劉家鑫，楊修茂，沈 鵬

（洪都航空工業(yè)集團，南昌 330024）

0 引言

在現(xiàn)代飛機研制中，得益于數(shù)字化技術(shù)迅猛發(fā)展，航空制造業(yè)在飛機研制全生命周期中深入開展數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用。以美國為代表的西方發(fā)達國家在飛機研制過程中，率先提出了物料清單（Bill of MaterialBOM）作為描述產(chǎn)品零部件之間相互關(guān)系的樹形數(shù)據(jù)模型，令產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management，PDM）得到迅速發(fā)展和普及。在20世紀(jì)90年代，美國波音商用飛機公司創(chuàng)造性地提出了單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源[1]（Single Source of Product Data，SSPD）思想，實現(xiàn)了BOM的統(tǒng)一管理。在產(chǎn)品全生命周期的不同階段，因業(yè)務(wù)關(guān)注點不同使得BOM的數(shù)據(jù)組成和結(jié)構(gòu)存在差異，已經(jīng)衍生出幾種不同類型的BOM，如設(shè)計階段的EBOM（Enginerring BOM）、工藝階段的PBOM（Process BOM）、生產(chǎn)階段的MBOM（Manufacturer BOM）和裝機BOM（Building BOM）、服務(wù)階段的SBOM（Service BOM）。

其中EBOM、PBOM、MBOM 以及BBOM 的數(shù)據(jù)組成和結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)化關(guān)系在航空制造業(yè)中已經(jīng)規(guī)范化，而目前因大多數(shù)航空制造企業(yè)的MRO（Maintenance，Repair，Operation and Overhaul）服務(wù)與生命周期其他階段業(yè)務(wù)的聯(lián)系、與MRO服務(wù)內(nèi)部各子業(yè)務(wù)的聯(lián)系均不夠緊密，導(dǎo)致SBOM的數(shù)據(jù)組成和結(jié)構(gòu)尚存在較多爭議。

本文結(jié)合教練機服務(wù)階段的外場服務(wù)保障業(yè)務(wù)，梳理教練機產(chǎn)品服務(wù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)組成和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提出一套基于教練機的服務(wù)保障SBOM，為探索服務(wù)閉環(huán)并將服務(wù)保障數(shù)據(jù)反饋至設(shè)計與生產(chǎn)制造等部門，為真正實現(xiàn)教練機產(chǎn)品研制全生命周期管理奠定基礎(chǔ)。

1 SBOM介紹

SBOM是針對時變性強的MRO服務(wù)過程提出的一種與維護維修有關(guān)的服務(wù)物料清單，用來實現(xiàn)對產(chǎn)品維修維護信息的正向追蹤和逆向追溯。在現(xiàn)有設(shè)計/制造單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)上，建立邏輯上單一的、單源存儲的、無冗余的產(chǎn)品服務(wù)BOM數(shù)據(jù)，即SBOM。教練機SBOM包含飛機的出廠交付狀態(tài)信息、外場的使用維護、維修信息，囊括整個教練機MRO服務(wù)過程。通過建設(shè)合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和屬性信息，落實更改控制流程，確保服務(wù)數(shù)據(jù)的一致性、正確性和可追溯性，從而基于SBOM實現(xiàn)教練機產(chǎn)品研制的全生命周期信息化管理。

在產(chǎn)品服務(wù)過程中，SBOM面對企業(yè)不同部門的使用和管理需求，擬將SBOM分為初始SBOM與動態(tài)SBOM。

初始SBOM是指在飛機鉛封交付前，通過飛機EBOM部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息以及維保相關(guān)的屬性信息構(gòu)建的服務(wù)保障物料清單，主要用于飛機出廠前的基線管理。初始SBOM以飛機機型及其狀態(tài)為顆粒度進行管理，包含產(chǎn)品的基本狀態(tài)信息、地面工具設(shè)備、技術(shù)出版物、構(gòu)型信息等。

動態(tài)SBOM以初始SBOM為基礎(chǔ)，結(jié)合飛機交付信息、單機外場使用維護信息生成。主要用于飛機外場服務(wù)保障運營管理，依托單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源管理體系，以單架次為顆粒度進行飛機的產(chǎn)品服務(wù)數(shù)據(jù)管理。

