大中型無人機(jī)維修保障體系建設(shè)的思考

無人機(jī)產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代航空航天技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)領(lǐng)域融合發(fā)展形成的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，也是我國為數(shù)不多的可在高新技術(shù)領(lǐng)域與歐美日俄實(shí)現(xiàn)并跑甚至領(lǐng)跑的產(chǎn)業(yè)之一?！笆濉币詠恚瑹o人機(jī)從軍用到民用、從消費(fèi)到工業(yè)，得到了極為廣泛的應(yīng)用，眾多產(chǎn)業(yè)通過“無人機(jī)+”增值賦能，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)升級換代。工信部在《關(guān)于促進(jìn)和規(guī)范民用無人機(jī)制造業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中指出：“到2025年，民用無人機(jī)產(chǎn)值達(dá)到1800億元，年均增速25%以上。四川、廣東、湖南、海南、陜西、江蘇、上海等眾多省市均在產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中將無人機(jī)產(chǎn)業(yè)定位為須著力打造的極具發(fā)展?jié)摿Φ膬?yōu)勢產(chǎn)業(yè)。在百年之未有的大變局下，無人機(jī)裝備對部隊?wèi)?zhàn)斗力生成、提升國家安全的作用更加突出?！绷?xí)近平主席在空軍航空大學(xué)視察參觀時講話，“要加強(qiáng)無人作戰(zhàn)研究，加強(qiáng)無人機(jī)專業(yè)建設(shè)，加強(qiáng)實(shí)戰(zhàn)化教育訓(xùn)練，加快培養(yǎng)無人機(jī)運(yùn)用?！?隨著無人機(jī)系統(tǒng)在軍民領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，無人機(jī)市場規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，除了消費(fèi)級無人機(jī)的持續(xù)火熱，工業(yè)級無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保、航測、警用、電力、能源、環(huán)保、應(yīng)急、人工影響天氣等領(lǐng)域成為新的熱點(diǎn)。隨著行業(yè)應(yīng)用的深入，中小型無人機(jī)因續(xù)航、載荷、環(huán)境適應(yīng)能力不足而短板凸顯，大中型無人機(jī)技術(shù)、產(chǎn)品創(chuàng)新加速，應(yīng)用領(lǐng)域快速拓展，市場迎來較大增長。2020年5月中國民用航空局航空器適航審定司在《民用無人機(jī)產(chǎn)品適航審定管理程序（試行）》和《民用無人機(jī)系統(tǒng)適航審定項(xiàng)目風(fēng)險評估指南（試行）》（民航適發(fā)〔2020〕9號）中規(guī)定，為了滿足公眾對民用無人駕駛航空活動的需求，促進(jìn)我國民用無人機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)和安全運(yùn)行，根據(jù)其實(shí)際使用情況，提出基于風(fēng)險的適航審定原則，實(shí)施分級審定。基于風(fēng)險管理的無人機(jī)適航審定進(jìn)入實(shí)質(zhì)性運(yùn)作階段，系統(tǒng)的維修保障體系是大中型無人機(jī)安全適航運(yùn)行的基礎(chǔ)與重要保障，其體系的探索建設(shè)也迫在眉睫。

1 適配產(chǎn)業(yè)發(fā)展，亟需探索建設(shè)大型無人機(jī)維護(hù)保障體系

在“十三五”規(guī)劃的第五部分高端裝備，第18條內(nèi)容中明確指出要推進(jìn)干支線飛機(jī)、直升機(jī)、通用飛機(jī)和無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化。無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化成為“十三五”規(guī)劃新風(fēng)口。在“十三五”期間，無人機(jī)行業(yè)在各方面都快速發(fā)展。在技術(shù)方面，隨著航空技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的發(fā)展與融合，無人機(jī)技術(shù)從平臺系統(tǒng)到載荷數(shù)據(jù)處理技術(shù)得到快速發(fā)展；在需求應(yīng)用方面，無人機(jī)從軍用到民用、從消費(fèi)到工業(yè)，應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的拓展；在社會基礎(chǔ)方面，無人機(jī)從專業(yè)群體到普通大眾人群，得到了廣泛認(rèn)知與認(rèn)同。無人機(jī)快速發(fā)展也帶來很多問題，“黑飛”現(xiàn)象層出不窮，帶來極大的安全隱患。在“十三五”期間，無人機(jī)從自由“黑飛”到分級分類的風(fēng)險管控試點(diǎn)，相關(guān)法規(guī)體系逐漸建構(gòu)。

