降低商用飞机的直接维护费用的方法

Haiqiao Wu

Yi Liu

Yunliang Ding和

Jia Liu

[作者]

Haiqiao Wu，Yi Liu，Yunliang Ding和Jia Liu都是在中华人民共和国南京大学航空宇航工程学院从事航空学和行于学的学者。

[关键词]

直接费用，商用飞机，维护费用，专家，鉴定测试

[摘要]

商用飞机的直接维护费用（DMC）对飞机费用的所有权起一个重要作用。我们的研究目标是发现一些减少DMC的方法。本论文首先指出设计和果实诊断是影响DMC的主要因素，对于特定的航空公司这一因素，可忽略不计。一项R&M设计的新观念——为了要减少DMC，本论文讨论了自由操作时期和过失诊断专家系统的维护。

[电子的通路路径]

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降低商用飞机的直接维护费用的方法

[介绍]

商用飞机的维护活动是飞机耐飞性能的一个必要组成部分。飞机维护是令飞机回复到可使用状态下的一个上木。它包括维护、修理、彻底检查、检验和状态测定。它可以分为两种类型。

修正的维护。这些活动，即由提供对于某一已知的或疑似的故障及（或）缺陷的方案，来是失败的结果回复到一种令人满意的情况。修正的维护大体上可分为过失确认、过失隔离、拆卸、替换、重新装配、对准或者调整，以及测试。这一种维护的类型即是不预定的维护，而且受益于诊断的使用以减轻在维护资源方面的负担。

预防的维护。这些活动，即由系统检验、探测、疲劳项目的替换、调整、口径测定，以及清洁等，来使之保持在可使用状态。在飞机和仪器的整个寿命中，它以一种规定的形式实行。因此，它也被成做预定的维护。

维护通常的目标是，在一家航空公司需要维修飞机时，能够以最低的费用提供一套完整的维护服务。现在商用飞机的维护费用对飞机费用的所有权起一个重要作用。维护费用一般占与飞机操作相关费用的10%-20%（Maple,2001）。

直接的维护费用（DMC）被定义为，用于维护一个飞机或相关仪器所需的劳动力费用和材料费用（ATA，国际航空运输协会和ICCAIA，1992）。DMC不包括劳动和物质的开支，如行政、监督、使用工具工作、测试仪器、设备、记录及保存等活动的费用（Knotts,1999）。航空公司通常会寻求维护费用的保证，如果DMC超过约定的指定水平，飞机制造者将招致财政上的处罚。

我们的研究目标是找出一些为商用飞机减少DMC的方法。本论文首先分析了影响DMC的主要因素，然后讨论了可以减少DMC的一些方法。

[DMC的主要影响因素]

依照定义，DMC的公式是：

DMC=（+）LR+MC,

其中，是指飞机维护人员在飞机上的工作时间；是指飞机维护人员不在飞机上的凌夷部分工作时间；LR是指劳动费用；MC是指材料的费用。影响DMC的因素可以依下列各项分类。

[设计因素]

可靠性和可维护性（R&M）是飞机的固有价值。它只能由设计决定。虽然像经过高度训练的人和一个应答的补给系统这样的其他因素，也能使时间限定在一个绝对的最小量中，但是只有国有的R&M才能决定这一最小量。即使改良训练或技术支持也不能够有效的弥补因一架拙劣设计（根据R&M）的商用飞机在可用性方面所造成的损失。将支持飞机飞行的费用减少到最小，最大限度的提高籍由最好设计所生产出的产品的可用性，使之可靠并且可维护。对于商用飞机整个寿命期所花费用来说，大概有70%-80%的费用是由设计阶段来决定的。

[过失诊断效率]

