基于S3000L标准的民用直升机修理级别分析技术研究

孙峰 朱俊生

摘要：修理级别分析不仅是民用直升机运行支持体系的重要组成部分，同时也是对直升机各个研制阶段和整个寿命周期过程各因素的思考。修理级别分析是直升机设计特性和后勤保障并行研制的核心环节，更是对保持和恢复直升机完好性能而开展的一系列维修工作的统筹规划。现对直升机修理级别分析工作流程和要求进行详细分析和阐述，以期为今后民用直升机修理级别分析提供参考。

关键词：民用直升机;修理级别分析;候选项目;可修复性

0    引言

修理级别分析（LORA）是在与客户达成统一保障体系的基础上，帮助制定合理化维修解决方案的一种分析。分析的结果将影响维修任务和相应的任务需求，例如支援设备、人员、备件等。因此，本文以民用直升机安全性、经济性为目标，从与修理级别分析相关的数据收集、敏感性分析、不确定性分析等因素出发，建立适用于我国民用直升机的修理级别分析框架体系，以更好地支持修理级别分析工作的开展，确保分析的规范性、数据的统一性与准确性。

1    修理级别分析流程

修理级别分析是进行运行支持/后勤保障规划的特定程序，用来确定候选项的最佳修理级别。

修理级别分析分为两个阶段，分析流程如图1所示。

（1）决定分析项是否将被修理或报废（由客户支持修理/报废决定）。这种修理/报废决定可能包含非经济和经济因素。

（2）为必要的维修任务确定最佳的修理等级，也被称为“经济修理级别分析”（ELORA）。

2    确定LORA候选项目

对于潜在的修理级别分析（LORA）候选项目可以基于LSA候选项目清单（CIL）确定，LORA候选项目的确定与整个项目的LSA候选项确定是一致的。

建立分析项目的层级结构，确定LORA候选项目的一般原则如下：

（1）航线可更换单元（LRU）是LORA的候选项目;

（2）某系统或其子系统不是LORA候选项目，组成系统或子系统的多个LRU是LORA的候选项目。

注：不可修复或消耗性部件不是LORA候选项目，如螺母、螺钉和其他紧固件等。

3    可修復性分析

首先要对各LORA候选项目进行可修复性分析。可修复性分析结果通常是直接得出的，主要考虑技术和成本两个因素。候选项目至少存在下列一种情况时认为是不可修复的：

（1）技术上不可修，候选项目在设计上是不允许修理的;

（2）维修明显是不经济的，候选项目的维修成本（包括检查、装运和管理等费用）可能会明显高于购买成本。

如果一个候选项目是可修复的，将使用简单LORA进行进一步分析。如果一个候选项目是不可修复的，则形成报废决策，并制定合理维修级别。

4    简单LORA

简单LORA通常是定性分析，即可依据有限的数据就能得出最优的决策，主要利用最佳工程判断或初步的成本数据比较等方法来形成最优决策。

4.1    数据收集

简单LORA需要收集的数据通常在设计初期阶段即可获得，包括但不限于以下内容：

（1）机队规模。

（2）使用率（Fh/年）。

（3）服役寿命。

（4）候选项目MTBF。

（5）初步的成本数据：

1）候选项目成本;

2）维修成本：零件/材料成本、操作成本等;

3）投资成本：用户技术资料、培训、其他必要的投资等。

4.2    修理/报废决策

对于一个候选项目，通过收集的数据进行初步的修理成本和报废成本的比较，形成报废或修理的决策，计算公式如下：

报废成本=故障次数×候选项成本

修理成本=投资成本+故障次数×修理成本（每次）

通过以上计算公式，可得出3种结论：

（1）修理成本明显大于报废成本，则决策应该是：报废。

（2）报废成本明显大于修理成本，则决策应该是：修理。

（3）修理成本与报废成本接近，则需进一步确认：

1）当修理成本及报废总成本都很大时，需进一步进行ELORA;

2）当修理成本及报废总成本都很小时，则可采纳供应商的建议或选择费用较小的决策。

通过修理/报废决策过程将获取一个潜在可修理的CIL，通过对CIL中每一潜在可修理项目的各种可行修理方案按照修理成本计算公式进行比较分析，可获得以下两种结论：

（1）一种修理方案的成本明显小于其他修理方案的成本，则选择此修理方案。

（2）如果各修理方案的成本比较接近，则需进一步确认：

1）如果各修理方案的成本都很大，则需进一步做ELORA;

2）如果各修理方案的成本都很小，则采纳供应商建议或选择费用较小的维修方案。

通过比较各修理方案的成本大小来确定最优的修理级别。

4.3    敏感性分析

通常需对简单LORA输入参数进行敏感性分析，通过输入参数的敏感性来验证最优修理决策的稳定性。对于简单LORA的敏感性分析通常是定性分析，主要验证机队规模、利用率或项目可靠性的敏感性程度。

5    ELORA

5.1    数据收集

ELORA是一种定量分析方法，因此需要大量的数据输入。ELORA流程所需数据包括但不限于以下内容：

（1）机队规模;

（2）使用率（Fh/年）;

（3）服役寿命;

（4）可靠性数据;

（5）保障资源需求（来源于MTA）;

（6）成本数据（详细）：候选项目成本、维修成本、人工工时、零件/材料成本、装运成本、操作成本等;

（7）投資成本（详细）：STE研发或购买、维修设施、用户技术资料、培训/训练设备、其他必要的投资等。

5.2    建立费用模型

ELORA费用模型与简单LORA费用模型总体上是相同的，只是ELORA包括更多的详细成本参数，费用计算模型如下：

（1）报废方案：

报废总成本=故障数量×成本/故障

成本/故障=候选项目成本+额外成本

通常情况下，候选项目成本是主要考虑因素，但在某些情况下，额外成本也需要考虑并加入计算模型，如装运成本、操作成本、报废处置成本和备件的存储成本等。

（2）修理方案：

修理总成本=投资成本+故障数量×修理成本/故障

5.3    报废/修理决策

ELORA通过比较各修方案的成本大小来选择最优的修理级别。通常情况下，成本最小的那个方案为最优修理方案，通常建议对重要的定量输入数据（如机队规模、利用率、可靠性、主要成本因素等）进行敏感性和不确定性分析来最终验证最优修理方案的稳定性。

6    分析输出

LORA结果要记录在LORA报告中，输出的报告必须满足LORA过程及其结果的可追溯性，以便后期阶段对LORA的检查、迭代更新等。LORA报告应至少包括但不限于以下内容：

（1）项目确定;

（2）建立的维修方案（修理级别）;

（3）采用的分析方法;

（4）输入数据;

（5）对计算模型和输入数据假设的描述;

（6）敏感性/不确定性分析;

（7）结论。

7    结语

本文从民用直升机的角度出发，结合行业经验，总结出一套完整的、具有强操作性且经济有效的修理级别分析方法流程及评价模型，可为民用直升机维修级别分析人员确定最优修理决策提供理论和方法支持。

[参考文献]

[1] 欧洲宇航与防务工业协会.（ASD）S3000L后勤保障分析国际技术规范[S]，2014.

[2] 修理级别分析：GJB 2961—1997[S].

[3] Department of Defense of USA.Level of repair analysis：MIL-STD-1390D[S]，1993.

收稿日期：2020-02-10

作者简介：孙峰（1983—），男，山东济南人，高级工程师，研究方向：维修工程。