系统工程法在直升机综合保障工程中的应用

景 堃

(海军装备研究院航空所，上海 200436)



系统工程法在直升机综合保障工程中的应用

景 堃

(海军装备研究院航空所，上海 200436)

首先阐述了传统技术及现代技术发展对直升机综合保障的影响；然后提出了系统工程法及其在直升机综合保障工程中的具体应用；最后提出系统工程法是一种成功而有效的方法，它能确保直升机的设计及保障资源的研制满足使用维修要求。

系统工程法；综合保障

1 直升机综合保障所面临的问题

1.1 传统设计对直升机综合保障的影响

在以往的型号研制中，尽管一直强调保障性与性能并行设计，由于管理和技术上缺乏可行的实施方法，在直升机研制中，直升机性能与保障性设计都是根据各自的准则由系统设计和保障性分析人员分别实施，或者说，仍然采取序贯式的设计方法，在完成系统的图样设计之后，再来考虑综合保障相关的问题，这样的后果是：

1)不能使保障资源与直升机同时交付部队；

2)不能保证所设计的直升机是可保障的，也不能保证所研制的保障资源能满足直升机的使用与维护要求；

3)使用维修保障费用成了直升机全寿命周期费用的主要因素，正如图1所示，使用维修保障费用高达60%；

4)不能建立有效的资源保障体系；

5)不能满足所规定的使用可用度要求。

图1 直升机寿命周期的费用分布

1.2 现代条件对综合保障的影响

20纪70年代之后，下面因素对传统设计造成了极大的挑战，使得上述问题更为突出。

1)预算的限制；

2)直升机机载系统日益复杂；

3)技术的急剧发展，例如机载计算机的发展，日新月异，当进行保障设计时，机载计算机已经“过时”了，地面保障设备可能就与机载设备不兼容了。

1.3 保障性与性能并行设计对保障费用的影响

正如图2所示，保障性与性能并行设计，将在设计阶段开始3个月之后，在所有设计决策的60%确定下来的同时，有80%～90%的寿命周期也固定下来了。这种对保障性影响的设计方法意味着，尽管造成了较高的设计研发费用，但是它降低了使用保障费用，同时使设计的直升机是可保障的，使提供的保障资源能经济有效地建立满足使用和任务要求的保障系统[1]。

图2 设计的影响

在近20年的可靠性/保障性工程实践中，尽管意识到并行设计是克服性能与可靠性/保障性设计脱节的有效方法，但在并行设计中由于管理及技术方法而存在着一定的问题。因此，尽管从上到下都强调并行设计，实际工作中还是自觉与不自觉地采用传统的序贯式方法，分别进行图样设计和保障性设计，从而导致综合保障问题的依然存在。

1.4 综合保障工程与系统工程方法

综合保障所存在的上述问题，事实上是综合保障工程的问题。从综合保障工程的角度来看，它所解决的问题，既是与保障有关的直升机设计问题，又有大量的与直升机使用维修有关的保障资源的研制问题，并且要把这些问题协调起来。因此，综合保障工程是由可靠性、维修性、测试性、保障性、及各系统专业组成的综合学科。

以往的经验表明，解决这些复杂的多专业组成的综合学科的有效方法是一种系统工程法。

本文试图以这种系统工程法，控制和实现图样与综合保障工程的并行设计，以确保综合保障工程目标的实现。

2 系统工程方法

2.1 系统工程方法概述

系统工程法[2]，如图3所示，这是一种反复迭代的方法，它从系统的研发目标开始，直到经合格审定满足使用需求并为用户接受而结束。

图3 系统工程法

2.2 系统工程方法在直升机综合保障工程中的应用

2.2.1 用户需求

就直升机综合保障而言，用户的总的要求是：在直升机交付的同时，以最低的费用提供与装备相匹配的保障资源，建立相应的保障系统。具体要求如下：

1)及时性。所有的保障资源必须与直升机同时布置到部队，保证及时使用，使直升机尽快形成战斗力。

2)经济性。要降低直升机寿命周期的使用维修保障费用。

3)有效性。要保证保障资源与直升机相匹配，所研制的保障资源适合部队使用操作。

4)系统性。要使交付的各类保障资源有机结合起来形成使用保障系统[3]。

2.2.2 综合保障的要求或工作内容

从综合保障的角度，即要将用户提出的保障资源需求转化为综合保障工作8大要素的相应要求。

1)人员数量与技术等级。这是指负责保养、检查和维修直升机以满足其处于可用状态的技术人员的数量及技术水平。它们影响可靠性维修性参数MTTR、MMH/FH。

例如，直XX型机1个中队维修12架机，其外场维修人员为42人，其中技师12人，维修人员30人。

2)备件供应。这里的备件是指非计划维修所需要的部件。它通常以备件种类及相应数量来定义。显然维修缺乏所需部件就无法完成相应的维修任务，因此备件供应对于确保直升机的维修，保证整个机群的完好性是重要的。

3)设备保障。这里是指使用和维修所需的地面检测设备、各种工具等。如ATE及专用试验设备。这些保障设备和工具对于故障诊断和隔离、设备的拆卸和安装是重要的。它也影响着使用可用度A0、MTTR、MMH/FH等参数质量。

例如RAH-66，其外场维修仅30套通用工具和20套专用工具，T800发动机也只需工具5件。

4)技术资料。这是指为维修人员提供维修活动所需的技术文件。它包括主要维护建议或维修大纲、维护手册、布线图册、机载设备维护手册、结构修理手册等。这些手册对于直升机的维修和维修安全是重要的。

