航電產品維修保障核心能力建設的邏輯決斷模型

■ 周虎 周章勇/國營蕪湖機械廠

0 引言

綜合化、模塊化的航電產品分布在飛管系統和任務系統中，其中任務系統均為電子產品，飛管系統中的飛機管理設備、飛行控制系統及供配電系統的主體為電子產品，上述產品為電子設備修理保障研究的對象。國內率先提出飛機管理系統的理念，采用高可靠的MIL-1394 網絡結構實現系統管理，在任務系統中實施了綜合化模塊化航電（IMA）結構。這兩種先進的體系結構、設計理念以及自主保障技術的應用給維修保障提出了全新挑戰，修理保障模式變革勢在必行。

飛機的維修經歷了多次變革。民航業因其全球化的特點和運營經濟性的要求，均采取以ATA MSG-3 為代表的“可靠性為中心”的維修模式。軍機維修在總體上與民機相似，但因在軍用、國防、安全、保密方面的特殊性，在維修保障方式上有所不同。如美空軍從F-22等戰機開始即全面采用自主式的維修保障模式和聯合保障，并保持軍隊建制基地級維修核心能力，要求在基地級維修中地方力量所完成任務的總額不得超過50%。

我軍戰斗機的修理保障大體上沿襲蘇聯的以“大拆大卸”和“預防性維修”為主要特征的定時模式，近年來也開展了廣泛的理論研究和視情維修試點?？傮w上需發展新維修理念和維修模式，以適應IMA 航電產品全新的體系結構、設計理念和維修特點的變化，但在掌握核心能力的路徑方面還需深入研究。

自“核心能力”概念被正式提出以來，學界對該概念的內涵存在多角度的不同理解，“產學研用修”等裝備全生命周期鏈條上的不同主體對核心能力特征的認識大同小異，但在核心能力的治理體系訴求上存在南轅北轍的差異。本文從基地級修理價值鏈上主要階段的分析出發，梳理和確定以核心能力為特征的新機修理能力確定模式。圖1 所示為核心能力價值鏈要素，基地級修理核心能力即從這些要素運作過程中產生，并通過這些要素達成價值的實現或提升。

圖1 核心能力價值鏈

1 綜合化、模塊化的航電產品維修特點

1.1 航電產品的發展演化

如圖2 所示，任務系統以綜合核心處理機為核心，通過FC 網絡與1394 網絡交聯，組成高度綜合化的網絡系統，實現綜合探測、綜合攻擊、綜合對抗、綜合防御。飛機管理系統以飛機管理計算機為主控制器，采用通用的計算處理、通信、數據記錄和維護接口功能，并通過研制的新型機電系統實現機載系統的綜合控制和管理。

圖2 電子產品的綜合化演化

1.2 自主保障系統

自主保障系統在整個生命周期內為飛機提供保障支持，正由傳統的被動保障向先導式保障轉變，具備高效的預測與健康管理能力、敏捷的軍機維修體系和保障方式能力。

1.3 PHM 系統

PHM 系統包括機載PHM 系統和地面PHM 系統。機載PHM 系統利用飛機各機載系統中的傳感器、信息處理設備及其構成的網絡平臺的硬件與軟件，實現故障檢測、診斷、預測及評估功能，并將故障隔離到外場可更換單元（LRU）或外場可更換模塊（LRM）一級，驅動自主保障系統。地面PHM 系統實現精確隔離故障，功能包括機載設備故障預測、機載設備壽命管理、結構損傷評估、預測與壽命管理、地面測試及軟件加載、地面隱身健康管理等。

1.4 重要度特點

通過綜合分析產品的功能、故障影響、可靠性水平、工藝性、維修性和使用情況等，進行重要度分類邏輯決斷，可確定產品的重要度類別，并與核心能力相關聯。電子產品采用自檢、余度技術后，大幅提升了安全性水平和完成任務能力，但也因復雜度增加導致可靠性下降。

1.5 壽命特點

電子產品的壽命有如下特點：對于無明顯耗損特征并滿足飛機壽命要求的電子成品如處理器、計算機等，不控制壽命；電子產品內部需定時更換的電池等壽命有限；減振器或帶減振器的支架，壽命以耐久振動試驗結果為依據；根據壽命試驗結果編制形成有壽件目錄，按照目錄控制維修時機。

