基于全寿命周期失效率的军机地勤深化培训需求研究

2020-09-21吴雪航空工业成都飞机设计研究所

航空维修与工程 2020年6期

吴雪/航空工业成都飞机设计研究所

随着科学技术的进步，航空武器装备的使用效能和复杂程度日益同步上升，但是，地勤人员应具备的维护能力与其实际水平存在一定差距。如何快速提升地勤人员的能力水平，如何使培训活动贯穿航空武器装备的全寿命周期，充分发挥装备的作战效能，更好地维护和保障装备，这些都是培训活动要努力达到的目标。

1 现状分析

目前采用的地勤人员培训流程是：航空武器装备设计单位接到型号装备换装理论培训工作指令后，采用TNA 军机培训需求分析法，明确培训目标，分析培训大纲，结合任务分析和人员分析，保证培训内容与任务需求贴合，形成培训计划。

但作为编制依据的培训大纲，其特点是大而全，着重介绍系统工作原理，不以任务为主线，不强调维护特点，少有涉及装备长期使用后其特性的变化情况。此外，对学员技能水平分级要求比较宏观，未细致划分学员技能等级对应的知识点和考核要求，包括：

1）培训内容较少涵盖装备全寿命周期。因此，地勤人员在装备的使用、维护、检查、调试和故障处理等作业中，经常反映培训内容与实际使用中装备的表现存在不一致，新故障新问题也经常是此前培训中从未预见过的。

2）按照部队法规文件的规定，地勤人员应先完成基础理论培训，然后才接收新装备。但在培训回访调研时发现，因培训间隔周期偏长（可达半年），学员对培训时学习的基础理论知识存在遗忘现象，直接影响培训效果。

3）对学员受训前后的技能水平缺乏比较明确的分级标准和要求，经常出现同一教员使用同一课件却无法达到基本相同的培训效果的情况。既不符合用户的期望值，也在一定程度上浪费了培训资源。

据此，笔者从“针对装备全寿命周期不同阶段的失效率特征”和“学员技能水平分级”两个方面对培训需求进行分析，以提高深化培训的质量和效能。

2 航空武器装备全寿命周期各阶段的失效率分析

失效率[1]是指在T1之前没有发生故障，将在T1～T2间隔中发生的故障概率除以间隔的长度定义为失效率λ（T），用来描述装备失效的发展过程。装备的失效率λ 与其使用时间T 之间的关系如图1 所示[2-3]。

根据现役成熟航空武器装备的资料分析，它们在全寿命周期内不同阶段的特征表现基本与常规失效率曲线近似。

就全机而言，本文设定λ 为故障率；X 为故障总数量；T 为飞行总时间；Xn为子系统故障数。则故障率λ=X（故障总数量）/T（飞行总时间），X=∑（X1+X2+X3……+Xn）。

图1 常规失效率曲线

要降低全机故障率，针对不同特点的X1、X2、X3等，不但需要从设计上降低每个子系统发生故障的可能性，还需要采取预防性措施来防止潜在故障的实际发生，这显然需要持续可靠的培训作为支撑。

根据图1 所示，产品在交付用户使用后，在全寿命周期内的失效率依次经历故障高发期、使用平稳期和机体老化期。但培训工作始于交付前，此时给用户培训的是大而全的内容，对用户能力要求高，培训效果不理想。应结合失效率划分不同的培训重点，逐渐提高知识的广度和深度，以适应不同阶段的失效率特点，更好地维护和保障装备的正常使用。

2.1 故障高发期

装备投入使用的早期，由于设计、制造、贮存、运输等缺陷，以及启动、调试、运行不当等人为因素，装备本身尚未充分磨合（技术缺陷尚未完全暴露，成品尚未调试到最佳状态），造成失效率较高。地勤人员对装备的了解不充分不深入，又面临尽快形成战斗力的压力，渴望尽量缩短T0，尽早消除早期缺陷。

