航電產(chǎn)品維修保障核心能力建設(shè)的邏輯決斷模型

■ 周虎 周章勇/國營蕪湖機(jī)械廠

0 引言

綜合化、模塊化的航電產(chǎn)品分布在飛管系統(tǒng)和任務(wù)系統(tǒng)中，其中任務(wù)系統(tǒng)均為電子產(chǎn)品，飛管系統(tǒng)中的飛機(jī)管理設(shè)備、飛行控制系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)的主體為電子產(chǎn)品，上述產(chǎn)品為電子設(shè)備修理保障研究的對(duì)象。國內(nèi)率先提出飛機(jī)管理系統(tǒng)的理念，采用高可靠的MIL-1394 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理，在任務(wù)系統(tǒng)中實(shí)施了綜合化模塊化航電（IMA）結(jié)構(gòu)。這兩種先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)理念以及自主保障技術(shù)的應(yīng)用給維修保障提出了全新挑戰(zhàn)，修理保障模式變革勢(shì)在必行。

飛機(jī)的維修經(jīng)歷了多次變革。民航業(yè)因其全球化的特點(diǎn)和運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性的要求，均采取以ATA MSG-3 為代表的“可靠性為中心”的維修模式。軍機(jī)維修在總體上與民機(jī)相似，但因在軍用、國防、安全、保密方面的特殊性，在維修保障方式上有所不同。如美空軍從F-22等戰(zhàn)機(jī)開始即全面采用自主式的維修保障模式和聯(lián)合保障，并保持軍隊(duì)建制基地級(jí)維修核心能力，要求在基地級(jí)維修中地方力量所完成任務(wù)的總額不得超過50%。

我軍戰(zhàn)斗機(jī)的修理保障大體上沿襲蘇聯(lián)的以“大拆大卸”和“預(yù)防性維修”為主要特征的定時(shí)模式，近年來也開展了廣泛的理論研究和視情維修試點(diǎn)?？傮w上需發(fā)展新維修理念和維修模式，以適應(yīng)IMA 航電產(chǎn)品全新的體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)理念和維修特點(diǎn)的變化，但在掌握核心能力的路徑方面還需深入研究。

自“核心能力”概念被正式提出以來，學(xué)界對(duì)該概念的內(nèi)涵存在多角度的不同理解，“產(chǎn)學(xué)研用修”等裝備全生命周期鏈條上的不同主體對(duì)核心能力特征的認(rèn)識(shí)大同小異，但在核心能力的治理體系訴求上存在南轅北轍的差異。本文從基地級(jí)修理價(jià)值鏈上主要階段的分析出發(fā)，梳理和確定以核心能力為特征的新機(jī)修理能力確定模式。圖1 所示為核心能力價(jià)值鏈要素，基地級(jí)修理核心能力即從這些要素運(yùn)作過程中產(chǎn)生，并通過這些要素達(dá)成價(jià)值的實(shí)現(xiàn)或提升。

圖1 核心能力價(jià)值鏈

1 綜合化、模塊化的航電產(chǎn)品維修特點(diǎn)

1.1 航電產(chǎn)品的發(fā)展演化

如圖2 所示，任務(wù)系統(tǒng)以綜合核心處理機(jī)為核心，通過FC 網(wǎng)絡(luò)與1394 網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)，組成高度綜合化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜合探測(cè)、綜合攻擊、綜合對(duì)抗、綜合防御。飛機(jī)管理系統(tǒng)以飛機(jī)管理計(jì)算機(jī)為主控制器，采用通用的計(jì)算處理、通信、數(shù)據(jù)記錄和維護(hù)接口功能，并通過研制的新型機(jī)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)載系統(tǒng)的綜合控制和管理。

圖2 電子產(chǎn)品的綜合化演化

1.2 自主保障系統(tǒng)

自主保障系統(tǒng)在整個(gè)生命周期內(nèi)為飛機(jī)提供保障支持，正由傳統(tǒng)的被動(dòng)保障向先導(dǎo)式保障轉(zhuǎn)變，具備高效的預(yù)測(cè)與健康管理能力、敏捷的軍機(jī)維修體系和保障方式能力。

