維修BOM結(jié)構(gòu)在航空裝備修理行業(yè)的應(yīng)用探析

吳安新?韓梁?劉克鵬?許楠

摘 要 維修BOM（SBOM，Service Bill of Materiel ），是裝備維修企業(yè)從維修視角構(gòu)建的裝備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，將所有核心技術(shù)數(shù)據(jù)組織起來的一個中性的總框架。它是將航空裝備在全生命周期內(nèi)需要開展某種維修工作的物料或系統(tǒng)，根據(jù)特定的規(guī)則組織起來形成具有一定層級結(jié)構(gòu)的維修物料清單。SBOM貫穿了從設(shè)計資料的輸入轉(zhuǎn)化、到維修工藝文件的開發(fā)，最后通過給定規(guī)則挑選、組織形成型號裝備維修方案的工藝開發(fā)過程，是型號裝備在全生命周期內(nèi)數(shù)字化修理的基石。

關(guān)鍵詞 維修結(jié)構(gòu);數(shù)字化修理;維修物料清單;關(guān)系網(wǎng)

引言

當前，各設(shè)計、制造單位已廣泛應(yīng)用設(shè)計BOM（EBOM）、工藝BOM（PBOM）和制造BOM（MBOM）結(jié)構(gòu)，根據(jù)型號裝備（產(chǎn)品）特點將設(shè)計制造物料、設(shè)計參數(shù)指標、產(chǎn)品模型、裝配結(jié)構(gòu)、工藝步驟等組織起來，為工藝設(shè)計、產(chǎn)品制造提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并能反映出物料的傳遞和消耗過程。而裝備維修企業(yè)與設(shè)計、制造單位的工作性質(zhì)不同，并不需要對型號裝備的所有物料進行維修工作，且相應(yīng)的工藝方法、工藝路線、工藝組織等也并不相同，所以也就無法直接繼承研制單位的BOM結(jié)構(gòu)。要想有效承接研制單位的數(shù)據(jù)，數(shù)字化修理是維修行業(yè)必經(jīng)之路，因此需建立一套維修BOM結(jié)構(gòu)根據(jù)維修特點來承載型號裝備在全生命周期內(nèi)需開展維修工作的物料、系統(tǒng)及需落實保證的設(shè)計數(shù)據(jù)，同時可以基于該BOM完成型號裝備維修工藝文件的開發(fā)、工藝路線的劃分、工藝組織的規(guī)劃，并且能將生成的各維修數(shù)據(jù)根據(jù)一定的規(guī)則組織關(guān)聯(lián)起來。

1SBOM的概念介紹

SBOM是維修單位在產(chǎn)品修理研發(fā)過程中，面向產(chǎn)品使用維修保障工作定義的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)需開展預防性維護維修以及保持產(chǎn)品持續(xù)滿足要求或者可能發(fā)生失效從而需要修復或更換的系統(tǒng)、子系統(tǒng)或維修單元組件組成，以便于在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)定義和承載各項產(chǎn)品的維修活動[1-2]。

SBOM是維修單位維修研發(fā)過程的一項重要輸出物，它基于研制單位提供的EBOM和維修大綱等資料，將產(chǎn)品全生命周期內(nèi)需開展預防性維修工作或修復性維修工作的系統(tǒng)、子系統(tǒng)、LRU、SRU組成生成的BOM結(jié)構(gòu)[3]。

同時SBOM也是開展型號數(shù)字化修理研發(fā)后續(xù)工作的基石，根據(jù)研制單位給定的維修大綱要求，在SBOM的維修單元上定義周期性預防性維修工作、故障及修復性維修工作，關(guān)聯(lián)維修工作所需的工序及資源需求，從而有效指導產(chǎn)品的使用、維護和修理。當飛機開展維修計劃時，基于SBOM能夠快速篩選需要開展的維修工作，并提取相應(yīng)的維修工序組成生產(chǎn)工藝過程，從而為修理組織階段節(jié)省大量設(shè)計時間。

