维修作业动作连贯性对维修效率的影响研究

史永胜，于文龙

（中国民航大学航空工程学院，天津 300300）

维修作业动作连贯性对维修效率的影响研究

史永胜，于文龙

（中国民航大学航空工程学院，天津 300300）

通过对航空维修现状的分析得知提高维修效率具有极大的现实意义。从单项作业类别差异、作业位置、作业工具相近性3个方面讨论了维修动作连贯性如何影响航空维修效率。通过对B737飞机前起落架机轮的拆卸仿真,并以其中部分螺帽的拆卸动作为例,对不同情形下的维修动作进行分析对比。证明改进维修动作的连贯性,可以大大提高维修作业的效率。

航空维修;连贯性;效率

航空维修是保证飞机安全和适航性的前提，也是航空业的重要组成部分。基于维修作业的特点，提出维修工作的层次结构，包含维修任务层、维修作业层和维修动作层，如图1所示。其中维修任务由一系列的维修作业组成，维修作业又由一系列的维修动作组成。人是维修动作的实施者，是影响维修效率的重要因素。维修过程中维修人员动作的连贯性对维修效率的影响显而易见，因此，研究其如何影响维修效率则显得尤为重要[1-3]。

图1 维修工作层次结构图Fig.1 Maintenance work hierarchy

所谓动作连贯性是指在维修过程中，彼此相关联的2个或2个以上的维修动作前后组合的程度[4]。维修动作的连贯性是从动作的衔接方面进行的描述。维修动作的连贯性与维修人员的专业水平及身体素质、维修工卡的制定、维修工具种类的情况、航材的供应状态等有关。因此要通过对其进行分析，使得在现有的维修条件下，根据维修人员生理水平和专业水平合理地安排工作，提高维修工作的效率。

1 影响维修动作连贯性的因素

每个类别的维修作业可以看成是一组动作组合，完成其所需要的时间由2部分组成，第1部分为完成各个动作所需要的时间，可以用T1，T2，…，Tn来表示，第2部分是每2个工作动作之间的过渡时间，包括观察和判断、作业位置转换、工具的选取和更换等，可用t1，t2，…，tn来表示，则总维修时间就是在维修单项作业效率不变的情况下，要想进一步提高维修作业效率，则要减少过渡时间，通过提高维修作业动作的连贯性，达到减少维修过渡时间提高效率的目的。下面从3个方面分析影响动作连续性的因素。

1.1 单项作业类别差异因素

相似类别的作业能够获得较高的动作连续性。相似类别作业是指维修工作原理相同、操作步骤相近的作业，维修人员在进行此类作业时，对作业内容理解、观察和判断所用时间相对较少，进而动作停顿时间减少，连贯性增强。

在维修作业工卡编排过程中，如果能将此类作业安排在一起，则提高了动作的连贯性，减少2个操作动作之间的间隔时间。

1.2 作业位置因素

不同的作业位置安排将会对维修动作的连贯性造成不同的影响。作业位置是指一系列作业中不同的工位变化。作业位置的安排除了考虑类别的相似性以外，还应该遵循路线最短原则，这样可以很大程度上减少作业位置转换占用的过渡时间。

在工作开始前，分析所要从事工作的不同位置，然后计算并找出最优路径，尽量减少从一个作业位置到另一个作业位置的转换时间。这样符合动作的经济性原则，减少动作的浪费和过渡时间，提高了维修动作的连贯性。

1.3 作业工具相近性因素

维修工具的选取将会占用大部分的过渡时间，选取合适的作业工具将有助于提高维修动作的连贯性，减少过渡时间。作业工具的相近性原则是指从事一系列维修操作时，所选的工具属于类似的物理特性和用途，一组工具能够完成一组相似的工作。作业工具的相近性原则便于工具的管理和使用，使得维修人员在一系列维修操作的过程中将会减少工具选取、工具更换等占用的过渡时间，提高动作的连贯性，同时也提高效率；另外由于工具的更换和选取次数减少，也减少了人为差错的产生[5]。

2 维修作业连续性对维修效率影响分析

本文以B737-800型飞机起落架维修过程拆卸机轮螺帽为研究案例，采用Delmia软件量化分析维修动作连贯性对维修效率的影响。

2.1 维修场景的建立

在Delmia的仿真分析模块中导入在CATIA中已经建立好的各种维修资源模型，如图2所示。维修资源包括与维修相关的一切辅助设施、设备、工具，包括维修场地、起落架模型、维修工具（扳手、钳子、工作梯等）、设备设施等，广义上虚拟人模型也是维修资源模型的一种[6-8]。

图2 仿真场景Fig.2 Scenario simulation

2.2 维修仿真的进行

在仿真之前首先要按照预定的拆卸顺序进行动作编排。根据所要进行的维修作业，操作流程为：

1）完成一个工位的工作，取下一个工位所需要的工具；

2）走到工作位置，进行工作前的准备，包括取出工具、查看维修事项等；

3）进行维修作业。

为了对比，选择2种不同情况下拆卸飞机前轮的操作，并进行了仿真。情况1是在此工作开始的上一组工作是维修电子类部件，下一个工作的工具没有在预定的位置。情况2是上一个工作是更换主起落架机轮，工具箱在预定位置。通过对以上2种情况下进行的仿真进行对比，可以看到安排工作类别、工作位置、工具种类的差异对维修动作连贯性的影响。参见两种情况下的甘特图时间表，如表1和表2所示。

