基于射頻技術(shù)的阻力傘保障流程優(yōu)化研究

谷雨軒，徐常凱，倪 彬

（空軍勤務(wù)學(xué)院航材四站系，江蘇徐州 221000）

0 引言

阻力傘是用來縮短飛機著陸或被迫中止起飛時滑跑距離的減速裝置，是保障飛機安全的重要裝備。目前，對于阻力傘的使用管理主要以人工記錄為主，飛行日保障的阻力傘數(shù)量可能達到上百具，處理各個業(yè)務(wù)流程中的事物也復(fù)雜繁多，這給保障人員帶來額外的工作壓力甚至影響作業(yè)效率。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和管理信息系統(tǒng)的逐漸普及，近年來各項飛行保障業(yè)務(wù)向著數(shù)字化、自動化方向發(fā)展，通過信息平臺實現(xiàn)信息傳遞和阻力傘使用管理可以有效節(jié)省保障業(yè)務(wù)的時間，提高保障效率，同時達到支撐航空救生保障精細化建設(shè)的目的[1]。在信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對阻力傘保障流程進行優(yōu)化研究具有現(xiàn)實意義。

1 基于射頻技術(shù)的阻力傘保障流程優(yōu)化總體思路

本文的研究思路是在提出問題和射頻技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、流程優(yōu)化理論的基礎(chǔ)上，分析我軍阻力傘保障流程現(xiàn)狀，設(shè)計出基于射頻技術(shù)的阻力傘保障流程優(yōu)化方案并進行優(yōu)化效果評價（圖1）。

圖1 阻力傘保障流程優(yōu)化的具體實施步驟

流程優(yōu)化理論中的ASME（American Society of Mechanical Engineers，美國機械工程師協(xié)會）分析法、Petri 網(wǎng)建模法，是對阻力傘保障流程診斷及流程優(yōu)化效果主要方法[2]。下面將通過這兩種分析方法對阻力傘保障流程優(yōu)化進行定量分析。

2 阻力傘保障流程分析

2.1 阻力傘保障流程現(xiàn)狀

阻力傘的保障業(yè)務(wù)主要涉及阻力傘的接收入庫、飛行準備、飛行實施、飛行結(jié)束階段[3]。阻力傘的保障是救生裝具室飛行保障的主要日常工作，目前我軍阻力傘保障管理中的信息化水平不高，許多信息管理還依賴于手工賬和單一的數(shù)據(jù)文件，在使用管理過程中存在無法掌握阻力傘裝機位置、剩余使用次數(shù)等問題，人工對數(shù)量龐大的阻力傘使用進行跟蹤登記，給保障人員造成了很大的壓力[3]。

2.2 基于ASME 的阻力傘保障流程分析

ASME 方法是以表格的形式，基于實際調(diào)研數(shù)據(jù)，通過建立分析表來判斷阻力傘保障業(yè)務(wù)活動中各個環(huán)節(jié)書否屬于增值[2]。對于阻力傘保障業(yè)務(wù)來說，增值活動指的是不能被消除或合并的能夠支持保障業(yè)務(wù)的活動，非增值業(yè)務(wù)也能夠?qū)ΡＵ蠘I(yè)務(wù)提供支持，但是屬于非必須活動。

通過調(diào)查收集某單位阻力傘保障流程數(shù)據(jù)，將阻力傘保障的主要業(yè)務(wù)活動梳理為20 項，建立阻力傘保障業(yè)務(wù)的ASME分析結(jié)果（圖2）。

從圖2 可以看出，非增值活動占25%左右、占比較高；檢查類的流程活動時間占比達到23.6%，其中包含入庫檢查、裝機前檢查、包裝前檢查，如果在裝機前檢查出現(xiàn)錯誤時需要重新分配新的阻力傘，就會增加選傘的時間和運輸?shù)臅r間，在阻力傘在信息系統(tǒng)不完善的情況下，人工操作較多；傳遞活動在時間和數(shù)量上占比最多，阻力傘的運輸傳遞是不可消除的增值活動，在這個過程中由于阻力傘流動性比較大，通常無法準確掌握每一具傘的具體狀態(tài)、使用情況，甚至出現(xiàn)丟傘的情況，對傳遞活動的把控亟待優(yōu)化；耽誤活動主要涉及領(lǐng)受飛行計劃和人工分配貨位、備用阻力傘數(shù)量和對象的確定，其中的信息處理通常需要有經(jīng)驗的業(yè)務(wù)人員進行對專業(yè)素養(yǎng)要求較高，且為非增值活動。通過以上分析，阻力傘保障業(yè)務(wù)中存在許多需要改進的業(yè)務(wù)問題，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對阻力傘流程設(shè)計優(yōu)化營滿足以下3 個方面需求：①信息輔助決策減少人工；②阻力傘使用管理可視化；③基礎(chǔ)設(shè)施改造。

圖2 阻力傘保障業(yè)務(wù)ASME 分析結(jié)果

2.3 射頻技術(shù)在阻力傘保障中的應(yīng)用

射頻系統(tǒng)主要由讀寫器、電子標簽和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3 個部分組成[4]。射頻技術(shù)在阻力傘保障中的應(yīng)用主要是通過在阻力傘上安裝RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）標簽結(jié)合讀寫設(shè)備實現(xiàn)對阻力傘的使用管理的控制[5]?；谏漕l技術(shù)的阻力傘保障需要信息系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)硬件搭建的支持來實現(xiàn)阻力傘保障信息、RFID 定位信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