系统和技术的复杂性逐渐增加加大了即使、有效的过失诊断的困难。由此成为系统可维护性的问题因素。而且，从减少时间周期和费用方面来看，无效的过失诊断可能会很贵。因为“没有发现错误（NFF）”的情形会对维护费用产生很大的影响。现代系统的设计经历了40%或者更高的仪器错误消除率。这些错误是有歧义的、劳动密集型的测试程序所造成的。航空电子学和电气科学方面的不可预定维护费用占民用飞机DMC的18%，40%与仪器错误消除相关的被归类为NFF。在1992年，一项对部件转移的审计突出了英国空中航线的机群每平均有8000项被转移走。纵观所有的工作室，其所有部件中的14%，被发现有NFF。一台航空电子学仪器平均会产生出30%的NFF。在财政上来看，若是考虑到直接和间接费用，那么 这就等于是每年在NFF上的开支总共就需要两千万英镑（Knotts,1999）。

[与组织相关的可变因素]

这些可变因素跟一家特定的航空公司有关。他们包括飞机机群的规模和共通性，飞机的龄和使用率，维修标准和计划，检查间隔的频率，承做转包工作的水平，会计方法，通货波动，地方劳动力费用，消耗品的可循环率，以及材料价格（Maple,2001）。

[环境因素]

这些因素依赖于操作员的位置。举例来说，它是沙漠的环境或者海洋性气候。再举例来说，由于沙和盐的腐蚀，将会对引擎的维护仪器产生重要影响。

在本论文中，我们忽略了某一特定的航空公司这一因素，再讨论了设计和过失诊断的影响。

[一项关于R&M在自由操作期间的维护的新观念]

在传统方式下，R&M设计的探讨是建立在失败基础上的。这种探讨认为，在仪器设备的整个寿命期间，偶然的失败是不可避免的，并且这种失败将导致许多不可预定的维护工作在日常工作中产生。由于不可预定的维护是不能被计划出来的，所以，从维护费用方面来说，不可预定的维护可能是做昂贵的。最近的研究表明，给大型的商用喷气式飞机每一年每一架飞机的不可预定维护费用在一百万英镑左右（Kumar et al.,1999a）。为了减少费用，一个以维护的自由操作时期（MFOP）为基础的新方法已经发展起来了。MFOP被定义为，仪器设备在没有任何维护措施，也没有因系统错误或限制导致的操作员的约束行为就能够执行现已指定的任务。这个操作的时间段就是MFOP。（Hockley,1998）。

在MFOP的时期，籍由设计，任何的维护的必要性应该是保持在一个最小量。并且，仪器设备仅仅允许执行如飞行服务这样的在计划内的最低限度维护。一个MFOP之后，紧接着就是一个维护恢复时期（MRP）。

MRP被定义为是一段被限定了的时间。在此期间，需要完成适当的安排和正确的维护，使系统回复到满负荷状态，这样才能够完成接下来的MFOP。由于它们必须包括不同的维护活动，所以不是所有的MRP将会是相同的期间，因为可替换的单位（LRU）个体排成一行，比如那些使用寿命期满的，需要做一些彻底检查，而且不用维护或正确的检验。另外，我们会做出正确的维护来是那些错误的系统回复到满负荷状态（Hockley,1998）。

MFOP是一个担保时期的延长。操作员正在考虑在系统的整个使用寿命期间扩充这一概念。产品供应商或者制造商需要作出如下保证，即在指定的一段操作时间内，因为有预先社顶的质量保证登记，不可预定的维护工作是不需要的。这个质量由自由操作时期的存留能力时间（MFOPS）按比例来决定（Kumar et al.,1999b）。

MFOPS被定义为某一项目在MFOP的期间存留下来的可能性。

对于商用飞机的MFOP，当考虑到R&M的设计时，会有两种减少DMC的方法。

飞机的固有可靠性可以得到句到的改变。更高的可靠性可以减低错误的次数，因此，飞机可靠性是有工时和必需的物质决定的，DMC就会相应减低。

完成飞机的MFOPS，这就意味着任意的失败应该在MFOP期间被根除。传统的文化认为，错误不仅是不可避免的，而且，从某种角度来看，它是可以接受的，这应该放弃。一种细节详细的知识环境和使用经验，以及对于为什么失败的非常机制下的理解，会被灌输给发展程序员。许多技术或者解决办法都以一条更积极的方式设计其可靠性，不给失败予任何机会。这些技术可以有一种缓慢的设计变化过程，即选择不同的成分，生成一个改进的程序，或者，可以有一种更快速的设计变化过程。

