民用飛機(jī)制造商的機(jī)隊(duì)運(yùn)行警戒值管理方法及應(yīng)用

程阿喜 陳新霞 劉煜原 陳金 李利榮 呂 騭 /Cheng Axi Chen Xinxia Liu Yuyuan Chen Jin Li Lirong Lv Zhi

(上海飛機(jī)客戶服務(wù)有限公司，上海 200241)

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民用飛機(jī)制造商的機(jī)隊(duì)運(yùn)行警戒值管理方法及應(yīng)用

程阿喜 陳新霞 劉煜原 陳金 李利榮 呂 騭 /Cheng Axi Chen Xinxia Liu Yuyuan Chen Jin Li Lirong Lv Zhi

(上海飛機(jī)客戶服務(wù)有限公司，上海 200241)

民用飛機(jī)制造商為充分了解和掌握機(jī)隊(duì)運(yùn)行可靠性狀況，針對(duì)每一種機(jī)型的機(jī)隊(duì)設(shè)定適當(dāng)?shù)拈T限值，將機(jī)隊(duì)每個(gè)月的運(yùn)行可靠性指標(biāo)值與該門限值進(jìn)行比較，從而快速掌握機(jī)隊(duì)警戒狀況，這是可靠性分析中基本的分析模式，其中門限值即警戒值。闡述了民用飛機(jī)警戒值的管理方法，詳細(xì)說明了警戒值從計(jì)算、審批、修訂到最終生效的整個(gè)管理流程，并對(duì)警戒值管理方法在ARJ21-700飛機(jī)試飛過程中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。關(guān)鍵詞：民用飛機(jī)；警戒值；可靠性；管理方法

0 引言

警戒值是用來衡量可靠性指標(biāo)是否超限的極限值，民用飛機(jī)制造商用警戒值監(jiān)控機(jī)隊(duì)運(yùn)行的可靠性狀況。警戒值以機(jī)隊(duì)(此處機(jī)隊(duì)的概念為小機(jī)隊(duì)，即一種機(jī)型為一個(gè)機(jī)隊(duì))實(shí)際運(yùn)行的可靠性數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行設(shè)定，用于監(jiān)控飛機(jī)機(jī)隊(duì)可靠性狀況的重要指標(biāo)都需設(shè)定警戒值，如運(yùn)行中斷率、機(jī)組報(bào)告率和非計(jì)劃拆換率等。警戒值設(shè)定成功后，每個(gè)月計(jì)算的機(jī)隊(duì)可靠性指標(biāo)會(huì)與其相應(yīng)的警戒值進(jìn)行對(duì)比，按照超限情況分析機(jī)隊(duì)警戒狀況，從而達(dá)到監(jiān)控機(jī)隊(duì)可靠性狀況的目的。

1 警戒值定義和分類

警戒值是當(dāng)可靠性數(shù)據(jù)積累超過一定的量以后設(shè)定的一個(gè)值，它通過收集飛機(jī)、系統(tǒng)和部件的歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理，結(jié)合具體情況計(jì)算得出，為飛機(jī)可靠性狀況的評(píng)估提供了控制極限。

在機(jī)隊(duì)運(yùn)行的整個(gè)壽命周期內(nèi)，警戒值都起到監(jiān)控機(jī)隊(duì)可靠性狀況的重要作用，警戒值的設(shè)定分為飛機(jī)級(jí)、系統(tǒng)級(jí)和部件級(jí)，不同級(jí)別和不同運(yùn)行時(shí)間警戒值的計(jì)算方式不同，名稱也有所不同，主要涉及到如下幾種警戒值。

(1)臨時(shí)警戒值

新機(jī)型投入運(yùn)營時(shí)沒有運(yùn)行數(shù)據(jù)可用于警戒值的計(jì)算，在投入運(yùn)營6個(gè)月后，可據(jù)此6個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)設(shè)定警戒值，此警戒值即為臨時(shí)警戒值。臨時(shí)警戒值是針對(duì)機(jī)隊(duì)的可靠性指標(biāo)設(shè)定的飛機(jī)級(jí)的警戒水平，如機(jī)隊(duì)運(yùn)行中斷率、機(jī)組報(bào)告率等，臨時(shí)警戒值使用時(shí)間為新機(jī)型投入運(yùn)營后6～12個(gè)月。

