基于S3000L标准的飞机保障性分析系统建设与应用

崔建锋 牟伟兴 鄢淑婷 薛洁妮

摘要：结合飞机保障性分析工作实践，从飞机保障性分析工作中存在的问题出发，借鉴国际最新保障性分析标准ASD S3000L，制定了飞机的保障性分析业务流程，并在此基础上开发了飞机保障性分析系统，经过实际型号的验证，应用效果良好，可为其他型号飞机或大型复杂装备保障性分析工作的开展和保障性分析系统的建设提供参考。

关键词：保障性分析;S3000L标准;飞机;软件系统

Keywords：logistics support analysis;ASD S3000L;aircraft;software system

0 引言

飞机的维护保障是一项高度复杂的系统工程，不但包括系统、设备、分系统、部件等多个层次，还包括保障系统、各类保障资源等繁多对象，涉及航电、动力系统、结构、液压、燃油、特设等多个专业。出于历史原因，在飞机的研制阶段，对飞机保障性分析工作重视不足，流程不规范，分析质量相对较差，飞机功能性能研发与配套的保障系统研发不能同步，导致飞机交付部队后保障系统不合理，保障资源配备不齐全，飞机的保障水平差，严重影响了飞机的使用可用度和战备完好性。

1 飞机保障性分析工作中存在的问题

保障性分析是研究保障问题影响装备设计和确定保障资源的一系列分析方法的组合，在装备研制过程中起到承前启后的作用，是产品设计和通用质量特性设计与保障系统研制及售后服务之间的桥梁。保障性分析工作的目标是对装备设计提出改进建议，优化设计，并从使用保障和维修的需求出发，确定装备保持战备完好性所需执行的保障任务及所需的保障资源，以经济合理的方式满足装备的使用保障和维修要求。

随着部队训练强度的增加，飞机在研制阶段保障性分析工作開展不规范、保障性分析人员专业水平参差不齐、保障性分析工作人力密集度高、分析质量差等问题凸显，保障性分析工作已经成为瓶颈，严重影响和制约了飞机的售后服务水平，飞机的使用可用度得不到保障，难以满足作训任务要求。且由于保障系统缺乏科学合理规划，飞机的保障费用大幅增长，在军费中的占比远超飞机的研制费用，具体体现在以下几个方面。

1）保障性分析工作涉及的单位和人员多（团队规模达到数十人），型号保障性分析工作业务流程混乱，任务分配不方便，项目进度无法保证，难以满足各阶段评审的要求。

2）保障性分析国军标（GJB 1371和3837）编制时间早，与现状差异大，型号适用性差，导致型号保障性分析工作缺乏统一标准，不同单位、不同人员、不同环节的分析结果差别很大，数据没有共享汇总且追溯困难、一致性差，难以为飞机的售后服务工作提供足够的支撑。

3）保障性分析工作各环节和保障系统规划缺乏科学的算法和模型，分析结果依赖于分析人员的经验和专业水平，质量难以保证。

4）由于缺乏专业的软件系统和工具，各型号保障性分析工作多依靠手工开展，工作效率低，且由于人力资源有限、最终报告内容多（如某个型号需要花费数月的时间编制上千页的报告），导致型号进度难以保证。

5）保障性分析工作与前端的保障需求、飞机设计、六性设计以及后端的保障系统研制、售后服务脱节，难以发挥保障性分析工作的作用，飞机的保障水平得不到提高。

6）飞机型号之间保障性分析的结果缺乏共享机制，各型号保障性分析工作积累的知识和经验难以共享共用，没有充分发挥数据资产的价值，导致大量的重复工作，造成知识资源和时间的浪费，并且不利于分析质量和水平的提高。

综上所述，亟需在飞机研制阶段规范保障性分析业务流程，建设保障性分析工具，研究保障性分析相关算法模型，深入全面开展保障性分析工作，实现与前后端工作的无缝衔接，科学合理规划保障系统和保障方案，从而保证飞机的正常使用和维修，降低飞机全寿命周期的保障费用。

2 国内外保障性分析现状

目前，欧美在综合后勤保障领域相关研究工作、软件设计工作以及实际应用成熟度等均处于世界领先地位。美国有EAGLE、SLIC-2B、PowerLog-J等商业化综保软件，欧洲方面则有OmegaPS、SIMLOX等综保软件。上述软件通过其代理商在国内也有一定的销售，但是由于国内装备研发模式与国外差别较大，国内保障性分析业务起步较晚，且要求相对较低，开展保障性分析所需的很多字段都缺乏输入，导致软件的易用性相对较差，因此这些软件在国内均没有成功应用。

标准方面，美军早在上世纪80年代就制定了MIL-STD-1388系列综保相关标准，但自GEIA-STD-0007之后就没有更新。目前国际上最新且主流应用的标准是ASD（欧洲航宇和防务工业协会）组织联合美国AIA、ATA制定的ASD ILS（综合保障）系列标准。其中的S3000L标准是保障性分析的国际标准，主要包括LSA业务流程、LSA中的技术状态管理、影响设计、人因分析、LSA中的FMEA/FMECA结果、损伤和特殊事件分析、使用保障分析、计划性维修工作分析、修理级别分析、维修任务分析、软件保障分析、寿命周期费用分析、报废分析、使用阶段LSA处理、与其他ASD标准的交互、数据模型、数据交换、术语、缩略语和简写、数据元素列表等，最新版本为2014年发布的V1.1版。