“十四五”規(guī)劃中指出未來國家戰(zhàn)略性科學(xué)計劃將瞄準(zhǔn)人工智能、量子信息、集成電路、空天科技等前沿領(lǐng)域，實(shí)施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項(xiàng)目。無人機(jī)行業(yè)作為具有重大戰(zhàn)略意義的行業(yè)，未來將向自主控制、高生存力、高可靠性、互通互聯(lián)互操作等方向發(fā)展。未來，無人機(jī)需求將從產(chǎn)品性能需求向以任務(wù)作業(yè)與服務(wù)能力為核心的需求轉(zhuǎn)變；無人機(jī)任務(wù)與作業(yè)領(lǐng)域?qū)⑾蚨鄻踊I(yè)化方向發(fā)展；民用無人機(jī)將從消費(fèi)工業(yè)應(yīng)用向無人機(jī)運(yùn)輸拓展；無人機(jī)平臺將向長航時大中型化和微小型使用靈活化兩極發(fā)展。無人機(jī)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展已勢不可擋，未來我們的生活中將出現(xiàn)越來越多的無人機(jī)。

隨著大中型復(fù)雜無人機(jī)廣泛應(yīng)用，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)生態(tài)將系統(tǒng)建構(gòu)，無人機(jī)研制生產(chǎn)運(yùn)營正逐步分離，專業(yè)化無人機(jī)運(yùn)營公司將成為無人機(jī)購買及應(yīng)用的主力軍。無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，由于輕型無人機(jī)使用相對簡單易學(xué)，對使用者入門門檻相對較低等原因，無人機(jī)企業(yè)多是研制生產(chǎn)運(yùn)營一體化，產(chǎn)品多由行業(yè)使用者購買。隨著中大型無人機(jī)的廣泛應(yīng)用，無人機(jī)操控、作業(yè)、維護(hù)要求越來越高，空域申請規(guī)范化使用等客觀條件使得無人機(jī)運(yùn)營專業(yè)化。無人機(jī)產(chǎn)業(yè)將進(jìn)一步細(xì)分，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系將從10個領(lǐng)域系統(tǒng)建構(gòu)：圍繞無人機(jī)系統(tǒng)與任務(wù)載荷制造的研發(fā)生產(chǎn)、試驗(yàn)試飛服務(wù)；基于風(fēng)險管理的無人機(jī)設(shè)計/生產(chǎn)函的適航服務(wù)；圍繞無人機(jī)系統(tǒng)運(yùn)營商的運(yùn)營服務(wù)；基于安全與適航的維護(hù)維修保障服務(wù)；面向運(yùn)營與作業(yè)的機(jī)場、空域、氣象、航路服務(wù)；特別是面向無人機(jī)物流與運(yùn)輸?shù)暮骄€航路服務(wù)；基于安全與風(fēng)險的綜合監(jiān)管服務(wù)；面向行業(yè)應(yīng)用作業(yè)的飛行作業(yè)服務(wù)；無人機(jī)應(yīng)用信息與數(shù)據(jù)處理服務(wù)；支撐無人機(jī)全產(chǎn)業(yè)鏈的人才培養(yǎng)與培訓(xùn)服務(wù)。如圖1所示。

無人機(jī)行業(yè)全面快速發(fā)展，無人機(jī)維修保障體系也需要跟上步伐。相對傳統(tǒng)飛行器而言，無人機(jī)系統(tǒng)自身特性帶來新的維修需求，在機(jī)型與任務(wù)方面將呈現(xiàn)更加多元化；人機(jī)系統(tǒng)、維修人員的需求將更加復(fù)雜化、多樣化；在維修保障方面，飛行器、任務(wù)載荷、控制站、數(shù)據(jù)鏈路等特殊的構(gòu)成部分對維修保障提出了更新、更高的要求。然而，無人機(jī)系統(tǒng)的包裝、運(yùn)輸、組裝和拆卸等環(huán)節(jié)可能會引入人為缺陷。