表1 情况1甘特图时间表Tab.1 Gantt chart of Situation 1

表2 情况2甘特图时间表Tab.2 Gantt chart of Situation 2

从表1和表2中不难看出，两种情况作业类别的安排不同，情况1中维修人员在进行完电子类器件的维修后，需要去取下一个维修的工具，使得维修时间增加，并且对其接下来从事的机械类维修要有一定的适应时间，这使得维修人员需要更多的时间进行观察和判断，导致每个步骤中维修人员的维修动作过渡时间加大；情况2中维修人员先后从事的均为同一类维修工作，因为工具选取时已考虑到维修工具的相近性原则，不需要再去单独更换维修工具箱，减少从维修工位到工具室的行走时间，并且维修人员在操作的过程中不需要很多的时间进行观察和判断，还能熟能生巧，降低维修动作的间隔时间，提高维修动作的连贯性，两种情况拆卸时间对比如图3所示。

图3 拆卸时间对比Fig.3 Removing time comparison

从图3可知，情况1中维修人员所用的时间一直高于情况2中所用时间。这说明维修作业类别、维修位置、维修工具的选取等会对维修动作的连贯性造成影响，进而影响维修效率。

3 MOD法对维修动作的分析对比

为进一步说明维修动作连贯性对维修效率的影响，引入国际上先进的动作分析法MOD法进行了分析，借助它根据人的基本动作时间来规定达到一定效能水平的作业时间，这是国际公认的制定时间标准的先进技术[9]。

MOD法将人力操作的基本动作归纳为21种，将手指的动作记为一个时间单位，即1 MOD=0.129 s，其他部位的动作时间是手指动作的整数倍，并用标准符号规定。MOD法可以对维修动作进行分析，其优势在于不用现场对维修动作时间进行抽样，便可在虚拟环境下进行维修性设计，并可以实现优化改进，对多余动作进行删除或者修改，并进行规范，从而达到维修过程中改善维修动作连贯性，提高效率的目的[10-11]。

本文以机轮拆卸中的螺帽拆卸为示例来进行分析。为此，要对维修中的动作进行更加细致的剖析，动作的顺序如下：

1）走到前起落架位置，蹲下，弯腰拿起六头扳手；

2）找准螺帽位置，弯腰低头，对准螺帽口插入六头扳手；

3）手腕向下转动，然后回到原位，再次向下转动，大概反复此过程3～5次可将螺帽取下，手腕转动幅度不要太大，以免造成疲劳或者操作人员受伤。

4）右手放回拆卸前位置，左手伸出取下螺帽，弯腰将螺帽放在地上，然后再次循环拆卸剩下的螺帽。

对于情况1和情况2中的动作，分别用MOD法进行对比，结果如表3所示。

表3 MOD法动作分析对比表Tab.3 Motion analysis and comparison of MOD

通过表3可知，情况1所用的操作时间为T=（196+45+110+79）MOD=430×0.129 s=55.47 s，设放宽率为20%，则情况1最终时间为T=55.47× 120%=66.56 s。情况2的最终时间为T=（94+42+ 40+62）MOD×120%=238×0.129 s×120%=36.84 s。从时间看也符合实际中维修所用的时间，并进一步验证了维修工作中维修动作连贯性对维修效率的影响。

4 结语

通过对维修作业中的动作连贯性概念的定义，从工作类别差异、工作位置、作业工具相近性3个方面分析了其影响因素，并用Delmia软件对机轮的拆卸进行了仿真，利用MOD法对其进行了具体动作分析，可知合理安排工作类型、工作位置，选择合适的工具可以大大提高维修动作的连贯性，从而减少维修动作的过渡时间，提高维修效率。

[1]VORA，JEENAL，NAIR SANTOSH，GRAMOPADHYE，et al.Using Virtual Reality Technology to Improve Aircraft Inspection Performance：Presence and Performance Measurement Studies[C]//Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society 45th Annual Meeting，Minneapolis/St.Paul，MN，United states.2001.

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[7]王占海，翟庆刚.DELMIA人机工程在飞机虚拟维修中的应用[J].机电技术，2009（S）：36-44，53.

[8]吴 杰，孙 刚.DELMIA系统在航空维修中的应用研究[J].航空制造技术2011（18）：42-46.

[9]张景峰.机务保障中的人机功效研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2010.

[10]王异香.基于虚拟维修仿真的人机功效分析研究[D].南京：南京航空航天大学，2007.

[11]宋维明.模特（MOD）法及其应用[J].郑州航空工业管理学院学报，1989（2）：71-79.

（责任编辑：刘智勇）

Effect of maintenance action coherence on aviation maintenance efficiency

SHI Yong-sheng，YU Wen-long
（College of Aeronautical Engineering，CAUC，Tianjin 300300，China）

According to analysis of present aviation maintenance situation，it is of great practical significance to improve aviation maintenance efficiency.The effect of aviation maintenance coherence on aviation maintenance efficiency is mainly discussed from job category differences，job locations and similarity of job tools.The simulation of B737 aircraft nose landing gear wheel disassembling is presented to introduce the theory of action analysis.Nut removal is taken as an example to analyze and compare the maintenance action under different scenarios.Finally，it is proofed that the coherence advancement of aviation maintenance greatly improves aviation maintenance efficiency.

aviation maintenance；coherence；efficiency

V267+.4

:A

:1674-5590(2015)02-0011-03

2013-12-24；

:2014-03-06

国家自然科学基金项目（61179048）；天津市科技支撑计划重点项目（11ZCKFGX04100）；中央高校基本科研业务费专项（ZXH2012D003）.

史永胜（1965—），男，辽宁锦州人，教授，博士，研究方向为故障诊断与结构修理、专家系统.