維修工程分析相關(guān)方法在綜合保障中的應(yīng)用

■ 陳杰 唐平一 / 中國航發(fā)動研所 劉一鳴 / 中國航發(fā)研究院

維修工程分析在航空發(fā)動機全生命周期的各個階段都發(fā)揮著重要作用。明確航空發(fā)動機維修工程分析的技術(shù)要求、總體架構(gòu)和內(nèi)外部接口關(guān)系，構(gòu)建具有可操作性的流程與方法，能夠為航空發(fā)動機開展維修工程分析提供指導(dǎo)。

維修工程分析（MEA）是航空發(fā)動機全生命周期綜合保障中須持續(xù)開展的集技術(shù)與管理于一身的重要活動。維修工程分析是《S3000L后勤保障分析國際程序規(guī)范》中與維修相關(guān)的各分析活動的總稱。S3000L是由歐洲航空航天與防務(wù)工業(yè)協(xié)會(ASD)制定的后勤保障分析（LSA）規(guī)范[1]，規(guī)定了LSA的工作流程和工作包、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)元素和數(shù)據(jù)模型及信息交換等內(nèi)容，明確了與其他綜合保障S系列標準的接口關(guān)系[2]。基于S3000L的維修工程分析技術(shù)是目前國際上廣泛使用的分析技術(shù)。航空發(fā)動機維修工程分析活動的選擇，需要結(jié)合發(fā)動機產(chǎn)品使用及用戶要求，選擇合適的維修工程分析活動，同時要覆蓋所有的維修任務(wù)需求、維修資源規(guī)劃和維修經(jīng)濟性等3方面內(nèi)容。結(jié)合發(fā)動機產(chǎn)品維修工程分析要求，維修工程分析需要給出維修什么、怎么維修、何時維修、所需資源、維修性和經(jīng)濟性等幾個方面的內(nèi)容，如圖1所示。

圖1 維修工程分析技術(shù)的選擇

維修工程分析總體框架

維修工程分析是航空發(fā)動機綜合保障的基礎(chǔ)和核心，對發(fā)動機維修要求進行約束，是確定維修對象、維修程序、維修資源、維修費用的基礎(chǔ)。維修工程分析起到承上啟下的作用，上游連著產(chǎn)品設(shè)計，下游連著服務(wù)產(chǎn)品，對維修培訓(xùn)、備件初始規(guī)劃、技術(shù)資料、工具設(shè)備提供基礎(chǔ)輸入。建立航空發(fā)動機維修工程分析總體框架，應(yīng)依據(jù)航空發(fā)動機維修保障的實際需求，以維修服務(wù)總體策劃為目的，以維修任務(wù)為中心，具體如圖2所示。

圖2 維修工程分析總體框架

其中，維修工程分析主要的工作內(nèi)容包括計劃維修分析（SMA）、后勤保障分析-故障模式影響分析（LSA-FMEA）、 排 故 分 析（TSA）、損傷與特殊事件分析（DSEA）、后勤相關(guān)使用分析（LROA）、維修任務(wù)分析（MTA）和修理級別分析（LORA）等。

維修工程分析內(nèi)外部接口關(guān)系定義

維修工程分析是連接產(chǎn)品設(shè)計和維修類客戶服務(wù)產(chǎn)品的紐帶，以分析源數(shù)據(jù)作為輸入，是必要的分析基礎(chǔ)和服務(wù)產(chǎn)品開發(fā)前提條件。源數(shù)據(jù)主要包括設(shè)計要求文件、客戶需求文檔、可靠性/安全性/維修性/測試性分析報告、三維工程數(shù)據(jù)集、材料及工藝、試驗試飛數(shù)據(jù)以及飛機與發(fā)動機的接口數(shù)據(jù)等?；谠磾?shù)據(jù)開展各項分析工作，分析結(jié)果服務(wù)于產(chǎn)品的使用與維修，各類維修任務(wù)經(jīng)過MTA分析后，確定各類保障資源，并輸出給技術(shù)資料、備件、工具/設(shè)備和培訓(xùn)等部門，最終形成各個服務(wù)產(chǎn)品。維修工程分析的輸入輸出關(guān)系如圖3所示。

