基于全壽命周期失效率的軍機地勤深化培訓需求研究

吳雪/航空工業(yè)成都飛機設計研究所

隨著科學技術的進步，航空武器裝備的使用效能和復雜程度日益同步上升，但是，地勤人員應具備的維護能力與其實際水平存在一定差距。如何快速提升地勤人員的能力水平，如何使培訓活動貫穿航空武器裝備的全壽命周期，充分發(fā)揮裝備的作戰(zhàn)效能，更好地維護和保障裝備，這些都是培訓活動要努力達到的目標。

1 現(xiàn)狀分析

目前采用的地勤人員培訓流程是：航空武器裝備設計單位接到型號裝備換裝理論培訓工作指令后，采用TNA 軍機培訓需求分析法，明確培訓目標，分析培訓大綱，結合任務分析和人員分析，保證培訓內容與任務需求貼合，形成培訓計 劃。

但作為編制依據的培訓大綱，其特點是大而全，著重介紹系統(tǒng)工作原理，不以任務為主線，不強調維護特點，少有涉及裝備長期使用后其特性的變化情況。此外，對學員技能水平分級要求比較宏觀，未細致劃分學員技能等級對應的知識點和考核要求，包括：

1）培訓內容較少涵蓋裝備全壽命周期。因此，地勤人員在裝備的使用、維護、檢查、調試和故障處理等作業(yè)中，經常反映培訓內容與實際使用中裝備的表現(xiàn)存在不一致，新故障新問題也經常是此前培訓中從未預見過 的。

2）按照部隊法規(guī)文件的規(guī)定，地勤人員應先完成基礎理論培訓，然后才接收新裝備。但在培訓回訪調研時發(fā)現(xiàn)，因培訓間隔周期偏長（可達半年），學員對培訓時學習的基礎理論知識存在遺忘現(xiàn)象，直接影響培訓效 果。

3）對學員受訓前后的技能水平缺乏比較明確的分級標準和要求，經常出現(xiàn)同一教員使用同一課件卻無法達到基本相同的培訓效果的情況。既不符合用戶的期望值，也在一定程度上浪費了培訓資源。

據此，筆者從“針對裝備全壽命周期不同階段的失效率特征”和“學員技能水平分級”兩個方面對培訓需求進行分析，以提高深化培訓的質量和效 能。

2 航空武器裝備全壽命周期各階段的失效率分析

失效率[1]是指在T1之前沒有發(fā)生故障，將在T1～T2間隔中發(fā)生的故障概率除以間隔的長度定義為失效率λ（T），用來描述裝備失效的發(fā)展過程。裝備的失效率λ 與其使用時間T 之間的關系如圖1 所示[2-3]。

根據現(xiàn)役成熟航空武器裝備的資料分析，它們在全壽命周期內不同階段的特征表現(xiàn)基本與常規(guī)失效率曲線近 似。

就全機而言，本文設定λ 為故障率；X 為故障總數(shù)量；T 為飛行總時間；Xn為子系統(tǒng)故障數(shù)。則故障率λ=X（故障總數(shù)量）/T（飛行總時間），X=∑（X1+X2+X3……+Xn）。

圖1 常規(guī)失效率曲線

要降低全機故障率，針對不同特點的X1、X2、X3等，不但需要從設計上降低每個子系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性，還需要采取預防性措施來防止?jié)撛诠收系膶嶋H發(fā)生，這顯然需要持續(xù)可靠的培訓作為支撐。

根據圖1 所示，產品在交付用戶使用后，在全壽命周期內的失效率依次經歷故障高發(fā)期、使用平穩(wěn)期和機體老化期。但培訓工作始于交付前，此時給用戶培訓的是大而全的內容，對用戶能力要求高，培訓效果不理想。應結合失效率劃分不同的培訓重點，逐漸提高知識的廣度和深度，以適應不同階段的失效率特點，更好地維護和保障裝備的正常使用。

2.1 故障高發(fā)期

裝備投入使用的早期，由于設計、制造、貯存、運輸?shù)热毕?，以及啟動、調試、運行不當?shù)热藶橐蛩兀b備本身尚未充分磨合（技術缺陷尚未完全暴露，成品尚未調試到最佳狀態(tài)），造成失效率較高。地勤人員對裝備的了解不充分不深入，又面臨盡快形成戰(zhàn)斗力的壓力，渴望盡量縮短T0，盡早消除早期缺 陷。

2.2 使用平穩(wěn)期

大部分缺陷已經暴露和糾正，裝備運轉逐漸正常，地勤人員的使用經驗也在逐步積累，失效率明顯下降趨于平穩(wěn)，這是裝備的最佳表現(xiàn)期，會執(zhí)行繁重的飛行科目和特定任務。此時的失效主要由非預期的過載、誤操作、意外的天災以及一些尚不清楚的偶然因素造 成。

