航空机载产品维修性综合评价方法研究

■ 张坤 贾雨轩/中国飞行试验研究院

0 引言

维修性是装备通用质量特性之一，对装备的战备完好能力、任务成功能力、可用能力以及作战效能都有着重要的影响，良好的维修性可以减少对维修人力及其他保障资源的需求[1]。在试飞阶段进行维修性试验与评价是衡量装备维修性水平的重要手段，可以提前发现设计中存在的问题并加以改进，避免交付用户后出现更改费用高和更改难度大等问题。目前，在航空产品维修性定量评估中，主要是以考核平均修复时间（MTTR）为主。MTTR可以在一定程度上反映产品的维修速度，但不能直观给出对维修所需的人力人员、工具设备等保障资源水平以及标准化互换性、维修人员舒适性等因素的判断，即使是对非战场抢修等紧急任务的维修，使用方也非常关心维修人员舒适度等情况。

随着装备竞争性采购工作和军民融合思想的推进，越来越多的机载产品采用双流水甚至多流水产品竞争择优使用。对于双流水产品竞争性鉴定试验，当MTTR水平相当时，维修品质就显得比较重要。同一产品由于安装位置不同，其维修品质可能各有利弊。使用方对不同类型产品的维修品质关注点也不同，如电子产品更关注其自检测水平，机械产品更关注其可达性和工具使用情况。基于此，本文开展维修性综合评价方法研究，对产品的维修性进行全面综合评价并给出定量化评估结果，为使用方的决策提供参考。

1 航空产品维修性评价

1.1 维修性定性评价内容

航空产品的维修性定性应具备通用的完备性、可操作性、可验证性等原则[2]，通过分析航空机载产品的维修事件，根据故障定位、故障排除、验证等阶段的具体活动，结合外场使用维护经验，将影响维修活动的因素分为可达性、标准化与互换性、外场检测能力、维修安全性、人力人员以及使用到的保障资源种类等8个方面[3]。各影响因素具体要求如下。

1）可达性：故障率较高的系统或产品，其测试点、检查窗以及其他维护点应布局在便于接近和检查的位置，为系统、产品的维护提供适当的工作部位和操作空间。

2）标准化与互换性：相关产品、零件等应采用标准化的设计，提供合理的使用容差，产品和零件在功能和结构、材料、外形和安装方式上应具有互换性。

3）外场检测能力：系统、设备应具有自检测能力，能将故障隔离到规定的模糊度。无机内自检测的产品应设置适当的外部检测接口，以实现对故障件迅速准确的定位和隔离。

4）维修安全性：应有必要的安全保护措施，在可能发生危险的部位有醒目的标记、符号或文字，在相关的使用维护技术资料中给出与维护安全相关的注意事项，以防止发生危及人员和装备安全的情况。

5）防差错措施：对容易引起人为差错的因素，采取措施防止差错发生，即使发生差错也能立即发觉，以避免损坏装备和发生事故。维修标志、符号和技术数据应清晰准确。

6）人素工程：维修工作条件应符合人体的生理参数和能力，使操作者能在较好的环境条件下以较为舒适的操作姿态进行维修工作。

7）人力人员：完成维修工作应尽量采用较少的人员数量。

8）工具设备：完成使用维护工作应尽量使用较少的保障设备和工具以及种类和数量。

1.2 维修性定量化分析

明确了产品的维修性定性评价内容后，可对其进行工程化定量分析，结合试飞阶段外场使用实际，对每一项评价内容进行量化分析。

1）可达性：考虑到产品实际装机情况，满分为5分，若产品直接可达且周围有足够的操作空间，则记为5分，每增加一次障碍减1分。

2）标准化与互换性：若同型号产品可直接互换且互换后无需调整，则记满分5分，更换后需调整的记为3分，不具备互换功能的记0分。

3）检测的快捷性：若产品的故障样本可通过机上BIT进行检测并隔离，则记为满分5分，使用ATE等检测设备可以检测隔离的记为3分，需结合相关设备并经过一定的人工分析后才可给出检测和隔离结果的记为1分。

4）维修安全性：维修过程中不会对人员、飞机和产品造成损坏，则记为满分5分，若存在一定的安全隐患，则减去相应分数，可由维修人员现场进行打分。

5）防差错措施：产品设计中有物理防差错，在外场不会发生安装错误的，则记为满分5分，有标识标记可以为操作人员提供提示信息的记为3分，通过人工进行一定的分析后可避免差错的记为1分，未按需要设置防差错措施的记为0分。

6）人素工程：采用正常站立姿势可轻松完成维修工作的，则记为满分5分，采用蹲姿或需要弯腰等姿势进行操作的则减去相应分数，可由维修人员现场进行打分。

7）人力人员：单人可独自完成相关维修工作的，则记为满分5分，每增加一人减1分。

8）工具设备：徒手可完成维修工作的，则记为满分5分，每增加一项工具设备减1分。

2 维修性各属性权重分析

在确定了维修性评价内容和计分原则后，进行维修性属性权重的分析。权重确定关系到计算结果的准确性。权重分析可分为主观评价法和客观评价法，如图1所示。

图1 权重确定方法的分类

主观评价法是根据专家经验进行判断，如层次分析法、模糊综合评判法等。主观评价法计算简单，同时可以将专家经验发挥到最大。客观评价法是根据各指标之间的关系及量纲分析进行计算，如神经网络分析法、灰色关联分析法、主成分分析法等。客观评价法一般理论性较强，但通用性和实际操作性较差，使用和决策人员的参与程度较低，计算繁琐[4]。为寻求一种适合外场实操的权重确定方法来分析机载产品维修品质各属性之间的关系，从而确定权重系数，本文采用变异系数法[5]。变异系数法利用各指标初值中的内容，通过一定的变换计算得到权重，是一种主观客观综合评价法。

计算公式如下：

式中，Vi为第i项指标的标准差系数，即变异系数；σi为第i项指标的标准差，是第i项指标的平均数。

各项指标的权重为：

以某两架同型科研直升机上不同位置安装的同型号综合显示系统为例进行分析计算。首先对产品的可达性、标准化与互换性、检测的便捷性、维修安全性等8项属性进行权重确定分析，将8项属性定义为（w1，w2，…，w8），然后聘请6位通用质量特性领域的专家为各权重赋初始值，采用变异系数法进行权重计算，结果如表1所示。

在确定了维修性各属性的权重后，对两型产品的维修性进行综合评价，采用式（3）进行计算。

式中，P为产品维修性综合评价结果；为产品维修性各属性得分矩阵；为产品维修性各属性权重矩阵。

表1 各属性权重计算结果

对安装在两架科研机上的产品分别进行初步打分。A型机上产品安装位置稍高，更换时只使用一种工具但需两人配合，B型机上产品只需一人即可完成，但在拆装时需要使用两种工具，具体打分情况如表2所示。

表2 产品得分表

经计算，A型机上产品维修性综合评估值为4.54，B型机上评估值为4.60，可知B型产品维修性综合水平略优于A型产品，因此建议后续装备采用B型机上的安装形式。

3 结束语

本文主要分析了影响航空机载产品维修性的主要因素，并对各属性因素进行了工程化定量分析，采用变异系数法得出各属性因素的权重值后进行维修性综合评估，并以某直升机综合显示系统为例进行计算，证明此方法可行。本研究可为使用方选型提供参考。