■ 邢靜 姚洪光 顧楊波 張銀泉/浙江長龍航空有限公司

0 引言

維修方案是航空公司針對飛機(jī)開展例行維修工作的指導(dǎo)性文件，也是保證飛機(jī)滿足安全適航的指導(dǎo)性文件。目前，國內(nèi)各航司主要依據(jù)飛機(jī)制造廠商給出的對應(yīng)機(jī)型的維修計劃文件（MPD）來編寫自己的維修方案內(nèi)容。但由于飛機(jī)制造廠商在飛機(jī)設(shè)計之初制定的定期維修工作檢查間隔相對保守，據(jù)此編制的維修方案就給航司的實際運營增加了維修成本。因而，如何結(jié)合飛機(jī)實際維護(hù)經(jīng)驗，利用積累的維修數(shù)據(jù)來調(diào)整和優(yōu)化維修工作檢查間隔，最終制定出合理的客戶化維修方案，對于航空公司乃至民航業(yè)的發(fā)展都具有重要意義。

針對維修間隔優(yōu)化問題，近年來國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了大量探索與嘗試。閆鋒等[1]研究了基于IP44 理論的民用航空器維修間隔優(yōu)化模型；張鵬等[2]研究了基于預(yù)防性維修可用度模型的維修間隔優(yōu)化方法；應(yīng)舒琪[3]研究了基于可靠性數(shù)據(jù)的民機(jī)維修間隔優(yōu)化方法；鄭志霖等[4]研究了基于統(tǒng)計分析方法的飛機(jī)維修方案優(yōu)化思路；林聰?shù)萚5]研究了基于服役數(shù)據(jù)的飛機(jī)計劃維修任務(wù)間隔優(yōu)化方法；吳曉等[6]研究了以可用度為目標(biāo)的民用飛機(jī)不完全預(yù)防性維修間隔優(yōu)化模型。

本文基于MSG-3 理論和IP44 原理，通過對某特定維修方案項目歷史數(shù)據(jù)的收集，利用數(shù)理統(tǒng)計方法進(jìn)行分析，結(jié)合PPH 中的相關(guān)要求以及工程評估結(jié)果確定最佳維修間隔。

1 維修方案優(yōu)化理論基礎(chǔ)

1.1 MSG-3 邏輯決斷分析

MSG-3 分析是針對MSI 項目進(jìn)行的一種自上而下的邏輯決斷方法，包含上下兩層分析。其中，上層分析根據(jù)系統(tǒng)功能、功能故障、故障后果來確定相應(yīng)的失效影響類別，即明顯的安全性影響（5 類）、明顯的使用性影響（6 類）、明顯的經(jīng)濟(jì)性影響（7 類）、隱性安全性影響（8類）、隱性非安全性影響（9類）；下層分析根據(jù)功能故障及故障原因來確定需要執(zhí)行的維修任務(wù)，即潤滑/勤務(wù)、操作/目視檢查、檢查/功能檢查、恢復(fù)、報廢。

1.2 IP44 維修大綱優(yōu)化指南

IP44 是維修審查委員會政策委員會（IMRBPB）發(fā)布的一份針對計劃維修任務(wù)優(yōu)化的指導(dǎo)性文件。它是對MSG-3的重要補充，其推薦的維修任務(wù)優(yōu)化方法及流程是MRB 活動不可分割的一部分[7]。IP44 文件在局方政策符合性、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)審查、數(shù)據(jù)相關(guān)性等方面均提出了相關(guān)要求，為計劃維修任務(wù)優(yōu)化工作的開展提供了有力支持。通過利用機(jī)隊的實際使用數(shù)據(jù)并結(jié)合深入分析，實現(xiàn)了對于維修計劃任務(wù)持續(xù)優(yōu)化的目的，從而保證了維修計劃任務(wù)的有效性。