(2)新警戒值

警戒值的監(jiān)控周期為12個(gè)月，當(dāng)監(jiān)控期滿后，需重新計(jì)算警戒值進(jìn)行新一輪的監(jiān)控，在計(jì)算變動(dòng)幅度(見3.2節(jié)中式(4))時(shí)，為了與之前的警戒值進(jìn)行區(qū)分，重新計(jì)算的警戒值稱為新警戒值，之前的警戒值為原警戒值。

(3)人工警戒值

如果某部件在前12個(gè)月內(nèi)未發(fā)生過非計(jì)劃拆換，應(yīng)該人工確定一個(gè)警戒水平供監(jiān)控之用，即人工警戒值[1]。人工警戒值屬于部件級(jí)，每一個(gè)件號(hào)的部件需設(shè)定一個(gè)警戒值，人工警戒值將一直使用到獲得了可計(jì)算比率的數(shù)據(jù)為止。

2 警戒值的計(jì)算

警戒值是用來監(jiān)控飛機(jī)可靠性趨勢的重要依據(jù)，應(yīng)選擇合適的警戒值計(jì)算方法。警戒值計(jì)算依據(jù)的可靠性概率理論要點(diǎn)有以下幾條：

(1)可靠性統(tǒng)計(jì)的各種事件都是隨機(jī)事件；

(2)可靠性參數(shù)概率的分布模型，通常符合正態(tài)分布、泊松分布或威布爾分布；

(3)計(jì)算樣本通常為12個(gè)月，而且是在運(yùn)行條件比較穩(wěn)定，偶然因素起作用的情況下選取的[1]。

本文選用的警戒值計(jì)算模型為業(yè)界普遍認(rèn)可且最為常用的正態(tài)分布模型，計(jì)算公式如下：

(1)

式中,K為增值，取值介于2～3之間，通常默認(rèn)取值為2，當(dāng)發(fā)現(xiàn)由于警戒值設(shè)置過低造成虛警過多時(shí)，可適當(dāng)調(diào)大K值；

σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差，計(jì)算公式如下：

(2)

式中,X為月計(jì)算比率，如運(yùn)行中斷率；N為統(tǒng)計(jì)的月份。

如果是新機(jī)型首次投入運(yùn)營，根據(jù)民航局咨詢通告，在其積累足夠的可靠性分析數(shù)據(jù)前，可以先不確定性能標(biāo)準(zhǔn)的警戒值[2]，但一般都會(huì)先使用相似機(jī)型的警戒值進(jìn)行監(jiān)控；當(dāng)運(yùn)營達(dá)到6個(gè)月后，使用近6個(gè)月的數(shù)據(jù)按照式(1)計(jì)算臨時(shí)警戒值；當(dāng)運(yùn)營達(dá)到12個(gè)月后，使用近12個(gè)月的數(shù)據(jù)按照式(1)計(jì)算警戒值。

對(duì)未發(fā)生過非計(jì)劃拆換的部件，使用人工警戒值進(jìn)行監(jiān)控，人工警戒值是基于過去12個(gè)月期間每月出現(xiàn)半次失效而設(shè)定的，計(jì)算公式如下：

(3)

使用人工警戒值時(shí)，如果在連續(xù)3個(gè)月期間的任何時(shí)候發(fā)生3次拆換，將會(huì)產(chǎn)生一次警告。

3 警戒值管理

本章以投入運(yùn)營12個(gè)月以上的機(jī)隊(duì)運(yùn)行警戒值管理為例，說明民用飛機(jī)制造商的警戒值管理方法。

警戒值的計(jì)算間隔為12個(gè)月，通常情況下，每隔12個(gè)月都會(huì)有新警戒值產(chǎn)生，用于監(jiān)控后續(xù)12個(gè)月內(nèi)機(jī)隊(duì)運(yùn)行的可靠性狀況。新警戒值與前一年的警戒值比較，當(dāng)變動(dòng)幅度超過10%時(shí)，需報(bào)可靠性管理委員會(huì)審批，審批通過則警戒值生效，審批未通過的則需將變動(dòng)幅度修訂到10%以內(nèi)再生效，對(duì)于變動(dòng)幅度未超過10%的警戒值直接生效。警戒值的管理流程如圖1所示。