完成最适宜的维护计划。很明显，飞机所有的系统在某一时间都需要做一些维护工作，而且，这些工作是在MRP计划中的。MFOP延期事实上是对MRP所有正确的 维护，因此，不可预定的维护部分其实被转化成了更多的计划中的维护，它是建立在有更高可靠性的仪器上的，这才能产生更高的可靠性能。MRP的价值与效率的关系及其平衡的设置建立并支持最好的整个MFOP系统。其实际价值可以在设计期间的系统工程学中的经贸学和方法学来体现。这些能减少维护计划中一定量的百分比。而后勤支援可能被集中到一个特定的飞机操作地点。紧急事故处理资源可能会重新分配到几顶的工作中。这样，MFOP就能为操作者带来灵活性。此时，操作者可以在一定范围内执行组织和正确的维护工作。然后，DMC就会下降，这是因为用于报废飞机的劳动力和材料减少了。举例来说，如今一架飞机在整天寿命期中的直线型维护占所有维护劳动力的50%（Maple,2001），由MFOP设计出的飞机常规工作将会减少到最小量。

[过失诊断]

过失诊断的进程一般可氛围感应信号、提取特征以及连续的诊断论证。当对现代的商用飞机诊断失败时，大部分感应信号和提取的特征程序由于感应器、动力学实验和信号检测这些技术的发展，可以是自动完成的。这样，诊断论证（即，怎样找出错误的根源）就成为了决定过失诊断的效率的主要因素。

根据过失诊断的观念，飞机是一个复杂的系统。它的结构是多样的阶层建筑结构，它包含有许多次级系统，比如飞机主结构、引擎、自动飞行系统、起落架、联络系统、液压和飞行系统。每个次级系统是由更低级别的次级系统或者次级单元构成的。并且，这些次级系统或次级单元之间通常是有联系的。由于飞机结构和功能的复杂性和多相性，飞机结构水平之间的联系是难以定义的。次级系统或次级单元的输入和输出之间的数量关系往往是无法测知或不正确的。

很多技术领域中，先进的技术如机械化、电气化、计算机和自动机械控制，以及电子学都适用于现代的飞机。越来越多的电机械仪器已经用于飞机。这些仪器的机械和电子部分已经不仅整合了飞机的控制，还整合了飞机的功能和结构。飞机的过失诊断囊括了各种学科的知识。

我们从以上的议题中总结出了商用飞机的诊断论证的困难性，而且很多时候，这需要有专家的参与。然而，我们需要的专家因为调换、疾病，以及雇佣关系的改变等原因，经常是不到位的。除此之外，很多技术领域已经应用于大型商用飞机，而且一个专家不再可能蚩尤所有现有的系统知识。发展一个包涵系统知识、专长和经验的过失诊断专家系统被视为一个定位困难的方法。这样不仅可以带来比人工更正确，更一致的结果，而且在某种程度上，它可以代替一个专家，使很多使用者可以轻易获得宝贵的专长，尤其适用于相对不熟练的职工和新来者。

大部分的NFF将会被专家系统避免，如此一种有成本效益和及时的过失诊断将会帮助减少DMC。

[结论]

MFOP的观念已经作为面向未来所作出的一个大步骤被航空宇航工业认同。一些在较早时间所提出的关顶已应用于A340-600（Cini和Griffith,1999）。过失诊断专家系统已经应用于波音777的中央计算机维护系统。毫无疑问，它们能极大地减少DMC。