1.3 PHM 系統(tǒng)

PHM 系統(tǒng)包括機(jī)載PHM 系統(tǒng)和地面PHM 系統(tǒng)。機(jī)載PHM 系統(tǒng)利用飛機(jī)各機(jī)載系統(tǒng)中的傳感器、信息處理設(shè)備及其構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的硬件與軟件，實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)、診斷、預(yù)測(cè)及評(píng)估功能，并將故障隔離到外場(chǎng)可更換單元（LRU）或外場(chǎng)可更換模塊（LRM）一級(jí)，驅(qū)動(dòng)自主保障系統(tǒng)。地面PHM 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確隔離故障，功能包括機(jī)載設(shè)備故障預(yù)測(cè)、機(jī)載設(shè)備壽命管理、結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估、預(yù)測(cè)與壽命管理、地面測(cè)試及軟件加載、地面隱身健康管理等。

1.4 重要度特點(diǎn)

通過綜合分析產(chǎn)品的功能、故障影響、可靠性水平、工藝性、維修性和使用情況等，進(jìn)行重要度分類邏輯決斷，可確定產(chǎn)品的重要度類別，并與核心能力相關(guān)聯(lián)。電子產(chǎn)品采用自檢、余度技術(shù)后，大幅提升了安全性水平和完成任務(wù)能力，但也因復(fù)雜度增加導(dǎo)致可靠性下降。

1.5 壽命特點(diǎn)

電子產(chǎn)品的壽命有如下特點(diǎn)：對(duì)于無明顯耗損特征并滿足飛機(jī)壽命要求的電子成品如處理器、計(jì)算機(jī)等，不控制壽命；電子產(chǎn)品內(nèi)部需定時(shí)更換的電池等壽命有限；減振器或帶減振器的支架，壽命以耐久振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)；根據(jù)壽命試驗(yàn)結(jié)果編制形成有壽件目錄，按照目錄控制維修時(shí)機(jī)。

2 現(xiàn)代維修保障決策理論及其實(shí)踐

2.1 維修理論研究情況

對(duì)于復(fù)雜的可修復(fù)系統(tǒng)，維修是確保系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性的重要手段。系統(tǒng)維修策略經(jīng)歷了修復(fù)性維修、定時(shí)維修、視情維修等多種策略。其中，視情維修是目前最受關(guān)注的維修策略，通過收集和評(píng)估系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息進(jìn)行維修決策，具有全生命周期內(nèi)系統(tǒng)可靠性高、運(yùn)營維修成本低等優(yōu)點(diǎn)。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)和人工智能的快速發(fā)展，一種更新穎的視情維修策略——預(yù)測(cè)性維修逐漸成為該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，未來將從視情維修發(fā)展到預(yù)測(cè)性維修。

“以可靠性為中心”的維修模式也出現(xiàn)了一些新的維修理念，如基于狀態(tài)的維修（CBM）。CBM 是當(dāng)前頗受關(guān)注并已經(jīng)逐漸走向工程應(yīng)用的維護(hù)策略，能夠有效減少不必要的維護(hù)行動(dòng)，其經(jīng)濟(jì)性和安全性優(yōu)于修復(fù)性維護(hù)策略和定時(shí)維護(hù)策略，將成為以可靠性為中心的維修模式的新發(fā)展階段。

2.2 民機(jī)

在修理保障模式上，國外民機(jī)經(jīng)過了多次維修變革：MSG-1 突破了傳統(tǒng)的單一定時(shí)維修模式，顛覆了“以預(yù)防性維修為主”的理念；MSG-2 針對(duì)飛機(jī)的每類組件，提出了“定時(shí)（HT）”“視情（OC）”“狀態(tài)監(jiān)控（CM）”三種維修方式；MSG-3 對(duì)大量使用數(shù)據(jù)、失效方式及所監(jiān)控的失效模式和采取的維修措施相互關(guān)系進(jìn)行了綜合分析，提出“以可靠性為中心”的維修模式，大幅降低了維修成本，成為全球民用航空維修的通行標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 美軍機(jī)

