基于故障假設(shè)法的飛機(jī)電氣專業(yè)實(shí)踐教學(xué)研究

馮 帥，韓 勇，官 頌

（中國(guó)民航大學(xué) 工程技術(shù)訓(xùn)練中心，天津 300300）

近年來(lái)中國(guó)民航發(fā)展迅猛，已躋身世界民航大國(guó)之列。民航的快速發(fā)展，使民航業(yè)對(duì)高素質(zhì)機(jī)務(wù)維修人員的需求激增［1］。機(jī)務(wù)作為保障飛行安全的工程技術(shù)人員，其堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)保證航班的安全、正點(diǎn)運(yùn)營(yíng)起著至關(guān)重要的作用。高校作為高級(jí)工程技術(shù)人員的培養(yǎng)基地［2］，在理論層面上能夠給予學(xué)生所必需的基礎(chǔ)理論知識(shí)，但在實(shí)踐層面上，受實(shí)習(xí)條件或教學(xué)手段限制，學(xué)生實(shí)踐能力往往欠缺［3］。飛機(jī)維修是一個(gè)要求理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的行業(yè)，維修人員必須具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。如果這種能力的培養(yǎng)不從學(xué)校開(kāi)始，而是推遲到學(xué)生進(jìn)入航空公司，必將延長(zhǎng)其崗位適應(yīng)期，這是航空公司不希望看到的。安排學(xué)生到航空公司實(shí)習(xí)是一種解決辦法［4］，但受學(xué)生人數(shù)、實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容等因素限制，實(shí)施難度較大，并且從效果上看，學(xué)生仍是看多做少，實(shí)踐能力沒(méi)有本質(zhì)上的提高。因此，如果學(xué)生能夠通過(guò)校內(nèi)的實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)就具備一定的機(jī)務(wù)素養(yǎng)，則理論與實(shí)踐脫節(jié)的矛盾就可以迎刃而解了。

對(duì)此，中國(guó)民航大學(xué)工程技術(shù)訓(xùn)練中心電氣教研室充分挖掘校內(nèi)資源，利用中心現(xiàn)有的包括波音727、737－200在內(nèi)的數(shù)十架民航客機(jī)，針對(duì)飛機(jī)電氣專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)了一系列實(shí)習(xí)課程，特別是在其畢業(yè)前的最后一個(gè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)——“飛機(jī)電氣系統(tǒng)維修實(shí)習(xí)”中采用“故障假設(shè)法”進(jìn)行飛機(jī)排故訓(xùn)練，使學(xué)生建立了基本的飛機(jī)排故理念，取得了良好的教學(xué)效果。

1 故障假設(shè)法的基本思想

故障假設(shè)法［5］廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域，其思想是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就提出一系列故障假設(shè)，然后在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中采取有針對(duì)性的預(yù)防措施，避免風(fēng)險(xiǎn)或危險(xiǎn)的產(chǎn)生，從而把產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題扼殺在萌芽之中。機(jī)務(wù)維修雖然不同于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，但是我們得到如下啟發(fā)：飛機(jī)是各個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)的綜合，飛機(jī)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中各子系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生不同的故障。如果事先能夠根據(jù)一些典型故障現(xiàn)象盡可能多地分析出可能的故障原因，確定出故障的性質(zhì)、部位及程度，然后建立一套合理的排故方案，則可以在故障再次出現(xiàn)時(shí)，高效地開(kāi)展排故工作，從而有力地保障航班的安全正點(diǎn)運(yùn)行。

在這種啟發(fā)下，在飛機(jī)電氣系統(tǒng)維修實(shí)習(xí)中，我們基于故障假設(shè)法開(kāi)展了飛機(jī)排故綜合訓(xùn)練，通過(guò)假設(shè)故障現(xiàn)象、分析故障原因、制定排故方案、實(shí)際操作、測(cè)試等幾個(gè)環(huán)節(jié)，有效改善了學(xué)生基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐脫節(jié)的局面，提高了其工程實(shí)踐能力。