目前，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速，維修保障體系并沒有跟上步伐。維修保障體系與產(chǎn)業(yè)發(fā)展并不適應(yīng)，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是缺乏頂層設(shè)計，維修理念與理論研究滯后于技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。二是缺乏標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)，維修保障資源特別是維修保障基礎(chǔ)設(shè)施缺乏、系統(tǒng)故障模式和故障數(shù)據(jù)等軟硬件技術(shù)資源規(guī)范缺失，維修人員資質(zhì)與職業(yè)體系尚未建立。三是維修技術(shù)研究不足，核心維修保障能力形成滯后。四是政策法規(guī)制度尚未覆蓋，通用的維修管理系統(tǒng)尚未形成。技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、廣泛的軍民應(yīng)用，迫切需要轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)的維修保障思維加快探索，建構(gòu)適配產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大中型無人機(jī)維修保障體系。

2 基于安全與適航的大型無人機(jī)維護(hù)保障體系建設(shè)的幾點(diǎn)思考

2.1 指導(dǎo)思想

我國有人機(jī)的體系大多數(shù)都是“拿來主義”，在早期大都是直接引進(jìn)歐美或前蘇制標(biāo)準(zhǔn)。大中型無人機(jī)維修保障體系的建構(gòu)正在回歸正向制定過程，基于工業(yè)實(shí)踐形成企業(yè)規(guī)范，從企業(yè)規(guī)范總結(jié)而形成行業(yè)規(guī)范，從行業(yè)規(guī)范提煉建構(gòu)體系。

大中型無人機(jī)維修保障體系的建構(gòu)要與行業(yè)的發(fā)展需求相適應(yīng)，要學(xué)習(xí)借鑒，更要創(chuàng)新實(shí)踐。新的領(lǐng)域，新的機(jī)會，新的思路：一是要具有徹底的開放性，各責(zé)任主體能夠自由、自主參與，能夠適應(yīng)發(fā)展；二是要具有統(tǒng)一的約束性，清晰的邊界條件，各責(zé)任主體能夠自我創(chuàng)新、能夠平等溝通。三是要具有分布與互聯(lián)性，簡單適用，才能高效暢通；層級合理，才能有效控制。四是要具有統(tǒng)一的適航性，貫徹基于風(fēng)險的適航評估審定；打通軍民體系壁壘，既有傳統(tǒng)民航的規(guī)范性，又有裝備體系的技術(shù)性；既能滿足國內(nèi)需要，又要與國際接軌，便于走出去。五是要具有適度的安全性，基于實(shí)際需要，注重風(fēng)險管控，又不過度寬泛。六是要具有軍民一體性，既重性能，又重狀態(tài)；既保軍，又便于民。

2.2 模型建構(gòu)

建構(gòu)大中型無人機(jī)的維修保障體系其目的是保持、恢復(fù)無人機(jī)系統(tǒng)達(dá)到規(guī)定的技術(shù)與適航狀態(tài)。維修保障是一個寬泛的概念，既包括技術(shù)活動、又包括管理活動，更是一個體系運(yùn)行過程。在大中型無人機(jī)維修保障體系的建構(gòu)過程中可以引入霍爾的系統(tǒng)工程理論，建立如圖2所示的體系模型。系統(tǒng)模型包括管理體系、內(nèi)容體系、要素體系三個維度。管理維是維修保障職能分配與約束，要素維是維修管理的對象，內(nèi)容維是維修保障實(shí)現(xiàn)的過程，三者相互作用形成三維立體結(jié)構(gòu)，是組織、方法、過程與資源有機(jī)結(jié)合整體。管理體系通過要素的管理和作業(yè)內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)過程的管理、資源的分配、體系的管控、考核評價等。要素體系是管理體系實(shí)現(xiàn)的操作對象，也是內(nèi)容體系實(shí)現(xiàn)價值的資源體條件。內(nèi)容體系通過要素實(shí)現(xiàn)維修保障作業(yè)過程并相應(yīng)管理體系的監(jiān)督和考核。

大中型無人機(jī)維修保障體系建構(gòu)需要從管理體系、內(nèi)容體系、要素體系三個維度進(jìn)行建構(gòu)。在維修保障管理體系建設(shè)方面，需要基于基于性能、基于狀態(tài)建構(gòu)管理思想；基于軍民統(tǒng)一，高效融合建構(gòu)管理體制機(jī)制；基于務(wù)實(shí)、科學(xué)、發(fā)展，建構(gòu)政策法規(guī)。在維修保障要素體系方面，需要在維修人員管理、維修產(chǎn)品管理、維修方法、實(shí)施評估等方面進(jìn)行建構(gòu)；在維修保障內(nèi)容體系方面，需要在維修設(shè)計、維修作業(yè)技術(shù)文件、維修作業(yè)機(jī)構(gòu)、維修保障科研、維修保障訓(xùn)練等方面建構(gòu)。模型搭建后，各系統(tǒng)的設(shè)計建設(shè)將是較為長期的漸進(jìn)過程，要素體系中的維修人員資質(zhì)體系設(shè)計建構(gòu)是需要優(yōu)先考慮的重要體系之一。