2 維修方案間隔優(yōu)化流程

咨詢通告AC-121/135-53R1《民用航空器維修方案》和AC-121-54R1《可靠性方案》中明確指出：航空運營人可根據(jù)可靠性方案收集的數(shù)據(jù)，采取可控制的方式（抽樣試驗、維修數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析或其他支持?jǐn)?shù)據(jù)等），適當(dāng)調(diào)整維修間隔和維修控制方式/維修任務(wù)，達(dá)到降低運行成本和提高經(jīng)濟(jì)效益的目的[8，9]。IP44 中也指出，要開發(fā)和使用一個流程，以支持MRB 的持續(xù)分析和優(yōu)化[10]。

咨詢通告AC-91-026R1《航空器計劃維修要求的編制》在IP44 的基礎(chǔ)上給出了更具體的維修任務(wù)優(yōu)化流程，將其分為4 個步驟：數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、工程分析、優(yōu)化建議，充分體現(xiàn)了IP44的相關(guān)要求[7]。本文在此基礎(chǔ)上引入項目介紹、風(fēng)險評估等環(huán)節(jié)，優(yōu)化了整個流程：客觀收集數(shù)據(jù)，逐層向下分析，直至得到合理的評估結(jié)果；評估過程中盡量體現(xiàn)評估的客觀性，以減少工程師主觀判斷對評估結(jié)果的影響。圖1 為完善后的維修方案項目間隔優(yōu)化流程，共包含6 個步驟。

圖1 完善后的維修方案項目間隔優(yōu)化流程圖

1）項目介紹

簡述待優(yōu)化維修方案項目的基本信息，需明確項目類別是否為缺陷發(fā)現(xiàn)類（除潤滑、勤務(wù)、報廢、恢復(fù)以外的維修方案項目），并基于對相關(guān)系統(tǒng)原理的分析與理解，確定該維修項目的執(zhí)行目的（如確保某功能、預(yù)防某功能失效等）。需要注意的是，僅對缺陷發(fā)現(xiàn)類項目才會繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)可靠性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和評估，否則終止分析。

2）風(fēng)險評估

首先，需分析待優(yōu)化維修方案項目要確保的功能，以及一旦失效會造成的影響和后果。其次，需分析少執(zhí)行或者不執(zhí)行該維修方案項目而導(dǎo)致關(guān)聯(lián)故障發(fā)生的可能性（即關(guān)聯(lián)故障發(fā)生時，有無緩解措施）以及失效后果的嚴(yán)重性。通過風(fēng)險分析方法（如風(fēng)險矩陣等）綜合評估維修間隔改變可能導(dǎo)致的風(fēng)險，確保風(fēng)險在可控范圍內(nèi)，則繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)分析，否則終止分析。

3）數(shù)據(jù)收集

通過收集整理與待優(yōu)化維修方案項目相關(guān)的實際維修數(shù)據(jù)（即在定期維修工作和航線維修中實際的缺陷發(fā)現(xiàn)情況），計算得到相應(yīng)的缺陷發(fā)現(xiàn)率。當(dāng)結(jié)果低于相應(yīng)FEC 類別允許的缺陷發(fā)現(xiàn)率時，認(rèn)為該維修方案項目可能存在優(yōu)化空間，故繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)評估，否則終止分析。

4）數(shù)據(jù)分析

當(dāng)上述風(fēng)險評估值、缺陷發(fā)現(xiàn)率以及樣本量數(shù)據(jù)（涉及抽樣時適用）均滿足要求時，給出同意延長該項目維修間隔的初步評估意見，否則不同意延長。若初步結(jié)論為可延長，當(dāng)樣本量數(shù)據(jù)足夠時，利用數(shù)理統(tǒng)計方法進(jìn)行失效分布模型擬合，并依據(jù)相應(yīng)FEC 類別允許的缺陷發(fā)現(xiàn)率，得出可允許的最大維修間隔，否則不做此步間隔分析。

5）工程分析

專業(yè)工程技術(shù)人員通過剖析系統(tǒng)原理，綜合考慮故障影響、計算間隔結(jié)果（若適用）、緩解/監(jiān)控措施（若有）、定檢任務(wù)組包、航線環(huán)境等因素，確定最終的客戶化維修間隔。

