基于直接維修成本的民機LRU 劃分層級研究*

■ 喻拿侖 陳舒文/ 上海飛機客戶服務有限公司 上海民航職業技術學院

0 引言

航線可更換件[1]（LRU）概念最早在MIL-PRF-49506《后勤管理信息性能規范》中正式提出，LRU 是一種可在外場通過移除或更換使目標產品恢復到工作準備狀態的必要的保障單元。在航空器設計中，LRU 指可在飛機上（原位）直接更換的、具備獨立功能（如控制、作動、保護等）的部件、組件等。LRU通常由各大飛機制造商定義和劃分。

國外關于航空器LRU 的研究開始較早。波音、空客和巴航工業[2]等國外先進飛機制造商對飛機各系統進行了嚴格的維修性分析，對各系統的可維護層級進行了合理的分解，航空公司和維修單位可以根據各自的需求采購和更換不同層級的零部件，確保滿足用戶的維修要求。

相比之下，國內民機設計還存在較大的差距，例如，某型國內民機在飛機實際運營和維護過程中發現不少本可在航線上維修或更換的零部件未能有效分解至合適的層級。如圖1 所示，駕駛員座椅可以分解為座椅扶手、座椅頭靠、座椅椅背和座椅椅背后罩等零部件，這些零部件在航線或定檢維修過程中是可以單獨更換的，但由于LRU劃分不合理，在一些小零件損壞或故障后卻需要更換大部件，造成飛機維修成本高。LRU 層級劃分并非越低越好。如果LRU 劃分層級過低，會導致航材備件種類增多，排故過于復雜，停場時間升高。鑒于此，本文將從航司直接維修成本（DMC）的角度分析LRU 層級劃分的合理性。

圖1 駕駛員座椅LRU劃分結構圖

1 LRU 的劃分

依據美軍標MIL-PRF-49506 中描述，LRU 是一種必要的保障單元，可在外場通過移除或更換使目標產品恢復到工作準備狀態。但由于該標準中并未明確LRU 劃分的顆粒度，在實際工作中對LRU的劃分存在差異，導致了不合理的LRU 劃分。本文從部件修理層級的角度對LRU 進行劃分，分為航線可更換單元（Line Replaceable Units，LRU）、航線可維修件（Line Maintainable Part，LMP）[3]、 廠 家 可 更 換 件（Shop Replaceable Units，SRU）[4]，具體定義如表1 所示。

表1 LRU劃分層級

2 直接維修成本

根 據WATOG（World Airline Technical Operations Glossary）標準，維修成本是直接維修成本（DMC）與間接維修成本（IMC）之和。其中，DMC 是指在完成飛機或設備維修中直接花費的人工時和材料的費用；間接維修成本是指在維修管理業務、航線航站維修保養、行政管理、記錄管理、監督檢查、工藝裝備、檢測設備、維修設施等方面花費的間接費用。DMC 又分為非計劃維修成本與計劃維修成本，非計劃維修成本包括人工成本與材料成本兩部分，可以簡單地使用單次維修費用與故障率的乘積來表示。人工成本包含原位排故、拆裝、測試等程序所花費的人工費用，材料成本包括原位維修所花費的材料費用及離位修理所花費的材料費用。LRU 劃分層級越高時，更換或修理費用越高，對工具設備要求越高，維修成本也越高；LRU 劃分層級越低時，更換或修理費用降低，但排故過于復雜，停場時間增加。

計劃維修成本包括計劃維修中花費的人工成本及材料成本。計劃維修成本可以簡單地使用單次計劃維修所花費的成本與維修頻次的乘積表示。LRU 劃分層級越高時，維修頻次越高，單次維修所花費的費用越高，維修成本也越高；LRU 劃分層級越低時，維修頻次降低，但維修任務增多，維修操作更為復雜。

如圖2 所示，LRU 劃分層級過高或過低均會造成維修成本增加。因此，從定性角度分析，LRU 劃分應盡量使直接維修成本最低；從定量角度分析，LRU 劃分應滿足合理的直接維修成本擔保值。

圖2 LRU劃分層級與直接維修成本關系

2.1 直接維修成本影響因素

直接維修成本（DMC）包括計劃維修成本（SDMC）和非計劃維修成本（UDMC）。

直接維修成本計算如下：

2.2 計劃維修成本（SDMC）

計劃維修成本分為時壽件和非時壽件，其中非時壽件計劃維修成本主要包含人工費用，時壽件計劃維修成本包含人工費用與材料費用。具體計算公式如下：

其中，TR為平均計劃修理間隔；RMH為航線維修工人的人工時費率；MHLRLM為航線維修工人的工時；MCLRLM為零部件維修時所需材料費。

2.3 非計劃維修成本（UDMC）

根據航材備件等級SPC（spare parts class）[5]，非計劃維修成本可分為SPC=1 和SPC ≠1 兩類。

1）SPC=1（消耗件）

SPC=1 的零部件為消耗件，其非計劃維修成本包含航線維修人工費、材料費和車間測試人工費。由于航線維修排故可能存在誤拆換，在計算中需考慮無故障拆換率。當無故障部件被拆換后送去廠家車間檢測，僅需要考慮部件的測試費。在工程分析中，可將零部件的測試費假設為其價格的10%。消耗件的非計劃維修成本計算如下：

2）SPC ≠1（周轉件和可修件）

SPC ≠1 的零部件主要包含周轉件和可修件，該類部件往往價格較高且測試程序復雜，在所有航材成本中占有較高比例。在工程分析中，可將該類部件的修理費假設為零部件價格的25%。非消耗件（SPC ≠1）的非計劃維修成本計算如下：

3 算例分析

依據某型飛機的航材推薦清單，選取液壓系統壓力模組件為研究對象。該部件價格為17623 美元，MTBUR 為10000h，每架飛機的裝機數量為2 個，部件拆換時間為0.5h，每小時維修費用為60 美元，該部件為非時壽件。對該部件進行LRU 劃分，可以劃分為如表2 和表3 所示的LMP 部件和SRU 部件。

表2 LMP部件信息表

表3 SRU部件信息表

假設維修間隔TR為1000FH，通過公式計算可得各零部件的DMC，如表4 所示。

表4 液壓系統模組件直接維修成本表

從上述計算可得， 該部件劃分為LRU、LMP、SRU 的直接維修成本分別為DMCLRU=0.86，DMCLMPMAX=0.67，DMCSRUMAX=6.52。由此可知，當航線可更換單元劃分到LMP 級別時，單個部件的直接維修成本最低；當劃分到SRU 級別時，由于維修深度的增加以及工時和人力成本的大幅上升，導致直接維修成本出現較大增長。

4 結論

本文對民用飛機航線可更換單元劃分與直接維修成本的關系進行了定性和定量的分析研究。在對LRU 劃分與直接維修成本定性分析的基礎上，對直接維修成本中的計劃維修成本和非計劃維修成本進行了定量分析并建立模型。通過某型國產民機的實際運營案例計算分析，驗證了模型的有效性，可為實際的LRU 劃分工作提供借鑒和參考。