；基于軍民統一，高效融合建構管理體制機制；基于務實、科學、發展，建構政策法規。在維修保障要素體系方面，需要在維修人員管理、維修產品管理、維修方法、實施評估等方面進行建構；在維修保障內容體系方面，需要在維修設計、維修作業技術文件、維修作業機構、維修保障科研、維修保障訓練等方面建構。模型搭建后，各系統的設計建設將是較為長期的漸進過程，要素體系中的維修人員資質體系設計建構是需要優先考慮的重要體系之一。

3 基于適航理念的大中型無人機機型維修人員資質體系設計

以下介紹的大中型無人機機型維修人員資質體系是根據某系列中高空長航時、偵察/打擊一體化多用途無人機軍民用需求設計建構。該無人機系統具有全自主水平輪式起降和巡航飛行能力、空地協同能力、地面接力控制能力，平臺飛行性能、載荷裝載能力、數據傳輸與控制能力優秀，可適應復雜使用環境下的多種任務需求。在國際上已為用戶提供了基于任務需求的多種解決方案，已成功裝備多個用戶，實現大強度常態化使用和實戰應用，戰果顯著；在國內已在人工影響天氣、應急通訊中繼等領域深入應用，發揮著重要作用。該體系的搭建既要考慮對標國際標準體系，滿足國外用戶需求，又要滿足國內大中型無人機系統適航取證與安全運行的需要。

3.1 總體思路

首先是學習借鑒、系統建構。基于客戶需求，學習民航在有人機適航管理方面的成功經驗和好的做法，借鑒國外軍民無人機相關規章條例要求，融入無人機機務維修專業體系的相關內容。二是基于維修人員工作類別，立足其崗位任職能力與職業成長。三是專業融通與專業精通，維護保障通用化，故障修理專業化。四是基于軍民融合與國際接軌。

3.2 維修工作類別

分析某型無人機在國內外的使用情況，提出了大中型無人機的維修工作的類別，主要包括例行工作與非例行工作。例行工作是指一般勤務工作，主要包括：（1）進出場指揮、停放、推、拖、擋輪檔、拿取和堵放各種堵蓋；（2）為飛機提供電源、氣源、加（放）油料、充氣；（3）必要的清潔和除冰、雪、霜；（4）控制站的布站與收置；（5）機體的分解與恢復；（6）其他必要的勤務工作。非例行工作主要是檢查、排故、翻修等，包括：（1）飛行前、后例行檢查（包含但不限于機庫內、機庫外項目、起飛點檢查）等航線維修工作；（2）無人機系統功能性測試；（3）無人機系統周期性定檢；（4）排故與修理；（5）改裝與翻修。

3.3 大中型無人機機型維修人員資質體系框架

在滿足當前軍民用航空器用戶需求的前提下，以現有某型大中型無人機系統維修的規范為基礎，參照中國民用航空局、中央軍委裝備發展部相關規定和標準，借鑒國外大型無人機系統維修人員先進管理經驗，按照“分類”與“分級”結合的原則構建大中型無人機系統機型維修人員資質體系。體系框架如圖3所示，體系核心內容如下：

3.3.1機型維修人員分級

基于維修人員工作類別，結合其崗位任職能力與職業成長，將大中型無人機系統維修人員分為3、5、7、9級，如圖3所示。其中，3級機型維修人員（Apprentice Level 3）是指能夠完成無人機系統一般勤務，飛行前、后例行檢查等航線維護工作；具備一般成部件拆卸/安裝能力，常規飛行保障能力；具備人為差錯防控能力和質量、安全意識。5級機型維修人員（Journeyman Level 5）是指能夠完成無人機系統功能性測試、周期性定檢等工作；具備無人機系統檢查、保養、典型故障排除、復雜成部件拆卸/安裝能力；具備工作分配、組織實施、檢（抽）查和總結改進的能力；具備質量隱患、安全風險的識別和處置能力。7級機型維修人員（Craftsman Level 7）是指能夠完成系統排故與修理；具備更高的修理、檢查、故障定位和診斷技術；能分析本機型或相似機型的歷史質量、安全問題和事故；能制定計劃、控制進度，組織管理維修項目。9級機型維修人員（Superintendent Level 9）是指能夠組織完成改裝與翻修；能解釋和解決技術問題；了解國家、省（直轄市、自治區）、行業的航空法規和標準；具有預估、預算和管理維修項目資金的能力。

3.3.2機型維修人員專業設置

3級維修人員不分專業。5級及以上維修人員設置五個專業：機電維修（ME）、航電維修（AV）、發動機維修（PP）、控制站維修（CS）、任務載荷維修（MP）。其中，控制站維修專業包含鏈路地面終端、差分引導站維修，航電維修專業包含鏈路機上終端維修。

3.3.3 專業簽署限制

證書持有人員按5級、7級、9級專業培訓大綱完成升級培訓，可申請在該證書上增加相應等級的專業簽署。證書持有人員的專業簽署須按5級、7級、9級對應專業逐級晉升。證書持有人員可以跨專業參加培訓，考核合格后增加相應專業簽署。

4 結束語

無人機的本質是網絡環境下數據驅動并受到航空航天相關法規監管的空中移動智能體，作為一種基于未來的智能載體，引導驅動現代航空航天、通信導航、人工智能、大數據等技術融合發展，對科學、技術、產業發展驅動效應顯著。“十四五”期間，在現有的航空航天產業基礎上，我國獨特的經濟和政治環境正在推動無人機、個人空中移動和數字基礎設施層的發展，使其得以運行，隨著相關法律法規的逐步建構完善，無人機規模化的產業生態將系統建構。大中型無人機系統軍民應用領域將快速拓展，為確保適航、提升安全運行能力，其維修保障體系也需要加快建設步伐。本文是根據2021年北京“第三屆中國智慧通航發展高峰論壇暨‘十四五中大型無人機發展研討會”上的論壇報告整理而成，僅按基于適航理念和軍民融合的思路，對大中型無人機維修保障體系的建設提出了一些構想與探索，要建立系統的體系還任重道遠，需要各方協同努力，共同促進，深入探索實施。

參考文獻

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作者簡介

何先定，教授、高級工程師，主要研究方向為無人機應用技術、航空維修技術。

*基金項目：適應新興產業發展，產教科融合建設高水平無人機應用技術專業的探索

項目編號：2021067K（四川省職業教育教學改革研究重大項目）