航材需求分析與預測技術(shù)的應用研究

【摘要】本文重點分析了影響航材需求預測的因素，并結(jié)合實際工作，研究總結(jié)了民用飛機結(jié)構(gòu)航材需求預測的實用方法以及結(jié)構(gòu)備件的選取流程，其成果可為其它民機航材保障工作提供依據(jù)和參考。

【關(guān)鍵詞】航材；預測；結(jié)構(gòu)備件

引言

航材保障的基本任務是為了支持和滿足飛機全壽命周期內(nèi)使用、維護、修理等所需要的各種航材需求，保障客戶的正常運營。如今隨著航空業(yè)的發(fā)展和國際市場競爭的加劇，國外知名飛機制造商為了提供完善、高效的航材支援服務，各自建立了先進的航材保障預測系統(tǒng)，制定科學的航材供應計劃為航空公司提供有效的航材供應和采購指導，通過庫存控制和管理盡量減少航材積壓成本。因此如何選取合理正確的航材、預測準確的需求量、平衡航材成本和保障率之間關(guān)系成為航材工程技術(shù)研究的關(guān)鍵課題。筆者通過對某些民用飛機的研究，分析總結(jié)了影響航材需求預測的重要因素。根據(jù)飛機結(jié)構(gòu)件的特性闡述了結(jié)構(gòu)備件的選取流程，并重點介紹了初始結(jié)構(gòu)航材的需求分析與預測方法。

1、備件簡述

飛機備件是指為保持和恢復飛機主機、機載設備、地面保障設備設計性能所必需的零、部件及修理更換用的成品替換件等，包括飛機維護修理中所需的零部件及耗材。備件是保證飛機正常營運的重要物質(zhì)基礎。備件通常分為發(fā)動機備件、機體備件和系統(tǒng)備件三大類；按價值也可分為周轉(zhuǎn)件、消耗件。

2、影響航材預測的因素分析

本文結(jié)合實際，在研究了大量國內(nèi)外民用飛機的航材工程理論基礎上，歸納總結(jié)了影響航材需求預測的重要因素：1）數(shù)據(jù)源：統(tǒng)一數(shù)據(jù)源、采集準確的航材數(shù)據(jù)是航材有效保障的基礎。航材數(shù)據(jù)主要來源于：工程設計部門、供應商、制造商、試飛部門以及飛機用戶等。2）可靠性：可靠性是航材選取的重要依據(jù)之一，其中最為關(guān)注兩個參數(shù)：平均故障發(fā)生間隔時間（MTBF）和平均非計劃拆換間隔時間（MTBUR），可靠性數(shù)據(jù)隨著飛機運營信息的統(tǒng)計將不斷修正而趨于準確；可靠性分析主要依據(jù)產(chǎn)品的壽命和零部件故障模式、影響及危害性分析，以及試驗報告、供應商航材的保險值等。3）維修性：飛機零部件維修性分析對于航材需求預測的準確性、經(jīng)濟性具有重要影響。航材儲備可依據(jù)維修計劃分階段進行；航材供應可根據(jù)用戶的實際維修能力提供不同維修等級的航材；4）重要性：航材重要性，用于指示該航材出現(xiàn)故障后是否影響飛機的放飛。根據(jù)飛機設備故障對飛行安全的影響可以判斷不能放飛（NO GO）項目、一定限制條件下允許放飛（GO IF）項目、可以放飛（GO）項目。根據(jù)航材重要性的不同，可采用不同的航材采購和儲備策略，以節(jié)約投資成本。對于不能放飛的航材項目建議全壽命跟蹤和管理；5）可獲取性：航材是否能夠及時獲得直接影響航材的保障，它取決于航材的交付周期、修理時間以及管理、運輸時間，涉及航材供應鏈的各個環(huán)節(jié)，因此航材渠道管理是航材按時交付的重要保證；6）實用性：航材預測應密切關(guān)注用戶使用航材的消耗情況、維修故障記錄、營運信息以及各類工程技術(shù)更改等航材相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)飛機的使用信息，不斷修正航材的品種和數(shù)量使之逐步趨于完善，以最大限度的發(fā)揮航材保障作用；7）經(jīng)濟性：與航材的自身價格、管理運輸成本、采購數(shù)量等因素有關(guān)，同時需要考慮航空公司的機隊規(guī)模、資金分配等因素，科學的航材計劃、合理的庫存控制是經(jīng)濟性要求研究的重要課題。

