航空装备修理核心技术及创新发展路径
2020-04-11李剑平张翔宇罗烽月杨成龙农宏海成都航利集团实业有限公司
■ 李剑平 张翔宇 罗烽月 杨成龙 农宏海/成都航利(集团)实业有限公司
随着航空装备产业的不断发展,航空装备全系统、全寿命的发展要求越来越受到重视,面向全寿命周期的装备发展理念已经成为航空装备发展的共识[1-2]。在装备的全寿命周期中,装备维修工作通常是时间最长、最重要的环节之一,伴随装备服役的一生,是装备正常发挥其技术性能的重要保障[3]。当前,全军按照新大纲施训,开展实战化训练,“聚力战训,备战打仗”成为装备保障的新常态。但目前我国航空装备维修保障发展速度落后的局面并未明显改观,新装备列装后,维修保障跟不上,影响装备正常发挥效能的情况日益突出。装备修理系统肩负“姓军为战”的重要使命,在圆满完成各型航空装备修理任务的同时,构建科学、全面、完整的维修保障技术体系,增强航空装备修理核心技术建设,探索装备修理技术创新发展路径,成为了提升航空装备保障核心能力的必由之路。
1 航空装备修理核心技术的提出背景
1.1 航空装备修理现状
科技创新催生的核心修理技术使我国航空工业从修理到制造,从仿制到自行研制,逐步形成了具有相当规模和技术先进的基础科研、型号研制生产的工业体系。但是,与发达国家相比,我国航空工业预研基础薄弱、技术储备少,导致型号研制水平低、风险高。目前正在大量服役的仍是国外早已淘汰的第一、二代发动机及其改型,质量问题突出;三代机动力仍然大部分依赖进口,受制于人。随着世界航空科技创新日新月异,国内航空工业整体技术水平与航空发达国家的差距有进一步拉大的危险。作为航空装备维修保障企业,核心修理技术的形成必须顺应航空产业发展态势,结合自身实际,以产品为关注焦点,注重核心技术前伸后延,以突破核心技术制约整个航空工业快速发展的“瓶颈”,全面形成新型发动机全寿命周期内的自主保障能力。
1.2 航修企业修理现状
近年来,为确保航空装备使用安全和可靠,摆脱受制于人的局面,航修企业逐步打造企业核心技术,开展了修理技术标准制定、关键修理技术研究、国产化替代、专用修理检测设备研制等一系列科技创新工作,有力地增强了装备修理的安全性和可靠性,在快速形成三代机维修保障能力的同时奠定了新装备修理能力建设的基础。然而从理论角度来看,部分航修企业对核心技术的形成、判定、应用还存在着较大的改善和提升空间,关于企业核心技术的来源、形成机理、评价体系、系统培育等问题还没有在一个统一架构下进行完整的系统研究。从实践角度来看,航修企业由于受过去计划经济影响,普遍缺乏竞争意识,更鲜有企业有意识地培育核心技术,造成处于航空产业链末端的维修企业的核心竞争力不强。
2 航空装备修理技术分类方法
2.1 航空装备修理技术定义
航空装备修理技术是指为保持或恢复航空装备使用性能,提升装备安全可靠性所采用的理论、方法及技术手段的总和,分为预防性维修与修复性维修两个方面,以可靠性为中心,扩展形成了装备保养、检查、试验、修理、加装、改装等多个技术领域。航空装备修理技术与航空产品的特性紧密关联,而且是一个涵盖多专业,多学科交叉融合的复杂技术体系[4-5]。
2.2 装备修理技术分类
1)修理技术分类的必要性
随着装备技术的发展,修理技术已经成为一门多学科交叉融合的综合性系统工程,传统的分段、串行式研究与应用模式难以满足航空装备对修理技术的应用需求。对航空装备修理技术进行归纳并分类,是为了适应装备的革新需要,提升整体维修实力,更是为了清楚和准确地认识到体系中某类或某种技术发展的逻辑和特点,具有指导作用,同时也使修理技术体系更加规范、专业,资源配置更具方向性和可管理性。
2)修理技术分类依据
2009年国家发布《科学技术研究项目评价通则》,明确了基础研究项目、应用研究项目和开发研究项目的内涵,GJB7688-2012《装备技术成熟度等级划分及定义》规定了装备技术分解结构(技术分类)的构建方法和技术成熟度等级划分及定义,据此,航修企业结合自身实际,依据实现装备最终功能、性能需要和所能培育的技术深度、广度,契合研究项目类别,对技术进行有效分类,建立具有层次结构的装备技术集合。
3)修理技术分类原则
a.涵盖航空装备修理各专业门类
修理技术分类应涵盖飞机、机载设备、机载武器、发动机等四大系统所涉及的各专业门类及相应修理技术。
b.囊括航空装备修理新工艺、新技术
修理技术分类应该包含装备修理过程所涉及的新工艺、新技术,如复合材料、增材制造修复技术等新兴技术。
