飛行保障裝備基于狀態(tài)的維修決策支持系統(tǒng)研究

呂瑞，陶書弘

（1.航空工業(yè)沈陽飛機設計研究所；2.中國航發(fā)控制系統(tǒng)研究所，北京 100095）

伴隨著飛行保障設備的持續(xù)性發(fā)展，大容量、自動化、智能化、參數(shù)化屬于目前的主要發(fā)展方向，在實際的裝備系統(tǒng)不斷復雜的環(huán)境之下，所涉及到的設備數(shù)量以及類型也在不斷的增加。但是，當前關于飛行保障裝備的維修保障體制體系仍然比較陳舊，主要是以定期維修的計劃體系為主在，這一種體系模式必然會呈現(xiàn)出維修力度不足、維修過剩等相關問題，同時安全風險也比較多，在維修期間的不確定性因素還會導致停機時間過長，從而直接影響飛行保障裝備的使用價值。借助狀態(tài)維修的決策支持系統(tǒng)，可以更好的判斷飛行保障裝備的維修需求，并以運行數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)、特征參數(shù)等進行針對性的優(yōu)化、分析、評估以及預測，從而促使飛行保障設備可以更好的維持最佳狀態(tài)。對此，探討飛行保障裝備基于狀態(tài)的維修決策支持系統(tǒng)具備顯著是實踐性價值。

1 飛行保障裝備基于狀態(tài)的維修決策支持系統(tǒng)框架

決策支持系統(tǒng)本質上融入到?jīng)Q策、支持以及系統(tǒng)三項功能，并以大量的數(shù)據(jù)計算、有機的模型組合、人機交互性溝通、輔助性維修決策等方式為使用者提供科學的決策幫助。一整套全面性、系統(tǒng)化的飛行保障設備狀態(tài)維修決策支持系統(tǒng)應當滿足下面的幾點基礎性要求。（1）可以針對飛行保障裝備提供日常登記、常規(guī)維護、更換、管理等不同環(huán)節(jié)的技術支持。（2）可以對飛行保障裝備提供可靠性、重要性等相關指標的評價支持，并給予次提供維修決策的相關數(shù)據(jù)。（3）可以為飛行保障裝備的監(jiān)測點提供相關的信息管理以及監(jiān)控，同時按照設備本身的運行情況以及分析的結果進行對比，從而及時發(fā)放關于飛行保障裝備的狀態(tài)與故障等相關信心。（4）針對飛行保障裝備的故障問題進行分析，判斷可能存在的故障部位，同時對其中的故障可能風險因素，提供信息庫和診斷報告。（5）可以提供一個短期或長期的維修周期預測和優(yōu)化支持，并為維修周期提供決策性的支持。（6）可以及時制定具體的維修方案，同時針對方案本身提供審核性的評價。

按照上述的幾點功能要求，飛行保障裝備的狀態(tài)維修決策支持系統(tǒng)至少需要下面幾點功能模塊。

（1）系統(tǒng)管理。這一模塊的主要作用在于用戶的跟蹤與信息記錄，并針對用戶的權限提供統(tǒng)一性的配置與管理。

（2）綜合信息管理。這一模塊可以提供飛行保障裝備綜合信息的儲存與管理支持，這一些綜合信息主要涉及到設備的基礎信息、設備的變動信息、設備的運行信息、設備的潤滑管理信息以及RCM等數(shù)據(jù)管理支持。

（3）模塊庫管理。這一模塊可以提供一個模型庫的儲存管理以及運行管理等支持。

（4）FMEA分析。這一模塊可以為飛行保障裝備的故障進行針對性模塊分析，并按照具體的設備或者是系統(tǒng)，做好故障模塊和影響的分析，同時針對設備或系統(tǒng)本身的重要性進行分度，并針對設備的運行以及維修決策的需要提供相關的知識與數(shù)據(jù)。按照重要性的分析結果提供最佳的維修方案建議。

（5）狀態(tài)評價。這一模塊的主要功能在于為飛行保障裝備提供狀態(tài)評價的平臺。狀態(tài)評價過程中需要從設備數(shù)當中選擇一個系統(tǒng)或者是設備，并根據(jù)相關的規(guī)則從模型庫當中進行挑選，同時調用其中的內容進行評價，并按照最終的評價結果明確設備故障的具體狀態(tài)。

（6）故障診斷。這一模塊主要是按照狀態(tài)評價模塊所提供的結果，采取具體的故障診斷方式，并針對異常的狀態(tài)采用故障診斷處理，并判斷出具體的故障原因、故障部位以及故障模式，同時提供故障診斷的具體報告。

（7）狀態(tài)預測。這一模塊可以為飛行保障裝備提供狀態(tài)預測支持，針對狀態(tài)評價當中的異常運行的設備或者是系統(tǒng)進行預測，并采用預測的模型判斷后續(xù)一段時間的運行火使用情況，同時按照數(shù)據(jù)庫當中的閾值進行對比從而判斷壽命等數(shù)據(jù)。

（8）維修決策和優(yōu)化。這一模塊當中飛行保障裝備運行和維修決策屬于核心內容，其主要涉及到為周期性的維修決策。系統(tǒng)本身會先對設備的維修方法、周期進行判斷并優(yōu)化，并將維修的建議提供給具體的決策人員，決策人員可以按照設備的狀態(tài)評價結果以及越策的結果、維修建議等信息選擇出最佳的應對方案。