3、結(jié)構(gòu)航材需求分析與預測方法

結(jié)構(gòu)航材范圍包括飛機全壽命期內(nèi)所有維護、維修可能用到的結(jié)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)連接件以及原材料等，航材供應通常分為初始航材供應和持續(xù)航材供應，階段不同采用的備件儲備原則不同。對于新型號飛機面臨航材數(shù)據(jù)不完善、經(jīng)驗不足等問題，因此初始航材的需求分析與預測更具挑戰(zhàn)性。主制造商會根據(jù)航空公司的不同需求提供客戶化的航材支援供應方案，優(yōu)化結(jié)構(gòu)備件項目和數(shù)量，以保證用有限的資金達到最大航材保障率。本文結(jié)合不同機型的航材供應狀況，重點研究了飛機結(jié)構(gòu)備件預測方法和理論，總結(jié)了飛機結(jié)構(gòu)航材需求分析與預測主要方法：1）工程數(shù)據(jù)分析法；2）維修工程分析法；3）相似機型類比法；4）行業(yè)經(jīng)驗修正法。在飛機航材預測工作中，需采用多種方法相互修正，完善航材備件項目使得選用的航材更為合理準確。

3.1工程數(shù)據(jù)分析

型號研制之初，飛機維修工程分析尚未完成之前，可通過工程數(shù)據(jù)分析先行開展航材預測工作。依據(jù)工程數(shù)據(jù)分析法初步判定飛機潛在航材可遵循以下原則：a）是否具有可更換性；b）壽命是否小于飛機壽命。

（1）可更換性分析。飛機零組件可更換性分析是以工程物料清單（EBOM）、單機裝機零件清冊、數(shù)模為基礎，根據(jù)飛機結(jié)構(gòu)的裝配層級、連接關(guān)系找出飛機上可更換的結(jié)構(gòu)件及其連接件，并分析裝配件中的所有基本零件。具體方法如下：a）根據(jù)連接件性質(zhì)分析判斷某一級裝配件中的零組件是否可更換；b）根據(jù)結(jié)構(gòu)特點分析判斷零組件是否可更換或不能、不易更換；在分析過程中需考慮零部件功能的完整性。c）根據(jù)工藝規(guī)范辨識零組件組裝工藝中是否涉及密封、粘接、焊接等工藝，以此初步判斷該組件是否可更換。

（2）壽命分析。零部件設計時的試驗數(shù)據(jù)以及根據(jù)不同設計要求而確定的壽命值，可指導航材的儲備。壽命小于飛機壽命的零部件應選入備件：a）時壽件和時控件：對于時壽、時控件應考慮備件。時壽件是指航空產(chǎn)品的持續(xù)適航文件中有強制更換要求的部件。時控件是指到期需要作翻修、校驗、測試等工作的航材，使其可以恢復重新使用。對于時控件的報廢可以根據(jù)維修大綱中的壽命限定進行報廢。b）可修件：根據(jù)維修級別分析結(jié)果，判定零部件發(fā)生故障或損壞時需要修復還是報廢。對于需報廢的零部件應考慮備件。c）非金屬件：考慮其壽命、老化、變形、開裂等問題，應選入備件。

3.2維修工程分析

維修工程分析重點關(guān)注維修任務分析、定期維修分析、維修級別分析等，根據(jù)分析結(jié)果航材工程師梳理潛在備件項目及其使用、維修要求等要素，選擇合理的維修實際需要的正確航材。另外維修類手冊包含航材的重要信息需航材工程師持續(xù)關(guān)注，主要手冊有：a）圖解零件目錄（IPC）：包含飛機所有可更換的零部件、機載設備相關(guān)信息，描述了飛機結(jié)構(gòu)、各系統(tǒng)及組件的組成和分解。b）圖解零件清單（IPL）：包含制造商和供應商零部件中的潛在備件信息及備件的大修信息。c）維修計劃文件（MPD）、飛機維修手冊（AMM）、部件維修手冊（CMM）、結(jié)構(gòu)修理手冊（SRM）：包含計劃維修中涉及的所有可能用到的結(jié)構(gòu)件及其連接件。航材貴重件的數(shù)量占總庫存數(shù)量的10%左右，而其價值卻占總庫存航材價值的70%，因此，航材貴重件的維修分析是航材預測研究的重點。