5)培训和培训保障。这是指为使用和维修人员所制定的培训计划、课程设置、训练计划、提供教材、培训设备等。其目的是使维修人员熟悉直升机，正确保养、维护直升机。

除此以外还包括：机场设施，包装、装卸、贮存和运输，计算机资源保障。

篇幅所限，不展开叙述。总之，要把用户的需求转化为综合保障的具体要求。

2.2.3 保障性分析

综合保障要素所相应的保障资源要求，是以可靠性维修性信息为输入，通过保障性分析来确定；保障性分析包括：FMECA，RCA/MSG，维修级别分析，使用与维修工作分析。

保障性分析过程如图4所示。

保障资源确定如表1所示。

图4 保障性分析

通过保障性分析，便可确定每一项维修工作所需的保障资源。如果对于全机纠正性维修、预防性维修分析所确定的全部维修工作，进行如图4所示的维修级别分析及使用与维修工作分析，那么，便可得到全机保障资源的分析结果。这一结果如果使要求得不到满足，那么便返回设计，进行设计更改，然后进行新一轮分析过程。这样反复迭代通过保障性分析来影响设计。

2.2.4 设计的综合/一体化

这里所说的综合/一体化，即正如如上所述，通过保障性来影响设计，从而获得可保障直升机设计，同时获得与直升机使用维修相匹配的保障资源。

在方案阶段，将可靠性、维修性要求与重量、性能一起作为系统参数，进行权衡协调，选择合理的系统方案。而在设计阶段，从综合保障角度应把综合保障8要素，即保障资源的要求作为设计变量影响设计。

例如，在直XX型机电源系统设计时，为接近调压保护控制盒而开启地板上的口盖需要拧30多个紧固螺钉，显然，对调压保护控制盒维修时需要更多的时间进行拆卸安装。后经协调，在保证结构完整要求的同时，减少螺钉数量，满足使用维修要求。

总之，正如图4所示，通过保障性分析来影响设计，以便形成既满足性能要求，又满足使用维护要求的设计。

表1 保障性分析与维修保障资源要求

2.2.5 保障资源的试用与评估

我们可以借用大家所熟知的格言：“时间是检验真理的唯一标准”。显然，保障资源的外场试用与评估，可以检查上述的分析和设计是否合理或通过反馈进一步修改设计，最终，使设计的直升机是可保障的，所提供的保障资源与直升机的使用与维修是匹配的。

2.2.6 综合保障工程活动的监控

为了协调、监督和控制直升机研制过程中的综合保障各项工作，很重要的是建立相应的组织管理机构。例如在NH90研制中，便建立了如图5所示的ILS(综合后勤保障)机构，实施对整个综合保障的组织管理与协调监控。

2.2.7 经验与教训

在以往的型号研制中，我们不是遵循上述的系统工程方法进行综合保障工程的研发工作，而往往是在工程图样结束之后，通过有限的外场调研以及与相似机种的简单比较，以综合保障建议书的形式，提出型号保障资源的配置要求。

在以往的型号研制过程中，也缺乏如图5所示的管理监控组织机构。

这样所提出的保障资源配置要求，尽管做过多次不同层次的评审，最终提交的保障资源不可避免地存在前面所述的问题。

3 结论

从上面的讨论中，可以得出如下结论：

1)从直升机设计一开始，就进行综合保障工程的研究分析、综合权衡，以影响系统的图样和性能设计，实现综合保障工程与图样的并行设计。

图5 NH90综合后勤保障管理机构

2)在整个研制过程中，通过反复迭代与综合权衡，使得所设计的直升机是可保障的，使得研制的综合保障资源经济有效地满足使用与维护要求。

3)由于设计一开始将保障工程的要求作为系统设计的参数考虑，使保障资源得到优化配置，正如图6所示，它将大大降低直升机寿命周期内的使用维修费用。

图6 不同设计方法的费用比较

4)正如下式所示，由于采用系统工程法使所研制的保障资源得到优化配置，它将大大减少因为人员能力、备件供应、运输等原因所造成的延误时间，从而满足使用可用度要求。

式中，MTBF:平均故障间隔时间；MTTR：平均修复时间；MLDT：平均保障延误时间。

显然，系统工程法是一种成功而有效的方法，它能确保直升机设计及综合保障资源的研制满足使用维修要求。

[1] Van Deventer L I H，Kluit I J C P. Integrated Logistic Support in the NH90 Protect[C]. 15th European Rotorcraft Forum ，Amsterdam ，September 1989.

[2] System Engineering Approach to Carefree Maneuvering in the Balog[C] .Presented at AHS 61st Annual Forum， Grapevine TX， June2005.

[3] 彭秀云.谈武器装备综合保障工作[J].海军装备，2001(5)：20-21.

Application of Systematic Engineering Method in Helicopter Integrated Support Engineering.

JING Kun

(Institute of Aviation Equipment, Naval Academy of Armament， Shanghai 200436, China)

This paper expounded the influence of traditional technology and modern technology development to the integrated support of helicopter and then put forward the systematic engineering method and its specific application in the integrated support engineering of helicopter. Last but not the least, it expounded that the systematic engineering method was a kind of successful and effective method which could ensure the design of helicopter and the development of support resource to meet the requirement of application and maintenance.

systematic engineering；integrated support

2015-02-01

景 堃(1983)，男，山西洪洞人，本科，工程师，主要研究方向：海军航空装备综合保障方向。

1673-1220(2015)02-067-05

V267；V37

A