圖3 維修工程分析接口關(guān)系

MEA內(nèi)部及外部接口關(guān)系具體如下：維修工程內(nèi)部之間存在輸入輸出關(guān)系，如LSA-FMEA確定排故分析對象并輸出給TSA，各類維修任務(wù)輸出至MTA，進行任務(wù)程序及資源判斷；技術(shù)資料方面，通過MEA任務(wù)需求分析形成的各類維修任務(wù)要求，經(jīng)過MTA分析后將結(jié)果輸出給技術(shù)資料，形成發(fā)動機維修類手冊交付客戶使用，主要包括維修大綱、使用與維護手冊、安裝手冊、故障分析手冊及圖解零部件目錄；航材方面，推薦的初始航材備件清單（RSPL）、備件管理方面需要MTA提供維修任務(wù)頻次信息；培訓(xùn)方面，維修人員的技能及培訓(xùn)需求信息來自MTA分析結(jié)果。

維修工程分析的實施

維修工程分析工作流程

根據(jù)維修工程分析業(yè)務(wù)支撐產(chǎn)品設(shè)計和維修類服務(wù)產(chǎn)品開發(fā)的功能，維修工程分析工作貫穿于發(fā)動機的全生命周期。根據(jù)發(fā)動機的研制階段， 依 照SMA、LSA-FMEA、DSEA等維修工程業(yè)務(wù)各分析模塊間輸入/輸出順序關(guān)系，合理安排維修工程各分析模塊工作，按方案階段、工程研制階段、狀態(tài)鑒定階段和列裝定型及在役階段完成發(fā)動機維修工程分析工作，MEA工作流程如圖4所示。

圖4 維修工程分析主流程

同時分別建立SMA、LSA-FMEA、TSA、DSEA、LROA、MTA、LORA相應(yīng)的分析流程與規(guī)范，明確各項分析工作的管理要求、職責分工和工作流程，例如LSA-FMEA分析與SMA計劃維修分析的流程，如圖5所示。

圖5 LSA-FMEA與SMA工作流程

維修工程分析組織機構(gòu)

為有效管理航空發(fā)動機維修工程分析工作，應(yīng)成立MEA執(zhí)行部門。MEA執(zhí)行部門需要基于發(fā)動機項目工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）管理要素及要求，成立整機組及各專業(yè)組。整機組完成綜合保障相關(guān)的使用任務(wù)分析、發(fā)動機級的支持性維修任務(wù)和使用任務(wù)的MTA分析、直接維修成本分析等工作；各專業(yè)組完成各專業(yè)相關(guān)的維修工程分析工作。

MEA執(zhí)行部門需指定MEA管理人員。MEA管理人員負責完成維修分析規(guī)劃工作；負責制訂總體工作計劃，對計劃進行分工安排并監(jiān)督實施；負責統(tǒng)籌人力資源在多型號、多任務(wù)合理調(diào)配和有序開展。整機組及各專業(yè)組須指定MEA主管和MEA分析人員。MEA主管的主要職責是：依據(jù)總體工作計劃，制訂各維修工程分析計劃；監(jiān)督MEA任務(wù)的完成進度；負責編制和修訂維修工程分析規(guī)范和管理程序；負責進行MEA分析培訓(xùn)；開展維修工程分析源數(shù)據(jù)收集與分析；負責審核維修工程分析報告；管理與工程設(shè)計部門、發(fā)動機主制造商和供應(yīng)商等的數(shù)據(jù)收集。MEA分析人員負責：根據(jù)維修任務(wù)需要開展各項維修工程分析工作；基于設(shè)計更改及用戶使用數(shù)據(jù)反饋對以上分析活動進行分析更改。