3 基于適航理念的大中型無人機(jī)機(jī)型維修人員資質(zhì)體系設(shè)計

以下介紹的大中型無人機(jī)機(jī)型維修人員資質(zhì)體系是根據(jù)某系列中高空長航時、偵察/打擊一體化多用途無人機(jī)軍民用需求設(shè)計建構(gòu)。該無人機(jī)系統(tǒng)具有全自主水平輪式起降和巡航飛行能力、空地協(xié)同能力、地面接力控制能力，平臺飛行性能、載荷裝載能力、數(shù)據(jù)傳輸與控制能力優(yōu)秀，可適應(yīng)復(fù)雜使用環(huán)境下的多種任務(wù)需求。在國際上已為用戶提供了基于任務(wù)需求的多種解決方案，已成功裝備多個用戶，實(shí)現(xiàn)大強(qiáng)度常態(tài)化使用和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，戰(zhàn)果顯著；在國內(nèi)已在人工影響天氣、應(yīng)急通訊中繼等領(lǐng)域深入應(yīng)用，發(fā)揮著重要作用。該體系的搭建既要考慮對標(biāo)國際標(biāo)準(zhǔn)體系，滿足國外用戶需求，又要滿足國內(nèi)大中型無人機(jī)系統(tǒng)適航取證與安全運(yùn)行的需要。

3.1 總體思路

首先是學(xué)習(xí)借鑒、系統(tǒng)建構(gòu)?；诳蛻粜枨?，學(xué)習(xí)民航在有人機(jī)適航管理方面的成功經(jīng)驗(yàn)和好的做法，借鑒國外軍民無人機(jī)相關(guān)規(guī)章條例要求，融入無人機(jī)機(jī)務(wù)維修專業(yè)體系的相關(guān)內(nèi)容。二是基于維修人員工作類別，立足其崗位任職能力與職業(yè)成長。三是專業(yè)融通與專業(yè)精通，維護(hù)保障通用化，故障修理專業(yè)化。四是基于軍民融合與國際接軌。

3.2 維修工作類別

分析某型無人機(jī)在國內(nèi)外的使用情況，提出了大中型無人機(jī)的維修工作的類別，主要包括例行工作與非例行工作。例行工作是指一般勤務(wù)工作，主要包括：（1）進(jìn)出場指揮、停放、推、拖、擋輪檔、拿取和堵放各種堵蓋；（2）為飛機(jī)提供電源、氣源、加（放）油料、充氣；（3）必要的清潔和除冰、雪、霜；（4）控制站的布站與收置；（5）機(jī)體的分解與恢復(fù)；（6）其他必要的勤務(wù)工作。非例行工作主要是檢查、排故、翻修等，包括：（1）飛行前、后例行檢查（包含但不限于機(jī)庫內(nèi)、機(jī)庫外項(xiàng)目、起飛點(diǎn)檢查）等航線維修工作；（2）無人機(jī)系統(tǒng)功能性測試；（3）無人機(jī)系統(tǒng)周期性定檢；（4）排故與修理；（5）改裝與翻修。

3.3 大中型無人機(jī)機(jī)型維修人員資質(zhì)體系框架

在滿足當(dāng)前軍民用航空器用戶需求的前提下，以現(xiàn)有某型大中型無人機(jī)系統(tǒng)維修的規(guī)范為基礎(chǔ)，參照中國民用航空局、中央軍委裝備發(fā)展部相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，借鑒國外大型無人機(jī)系統(tǒng)維修人員先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，按照“分類”與“分級”結(jié)合的原則構(gòu)建大中型無人機(jī)系統(tǒng)機(jī)型維修人員資質(zhì)體系。體系框架如圖3所示，體系核心內(nèi)容如下：