6）優(yōu)化建議

針對上述分析得出的結(jié)果，若批準(zhǔn)延長該維修方案條目間隔，則后續(xù)將使用可靠性方案以及實際維修管理數(shù)據(jù)（如SDR 事件、航班不正常事件、部件非計劃拆換、故障率等指標(biāo)）進(jìn)行持續(xù)動態(tài)監(jiān)控，以確保調(diào)整后維修方案的安全性、可靠性和有效性。一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時介入調(diào)查，確認(rèn)間隔不合理后，立即將相關(guān)項目縮短至原間隔。

3 案例分析

以A 航司開航至今的實際維修數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以該司運營的空客A320 機(jī)型的維修方案條目“A32-212600-08-1 操作檢查空氣進(jìn)口單向活門2150HM”為案例，利用上述思路進(jìn)行維修間隔優(yōu)化。

3.1 項目介紹

A32-212600-08-1 維修方案條目的項目來源、工作類別、FEC 類別、項目類別等基本信息如圖2 所示。

圖2 A32-212600-08-1維修方案條目基本信息

3.2 風(fēng)險評估

根據(jù)MSI21.26.00 分析過程[11]以及對系統(tǒng)的理解，單獨的2150HM 單向活門失效對系統(tǒng)工作無影響；僅當(dāng)單向活門和蒙皮進(jìn)口活門同時失效在打開位，才可能造成客艙釋壓，進(jìn)而對航班正常運行造成影響。因此，其失效后果判定為輕微。

根據(jù)實際維護(hù)經(jīng)驗得知，蒙皮進(jìn)口活門和蒙皮出口活門屬于CFDS 監(jiān)控部件，一旦發(fā)生故障，就會觸發(fā)故障信息和ECAM 警告信息，便于機(jī)組或維修人員及時發(fā)現(xiàn)并排故。目前，A 航司已建立針對蒙皮進(jìn)口活門作動時長的監(jiān)控模型，一旦活門的作動時間較長，觸發(fā)設(shè)定的門檻值，即判定為活門性能衰退，將適時下發(fā)工作指令進(jìn)行活門更換。結(jié)合A 航司當(dāng)前的故障管控模式，判定2150HM 單向活門和蒙皮進(jìn)口活門均失效的可能性極低。

量化以上指標(biāo)，因未執(zhí)行該維修方案項目而導(dǎo)致發(fā)生故障的可能性賦值為1，故障后果賦值為2，根據(jù)風(fēng)險矩陣判斷（見圖3），結(jié)果處于綠區(qū)，風(fēng)險可接受。

圖3 風(fēng)險矩陣判定圖

3.3 數(shù)據(jù)收集

查閱A 航司開航至今的所有維修數(shù)據(jù)，該司執(zhí)行A32-212600-08-1 維修方案條目工作總計104 次，其中發(fā)現(xiàn)缺陷次數(shù)13 次；航線維修發(fā)現(xiàn)2150HM 部件故障次數(shù)總計1 次。結(jié)合以上數(shù)據(jù)計算得出總體缺陷發(fā)現(xiàn)率為13.3%。

根據(jù)A320 機(jī)型PPH 手冊中給出的FEC 9 類項目允許的缺陷發(fā)現(xiàn)率為20%[12]（本 案 例 中A32-212600-08-1 維修方案條目為FEC 9 類項目），A 航司當(dāng)前的總體缺陷發(fā)現(xiàn)率為13.3%＜20%，認(rèn)為該維修方案項目可能存在優(yōu)化空間。

3.4 數(shù)據(jù)分析

結(jié)合上述分析結(jié)果，A 航司針對A32-212600-08-1 維修方案條目的缺陷發(fā)現(xiàn)率和風(fēng)險接受水平均滿足要求，初步定性認(rèn)為該維修方案項目可延長。下面針對該評估結(jié)果進(jìn)行定量驗證。