阻力傘保障系統(tǒng)主要分為3 個部分，分別設(shè)置在救生裝具室、外場工作間、機庫，它們之間進行數(shù)據(jù)傳遞（圖3）。

圖3 信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

（1）救生裝具室出入庫模塊：安裝在救生裝具室出庫入庫口設(shè)置手持PDA（Personal Digital Assistant，掌上電腦）實現(xiàn)阻力傘的入庫，具備對從航材股接收的已經(jīng)安裝電子標簽的阻力傘裝備進行貨位分配以及庫存信息管理等系統(tǒng)功能。

（2）外場工作間出入模塊：保障開始前將任務(wù)用傘從包裝間轉(zhuǎn)移至機庫和保障結(jié)束后從撿傘車轉(zhuǎn)移至包裝間時，該系統(tǒng)可以自動讀取此次任務(wù)用傘信息[6]。

（3）外場裝機模塊：包括讀寫設(shè)備和天線設(shè)備，當此阻力傘在此區(qū)域裝機時實現(xiàn)對阻力傘裝機信息的收集，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸至救生裝具室計算機。

3 基于射頻技術(shù)的阻力傘保障流程優(yōu)化

結(jié)合阻力傘保障流程優(yōu)化內(nèi)容，在射頻技術(shù)和信息系統(tǒng)支持下，對阻力傘保障流程進行優(yōu)化設(shè)計，使用Petri 網(wǎng)建模對阻力傘保障流程進梳理，更加直觀規(guī)范地分析各要素之間的關(guān)系[7]。優(yōu)化前的Petri 網(wǎng)模型如圖4 所示，模型中的庫所元素和變遷元素的含義見表1。

圖4 優(yōu)化前后的阻力傘保障流程Petri 網(wǎng)模型

表1 優(yōu)化前后Petri 網(wǎng)模型要素

3.2 基于馬爾可夫鏈的優(yōu)化效果評價

利用馬爾科夫鏈對優(yōu)化前優(yōu)化后兩種方案進行定量分析，即把變遷T 轉(zhuǎn)換為實施速率λ[2]，把庫所P 轉(zhuǎn)化為狀態(tài)集M，根據(jù)兩種方案的馬爾科夫鏈計算各節(jié)點可達標識的穩(wěn)態(tài)概率作為評價流程性能的指標。優(yōu)化前后的馬爾科夫鏈分別如圖5 所示。

圖5 優(yōu)化前后的阻力傘保障流程馬爾可夫鏈

速率與變遷過程的消耗時間成反比，根據(jù)調(diào)查得到變遷T 的單位消耗時間，以60 min 為單位求倒數(shù)得出優(yōu)化前后變遷T 對應(yīng)的速率值λ 如表2。

表2 優(yōu)化前后變遷T 對應(yīng)的速率

由此得到馬爾科夫轉(zhuǎn)移過程的速率矩陣如下：

優(yōu)化前的速率值矩陣：

優(yōu)化后的速率值矩陣：

3.3 穩(wěn)態(tài)概率和變遷利用率的計算

3.3.1 計算穩(wěn)態(tài)概率

根據(jù)馬爾科夫鏈可得穩(wěn)態(tài)概率向量P=（P（M0），P（M1）…P（Mn）），其中P（Mn）為該狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率。根據(jù)公式Pλ=0，其中λ 為速率值矩陣、概率向量P 中的元素滿足。根據(jù)已知的速率矩陣解方程組得到穩(wěn)態(tài)概率。

（1）解得優(yōu)化前的穩(wěn)態(tài)概率：P（P（M0），P（M1）…P（M8））=（0.1，0.05，0.29，0.19，0.1，0.03，0.24，0.05，0.06）。

（2）優(yōu)化后的穩(wěn)態(tài)概率：P（P（M0），P（M1）…P（M8））=（0.07，0.22，0.14，0.05，0.09，0.03，0.22，0.05）。

3.3.2 計算Petri 網(wǎng)中的變遷利用率

變遷利用率可以依據(jù)穩(wěn)態(tài)概率求得，是使變遷執(zhí)行的所有可達標識的穩(wěn)態(tài)概率之和。在阻力傘保障流程中所有變遷的可達標識均是唯一的，因此可得優(yōu)化前后的變遷利用率（表3）。

表3 優(yōu)化前后的變遷利用率

根據(jù)變遷利用率可得，在優(yōu)化前的阻力傘保障流程中T2（選取阻力傘并檢查是否合格，送至外場機庫），T6（檢查核對數(shù)目，實施包裝）占整個業(yè)務(wù)過程中占比較大，原因在于人工決策制定阻力傘使用方案和人工賬物核對需要消耗時間和甚至重復(fù)操作。對比優(yōu)化后的變遷利用率可以看出，經(jīng)過射頻技術(shù)和信息系統(tǒng)的支持，同樣的業(yè)務(wù)時間縮短24.1%，同時可以省去人工清點阻力傘回收數(shù)目的工作環(huán)節(jié)，對提高業(yè)務(wù)效率、減少人員工作量的效果顯著。

4 結(jié)語

分析了阻力傘保障流程現(xiàn)狀，提出了基于射頻技術(shù)的優(yōu)化流程，通過Petri 網(wǎng)建模和馬爾可夫鏈穩(wěn)態(tài)分析，證明優(yōu)化方案具有一定效果，射頻技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以有效減少人工決策和人工登記核對的方面的工作量，提高了保障效率，加強了信息交互和跟蹤，對阻力傘精細化保障和救生裝備保障信息化建設(shè)具有現(xiàn)實意義。