（9）維修任務。按照選定的維修方案執(zhí)行具體維修任務。

2 飛行保障裝備基于狀態(tài)的維修決策支持系統(tǒng)的整體設計

2．1 硬件結構

飛行保障裝備的維修決策支持系統(tǒng)主要是建設在內聯(lián)網(wǎng)絡之上，系統(tǒng)結構則是以Client/server模式為主。系統(tǒng)可以劃分為設備、功能以及網(wǎng)絡通信三個層面。設備層主要是為飛行保障裝備提供不同傳感器與數(shù)據(jù)采集站的支持。功能層則是以不同工作站、數(shù)據(jù)庫服務器為主，其主要的功能作用在于數(shù)據(jù)信息的采集以及分析處理，并完成部分狀態(tài)的評價、系統(tǒng)故障的分析，做好診斷、狀態(tài)預測以及維修決策和優(yōu)化等支持。網(wǎng)絡通信可以提供一個部分連接與交互性的通道，并應用以太網(wǎng)作為連接系統(tǒng)，應用TCP/IP協(xié)議作為主要的網(wǎng)絡通信協(xié)議。

2．2 軟件結構

飛行保障裝備的決策支持系統(tǒng)主要是以windows系統(tǒng)作為主體，系統(tǒng)的結構主要涉及到數(shù)據(jù)庫、知識庫以及模型庫。以數(shù)據(jù)庫為主，數(shù)據(jù)庫屬于決策支持系統(tǒng)的基礎性結構，其主要涉及到數(shù)據(jù)庫以及管理系統(tǒng)兩個方面。數(shù)據(jù)庫則是以飛行保障裝備維修決策的信息支持為主，其不僅涉及到設備的基礎信息以及設備的重要性評價結果，同時還會涉及到設備運行、維修歷史以及狀態(tài)預測等相關數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)可以完成對不同數(shù)據(jù)的描述、管理以及維護，同時數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)還支持數(shù)據(jù)的瀏覽以及數(shù)據(jù)關系的構建，同時還能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)報告的生成，并做好與模型庫的關聯(lián)，可以及時從模型庫當中獲取模型并將相關的數(shù)據(jù)模型計算結果傳送到知識庫，并實現(xiàn)閾值分析，從而為決策支持系統(tǒng)的故障判斷提供基礎。

2．3 工作流程

飛行保障裝備的狀態(tài)維修決策工作流程如下：

（1）根據(jù)相關的規(guī)則針對飛行保障裝備當中設備、子系統(tǒng)、部件等提供一個層次結構分明的裝備樹。

（2）針對不同的子系統(tǒng)提供故障模式以及影響分析判斷，并完成故障樹和可靠性統(tǒng)計相關分析計算，在獲得子系統(tǒng)的故障模式以及故障誘因基礎上，將上述數(shù)據(jù)存入到知識庫與數(shù)據(jù)庫當中。

（3）按照FMES分析的結果以及專家知識結果，對設備的重要性進行評價，同時獲得相關的指標。按照規(guī)則明確具體的設備和系統(tǒng)不同維修模式特征。為了進一步降低維修的成本，需要對重要性相對較低的設備應用定期維修方式。而對于重要性較高的設備則需要在正常使用狀態(tài)下應用例外維修方案。在設備出現(xiàn)潛在故障時，需要進一步強化監(jiān)督控制，規(guī)避異常風險事件的發(fā)生。在狀態(tài)檢測中出現(xiàn)超出閾值的現(xiàn)象則需要及時進行故障判斷并維修。為了更好的明確維修決策合理性，需要做好周期性的判斷。同時將評價的結果以及進維修決策的結果儲存到數(shù)據(jù)庫當中。

（4）針對重要的設備采用狀態(tài)采集以及檢測技術完成在線、離線的狀態(tài)評估。假設轉臺綜合系統(tǒng)的工作狀態(tài)正常，則系統(tǒng)可以持續(xù)進行。假設系統(tǒng)狀態(tài)超出了預定的閾值，則需要落實故障診斷，并按照診斷的具體結果以及裝備所需要承擔的任務做好預防性的維修決策。

（5）針對有維修需求的設備需要及時制定具體的維修方式。維修的方案制定必須按照設備的狀態(tài)評價的結果以及預測的結果做好運行和維修經(jīng)驗的分析；6、維修方案制定之后需要及時提交給維修保障人員提供綜合性的評價，并按照評價的結果進行維修，從而確保飛行保障裝備可以保持最大化的使用效益。

3 結語

綜上所述，飛行保障裝備的狀態(tài)維修決策支持系統(tǒng)可以借助數(shù)據(jù)庫的支持，實現(xiàn)對相關數(shù)據(jù)的采集、分析，并按照異常數(shù)據(jù)的表現(xiàn)采用計算、閾值對比等方式明確具體故障，并按照裝備本身的健康狀態(tài)提供維修決策，盡可能縮短維修的成本與時間，從而提升整個決策方案的可靠性。這一系統(tǒng)可以有效的改變傳統(tǒng)定期維修的方式，并適當?shù)难娱L設備的使用壽命以及工作的周期。但是，在具體應用中決策支持系統(tǒng)本身仍然屬于一個輔助角色，只能夠提供建議而不是指出最佳的答案，所以仍然需要相關工作者更好的了解裝備的特征與使用需求，從而最大程度的提高決策支持系統(tǒng)的使用效益。