3.3相似機型類比分析

對于新型號飛機由于沒有航材歷史消耗數(shù)據(jù)，可通過類比相似機型，參照其航材推薦清單以及航空公司實際運營中的航材消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合飛機自身的結(jié)構(gòu)特點完善備件項目。

3.4行業(yè)經(jīng)驗修正

本文根據(jù)行業(yè)專家多年的工作經(jīng)驗歸納總結(jié)了通常作為飛機結(jié)構(gòu)備件的項目：a）飛機上的互換件、替換件；b）可活動零部件如襟翼、副翼、方向舵、升降舵、縫翼、擾流板及其連接件；c）需頻繁進行拆卸維護的零部件；d）處在維護通道上需經(jīng)常拆卸安裝的結(jié)構(gòu)零部件以及系統(tǒng)部件維護時可能頻繁拆卸的結(jié)構(gòu)件；e）口蓋、支座、支架、接頭等應作為潛在備件等。

4、結(jié)構(gòu)備件選取流程

4.1選取備件項目

航材數(shù)據(jù)主要來源于工程數(shù)據(jù)、、供應商數(shù)據(jù)、試飛數(shù)據(jù)以及用戶使用消耗數(shù)據(jù)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)航材需求分析與預測方法，工程師篩選出飛機壽命期可能出現(xiàn)故障的、航線可更換的零部件，將其作為“潛在備件”。潛在備件確定后，依據(jù)航材預測的影響因素如：可靠性、重要性、互換性等信息對潛在備件進行反復修正分析優(yōu)化，制定合理的備件儲存計劃以滿足全球機隊的各種航材需求。潛在航材項目隨著飛機研制的進展加以不斷完善。當用戶選購飛機的構(gòu)型確定之后，根據(jù)用戶提供的機隊運營條件，如機隊規(guī)模、飛機日利用率、航材保障率、修理周轉(zhuǎn)時間等，制定客戶化航材推薦清單。

4.2確定備件數(shù)量

新型號飛機由于沒有歷史航材消耗經(jīng)驗數(shù)據(jù)，可靠性數(shù)據(jù)不完善等因素，經(jīng)過航材數(shù)學模型計算得出的航材數(shù)量尚不能滿足實際需求，因此備件儲備數(shù)量應在航材需求預測過程中不斷優(yōu)化，并進行人工修正。比如：對于重要性（ESS）為1的零部件，其可靠性數(shù)值（MTBUR）較高會導致數(shù)學模型計算得出的需求量為0，而實際運營中一旦缺少此類件會直接導致飛機不能放飛，因此，對于ESS為1的零部件通常不能零庫存。而對于ESS為3的零部件，根據(jù)資金可適當減少儲備。

4.3結(jié)構(gòu)備件選取流程圖

在實際工作中，飛機結(jié)構(gòu)備件選取的工作流程可參照圖1所示：

結(jié)束語

“在準確的時間、準確的地點提供準確的航材”是飛機制造商成功運營的根本目標。為進一步增強國產(chǎn)民機的市場競爭力，有必要科學深入地進行航材工程技術(shù)的研究與應用。本文的研究成果可供從事民用飛機客戶服務人員借鑒和參考，其具有廣泛的實用性。

參考文獻

[1]倪現(xiàn)存，左洪福，王華為，許娟.價值工程在民機首批航材計劃中的應用研究[J].航空維修與工程，2007，（6），50-52。

作者簡介

董興芝（1968年-），女，高級工程師，現(xiàn)主要從事航材工程與分析技術(shù)及其應用研究。