通過梳理A 航司開航至今所有的維修記錄，并將其轉(zhuǎn)化為故障間隔周期數(shù)據(jù)，共得到51 個樣本數(shù)據(jù)。其中，區(qū)間截尾數(shù)據(jù)14 個，右截尾數(shù)據(jù)37 個。令I(lǐng) 表示區(qū)間截尾數(shù)據(jù)，S 表示右截尾數(shù)據(jù)，單位為CA（日歷日），如表1所示。

表1 2150HM故障間隔周期數(shù)據(jù)

考慮到A 航司2150HM 單向活門故障間隔周期數(shù)據(jù)中包含大量截尾數(shù)據(jù)，為初步驗證其服從何種故障分布模型，將數(shù)據(jù)樣本導(dǎo)入Minitab 軟件，并采用極大似然法對Minitab 中的11 種分布函數(shù)進(jìn)行參數(shù)估計，后利用BIC 準(zhǔn)則判斷擬合優(yōu)劣。表2 為各分布模型對應(yīng)的BIC 值。

表2 各分布模型對應(yīng)的BIC值

BIC 準(zhǔn)則中指出，BIC 值越小，模型擬合效果越好。在表2 中，對數(shù)正態(tài)分布模型對應(yīng)的BIC 值最小，故初步判斷位置參數(shù)為7.752、尺度參數(shù)為0.64877的對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)為最佳分布模型。

為保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，針對上述對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)使用K-S 假設(shè)性檢驗方法進(jìn)行進(jìn)一步的擬合優(yōu)度檢驗。取置信度為1-α=0.95，計算理論分布和經(jīng)驗分布的差異度，

根據(jù)樣本量n=51，顯著性水平α為0.05，查 K-S 檢驗臨界值表得

有Dn

圖4 2150HM單向活門故障間隔分布K-S檢驗數(shù)據(jù)圖

查詢A 航司2150HM 活門的送修報告，確認(rèn)2150HM 單向活門故障均為活門中彈簧失效所致。查詢資料得知，一般地，螺旋彈簧的疲勞壽命服從對數(shù)正態(tài)分布[13]，上述案例擬合結(jié)果與實際情況相符，故認(rèn)為分析結(jié)果具有一定的合理性。

根據(jù)2150HM 單向活門的操作檢查任務(wù)為FEC 9 類隱性非安全類，允許的缺陷發(fā)現(xiàn)率為20%，利用該故障分布模型進(jìn)行估算，得到允許的最大間隔為1347CA（見圖5）。故從理論上確定，該維修方案條目執(zhí)行間隔可從730CA延長至1347CA。

圖5 A航司2150HM活門故障間隔周期對數(shù)正態(tài)分布模型

3.5 工程分析

ISC 規(guī)定了維修間隔調(diào)整限制：5/8類項目最多延長至2 倍，非5/8 類項目最多延長至3 倍[4]。結(jié)合上述分析過程，在延長原則的限定下，考慮A 航司后續(xù)定檢打包計劃（總體延長C 檢間隔至12000FH/8000FC/1095CA），工程評估后建議A 航司延長維修方案項目A32-212600-08-1 首重檢間隔至1095CA。

3.6 優(yōu)化建議

通過統(tǒng)計維修方案項目A32-212600-08-1 的執(zhí)行情況，以及關(guān)聯(lián)航線/定檢維修中的缺陷發(fā)現(xiàn)情況，經(jīng)可靠性分析和工程評估后，認(rèn)為項目總體安全性滿足要求，風(fēng)險可控，決議此項目可從730CA 延長至1095CA。間隔延長后，A 航司需使用可靠性方案和維修管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)持續(xù)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，確保調(diào)整后維修方案的安全、可靠；否則，縮短至原間隔。

4 結(jié)束語

目前，國內(nèi)航司對于維修方案項目優(yōu)化雖態(tài)度積極，但由于缺乏經(jīng)驗，評估結(jié)果往往偏于主觀。本文建立的維修方案間隔優(yōu)化流程，將維修理論與數(shù)理統(tǒng)計相結(jié)合，為航司客戶化維修方案間隔提供了可行的分析思路，對航司提升機(jī)隊可靠性管理能力具有重要意義。