圖1 警戒值管理流程

警戒值管理是機(jī)隊(duì)可靠性管理的基本環(huán)節(jié)，作為一個(gè)單獨(dú)的模塊集成在機(jī)隊(duì)可靠性管理系統(tǒng)中，機(jī)隊(duì)可靠性管理系統(tǒng)主頁面如圖2所示。

圖2 機(jī)隊(duì)可靠性管理系統(tǒng)界面

3.1 警戒值設(shè)定

警戒值的設(shè)定需要如下幾個(gè)步驟：

(1)選擇要計(jì)算警戒值的機(jī)型和系列，計(jì)算全部警戒值，包括飛機(jī)級(jí)、系統(tǒng)級(jí)和部件級(jí)；

(2)審批變動(dòng)幅度超過10%的警戒值，審批通過的設(shè)置其生效；

(3)修訂相關(guān)警戒值(詳見3.2節(jié))，并設(shè)置生效。

以上步驟完成后，則警戒值設(shè)定成功。

警戒值的設(shè)定應(yīng)避免以下兩種情況：

(1)警戒值設(shè)定過高，可靠性指標(biāo)出現(xiàn)明顯的惡化趨勢，但沒有警告產(chǎn)生；

(2)警戒值設(shè)置過低，可靠性指標(biāo)數(shù)值在正常范圍內(nèi)卻產(chǎn)生警告[3]。

因此，對(duì)于警戒值的設(shè)定，除應(yīng)確保產(chǎn)生的警告有效外，還應(yīng)注意產(chǎn)生合理的警告數(shù)量，以使調(diào)查能夠按時(shí)完成。

在機(jī)隊(duì)可靠性管理系統(tǒng)中，警戒值計(jì)算功能和修訂功能集成在一個(gè)界面中，如圖3所示。

圖3 警戒值設(shè)定

3.2 警戒值修訂

警戒值在如下兩種情況下需要進(jìn)行修訂：

(1)變動(dòng)幅度超過10%，且未得到批準(zhǔn)，需將變動(dòng)幅度調(diào)整到10%以內(nèi)，警戒值變動(dòng)幅度的計(jì)算見式(4)，此種修訂僅在計(jì)算出新警戒值時(shí)使用。

(4)

(2)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行判斷，警戒值設(shè)定過高或過低，此種情況可通過修改K值的大小來修訂警戒值。

機(jī)隊(duì)可靠性管理系統(tǒng)中警戒值的修訂如圖4所示。針對(duì)3.2節(jié)(1)，將變動(dòng)幅度修改到10%以內(nèi)即可，圖4所示頁面中修正偏離率即變動(dòng)幅度；針對(duì)3.2節(jié)(2)，可將K值在2～3之間進(jìn)行微調(diào)，此種情況警戒值調(diào)整的范圍有限。

圖4 警戒值修訂頁面

3.3 警戒值審批

對(duì)于變動(dòng)幅度超過10%的警戒值，需以會(huì)議議題的形式上報(bào)可靠性管理委員會(huì)，進(jìn)行逐條審批，根據(jù)審批結(jié)果，由可靠性工程師在機(jī)隊(duì)可靠性管理系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)置，如圖5所示，通過審批的在“是否生效”一欄中打“√”；否則，需進(jìn)行修訂。

圖5 警戒值審批結(jié)果設(shè)置頁面

3.4 警戒值查詢

查詢是管理工作中不可缺少的一項(xiàng)，通過查詢可得知相關(guān)可靠性指標(biāo)歷史警戒值的設(shè)定及修訂情況，對(duì)經(jīng)驗(yàn)積累和后續(xù)分析都有重要意義。機(jī)隊(duì)可靠性管理系統(tǒng)中警戒值的查詢?cè)O(shè)置如圖6所示。

3.5 觸發(fā)警戒

新警戒值生效后，將作為分析依據(jù)對(duì)后續(xù)12個(gè)月的可靠性指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，警戒狀態(tài)根據(jù)當(dāng)月比率和近三個(gè)月的累計(jì)比率與警戒值做比較，分為如下幾種。

圖6 警戒值查詢頁面

(1)解除(CL)：即正常工作狀態(tài)。當(dāng)月和近三個(gè)月的累計(jì)比率均低于警戒值時(shí)，則出現(xiàn)解除狀態(tài)。