c.适应装备全系统全寿命发展要求
航空装备的全寿命发展要求越来越受到重视。在进行修理技术分类时,应跟踪和继承航空装备研制技术,尤其关注修理技术与研制技术融合程度高的技术领域。
d.体现修理技术的创新发展过程
随着维修理念的发展变化,以及装备研发、制造技术的革新,修理技术处于一个持续的动态变化过程。在装备修理技术分类时应体现出修理技术创新发展的动态变化过程。
e.考虑多学科交叉融合发展趋势
修理技术的发展和创新越来越依赖于多学科的综合、渗透和交叉,而且许多传统的修理技术领域也都通过更深入的开发和更高层次的创造,突破了原有的技术界限。在修理技术分类时,应对多学科综合交叉区域的修理技术予以关注。
4)修理技术分类方法
根据当前航空装备修理系统技术发展现状,结合修理技术分类原则,以装备可靠性为出发点,兼顾厂内修理与外场维护,对航空装备修理技术进行分类,建立以维修技术领域、方向、专业为脉络的纵向技术延伸和横向贯穿的技术拓展路径,形成关键技术树(见图1)。
图1 装备修理技术体系架构
按照修理技术包含的几个基本领域进行横向划分,包括故障预测与健康管理技术、故障诊断评估技术、装备修复技术、维护保养技术和装备维修信息化技术,形成了第一层次。每个技术领域根据技术的深度,纵向分为2个层次,逐层细化。总体来看,第一层为航空装备修理技术领域,第二层为各领域的技术方向,第三层为技术方向对应的具体技术专业。由于研究方向众多,具体的技术手段也包罗万象,因此只列出三层,至具体的修理技术专业为止。
3 航空装备修理核心技术的主要判定标准
核心技术是确定技术路线、支撑产品实现的核心部分,是一个系统、一个环节或者一项技术领域中起到重要作用且不可或缺的技术,是企业在一段时间内领先于竞争对手的独有技术,并且是在开发中占据重要地位的关键技术,具有价值性、独特性、延展性、不可复制替代性、长期性。
3.1 国内外对关键技术的判定标准
美国航空航天局(NASA)从20世纪70年代开始便采用技术成熟度指标。2004年美国国防部将技术成熟度评价列入《国防部采办指南》,技术成熟度现已在美欧等发达国家和机构广泛应用,国际标准化组织(ISO)正在制定技术成熟度国际标准。我国航天等工业部门和国防科技发展与装备建设管理机构从21世纪开始关注、研究、应用TRL[6]。基于上述关键技术判定标准,航修企业在技术成熟度基础上建立了核心技术判定模型。
3.2 装备修理核心技术的主要判定标准
科学、准确地识别企业的核心技术,既是企业选择合适的技术战略的重要前提,又为企业找出与其竞争者之间在技术能力上的差距提供了依据。
1)航修系统核心技术图谱
航空装备修理核心技术是支撑和实现先进、前沿航空装备修理不可或缺的关键技术或独有技术,如第四代航空发动机单晶叶片修复技术、整体叶盘修复技术等。
2)核心技术判定模型
图2 核心技术判定模型
判定装备修理核心技术,较为普遍的方法是通过技术成熟度对技术进行层次分解和类别划分,输出关键技术、独有技术和一般技术。在此基础上识别核心技术是企业技术能力的基础与关键。根据企业提供的产品或者服务性质的不同,核心技术的识别可采用层次分析法、过程分析法和技术树分析法等方法。按照技术的定义与内涵,根据产品技术树分解、技术分类整合、关键技术评估和核心技术判定四个循序递进过程进行甄选,其判定模型如图2所示。其中,关键技术是在产品开发中占据关键地位或在关键路径上的技术,它是不可缺少的,但不一定是独有的,甚至不一定是领先的;独有技术是独有的,但不一定是关键技术和核心技术,也可能当前不创造价值或拦截竞争对手的发展,但其中某些独有技术在适当的条件下会成为企业未来发展必须的核心技术和关键技术;一般技术是有多种替换途径的普通技术。
4 推进核心技术创新发展路径
航空装备修理企业依赖于研发、制造企业的现状仍在持续,航空装备修理技术远落后于研发制造技术的局面尚未破解,推进航空装备修理系统核心技术的创新发展可成为提升航空装备修理系统核心能力的驱动力。
4.1 推进核心技术创新发展的路径
1)构建科学完善的核心技术创新发展体系
a.加强核心技术创新发展的总体规划设计
提高企业核心竞争力是一项复杂的系统工程,同样掌握和控制好企业的核心技术,也是一项系统的工作,需要人力、物力、财力的支持与协调,才能达到预期的效果[7]。一是局机关需统筹规划航空装备维修企业能力建设,突出重点;综合考虑各企业能力建设情况及已有的优势资源,按照“一南一北、一主一辅”的原则,分型号、类别,集中资金和资源支持相关单位主攻修理核心技术。二是装备修理企业应综合集成、柔性建线、高效集约,紧跟航空装备发展,适时开展预先研究,储备先进修理技术。