2.3 機體老化期

裝備經過長期頻繁使用產生老化現(xiàn)象，開始接近壽命上限。疲勞、磨損、蠕變、腐蝕等引起的故障明顯上升。

3 培訓中應用失效率分析的考慮

從上述分析可知，在裝備全壽命周期不同階段導致失效率的內在原因各有不同，因此各階段的培訓應結合裝備的使用和壽命周期，有針對性地對維護人員進行換裝前理論培訓、換裝后使用維護培訓，提高維護人員的知識和技能水平，降低全機故障率，如圖2 所示。故障率的降低則代表了飛機裝備可靠性的提高。

參考此前培訓經驗，結合失效率特性和技能等級，提出初步規(guī)劃（見圖3）。

3.1 基礎理論培訓（換裝前）

讓學員理解“理論上為什么”、掌握“實際中是什么”、了解“應對時做什么”即可。各部件的失效預測表有助于引導學員重點記憶換裝過程中最先出現(xiàn)問題的系統(tǒng)和處理方法。

3.2 深化培訓（換裝后）

用戶接收裝備后獨立使用操作，故障樣本數(shù)逐漸累積，直至其規(guī)模達到足以修訂失效率分析預測模型，得到符合實際工作的預測結果，作為制定培訓方案的指導依據。同時，隨著任務類型的擴展，開始暴露出設計階段尚未考慮到的一些狀況，這類狀況應及時補充到失效率分析預測模型中。

1）故障高發(fā)期

由于基礎理論培訓與接收裝備、使用裝備等系列工作不同步，受訓人員對理論知識已出現(xiàn)遺忘現(xiàn)象，同時還要將很多精力投入裝備的日常使用，難以自行深化理論知識的學習。

圖2 科學而全面的培訓方案要素

因此，要用理論培訓進行有效干預，突出性能特性及保障方法等要點，強調實操實用以及對故障的快速反應，重點講解失效率高的系統(tǒng)，減少過早的磨損和損傷，消除隱患，預防故障，使裝備的技術狀態(tài)符合標準，幫助地勤人員獲得基本使用技能和建立保障信心，盡快度過對裝備陌生的惶恐階 段。

2）使用平穩(wěn)期

當裝備的失效率趨于平穩(wěn)的低位水平時，開始被大規(guī)模高強度使用，用戶也積累了足夠的使用經驗和使用信心，日常工作的重心轉移為周期性維護工作。

地勤人員主要通過對指定任務及科目直接相關的部件的檢查、測試，判明飛機、發(fā)動機及所屬系統(tǒng)、設備、成品的技術狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)早期磨損和損傷，根據系統(tǒng)、裝備的特性及參數(shù)變化，排除故障和隱患，進行清潔、潤滑、調整等保障工作，目的是保持和恢復飛機的可靠性，符合技術標準，保證裝備在下一個周期內能正常使用。

大而全的培訓不再適用，應針對突發(fā)性、偶然性的故障提供更深入更透徹的深化培訓，以提升用戶遭遇偶然故障時自行應對的能力。

此外，裝備不再局限于訓練使用，而是逐步在擴大戰(zhàn)術任務的比重，這也需要針對性強的培訓內容。例如，鏈路系統(tǒng)多出現(xiàn)偶發(fā)故障，必須加強檢查，持續(xù)跟蹤其使用狀態(tài)；任務系統(tǒng)實施武器發(fā)射，則應加強任務系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、動力系統(tǒng)的檢查和性能升級。

圖3 初步規(guī)劃

3）機體老化期

經過長時間的高強度作業(yè)后，裝備逐漸進入老化期，失效率逐步且明顯地升高，體現(xiàn)在結構件、管路件的磨損、開裂、銹蝕，密封膠等非金屬零部件老化、泄漏，線束出現(xiàn)覆層開裂、老化，電纜接插件出現(xiàn)銹蝕、不導通等故障。此階段的工作重點是加強預防性維護維修，控制失效率的快速上升，強化對飛行安全的保證。

因此，培訓應針對以上問題提出解決辦法，教授用戶如何分配維護時機、預測高故障率部位/系統(tǒng)并及時進行預防性檢查、對老化故障的排除、強調注意事項和使用限制，目的是保持裝備在使用壽命期間維持正常安全的使 用。

4 對學員技能水平分級的考慮

對此前培訓積累的資料和數(shù)據進行分析，認為學員的技能水平對培訓效果有直接影響。目前并沒有現(xiàn)成且成熟的學員技能水平標準和體系，且就具體個人而言，不同階段人員的知識和技能能力變化也是不同的。