2 故障假設(shè)法的實(shí)施

2.1 實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)設(shè)置

飛機(jī)電氣專業(yè)學(xué)生在工程中心的實(shí)習(xí)分為3個(gè)階段：飛機(jī)維修基礎(chǔ)實(shí)習(xí)、飛機(jī)電氣系統(tǒng)實(shí)習(xí)和飛機(jī)電氣系統(tǒng)維修實(shí)習(xí)。飛機(jī)維修基礎(chǔ)實(shí)習(xí)開(kāi)設(shè)在大三下學(xué)期，要求學(xué)生掌握飛機(jī)維修規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)線路施工、電子電路維修工藝、緊固件保險(xiǎn)等基本實(shí)踐技能。飛機(jī)電氣系統(tǒng)實(shí)習(xí)開(kāi)設(shè)在大四上學(xué)期，學(xué)生在所學(xué)理論課的基礎(chǔ)上，對(duì)飛機(jī)電源、防火、燈光、環(huán)控、防冰排雨等電氣系統(tǒng)的實(shí)際工作情況做深入了解，建立系統(tǒng)與實(shí)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并能夠獨(dú)立操作系統(tǒng)面板。最后在前2項(xiàng)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，在大四下學(xué)期開(kāi)設(shè)飛機(jī)電氣系統(tǒng)維修實(shí)習(xí)。該實(shí)習(xí)的目的是學(xué)生利用已掌握的理論知識(shí)和基本實(shí)踐技能，以機(jī)務(wù)維修為背景，模擬維修、生產(chǎn)過(guò)程，具體解決一項(xiàng)工程技術(shù)問(wèn)題，建立飛機(jī)維修的基本理念。故障假設(shè)法正是在此環(huán)節(jié)中被加以應(yīng)用的。從課程設(shè)置中可以看到，3個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，內(nèi)容上由基礎(chǔ)到綜合，實(shí)踐難度逐漸加大。

2.2 實(shí)施步驟

故障假設(shè)法的實(shí)施步驟如圖1所示，具體是：

（1）教師假定飛機(jī)電氣系統(tǒng)中某子系統(tǒng)故障，向?qū)W生描述完整的故障現(xiàn)象。

（2）根據(jù)故障現(xiàn)象，學(xué)生利用飛機(jī)維修手冊(cè)，如AMM［6］（飛機(jī)維修手冊(cè)）、WDM［7］（線路圖手冊(cè)）、SSM［8］（系統(tǒng)圖手冊(cè)）等，以及飛機(jī)CBT課件及其他相關(guān)資料分析導(dǎo)致系統(tǒng)故障的可能原因，然后根據(jù)基本排故方法制定排故方案。同時(shí)填寫(xiě)排故工單，包括故障原因分析、排故流程圖、參考資料等。

（3）由于引起該故障的原因可能不止一個(gè)，因此教師在確定學(xué)生排故方案合理的前提下，排除難度太大或受條件限制而難以實(shí)施的故障原因，把可以讓學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作的原因假定為故障原因，讓學(xué)生切實(shí)進(jìn)入實(shí)踐環(huán)節(jié)。

（4）學(xué)生根據(jù)飛機(jī)維修手冊(cè)編制工卡，開(kāi)展排故工作。工卡是機(jī)務(wù)維修人員的作業(yè)依據(jù)，是飛機(jī)維修質(zhì)量和適航性的證明文件，是航空器維修體系的重要組成部分［9］。編制工卡有利于學(xué)生熟悉機(jī)務(wù)維修的工作程序和操作規(guī)范。學(xué)生在工卡中需列出詳細(xì)工作步驟及所需工具，然后依據(jù)工卡實(shí)施具體部件的拆裝、測(cè)試程序，最終完成排故任務(wù)。