2 教練機服務(wù)簡介

教練機服務(wù)保障是教練機客戶服務(wù)業(yè)務(wù)的重要組成部分，是用戶與企業(yè)之間傳遞產(chǎn)品使用數(shù)據(jù)和產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)的重要渠道，主要包括咨詢、求援、排故、返修、質(zhì)量反饋改進等服務(wù)保障業(yè)務(wù)。教練機服務(wù)保障主要業(yè)務(wù)參如圖1所示。

圖1 教練機服務(wù)保障主要業(yè)務(wù)

目前教練機的各類維護、維修、大修等MRO服務(wù)活動離散存在于飛機/部件的履歷本、維修工單中，產(chǎn)品MRO服務(wù)信息存在信息孤島[2]現(xiàn)象，產(chǎn)品服務(wù)數(shù)據(jù)未能進行設(shè)計/制造/服務(wù)關(guān)聯(lián)管理，不利于產(chǎn)品服務(wù)推動產(chǎn)品優(yōu)化提升。同時設(shè)計/制造過程中的SSPD管理在產(chǎn)品服務(wù)中未能落實運用，產(chǎn)品服務(wù)數(shù)據(jù)一致性和可追溯性不能保證，所以本文開展教練機服務(wù)保障SBOM的初步研究探索。

3 SBOM的構(gòu)建

3.1 初始SBOM

3.1.1 初始SBOM的數(shù)據(jù)組成

初始SBOM主要包含產(chǎn)品的基本狀態(tài)信息、構(gòu)型信息以及地面工具設(shè)備、技術(shù)出版物等飛機四隨產(chǎn)品信息，初始SBOM組成參如圖2所示。

圖2 初始SBOM數(shù)據(jù)組成

在基于單一數(shù)據(jù)源的不同信息系統(tǒng)中，根據(jù)產(chǎn)品類型獲取以下幾類數(shù)據(jù)構(gòu)建初始SBOM：

1）飛機基本信息，如機型代號、機型名稱等；

2）飛機狀態(tài)信息，如狀態(tài)代號，代號信息等；

3）飛機其他信息，如飛機消耗品信息、規(guī)定年限、定時維修工作、參數(shù)信息等；

4）飛機四隨信息，隨機地面保障設(shè)備、隨機地面維護工具、隨機備件、隨機用戶技術(shù)資料；

5）飛機EBOM信息，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層次信息等。

3.1.2 初始SBOM構(gòu)建

教練機飛機頂層通過機型劃分，同機型下包含多個狀態(tài)，不同狀態(tài)選配對應(yīng)的構(gòu)型，如圖3所示。

圖3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

初始SBOM以上圖產(chǎn)品構(gòu)型結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在機型層賦加飛機的基本信息；在狀態(tài)層賦加飛機的狀態(tài)信息；在系統(tǒng)層、子系統(tǒng)層賦加系統(tǒng)能力描述信息；在構(gòu)型層賦加構(gòu)型項的基本信息、其他屬性、規(guī)定年限、軟件信息以及參數(shù)信息，進行初始SBOM結(jié)構(gòu)樹的搭建。

3.2 動態(tài)SBOM

3.2.1 動態(tài)SBOM的數(shù)據(jù)組成

動態(tài)SBOM以初始SBOM為基礎(chǔ)，提取具體架次飛機信息，結(jié)合該架次飛機出廠交付狀態(tài)信息、外場的使用/飛行時間、故障信息、技術(shù)通報等維修維護MRO信息形成動態(tài)SBOM。動態(tài)SBOM組成參如圖4所示。

圖4 單機動態(tài)SBOM組成

在基于單一數(shù)據(jù)源的不同信息系統(tǒng)中，根據(jù)產(chǎn)品類型獲取以下幾類數(shù)據(jù)構(gòu)建動態(tài)SBOM：

1）飛機基本信息，如機型、機型名稱、出廠編號、出廠日期等；

2）飛機其他信息，如消耗品信息、特殊使用限制、參數(shù)信息等；

3）飛機維修維護信息，如累計時間、定時維修工作、故障信息、技術(shù)通報等；

4）飛機交付技術(shù)狀態(tài)信息；

5）飛機EBOM信息。

3.2.2 動態(tài)SBOM構(gòu)建

動態(tài)SBOM從初始SBOM繼承EBOM結(jié)構(gòu)（剔除標(biāo)準(zhǔn)件、虛擬件等）、基本信息以及其他信息作為基礎(chǔ)，結(jié)合飛機交付技術(shù)狀態(tài)、飛機交付后的維修維護信息，構(gòu)建動態(tài)SBOM，如圖5所示。