3.3.1機(jī)型維修人員分級

基于維修人員工作類別，結(jié)合其崗位任職能力與職業(yè)成長，將大中型無人機(jī)系統(tǒng)維修人員分為3、5、7、9級，如圖3所示。其中，3級機(jī)型維修人員（Apprentice Level 3）是指能夠完成無人機(jī)系統(tǒng)一般勤務(wù)，飛行前、后例行檢查等航線維護(hù)工作；具備一般成部件拆卸/安裝能力，常規(guī)飛行保障能力；具備人為差錯防控能力和質(zhì)量、安全意識。5級機(jī)型維修人員（Journeyman Level 5）是指能夠完成無人機(jī)系統(tǒng)功能性測試、周期性定檢等工作；具備無人機(jī)系統(tǒng)檢查、保養(yǎng)、典型故障排除、復(fù)雜成部件拆卸/安裝能力；具備工作分配、組織實(shí)施、檢（抽）查和總結(jié)改進(jìn)的能力；具備質(zhì)量隱患、安全風(fēng)險的識別和處置能力。7級機(jī)型維修人員（Craftsman Level 7）是指能夠完成系統(tǒng)排故與修理；具備更高的修理、檢查、故障定位和診斷技術(shù)；能分析本機(jī)型或相似機(jī)型的歷史質(zhì)量、安全問題和事故；能制定計劃、控制進(jìn)度，組織管理維修項(xiàng)目。9級機(jī)型維修人員（Superintendent Level 9）是指能夠組織完成改裝與翻修；能解釋和解決技術(shù)問題；了解國家、省（直轄市、自治區(qū)）、行業(yè)的航空法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)；具有預(yù)估、預(yù)算和管理維修項(xiàng)目資金的能力。

3.3.2機(jī)型維修人員專業(yè)設(shè)置

3級維修人員不分專業(yè)。5級及以上維修人員設(shè)置五個專業(yè)：機(jī)電維修（ME）、航電維修（AV）、發(fā)動機(jī)維修（PP）、控制站維修（CS）、任務(wù)載荷維修（MP）。其中，控制站維修專業(yè)包含鏈路地面終端、差分引導(dǎo)站維修，航電維修專業(yè)包含鏈路機(jī)上終端維修。

3.3.3 專業(yè)簽署限制

證書持有人員按5級、7級、9級專業(yè)培訓(xùn)大綱完成升級培訓(xùn)，可申請在該證書上增加相應(yīng)等級的專業(yè)簽署。證書持有人員的專業(yè)簽署須按5級、7級、9級對應(yīng)專業(yè)逐級晉升。證書持有人員可以跨專業(yè)參加培訓(xùn)，考核合格后增加相應(yīng)專業(yè)簽署。

4 結(jié)束語

無人機(jī)的本質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)據(jù)驅(qū)動并受到航空航天相關(guān)法規(guī)監(jiān)管的空中移動智能體，作為一種基于未來的智能載體，引導(dǎo)驅(qū)動現(xiàn)代航空航天、通信導(dǎo)航、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)融合發(fā)展，對科學(xué)、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展驅(qū)動效應(yīng)顯著。“十四五”期間，在現(xiàn)有的航空航天產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上，我國獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)和政治環(huán)境正在推動無人機(jī)、個人空中移動和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施層的發(fā)展，使其得以運(yùn)行，隨著相關(guān)法律法規(guī)的逐步建構(gòu)完善，無人機(jī)規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)生態(tài)將系統(tǒng)建構(gòu)。大中型無人機(jī)系統(tǒng)軍民應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒖焖偻卣?，為確保適航、提升安全運(yùn)行能力，其維修保障體系也需要加快建設(shè)步伐。本文是根據(jù)2021年北京“第三屆中國智慧通航發(fā)展高峰論壇暨‘十四五中大型無人機(jī)發(fā)展研討會”上的論壇報告整理而成，僅按基于適航理念和軍民融合的思路，對大中型無人機(jī)維修保障體系的建設(shè)提出了一些構(gòu)想與探索，要建立系統(tǒng)的體系還任重道遠(yuǎn)，需要各方協(xié)同努力，共同促進(jìn)，深入探索實(shí)施。

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作者簡介

何先定，教授、高級工程師，主要研究方向?yàn)闊o人機(jī)應(yīng)用技術(shù)、航空維修技術(shù)。

*基金項(xiàng)目：適應(yīng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，產(chǎn)教科融合建設(shè)高水平無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的探索

項(xiàng)目編號：2021067K（四川省職業(yè)教育教學(xué)改革研究重大項(xiàng)目）