b.进一步制定完善核心技术管理办法
航修企业核心技术是以满足顾客要求为前提的,需要综合考虑自身定位和发展规划,充分认清核心技术挖掘、开发、应用更新三者之间的循环关系,制定完善的装备修理核心技术管理办法,明确其基本概念与范围、识别、分析、确认、变更、应用、保密、转让等管理程序和要求。同时,还应与企业其他科研管理办法、知识产权管理办法、固定资产投资项目管理办法等工作制度保持协调一致。
c.持续营造良好的核心技术自主创新环境
核心技术自主创新需要有生长的良性土壤与环境,除重视对高层次技术人员队伍的建设与培养外,还应进一步增加科研资源的直接配置,加快建立科研人员的激励管理政策,加强知识产权价值体现;同时,加大科研项目资金投入力度,增加专项资金和基金申报数量,拓宽申报途径。另外,对那些不能适应核心技术自主创新发展的体制机制进行修订,确保营造良好的科研环境。
d.深化体制改革,强化核心技术成果应用
应重视关键核心技术在航空装备维修领域的应用,提升其在促进航空装备修理中的贡献率,充分体现航空装备维修行业、企业和科研工作人员各方需求的统一性。首先,在局机关管理层面上,应牵头制定航空装备维修科研成果转化规定,加大政策和资金扶持力度,均衡促进维修行业高质量发展。其次,各航空装备修理企业应主动深化改革,破除体制约束,改变现阶段以项目、经费、成果等为目标的评价体系,建立科技成果的转化评价体系和成果转化机制,针对科技成果转化的管理,制订规范合理的科技成果转化收益分配规则,促进成果的应用。
2)制定合理可行的核心技术创新工作流程
a.核心技术的挖掘
挖掘装备修理关键技术是创新的首个流程,包括技术识别、分析和确认。技术识别,或是在原有技术的基础上进行技改,或是在遇到问题时攻关,或是由战略决策确定的课题。技术分析是按照核心技术分类办法和标准,对装备修理的技术进行分类,并组织技术人员对相关专业的技术按照判定标准进行分析,形成核心技术分析报告。技术确认是通过组建评审专家,对照核心技术分类方法和主要判定标准,对核心技术分析报告进行评审并形成结论。
b.核心技术的开发
针对尚未形成能力的已挖掘核心技术项目,需要组织开展技术攻关。开发核心技术可以采取安全可控引进应用、引进消化吸收创新、联合外部合作开发、自主研究攻关创新等四种途径。究竟采取哪种途径,取决于各项目的实际情况,主要考虑以是否受制于人的原则进行衡量[8-9]。值得一提的是,上海航翼高新技术发展研究院有限公司的建设运营为核心技术开发增加了途径实施渠道,特别是针对修理中的共性核心技术,由其组织联合各企业共同开发,可以加快突破装备修理保障中的技术瓶颈和难题,提升装备修理整体科研开发实力,带动重大科技成果的应用和推广。对于与型号和装备密切相关的核心技术,则由各企业根据自身需要组织攻关开发。
c.核心技术的应用更新
技术的开发成果只有通过不断应用,使其拥有者能够持久保持领先优势,才会使其得到不断完善与提高。通过关键技术的应用,可以强化企业的核心技术,不断提升企业核心竞争力;竞争力的提升又能反作用于企业发展目标的制定和关键技术的长期发展规划,寻找更多的发展机会,能够迅速适应外部环境的变化,能够在整体规划的基础上根据装备发展重大变化进行阶段性调整,长期促进修理企业健康、快速发展。
d.建立装备修理核心技术平台,推进成果共享
航空装备修理系统应破除“各自为政”理念,彻底改变不良恶性竞争格局,整体布局,建立装备修理核心技术平台,推进成果共享机制。一方面,在系统内规划建立再制造修理中心、计量检测中心、飞参判读中心和FADEC检测修理中心等,形成航空装备通用修理核心技术能力,为航空装备修理系统服务;另一方面,从航空修理系统层面上,建立核心技术授权、转让机制,在政策上支持和引导企业核心技术向其他有需求的企业授权、转让,实现航空装备修理企业优势互补,健康发展。
5 结束语
习近平主席曾指出“核心技术脱离了它的产业链、价值链、生态系统,上下游不衔接,就可能白忙活一场”。对于航空装备修理企业而言,这里所说的“产业链、价值链、生态系统”,指的是要加强与装备研制、工业部门协同,构建起有利于核心技术研发与应用的良性土壤与环境,坚定不移地坚持创新发展战略,为提升航空装备维修保障能力建设提供有力支撑。