維修工程分析候選項

維修工程分析對象選擇就是將發(fā)動機按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解與各項維修工程分析技術(shù)進行掛接的過程，也就是候選項篩選過程。發(fā)動機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解是確定維修工程分析候選項的基礎(chǔ)輸入。航空發(fā)動機MEA候選項包括產(chǎn)品本身與事件兩類。針對發(fā)動機產(chǎn)品本身，通?？筛鶕?jù)S1000D按發(fā)動機SNS標準編碼對發(fā)動機按系統(tǒng)、子系統(tǒng)、功能和區(qū)域進行分解，并結(jié)合實際使用需求開展候選項選擇。針對事件類候選項的選擇，須基于行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與經(jīng)驗積累，梳理出對發(fā)動機持續(xù)穩(wěn)定工作能力造成嚴重影響的特殊事件，如鳥撞、冰雹等。

針對不同級別及不同類別的分析對象，通常須進行一個或多個維修工程分析活動，以確定該對象可能產(chǎn)生的維修任務(wù)，以便進一步開展維修資源識別分析。維修工程分析開展初期，可針對所選擇的候選項，建立候選項/維修工程分析活動矩陣。

航空發(fā)動機維修工程分析典型應(yīng)用

根據(jù)發(fā)動機結(jié)構(gòu)特點，按照相關(guān)流程規(guī)范進行LSA-FMEA分析，如圖6所示。首先在發(fā)動機外場可更換件（LRU）層面確定了128個關(guān)鍵項目（CIL），經(jīng)梳理分析，將其中43項選定為LSA-FMEA候選項，并構(gòu)建LSA系統(tǒng)樹；其次對發(fā)動機的故障模式進行歸納和分析，得到與LSA-FMEA候選項相關(guān)的146項故障模式，包括故障影響、故障率、虛警率、嚴酷度等級等信息,明確了與LSA-FMEA 相關(guān)的故障模式；最后對故障的可探測性、虛警率、模糊度等級、修復(fù)性維修措施進行分析，將LSA-FMEA相關(guān)故障模式分為不可探測故障（38項）、需進行排故分析的故障（18項）、LSA-FMEA修復(fù)性維修任務(wù)（90項）等三類，分別作為SMA、TSA、MTA的輸入。通過對發(fā)動機的LSA-FMEA分析，系統(tǒng)、全面地識別了發(fā)動機外場維修保障中的故障模式和維修任務(wù)需求，確定了現(xiàn)場修復(fù)性維修項目，并為SMA、TSA分析準備了前提條件，因此LSA-FMEA是整個發(fā)動機維修工程分析的基礎(chǔ)。

按照SMA 分析的相關(guān)流程要求，首先根據(jù)發(fā)動機系統(tǒng)劃分情況，如圖7 所示。將52 個部件/系統(tǒng)確定為SMA 候選項，按照故障影響程度將其中38 個部件/系統(tǒng)確定為重要維修項目(MSI)、8 個部件/系統(tǒng)確定為最高可管理層；其次以最高可管理層為對象，對其功能、功能故障、故障影響、故障原因進行分析,確定了該發(fā)動機SMA 相關(guān)的29類功能故障；然后以S3000L 中設(shè)置的故障影響問題模板，對功能故障進行上層分析和下層分析，確定各故障的影響類別和相應(yīng)28 項維修任務(wù)；最后根據(jù)類似型號使用經(jīng)驗提出了各維修任務(wù)的維修間隔建議。通過SMA 分析，得到了該型發(fā)動機基本的、周期性的維修任務(wù)，為從正向設(shè)計上提高發(fā)動機的外場使用安全、降低使用維修成本做了有益的工作。

圖7 航空發(fā)動機SMA分析過程

結(jié)束語

隨著我國航空發(fā)動機服役數(shù)量大幅增加，實戰(zhàn)化的使用環(huán)境對發(fā)動機服務(wù)保障工作提出了更高的要求，急需構(gòu)建和完善我國航空發(fā)動機綜合保障體系。維修工程分析是支撐航空發(fā)動機全生命周期綜合保障的重要技術(shù)手段，加強航空發(fā)動機領(lǐng)域維修工程分析理論研究和型號實踐，能夠顯著提高航空發(fā)動機綜合保障技術(shù)能力。