2 現代維修保障決策理論及其實踐

2.1 維修理論研究情況

對于復雜的可修復系統，維修是確保系統安全性、可靠性、可用性的重要手段。系統維修策略經歷了修復性維修、定時維修、視情維修等多種策略。其中，視情維修是目前最受關注的維修策略，通過收集和評估系統的實時狀態信息進行維修決策，具有全生命周期內系統可靠性高、運營維修成本低等優點。近年來，隨著物聯網技術、信息技術和人工智能的快速發展，一種更新穎的視情維修策略——預測性維修逐漸成為該領域研究熱點，未來將從視情維修發展到預測性維修。

“以可靠性為中心”的維修模式也出現了一些新的維修理念，如基于狀態的維修（CBM）。CBM 是當前頗受關注并已經逐漸走向工程應用的維護策略，能夠有效減少不必要的維護行動，其經濟性和安全性優于修復性維護策略和定時維護策略，將成為以可靠性為中心的維修模式的新發展階段。

2.2 民機

在修理保障模式上，國外民機經過了多次維修變革：MSG-1 突破了傳統的單一定時維修模式，顛覆了“以預防性維修為主”的理念；MSG-2 針對飛機的每類組件，提出了“定時（HT）”“視情（OC）”“狀態監控（CM）”三種維修方式；MSG-3 對大量使用數據、失效方式及所監控的失效模式和采取的維修措施相互關系進行了綜合分析，提出“以可靠性為中心”的維修模式，大幅降低了維修成本，成為全球民用航空維修的通行標準。

2.3 美軍機

隨著PHM 技術不斷成熟，美空軍在新一代戰機上全面采用了自主式的維修保障模式和聯合保障。美空軍在組建F-22 作戰部隊時與洛克希德·馬丁公司和普惠公司建立了維修支援軍民合作體制，涵蓋“基于性能的保障（PBL）、核心維修能力、公私合作、軍民融合和外包”的維修保障模式。PBL 的本質是購買性能，而不是傳統的購買產品和服務?！昂诵木S修能力”是美軍提出的用于軍地任務分配的概念，要求在基地級維修中地方力量所完成任務的總額不得超過50%，并在立法上予以保障，以保持軍隊建制基地級維修核心能力。“公私合作”是指軍方與私營企業簽訂合同或協議，在基地級維修方向上進行合作，以提高維修基地技術水平、保障能力和設施設備利用率。美空軍非常注重裝備維修保障中的軍民融合和外包，并通過在基地級修理的軍民合作使軍方技術人員掌握核心修理保障技術，獲得修理新型裝備的能力。但同時美空軍在基地級維修中也大量存在制造商產能無法兼顧維修保障需求導致維修時間大大增加的事例。

2.4 國內現狀

我軍戰斗機的修理保障模式基本沿襲蘇聯的以“大拆大卸”和“預防性維修”為主要特征的定時大修模式。近年來開展了廣泛的理論研究和一定范圍的視情維修試點，如制定了GJB1378 標準并開展電子產品的視情維修試點工作，但總體仍未突破定期維修的思想，目前的管理政策和體制機制不能完全支撐新的維修模式。由于整體上以“預防性維修”為主的定時大修修理模式沒有變化，因此難以適應四代機全新的體系結構、設計理念的變化。

3 核心能力建設路徑

3.1 新一代航空裝備電子產品維修任務構成

基地級維修是對飛機進行的最全面、最深度的維修，包括對部件、系統及整機進行的性能恢復、重大翻修或報廢處理，理論上通過基地級維修的飛機其各項指標應恢復到初始的可靠性水平?；丶夒娮赢a品維修任務的來源如圖3 所示。

圖3 維修任務來源分析

1）維修大綱?；丶壘S修大綱中包含對系統/設備修理、結構檢查、腐蝕防護、區域檢查等所有維修任務，并有規定的執行間隔要求。針對剩余使用時間較長的部件或系統，其維修任務需要技術人員綜合權衡后確定是否在本次大修中執行。提取任務后，再將基層級中的維修任務與基地級維修大綱中維修任務相結合。

2）技術通報。技術通報是飛機、附件生產廠家對其產品在生產工藝、使用材料、制造缺陷產生的質量問題等方面提出的檢查要求、使用限制、產品召回、修理或改裝措施。技術通報直接列入適用飛機的基地級維修任務中。

3）數據分析。根據飛機使用過程中累積的故障處理及維護修理經驗，在滿足經評估可有效降低設備的故障率、提高設備的MTBF 等指標或提高維修工作效率的條件下，對原維修任務進行適當修正，修正后的任務可作為本次基地級維修任務組成來執行。