2SBOM的構(gòu)建規(guī)則

2.1 SBOM的編碼規(guī)則

維修單位定義的SBOM一般按照產(chǎn)品的功能層級組織，根據(jù)研制單位提供的SNS系統(tǒng)劃分表并結(jié)合GJB4855《軍用飛機系統(tǒng)劃分及編碼》標準組織并為系統(tǒng)、分系統(tǒng)及分分系統(tǒng)代碼賦碼;維修單元的編碼則統(tǒng)一按GJB6600《裝備交互式電子技術(shù)手冊》標準要求賦碼。編碼形式為：[機型（2-4位）]-型號識別碼（1位）-系統(tǒng)（2位）-分系統(tǒng)（2位）-分分系統(tǒng)（2位）-單元組件（2位）-分解碼（2位）分解差異碼（1位），示例見圖1。當同一系統(tǒng)、分系統(tǒng)或分分系統(tǒng)下有多個相同維修單元時，用分解碼加以區(qū)分。

2.2 SBOM的結(jié)構(gòu)

根據(jù)研制單位給定的SNS系統(tǒng)劃分表并結(jié)合GJB4855《軍用飛機系統(tǒng)劃分及編碼》標準，將SBOM進行層級劃分，設(shè)置系統(tǒng)級維修單元及單元組件。系統(tǒng)級維修單元可以是按功能劃分的系統(tǒng)（如機電系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)等），也可以是按產(chǎn)品部位劃分的結(jié)構(gòu)（如飛機的前機身、中機身等）。

以裝備型號/產(chǎn)品型號為根節(jié)點，系統(tǒng)維修單元為其下第一級節(jié)點，分系統(tǒng)維修單元為第二級節(jié)點，分分系統(tǒng)維修單元為第三級節(jié)點，單元組件為最末級維系單元。需要注意的是SBOM結(jié)構(gòu)中最末級的結(jié)構(gòu)只能是組件級維修單元，當系統(tǒng)級維修單元結(jié)構(gòu)下無分系統(tǒng)及分分系統(tǒng)時，則直接在其下級結(jié)構(gòu)設(shè)置組件級維修單元。SBOM維修結(jié)構(gòu)層級劃分及示例見圖2。

2.3 維修單元創(chuàng)建及屬性

維修單元是后續(xù)工藝文件開發(fā)基礎(chǔ)，型號裝備全生命周期內(nèi)所涉及的維修特性、維修工作、工序、工藝素材等數(shù)據(jù)都將基于維修單元創(chuàng)建并繼承維修單元相關(guān)屬性、與維修單元建立相應(yīng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進而形成一張該型號裝備全生命周期內(nèi)所有維修數(shù)據(jù)的“關(guān)系網(wǎng)”，后續(xù)通過維修單元的關(guān)系視圖即可查看與之相關(guān)的各類數(shù)據(jù)。

創(chuàng)建維修單元時，選擇其上一級的系統(tǒng)級維修單元進行創(chuàng)建，在創(chuàng)建屬性表單中選擇對應(yīng)的維修單元類型，維護名稱、機體分布部位信息，維修單元的編碼根據(jù)上級系統(tǒng)級維修單元的編碼規(guī)則進行繼承，創(chuàng)建界面及屬性見圖3。

2.4 維修單元配套關(guān)系

為確定型號裝備在全生命周期內(nèi)維修工作所涉及的維修范圍，還應(yīng)對單元組件配套關(guān)系進行維護，屬性表單見圖4。識別全生命周期內(nèi)需開展維修工作的產(chǎn)品/結(jié)構(gòu)及與其相關(guān)的物料，將物料從已有從物料系統(tǒng)中挑選出來并粘貼至維修單元配套屬性表單中，并維護與之相關(guān)的數(shù)量、配套關(guān)系等屬性。

在裝備的全生命周期內(nèi)，需要對其開展維修工作的產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)件需將配套關(guān)系屬性維護為“主件”;隨“主件”一同流轉(zhuǎn)（分解、修理、交付、安裝）的機件配套關(guān)系屬性維護為“附帶件”，相關(guān)主件欄選擇對應(yīng)配合的“主件”的編號;“配套”，不隨“主件”一同流轉(zhuǎn)，但需與“主件”配合使用的機件配套關(guān)系屬性維護為“附帶件”，相關(guān)主件欄選擇對應(yīng)配合的“主件”的編號。