圖1 故障假設(shè)法實(shí)施步驟

整個(gè)實(shí)習(xí)過(guò)程，學(xué)生對(duì)飛機(jī)維修手冊(cè)、工卡制作、部件拆裝、工具使用等都有進(jìn)一步的理解和運(yùn)用。在故障原因分析階段，學(xué)生還反復(fù)查閱課本，補(bǔ)充自身在基礎(chǔ)理論上的不足，以求取問(wèn)題的解決方法。由此，基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合，達(dá)到了鍛煉學(xué)生工程實(shí)踐能力的目的。同時(shí)3名學(xué)生一個(gè)小組，協(xié)同完成實(shí)習(xí)任務(wù)，也培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)合作精神。

2.3 題目選取原則

（1）題目在設(shè)置上，要符合飛機(jī)維修的實(shí)際情況，考慮題目的普遍性。出題時(shí)大量參考各個(gè)航空公司維修案例，選取故障概率高的、較為典型的系統(tǒng)作為基本素材，這樣既不脫離實(shí)際，還做到了題目的真實(shí)可信。

（2）選題盡量使學(xué)生所學(xué)理論和實(shí)踐操作有較多的結(jié)合點(diǎn)，這樣在遇到問(wèn)題時(shí)，學(xué)生能夠利用已經(jīng)掌握的基本理論和基本技能去解決，從而以較高的積極性參與其中。

（3）選擇學(xué)生切實(shí)能夠動(dòng)手參與的題目，而不是只停留在理論分析上，避免學(xué)生只動(dòng)腦不動(dòng)手。

2.4 教師的作用

不同于理論授課，在本實(shí)習(xí)中，學(xué)生是主角，教師是配角。教師在其中起到 “裁判”和“指路人”的作用。作為“裁判”，教師檢查學(xué)生故障分析是否正確、排故流程是否合理、排故任務(wù)是否完成。作為“指路人”，教師在某些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上給予學(xué)生指導(dǎo)，確保學(xué)生排故方法的正確性，使實(shí)習(xí)過(guò)程能順利進(jìn)行。

3 實(shí)例說(shuō)明

電源系統(tǒng)是飛機(jī)電氣系統(tǒng)的重要組成部分，在多電、全電飛機(jī)方向發(fā)展的指引下，飛機(jī)電源系統(tǒng)已經(jīng)，并將在飛機(jī)系統(tǒng)中承擔(dān)更重要的作用［10－11］。參考航空公司的維修案例，電源系統(tǒng)故障率較高，選題具有普遍性。由于電源系統(tǒng)與其他系統(tǒng)緊密關(guān)聯(lián)，還具有很強(qiáng)的綜合性，如果學(xué)生對(duì)該系統(tǒng)具備一定的排故能力，將對(duì)今后的工作大有裨益?，F(xiàn)以電源系統(tǒng)為例，具體說(shuō)明故障假設(shè)法在飛機(jī)電氣系統(tǒng)維修實(shí)習(xí)中的應(yīng)用。

針對(duì)機(jī)型：波音737－200飛機(jī)。

假設(shè)的故障現(xiàn)象：地面電源車(chē)無(wú)法向飛機(jī)供電。

實(shí)施步驟：

（1）故障分析。根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障原因。通過(guò)查詢飛機(jī)維修手冊(cè)，分析得到可能的故障原因有：①負(fù)載控制中心面板上的相關(guān)跳開(kāi)關(guān)沒(méi)有閉合；②P19板外部電源插座接觸不良；③外部電源參數(shù)不符合要求（地面電源車(chē)故障［12］）；④P5－4板上地面電源開(kāi)關(guān)不能可靠接通；⑤匯流條保護(hù)組件Bus Protection Panel（BPP）故障；⑥外部電源接觸器R8不能吸合；⑦匯流條連接接觸器C804（NO.1BTB）、C805（NO.2BTB2）不能吸合；⑧飛機(jī)線路故障。

圖2是作為參考資料之一的AMM維修手冊(cè)。維修手冊(cè)是學(xué)生分析故障原因的主要依據(jù)，也是教師檢查學(xué)生對(duì)錯(cuò)的依據(jù)。在分析時(shí)可將重點(diǎn)關(guān)注部分加以標(biāo)注，以便于查看。