(2)黃色(Y)：連續(xù)兩個(gè)月的比率超出警戒值，而近三個(gè)月的累計(jì)比率低于警戒值時(shí)，觸發(fā)黃色警戒狀態(tài)。

(3)紅色(R)：近三個(gè)月的累計(jì)比率超過警戒值時(shí)，觸發(fā)紅色警戒狀態(tài)。

(4)保持警告(RA)：連續(xù)兩次及以上近三個(gè)月的累計(jì)比率超過警戒值時(shí)，觸發(fā)此種狀態(tài)。

以上幾種狀態(tài)中，(2)、(3)、(4)均會(huì)觸發(fā)警告，其中(2)可選擇繼續(xù)觀察，(3)、(4)須進(jìn)行分析，并申請(qǐng)開啟可靠性工程調(diào)查。

4 應(yīng)用

本章以某型飛機(jī)試飛過程為例，說明警戒值管理的實(shí)際應(yīng)用。

該飛機(jī)為新機(jī)型，2009年7月開始投入試飛，同時(shí)開始收集試飛可靠性數(shù)據(jù)，2010年1月計(jì)算臨時(shí)警戒值，用于監(jiān)控機(jī)隊(duì)運(yùn)行中斷率和機(jī)組報(bào)告率。2010年7月計(jì)算新警戒值，包括飛機(jī)級(jí)、系統(tǒng)級(jí)和部件級(jí)，對(duì)于未發(fā)生拆換的部件，計(jì)算的是人工警戒值，該警戒值將使用到該部件獲得可用于計(jì)算警戒值的數(shù)據(jù)為止。此后2011年7月、2012年7月、2013年7月、2014年7月均為計(jì)算警戒值的月份，直至試飛結(jié)束。

試飛期間，該飛機(jī)機(jī)隊(duì)累計(jì)觸發(fā)12起警戒，多為黃色警戒，對(duì)試飛機(jī)隊(duì)可靠性狀況起到一定的監(jiān)控作用。

下面以主起機(jī)輪觸發(fā)的黃色警戒項(xiàng)目為例說明警戒值在警戒觸發(fā)過程中的作用：

部件件號(hào)：90004162；名稱：主起機(jī)輪；警戒值：22.172 81，當(dāng)月比率為24.9，上月比率為33.7，近三個(gè)月累計(jì)比率為14.58?？梢姡涸摬考B續(xù)兩個(gè)月的比率超過警戒值，而三個(gè)月累計(jì)比率低于警戒值，屬于黃色警戒。由于試飛過程的特殊性，針對(duì)該黃色警戒項(xiàng)目，可靠性工程師做了進(jìn)一步的調(diào)查分析，具體分析如圖7所示。

圖7 主起機(jī)輪警戒分析單

5 結(jié)論

警戒值的管理是可靠性管理工作必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，將警戒值管理理念應(yīng)用在機(jī)隊(duì)可靠性管理系統(tǒng)中，使其成為可靠性分析開展的依據(jù)，不僅能有效監(jiān)控機(jī)隊(duì)運(yùn)行警戒狀況，更能防止惡性事故的發(fā)生，對(duì)提高機(jī)隊(duì)可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性等具有重要作用。使用歷史真實(shí)數(shù)據(jù)以及科學(xué)的計(jì)算方法得出警戒值、通過當(dāng)前與過去性能比較確定可靠性水平的方法，同樣適用于其它行業(yè)。

[1] 常士基.現(xiàn)代民用航空維修工程管理[M].山西：山西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[2] 中國民用航空局.AC-121-54 可靠性方案[S].北京：中國民用航空局，2005.

[3] 成都航空公司.維修可靠性方案[S].2010.

[4] 潘佑,左洪福,張營.基于客戶服務(wù)的機(jī)隊(duì)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)[J].飛機(jī)設(shè)計(jì)，2011，10(5).

Management Method and Application of Fleet Alert Value for Civil Aircraft Manufacturer

(Shanghai Aircraft Customer Service Co.Ltd., Shanghai 200241, China)

In order to understand and master the fleet operational reliability status, civil aircraft manufacturer set an appropriate threshold for each type of aircraft fleet and compared with the actual value to quickly grasp the fleet alert status, which is the most basic reliability analysis mode in which the threshold value that is alert value. This paper describes the management methods of civil aircraft alert value, a detailed description of the alert value calculation, approval, amendments and final entry into force of the entire management process, and the alert value management method in ARJ21-700 aircraft flight test process was introduced.

civil aircraft; alert value; reliability; management method

F272.7

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