3各數(shù)據(jù)與SBOM 的關(guān)系

圖5是航空裝備數(shù)字化修理的邏輯圖，從圖中不難看出，SBOM是數(shù)字化修理工藝發(fā)的基礎(chǔ)。

研發(fā)階段創(chuàng)建SBOM時，通過維修單元與承接研制單位的EBOM中的設(shè)計物料相關(guān)聯(lián)，形成了維修范圍;基于SBOM建立維修工作（W）與維修特性（C），維修特性（C）落實研制單位給定的設(shè)計指標;維修工作（W）生成時會伴隨其下生成一個方案任務(wù)（T，完成此項維修工作一種方案，如有多種方案可按需另建）;基于方案任務(wù)（T）創(chuàng)建對應(yīng)實現(xiàn)維修工作的工序（O），而維修工序（O）編制時應(yīng)落實對應(yīng)維修工作（W）下的維修特性（C），同時將需使用的工藝資源引用至工序中。由此可以看出，在研發(fā)階段通過SBOM生成或使用的各類數(shù)據(jù)都建立相互的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

完成研發(fā)階段的工藝開發(fā)后，在工程應(yīng)用階段基于SBOM根據(jù)維修原則篩選出相應(yīng)維修服務(wù)（M，維修工作清單），同步生成對應(yīng)的維修范圍（R，維修物料清單），同時將被篩選出的維修工作下的工序提取出來，再通過維修方案（S）的組織規(guī)劃，即完成了該次維修原則下的工藝流程及資源的組織。

生產(chǎn)階段即是將相應(yīng)維修方案的實例化執(zhí)行，完成該次維修任務(wù)，交付維修結(jié)果。

為方便理解，將型號裝備的維修工藝開發(fā)數(shù)據(jù)關(guān)系比作一棵大樹，那么SBOM就是這棵大樹的根基，設(shè)計資料就是養(yǎng)分，研發(fā)階段生成的各類數(shù)據(jù)就是大樹的主干，工程應(yīng)用階段被挑選出來的數(shù)據(jù)就是大樹的各個枝干，生產(chǎn)階段的實例化數(shù)據(jù)就是大樹結(jié)出的果實。

4結(jié)束語

數(shù)字化修理是航空裝備修理必然趨勢，數(shù)字化工藝系統(tǒng)各數(shù)據(jù)間的關(guān)系結(jié)構(gòu)就是該系統(tǒng)的底層建筑，SBOM作為該系統(tǒng)的根基，決定著系統(tǒng)是否有效運行、數(shù)據(jù)是否準確、關(guān)系是否完備等，對數(shù)字化修理起著關(guān)鍵作用。通過對SBOM的構(gòu)建，接收、承載、落實了研制單位的設(shè)計數(shù)據(jù)，覆蓋了型號裝備在全生命周期內(nèi)需開展維修工作涉及的維修物料范圍，同時基于SBOM創(chuàng)建的工藝數(shù)據(jù)將各類工藝資源進行了組織關(guān)聯(lián)，形成了一張數(shù)據(jù)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)關(guān)系管理和數(shù)據(jù)源追蹤[4]。通過對SBOM維修工作的篩選，實現(xiàn)了型號裝備在全生命周期內(nèi)不同維修原則下的工藝重組，提高了航空裝備修理企業(yè)的裝備保障能力。

參考文獻

[1] 蔣劍.敏捷制造系統(tǒng)BOM數(shù)據(jù)生成及管理研究[D].西安理工大學，2007.

[2] 楊海成，王俊彪.數(shù)字化設(shè)計制造基礎(chǔ)[M].西北工業(yè)大學，2007.1.

[3] 盧鵠，于勇，楊五兵.飛機單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源集成模型研究[J].航空雪豹，2010，31（4）：836-841.

[4] 張榮霞，張樹生，周競濤.基于MBD的零件制造模型管理[J].制造業(yè)自動化，2011，33（16）：6-9.

作者簡介

吳安新，男，安徽蕪湖人;畢業(yè)院校：沈陽航空航天大學，專業(yè)：機械設(shè)計及自動化，學歷：本科，現(xiàn)就職單位：國營蕪湖機械廠，研究方向：飛機操縱系統(tǒng)修理，數(shù)字化修理相關(guān)研究。