隨著PHM 技術(shù)不斷成熟，美空軍在新一代戰(zhàn)機(jī)上全面采用了自主式的維修保障模式和聯(lián)合保障。美空軍在組建F-22 作戰(zhàn)部隊(duì)時(shí)與洛克希德·馬丁公司和普惠公司建立了維修支援軍民合作體制，涵蓋“基于性能的保障（PBL）、核心維修能力、公私合作、軍民融合和外包”的維修保障模式。PBL 的本質(zhì)是購買性能，而不是傳統(tǒng)的購買產(chǎn)品和服務(wù)。“核心維修能力”是美軍提出的用于軍地任務(wù)分配的概念，要求在基地級(jí)維修中地方力量所完成任務(wù)的總額不得超過50%，并在立法上予以保障，以保持軍隊(duì)建制基地級(jí)維修核心能力?！肮胶献鳌笔侵杠姺脚c私營企業(yè)簽訂合同或協(xié)議，在基地級(jí)維修方向上進(jìn)行合作，以提高維修基地技術(shù)水平、保障能力和設(shè)施設(shè)備利用率。美空軍非常注重裝備維修保障中的軍民融合和外包，并通過在基地級(jí)修理的軍民合作使軍方技術(shù)人員掌握核心修理保障技術(shù)，獲得修理新型裝備的能力。但同時(shí)美空軍在基地級(jí)維修中也大量存在制造商產(chǎn)能無法兼顧維修保障需求導(dǎo)致維修時(shí)間大大增加的事例。

2.4 國內(nèi)現(xiàn)狀

我軍戰(zhàn)斗機(jī)的修理保障模式基本沿襲蘇聯(lián)的以“大拆大卸”和“預(yù)防性維修”為主要特征的定時(shí)大修模式。近年來開展了廣泛的理論研究和一定范圍的視情維修試點(diǎn)，如制定了GJB1378 標(biāo)準(zhǔn)并開展電子產(chǎn)品的視情維修試點(diǎn)工作，但總體仍未突破定期維修的思想，目前的管理政策和體制機(jī)制不能完全支撐新的維修模式。由于整體上以“預(yù)防性維修”為主的定時(shí)大修修理模式?jīng)]有變化，因此難以適應(yīng)四代機(jī)全新的體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)理念的變化。

3 核心能力建設(shè)路徑

3.1 新一代航空裝備電子產(chǎn)品維修任務(wù)構(gòu)成

基地級(jí)維修是對(duì)飛機(jī)進(jìn)行的最全面、最深度的維修，包括對(duì)部件、系統(tǒng)及整機(jī)進(jìn)行的性能恢復(fù)、重大翻修或報(bào)廢處理，理論上通過基地級(jí)維修的飛機(jī)其各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)恢復(fù)到初始的可靠性水平?；丶?jí)電子產(chǎn)品維修任務(wù)的來源如圖3 所示。

圖3 維修任務(wù)來源分析

1）維修大綱?；丶?jí)維修大綱中包含對(duì)系統(tǒng)/設(shè)備修理、結(jié)構(gòu)檢查、腐蝕防護(hù)、區(qū)域檢查等所有維修任務(wù)，并有規(guī)定的執(zhí)行間隔要求。針對(duì)剩余使用時(shí)間較長的部件或系統(tǒng)，其維修任務(wù)需要技術(shù)人員綜合權(quán)衡后確定是否在本次大修中執(zhí)行。提取任務(wù)后，再將基層級(jí)中的維修任務(wù)與基地級(jí)維修大綱中維修任務(wù)相結(jié)合。

2）技術(shù)通報(bào)。技術(shù)通報(bào)是飛機(jī)、附件生產(chǎn)廠家對(duì)其產(chǎn)品在生產(chǎn)工藝、使用材料、制造缺陷產(chǎn)生的質(zhì)量問題等方面提出的檢查要求、使用限制、產(chǎn)品召回、修理或改裝措施。技術(shù)通報(bào)直接列入適用飛機(jī)的基地級(jí)維修任務(wù)中。