1）故障高發(fā)期：裝備換裝后，故障頻繁出現(xiàn)，但因遺忘規(guī)律導致基礎理論知識儲備不足以支撐排除故障，人員不會檢查、不善維護，導致裝備故障率進一步增高。

2）使用平穩(wěn)期：較之前執(zhí)行更多的維修任務，任務的頻繁性導致突發(fā)性故障增多，排故難度增加，需要對各系統(tǒng)進行更深入的學習了解，人員的排故經驗和能力都在增加（多屬于事后補充，少有事前準備）。

3）機體老化期：各部件均不同程度存在老化、腐蝕現(xiàn)象，故障率不斷升高，工作量增加，應補充抗腐蝕抗老化的專業(yè)知識，并更加細致地對全機進行檢查監(jiān)控。

因此，對學員技能水平進行分級并進行相應的考核，既能保證培訓效果，也可為培訓效果的檢驗提供重要判 據。

表1 是參考已服役軍機的維護經驗制定的對學員技能水平等級劃分的規(guī)定。

結合裝備失效率分析和培訓需求，對人員受訓后的水平等級進行如下規(guī)劃。

1）基礎理論培訓（換裝前）：應保證全部學員的水平至少達到一級。

2）深化培訓（換裝后）

a.故障高發(fā)期：不低于一級，有較多人員達到二級。

b.使用平穩(wěn)期：除新分配人員外均達到和保持二級，且有部分人員達到三級。

c.機體老化期：少量新分配人員達到一級，絕大多數(shù)人員不低于二級，有較多人員達到三級和四級。

5 培訓策略應用示例

以某型航空武器裝備航電系統(tǒng)中的衛(wèi)通機載終端子系統(tǒng)為例，基于失效率分析結果，就基礎理論培訓、深化培訓進行實例分析（見圖4）。

5.1 基礎理論培訓（換裝前）

學員還未接觸實物，工作原理和故障模式不必過于深入，應著重介紹航電系統(tǒng)和衛(wèi)通機載終端子系統(tǒng)的功能，初步了解日常使用維護工作，幫助學員快速建立完整清晰的系統(tǒng)概念。授課方案如表2 所示。

表1 技能要求分級

圖4 衛(wèi)通機載終端子系統(tǒng)失效率曲線

5.2 深化培訓（換裝后）

1）故障高發(fā)期

故障率較高的主要原因有：因學習遺忘規(guī)律，系統(tǒng)原理知識弱化，無法處理跟丟現(xiàn)象；不了解鏈路不穩(wěn)定的原因，影響傳送質量和跟蹤質量，導致通信效果不好。得出如表3 所示的故障高發(fā)期結合失效性的授課方案。

2）使用平穩(wěn)期

用戶對系統(tǒng)的日常使用已經熟悉，一般的故障征候和故障能自行定位和消除。因此，培訓不但要細化子系統(tǒng)本身的內部交聯(lián)關系，更要強調子系統(tǒng)與全機各系統(tǒng)的交聯(lián)關系，以及本系統(tǒng)故障可能造成的連鎖故障的表現(xiàn)、后果及處置。授課方案如表4 所示。

3）機體老化期

系統(tǒng)逐步老化，表現(xiàn)為磨損、裂紋、不導通等現(xiàn)象。培訓重點是如何合理增加檢查頻率，掌握重點關注的部位/零部件、各種老化故障的處置措施，如表5 所示。

6 總結

得到深化培訓的初步方案后，再根據TNA 分析法，對各系統(tǒng)的培訓需求進行知識點組合，形成可執(zhí)行的培訓方案，從而使培訓規(guī)劃能夠覆蓋裝備使用全壽命周期，如圖5 所示。

作為一種基于失效率模型建立和迭代的裝備全壽命周期的培訓規(guī)劃，其實踐效果在相當程度上取決于對裝備使用情況的深入掌握，以及對部隊人員技術等級情況的準確把握。因此，今后的工作任重道遠，需要與部隊建立通暢的溝通機制，建立和維護專用數(shù)據庫，對數(shù)據進行分析，精確辨識部隊的培訓需求，并將研究結果落實到每一次實際培訓工作中。實施這些措施，不只是為了讓某一次或某幾次培訓達到預定效果，更重要的是以盡量短的時間周期幫助部隊形成和保持戰(zhàn)斗力。

表2 換裝前結合失效性的授課方案

表3 故障高發(fā)期結合失效性的授課方案

表5 機體老化期結合失效性的授課方案

圖5 完備的培訓方案制定策略