2.2 使用平稳期

大部分缺陷已经暴露和纠正，装备运转逐渐正常，地勤人员的使用经验也在逐步积累，失效率明显下降趋于平稳，这是装备的最佳表现期，会执行繁重的飞行科目和特定任务。此时的失效主要由非预期的过载、误操作、意外的天灾以及一些尚不清楚的偶然因素造成。

2.3 机体老化期

装备经过长期频繁使用产生老化现象，开始接近寿命上限。疲劳、磨损、蠕变、腐蚀等引起的故障明显上升。

3 培训中应用失效率分析的考虑

从上述分析可知，在装备全寿命周期不同阶段导致失效率的内在原因各有不同，因此各阶段的培训应结合装备的使用和寿命周期，有针对性地对维护人员进行换装前理论培训、换装后使用维护培训，提高维护人员的知识和技能水平，降低全机故障率，如图2 所示。故障率的降低则代表了飞机装备可靠性的提高。

参考此前培训经验，结合失效率特性和技能等级，提出初步规划（见图3）。

3.1 基础理论培训（换装前）

让学员理解“理论上为什么”、掌握“实际中是什么”、了解“应对时做什么”即可。各部件的失效预测表有助于引导学员重点记忆换装过程中最先出现问题的系统和处理方法。

3.2 深化培训（换装后）

用户接收装备后独立使用操作，故障样本数逐渐累积，直至其规模达到足以修订失效率分析预测模型，得到符合实际工作的预测结果，作为制定培训方案的指导依据。同时，随着任务类型的扩展，开始暴露出设计阶段尚未考虑到的一些状况，这类状况应及时补充到失效率分析预测模型中。

1）故障高发期

由于基础理论培训与接收装备、使用装备等系列工作不同步，受训人员对理论知识已出现遗忘现象，同时还要将很多精力投入装备的日常使用，难以自行深化理论知识的学习。

图2 科学而全面的培训方案要素

因此，要用理论培训进行有效干预，突出性能特性及保障方法等要点，强调实操实用以及对故障的快速反应，重点讲解失效率高的系统，减少过早的磨损和损伤，消除隐患，预防故障，使装备的技术状态符合标准，帮助地勤人员获得基本使用技能和建立保障信心，尽快度过对装备陌生的惶恐阶段。

2）使用平稳期

当装备的失效率趋于平稳的低位水平时，开始被大规模高强度使用，用户也积累了足够的使用经验和使用信心，日常工作的重心转移为周期性维护工作。

地勤人员主要通过对指定任务及科目直接相关的部件的检查、测试，判明飞机、发动机及所属系统、设备、成品的技术状态，及时发现早期磨损和损伤，根据系统、装备的特性及参数变化，排除故障和隐患，进行清洁、润滑、调整等保障工作，目的是保持和恢复飞机的可靠性，符合技术标准，保证装备在下一个周期内能正常使用。

大而全的培训不再适用，应针对突发性、偶然性的故障提供更深入更透彻的深化培训，以提升用户遭遇偶然故障时自行应对的能力。

此外，装备不再局限于训练使用，而是逐步在扩大战术任务的比重，这也需要针对性强的培训内容。例如，链路系统多出现偶发故障，必须加强检查，持续跟踪其使用状态；任务系统实施武器发射，则应加强任务系统、操纵系统、动力系统的检查和性能升级。

图3 初步规划

3）机体老化期

经过长时间的高强度作业后，装备逐渐进入老化期，失效率逐步且明显地升高，体现在结构件、管路件的磨损、开裂、锈蚀，密封胶等非金属零部件老化、泄漏，线束出现覆层开裂、老化，电缆接插件出现锈蚀、不导通等故障。此阶段的工作重点是加强预防性维护维修，控制失效率的快速上升，强化对飞行安全的保证。