3）數(shù)據(jù)分析。根據(jù)飛機(jī)使用過程中累積的故障處理及維護(hù)修理經(jīng)驗(yàn)，在滿足經(jīng)評(píng)估可有效降低設(shè)備的故障率、提高設(shè)備的MTBF 等指標(biāo)或提高維修工作效率的條件下，對(duì)原維修任務(wù)進(jìn)行適當(dāng)修正，修正后的任務(wù)可作為本次基地級(jí)維修任務(wù)組成來執(zhí)行。

4）外場(chǎng)問題任務(wù)。對(duì)于使用和維修過程中相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)的飛行訓(xùn)練或外場(chǎng)問題，經(jīng)評(píng)估后可放入基地級(jí)維修任務(wù)中執(zhí)行改進(jìn)或調(diào)整。

5）歷史問題任務(wù)。為保證較高的利用率和使用可用度，飛機(jī)可能存在不影響飛行安全和執(zhí)行任務(wù)能力的故障，這類故障或修理任務(wù)應(yīng)借助基地級(jí)維修時(shí)機(jī)全部處理。

3.2 以核心能力為目標(biāo)的邏輯決斷

核心能力就是核心競(jìng)爭(zhēng)力，是企業(yè)生存的根本。新一代電子產(chǎn)品能力建設(shè)的關(guān)鍵在于必須以核心機(jī)、飛管等核心機(jī)載部附件檢測(cè)修理技術(shù)和關(guān)鍵重要機(jī)載部附件修理能力建設(shè)為中心，形成自主保障能力；以綜合聯(lián)調(diào)聯(lián)試試驗(yàn)環(huán)境等大科學(xué)裝置建設(shè)為重點(diǎn)，全面掌握修理檢測(cè)和故障定位等技術(shù)。

采用一體化技術(shù)創(chuàng)新模式將成為工廠未來的核心競(jìng)爭(zhēng)力和獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，以圖4 的邏輯決斷分析為基準(zhǔn)，從首翻期、壽命件、重要度、薄弱環(huán)節(jié)、故障率等方面進(jìn)行綜合分析，開展航空電子產(chǎn)品修理方式的邏輯決斷：決斷結(jié)果為自主保障的項(xiàng)目作為核心項(xiàng)目；決斷結(jié)果為綜合保障的項(xiàng)目作為次核心項(xiàng)目；邏輯決斷為聯(lián)合保障的項(xiàng)目，作為一般項(xiàng)目。

圖4 核心能力判斷標(biāo)準(zhǔn)

3.3 適應(yīng)產(chǎn)品復(fù)雜度的矩陣式攻關(guān)模式

綜合化模塊化航電系統(tǒng)是高度綜合化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)前的技術(shù)攻關(guān)模式是從引進(jìn)三代機(jī)建立而來，必須進(jìn)行適應(yīng)性改革。具體做法是調(diào)整為矩陣式項(xiàng)目組，以航空電子系統(tǒng)的能力點(diǎn)為策劃基準(zhǔn)，以產(chǎn)品策劃為抓手，逐步構(gòu)建如圖5 所示的弱矩陣型研發(fā)管理模式；逐步建立團(tuán)隊(duì)攻關(guān)、分工協(xié)作的模式，按照?qǐng)D6 所示建立技術(shù)點(diǎn)矩陣，分類形成共性技術(shù)簇；按照技術(shù)簇開展攻關(guān)，并采用知識(shí)地圖等AI算法進(jìn)行知識(shí)積累。

圖5 技術(shù)復(fù)雜度與產(chǎn)品攻關(guān)模式

圖6 矩陣型研發(fā)管理模式

3.4 建設(shè)途徑

1）立足核心能力，分步提升能力

以飛機(jī)的維修保障需求和技術(shù)狀態(tài)發(fā)展為牽引，遵循“最大資源共享，最少經(jīng)費(fèi)投入”理念，優(yōu)先建設(shè)系統(tǒng)綜合試驗(yàn)?zāi)芰鸵罁?jù)圖4 邏輯決斷為自主保障、綜合保障的項(xiàng)目，并持續(xù)優(yōu)化完善修理線，以滿足規(guī)?；蘩硇枨?。