4）外場問題任務。對于使用和維修過程中相關人員發現的飛行訓練或外場問題，經評估后可放入基地級維修任務中執行改進或調整。

5）歷史問題任務。為保證較高的利用率和使用可用度，飛機可能存在不影響飛行安全和執行任務能力的故障，這類故障或修理任務應借助基地級維修時機全部處理。

3.2 以核心能力為目標的邏輯決斷

核心能力就是核心競爭力，是企業生存的根本。新一代電子產品能力建設的關鍵在于必須以核心機、飛管等核心機載部附件檢測修理技術和關鍵重要機載部附件修理能力建設為中心，形成自主保障能力；以綜合聯調聯試試驗環境等大科學裝置建設為重點，全面掌握修理檢測和故障定位等技術。

采用一體化技術創新模式將成為工廠未來的核心競爭力和獨特優勢，以圖4 的邏輯決斷分析為基準，從首翻期、壽命件、重要度、薄弱環節、故障率等方面進行綜合分析，開展航空電子產品修理方式的邏輯決斷：決斷結果為自主保障的項目作為核心項目；決斷結果為綜合保障的項目作為次核心項目；邏輯決斷為聯合保障的項目，作為一般項目。

圖4 核心能力判斷標準

3.3 適應產品復雜度的矩陣式攻關模式

綜合化模塊化航電系統是高度綜合化的計算機系統，當前的技術攻關模式是從引進三代機建立而來，必須進行適應性改革。具體做法是調整為矩陣式項目組，以航空電子系統的能力點為策劃基準，以產品策劃為抓手，逐步構建如圖5 所示的弱矩陣型研發管理模式；逐步建立團隊攻關、分工協作的模式，按照圖6 所示建立技術點矩陣，分類形成共性技術簇；按照技術簇開展攻關，并采用知識地圖等AI算法進行知識積累。

圖5 技術復雜度與產品攻關模式

圖6 矩陣型研發管理模式

3.4 建設途徑

1）立足核心能力，分步提升能力

以飛機的維修保障需求和技術狀態發展為牽引，遵循“最大資源共享，最少經費投入”理念，優先建設系統綜合試驗能力和依據圖4 邏輯決斷為自主保障、綜合保障的項目，并持續優化完善修理線，以滿足規?；蘩硇枨蟆?/p>

2）開展軍民融合，實現合作共享

充分發揮軍民融合國家戰略資源優勢，拓展與研制單位、優質民企及高等院校的合作廣度和深度，加快形成四代機任務系統部附件關鍵核心修理能力。本著充分利用地方優質資源、經濟高效的建線原則，合作開展任務系統部附件維修保障。

3）優化創新生態體系，加強技術創新的“硬環境”和“軟環境”建設

在三代機上，航空維修企業投資建設了“系統聯調聯試實驗室”等多個大科學裝置技術創新的“硬環境”，實現了人才、技術、科研基礎設施等創新要素的集聚融合，為創新活動特別是核心技術創新提供支持。針對下一代航空電子系統，在“硬環境”建設上，要重點聚焦于人工智能、大數據等關鍵領域和國際先進技術，布局一批突破型、引領型“硬環境”科學裝置，實現軍民融合和柔性化建設，進一步夯實技術創新的“硬環境”。在軟環境建設上，以知識產權為核心技術的重要載體，實現“產學研用修”多主體聯動、多要素聚合、制度體系完備、環境持續優化為導向推動創新生態升級優化。促進各創新主體“物種”相互協作、共生共榮，增強創新的聯動效應。

4 能力建設的深度思考

1）深化核心能力必須多主體協同創新

航空電子系統技術高度密集，技術圖譜復雜?！爱a學研用修”多主體合作機制面臨巨大挑戰。航空修理工廠的核心技術創新基礎較為薄弱，需要有創新主體意識，加大研發投入，建立高水平研發機構，推進“產學研用修”一體化，深化核心技術的產學研用協同創新，積極布局科技發展前沿技術，健全工廠內部的技術研發、產品創新、成果轉化的機制，集中技術力量開展產業核心技術攻關。

2）核心能力建設須強化技術體系治理能力

創新和研發是保持領先的靈魂。當前，各研究院所在技術治理中占據主導地位，為保護本單位核心技術，通常會采取嚴格的技術封鎖，但不平等的治理體系將拉大航空維修企業與研究所的技術差距，阻礙技術轉移與合作創新。航空維修企業應加強對ATA MSG-3、GJB1378 等維修標準和理論的研究，逐步建立起航空維修的技術體系治理能力，強化維修標準的執行，建立常態化的技術創新溝通協調機制，提升修理工廠在技術治理規則中的話語權。