因此，培训应针对以上问题提出解决办法，教授用户如何分配维护时机、预测高故障率部位/系统并及时进行预防性检查、对老化故障的排除、强调注意事项和使用限制，目的是保持装备在使用寿命期间维持正常安全的使用。

4 对学员技能水平分级的考虑

对此前培训积累的资料和数据进行分析，认为学员的技能水平对培训效果有直接影响。目前并没有现成且成熟的学员技能水平标准和体系，且就具体个人而言，不同阶段人员的知识和技能能力变化也是不同的。

1）故障高发期：装备换装后，故障频繁出现，但因遗忘规律导致基础理论知识储备不足以支撑排除故障，人员不会检查、不善维护，导致装备故障率进一步增高。

2）使用平稳期：较之前执行更多的维修任务，任务的频繁性导致突发性故障增多，排故难度增加，需要对各系统进行更深入的学习了解，人员的排故经验和能力都在增加（多属于事后补充，少有事前准备）。

3）机体老化期：各部件均不同程度存在老化、腐蚀现象，故障率不断升高，工作量增加，应补充抗腐蚀抗老化的专业知识，并更加细致地对全机进行检查监控。

因此，对学员技能水平进行分级并进行相应的考核，既能保证培训效果，也可为培训效果的检验提供重要判据。

表1 是参考已服役军机的维护经验制定的对学员技能水平等级划分的规定。

结合装备失效率分析和培训需求，对人员受训后的水平等级进行如下规划。

1）基础理论培训（换装前）：应保证全部学员的水平至少达到一级。

2）深化培训（换装后）

a.故障高发期：不低于一级，有较多人员达到二级。

b.使用平稳期：除新分配人员外均达到和保持二级，且有部分人员达到三级。

c.机体老化期：少量新分配人员达到一级，绝大多数人员不低于二级，有较多人员达到三级和四级。

5 培训策略应用示例

以某型航空武器装备航电系统中的卫通机载终端子系统为例，基于失效率分析结果，就基础理论培训、深化培训进行实例分析（见图4）。

5.1 基础理论培训（换装前）

学员还未接触实物，工作原理和故障模式不必过于深入，应着重介绍航电系统和卫通机载终端子系统的功能，初步了解日常使用维护工作，帮助学员快速建立完整清晰的系统概念。授课方案如表2 所示。

表1 技能要求分级

图4 卫通机载终端子系统失效率曲线

5.2 深化培训（换装后）

1）故障高发期

故障率较高的主要原因有：因学习遗忘规律，系统原理知识弱化，无法处理跟丢现象；不了解链路不稳定的原因，影响传送质量和跟踪质量，导致通信效果不好。得出如表3 所示的故障高发期结合失效性的授课方案。

2）使用平稳期

用户对系统的日常使用已经熟悉，一般的故障征候和故障能自行定位和消除。因此，培训不但要细化子系统本身的内部交联关系，更要强调子系统与全机各系统的交联关系，以及本系统故障可能造成的连锁故障的表现、后果及处置。授课方案如表4 所示。

3）机体老化期

系统逐步老化，表现为磨损、裂纹、不导通等现象。培训重点是如何合理增加检查频率，掌握重点关注的部位/零部件、各种老化故障的处置措施，如表5 所示。

6 总结

得到深化培训的初步方案后，再根据TNA 分析法，对各系统的培训需求进行知识点组合，形成可执行的培训方案，从而使培训规划能够覆盖装备使用全寿命周期，如图5 所示。

作为一种基于失效率模型建立和迭代的装备全寿命周期的培训规划，其实践效果在相当程度上取决于对装备使用情况的深入掌握，以及对部队人员技术等级情况的准确把握。因此，今后的工作任重道远，需要与部队建立通畅的沟通机制，建立和维护专用数据库，对数据进行分析，精确辨识部队的培训需求，并将研究结果落实到每一次实际培训工作中。实施这些措施，不只是为了让某一次或某几次培训达到预定效果，更重要的是以尽量短的时间周期帮助部队形成和保持战斗力。