2）開展軍民融合，實(shí)現(xiàn)合作共享

充分發(fā)揮軍民融合國家戰(zhàn)略資源優(yōu)勢(shì)，拓展與研制單位、優(yōu)質(zhì)民企及高等院校的合作廣度和深度，加快形成四代機(jī)任務(wù)系統(tǒng)部附件關(guān)鍵核心修理能力。本著充分利用地方優(yōu)質(zhì)資源、經(jīng)濟(jì)高效的建線原則，合作開展任務(wù)系統(tǒng)部附件維修保障。

3）優(yōu)化創(chuàng)新生態(tài)體系，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新的“硬環(huán)境”和“軟環(huán)境”建設(shè)

在三代機(jī)上，航空維修企業(yè)投資建設(shè)了“系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試實(shí)驗(yàn)室”等多個(gè)大科學(xué)裝置技術(shù)創(chuàng)新的“硬環(huán)境”，實(shí)現(xiàn)了人才、技術(shù)、科研基礎(chǔ)設(shè)施等創(chuàng)新要素的集聚融合，為創(chuàng)新活動(dòng)特別是核心技術(shù)創(chuàng)新提供支持。針對(duì)下一代航空電子系統(tǒng)，在“硬環(huán)境”建設(shè)上，要重點(diǎn)聚焦于人工智能、大數(shù)據(jù)等關(guān)鍵領(lǐng)域和國際先進(jìn)技術(shù)，布局一批突破型、引領(lǐng)型“硬環(huán)境”科學(xué)裝置，實(shí)現(xiàn)軍民融合和柔性化建設(shè)，進(jìn)一步夯實(shí)技術(shù)創(chuàng)新的“硬環(huán)境”。在軟環(huán)境建設(shè)上，以知識(shí)產(chǎn)權(quán)為核心技術(shù)的重要載體，實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)學(xué)研用修”多主體聯(lián)動(dòng)、多要素聚合、制度體系完備、環(huán)境持續(xù)優(yōu)化為導(dǎo)向推動(dòng)創(chuàng)新生態(tài)升級(jí)優(yōu)化。促進(jìn)各創(chuàng)新主體“物種”相互協(xié)作、共生共榮，增強(qiáng)創(chuàng)新的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)。

4 能力建設(shè)的深度思考

1）深化核心能力必須多主體協(xié)同創(chuàng)新

航空電子系統(tǒng)技術(shù)高度密集，技術(shù)圖譜復(fù)雜?！爱a(chǎn)學(xué)研用修”多主體合作機(jī)制面臨巨大挑戰(zhàn)。航空修理工廠的核心技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)較為薄弱，需要有創(chuàng)新主體意識(shí)，加大研發(fā)投入，建立高水平研發(fā)機(jī)構(gòu)，推進(jìn)“產(chǎn)學(xué)研用修”一體化，深化核心技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新，積極布局科技發(fā)展前沿技術(shù)，健全工廠內(nèi)部的技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化的機(jī)制，集中技術(shù)力量開展產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)攻關(guān)。

2）核心能力建設(shè)須強(qiáng)化技術(shù)體系治理能力

創(chuàng)新和研發(fā)是保持領(lǐng)先的靈魂。當(dāng)前，各研究院所在技術(shù)治理中占據(jù)主導(dǎo)地位，為保護(hù)本單位核心技術(shù)，通常會(huì)采取嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，但不平等的治理體系將拉大航空維修企業(yè)與研究所的技術(shù)差距，阻礙技術(shù)轉(zhuǎn)移與合作創(chuàng)新。航空維修企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)ATA MSG-3、GJB1378 等維修標(biāo)準(zhǔn)和理論的研究，逐步建立起航空維修的技術(shù)體系治理能力，強(qiáng)化維修標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，建立常態(tài)化的技術(shù)創(chuàng)新溝通協(xié)調(diào)機(jī)制，提升修理工廠在技術(shù)治理規(guī)則中的話語權(quán)。