圖2 AMM維修手冊(cè)

（2）制定排故方案。根據(jù)排故的難易程度及故障發(fā)生的可能性概率，制定排故方案。學(xué)生在此必須明確排故的基本思路：由簡(jiǎn)到繁，由易到難。先進(jìn)行目視檢查或簡(jiǎn)單測(cè)試，避免盲目拆件、換件，爭(zhēng)取用最短的時(shí)間、最小的成本定位故障點(diǎn)。在本例中，跳開(kāi)關(guān)是否閉合是最容易檢查也最容易忽略的問(wèn)題，故最先檢查跳開(kāi)關(guān)是否閉合。而對(duì)于BPP、接觸器等檢查、更換比較麻煩，因此不應(yīng)優(yōu)先考慮。故障概率統(tǒng)計(jì)對(duì)制定排故流程很有幫助，比如線路出故障概率很小，因此最后考慮線路問(wèn)題，這樣就避免了繁瑣的查線工作。最終制定的排故流程如圖3所示。

圖3 排故流程框圖

（3）假設(shè)故障原因。在已經(jīng)分析出的故障中，復(fù)現(xiàn)所有故障很困難，而真實(shí)故障也只是由某個(gè)或某幾個(gè)原因引起的。如果完全排查所有故障點(diǎn)，實(shí)習(xí)時(shí)間有限，學(xué)生任務(wù)也過(guò)重。為使學(xué)生在有限的時(shí)間里細(xì)致而具體參與實(shí)踐過(guò)程，教師假設(shè)故障是由其中一個(gè)引起，這個(gè)故障是有條件讓學(xué)生實(shí)際參與且最終能夠予以驗(yàn)證的故障。比如此題假設(shè)匯流條連接接觸器C804故障，學(xué)生需對(duì)C804檢查、更換。

（4）制作工卡，實(shí)施排故。找到故障原因后，學(xué)生首先要在飛機(jī)上找到故障組件。借助維修手冊(cè)定位到故障組件后，必須依據(jù)工卡操作。通過(guò)制作工卡，學(xué)生對(duì)維修手冊(cè)的查詢能力以及對(duì)維修規(guī)范的理解能力都會(huì)進(jìn)一步加深。同時(shí)在施工的過(guò)程中，還要選擇合適的工具，這進(jìn)一步鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力。

（5）測(cè)試，完成排故。學(xué)生對(duì)拆下的接觸器進(jìn)行更換。對(duì)于能夠測(cè)試的部件，更換前先測(cè)試，以讓學(xué)生更好地了解組件性能。排故完成后，對(duì)有條件測(cè)試的系統(tǒng)通電測(cè)試，以檢驗(yàn)排故結(jié)果。沒(méi)有條件測(cè)試的，由教師驗(yàn)收后通過(guò)。

最終在完成以上排故任務(wù)后，教師組織開(kāi)展交流活動(dòng)，每組學(xué)生通過(guò)PPT展示自己的實(shí)習(xí)成果，并回答同學(xué)提問(wèn)。學(xué)生在交流過(guò)程中取長(zhǎng)補(bǔ)短。交流中，學(xué)生不僅對(duì)自身的實(shí)習(xí)項(xiàng)目有了更深刻的體會(huì)，同時(shí)對(duì)其他項(xiàng)目也有所了解，增加了排故經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

故障假設(shè)法在飛機(jī)電氣專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)中，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，學(xué)生從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過(guò)分析故障原因、制定排故流程、編制工卡、拆裝測(cè)試等環(huán)節(jié)，既動(dòng)腦又動(dòng)手，不僅建立了基本的排故理念，提高了工程實(shí)踐能力，而且為走上一線機(jī)務(wù)工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)。從2008級(jí)飛機(jī)電氣專業(yè)160余名學(xué)生對(duì)該實(shí)踐教學(xué)的評(píng)價(jià)看，學(xué)生認(rèn)可度較高，反饋良好。

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