圖5 動態(tài)SBOM結(jié)構(gòu)

4 SBOM的應(yīng)用

通過打通企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)各類客戶服務(wù)業(yè)務(wù)的策劃、進度計劃、計劃變更到狀態(tài)處理的全生命周期管理，構(gòu)建產(chǎn)品服務(wù)保障SBOM，實現(xiàn)已交付產(chǎn)品基于SBOM的統(tǒng)一技術(shù)狀態(tài)管理。

同時通過對企業(yè)積累數(shù)據(jù)進行分析利用，實現(xiàn)關(guān)鍵/重要部件或系統(tǒng)性能監(jiān)控、健康預(yù)測，形成產(chǎn)品服務(wù)保障知識庫；實現(xiàn)公司產(chǎn)品服務(wù)生命周期內(nèi)維護保障服務(wù)排故周期縮短、備件庫存水平降低、外場維護保障服務(wù)人員數(shù)量規(guī)模減少。

4.1 機隊管理

單機動態(tài)SBOM結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)服役飛機的機隊管理。以單機動態(tài)SBOM為基礎(chǔ)，構(gòu)建飛機數(shù)據(jù)可視化大屏，展示服役飛機的數(shù)量、所在區(qū)域及分布、飛機狀態(tài)、飛行歷史、維修統(tǒng)計等信息。通過可配置的全方位數(shù)據(jù)展示和數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，輔助領(lǐng)導(dǎo)層進行飛機服務(wù)保障決策。

圖6 機隊管理示意圖（數(shù)據(jù)均為虛構(gòu)）

4.2 統(tǒng)計分析管理

通過管理單機動態(tài)SBOM，獲取零部件/系統(tǒng)的工作時間、收集飛機的故障信息，結(jié)合零部件/系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)，對飛機的性能和可靠性進行統(tǒng)計分析。

1）飛機可靠性評估

對飛機平均故障間隔飛行小時進行評價，采用以下公式計算平均故障間隔飛行小時MFHBF單側(cè)置信下限：

式(1)中：

MFHBFL——平均故障間隔飛行小時MFHBF單側(cè)置信下限，h；

Tf——累積飛行小時數(shù)，h；

r——累積責(zé)任故障數(shù)；

α——選定的顯著性水平，取0.2。

2）飛機保障效能評估

收集飛機在部隊的使用、維護數(shù)據(jù)，包括可靠性數(shù)據(jù)、維修性數(shù)據(jù)、綜合保障數(shù)據(jù)，對飛機進行評估保障效能評估：

式(2)中：

MMT——平均維修時間；

MLDT——平均保障延誤時間；

Kd——延誤次數(shù)比率；

TT——總工作時間；

OT——能工作時間；

MTBM——平均維修間隔時間；

K2——整機運行比。

4.3 備件規(guī)劃

在飛機服務(wù)保障過程中，通過等動態(tài)SBOM記錄飛機的備件配比數(shù)量、備件使用時間、故障及維修情況，分析在用零部件壽命情況形成待更換備件清單。結(jié)合備件數(shù)量及生產(chǎn)計劃，靈活調(diào)度相關(guān)備件或生產(chǎn)計劃，實現(xiàn)備品備件的智能規(guī)劃。

5 結(jié)語

本文所提及的產(chǎn)品服務(wù)保障SBOM，是傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型為服務(wù)型制造的必然產(chǎn)物，或者說是制造企業(yè)向高端化發(fā)展的戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域，是制造業(yè)新增值點的關(guān)鍵所在。通過開展產(chǎn)品MRO服務(wù)相關(guān)研究工作，真正實現(xiàn)完整的產(chǎn)品研制全生命周期信息化管理，才可能幫助企業(yè)在產(chǎn)業(yè)競爭中脫穎而出。當(dāng)然，局限于個人專業(yè)知識背景、實際工作經(jīng)驗和認知深度，本文所提出的產(chǎn)品服務(wù)保障SBOM，必然還存在很多的遺漏和不足，還必須進行必要的完善和細化，才能對實際型號研制工作起到一定的指導(dǎo)意義，或者真正在型號研制進行應(yīng)用推廣。