与GJB 1371和3837相比，S3000L标准的编制参与单位多为欧美航天、航空等国防工业领域的保障性专家，保障性工作经验丰富，是通过对多个型号装备的保障性分析工作总结提炼形成的标准，提供了全面的保障性分析业务流程和数据模型，可用于指导复杂装备保障性分析工作的开展，可执行性非常强。

国内在综保领域的研究也较广泛，很多科研院校和部分公司在综保领域均取得了不同程度的研究成果。但国内保障性分析软件平台基本还是以美标或国军标体系为主，缺乏实际工程应用。

装备研制总体所、主机所在装备保障性分析能力建设上虽然进行了大量的研究和工程应用，但系统开展保障性技术研究不够，应用效果不理想，全寿命周期保障有待深化和推广。随着对装备全寿命保障重要性认识的不断深入，在产品研制阶段贯彻“三化”“六性”要求逐渐受到重视，但往往由于标准细化、量化不够，研制进度紧、经费不足以及系统开展保障性技术基础研究不够、手段落后等原因，存在流于形式、可操作性差等现象。

3 基于S3000L标准的飞机保障性分析业务流程

由于当前对飞机研制单位的服务保障压力越来越大，对保障性分析工作要求越来越高，迫切需要制定标准规范的保障性分析业务流程，提高飞机保障性分析工作质量。为此，通过对S3000L标准进行深入研究，吸收并借鉴国外保障性分析工作的经验和理念，并结合国内飞机保障性组织和工作特点，制定了符合国内现状的保障性分析业务流程，详见图1，并在多个型号中得到了应用，取得了良好的效果，飞机保障性分析工作的质量和效率都得到了大幅提升。

3.1 基础工作准备

飞机保障性分析基准工作准备包括：

1）创建分析小组。负责保障性分析工作指导规范的制定、分析活动的确定、权限的配置、基础数据的准备以及最终保障方案的审核。

2）确定分析活动。分析当前型号需要进行的保障性分析活动，如使用保障分析、特殊事件及损伤分析等。

3）配置分析流程权限。根据各专业室提交的分析负责人员，为其配置分析活动的权限。

4）基础数据准备。根据历史型号对通用工具、保障设备、备件、耗材等进行数据收集，建立保障性分析的保障资源基础库，便于新型号保障性分析活动应用。

3.2 构建产品结构

构建飞机的产品组成结构，确定保障性分析活动的约定层次，一般地，约定层次确定到LRU，产品结构创建到LRU的下一层。

构建产品结构的方式有兩种，一种可以基于设计BOM快速重构SBOM，建立基于可维护单元（LRU/SRU）粒度的初始产品结构;另一种可以基于飞机SNS结构，创建混合分解（HBS）的产品结构，结构按照系统、设备、可更换单元层次创建。

3.3 执行LSA分析

飞机保障性分析通过前期基础数据的导入，分别进行使用保障分析、特殊事件及损伤分析、预防性维修分析、LSA 故障模式分析（LSA FMEA）、排故分析（TSA）、维修级别分析、使用与维修任务分析、保障资源需求分析等，最终形成保障方案（见图2）。

1）基础数据导入：将历史型号保障性分析的保障资源基础数据整理导入，便于新型号保障性分析应用;

2）使用保障分析（LROA）：面向不同使用阶段的使用保障活动，包含飞机停放程序需求进行分析，生成使用相关的保障任务清单。

3）LSA FMEA分析：分析故障模式特性或导入可靠性FMECA分析结果，进行可靠性FMECA故障模式合并，形成面向维修的故障模式，并对其检测难易程度、排故难易程度等进行分析。

4）排故分析（TSA）：针对模糊组排故策略的分析过程，综合LRU故障率、更换时间、费用等因素进行诊断策略分析，给出最优的排故顺序策略。

5）特殊事件及损伤分析（SEA）：对不同任务阶段可能遭遇的特殊事件及其可能带来的损伤进行全面分析，对飞机因采用的新技术新手段及其敏感性可能造成的损伤进行全面分析。

6）以可靠性为中心的维修分析（RCMA）：基于MSG-3标准的系统/动力装置、结构、区域和闪电高强度辐射场防护系统的维修大纲分析，并封装GJB1378A、MIL-STD-2173等逻辑决断，可自定义逻辑决断过程，进行以可靠性为中心的维修分析（RCMA），形成维修方案和决策知识库。

7）维修级别分析（LORA）：经济性或非经济性修理级别分析，明确所有维修任务的维修级别。

8）使用与维修任务分析（O&MTA）：进行使用与维修工作分析（O&MTA），确定维修项目的维修间隔、维修程序、工作要求、维修时间和保障资源。

9）备件需求分析：按照不同备件种类，根据备件的故障率，分析计算装备初始保障期内所需的备件数量。

10）保障设备、工具需求分析：根据保障资源管理需求，结合使用与维修工作分析结果，对保障设备、工具保障资源的种类、数量及研制阶段配套文档等进行分析。

11）保障设施需求分析：适应飞机不同阶段的任务需求，保障飞机及机场安全的设施需求，包含基地设施、培训设施、运行设施等。

3.4 保障性分析报告输出

生成各类标准格式报告，包括TSA（排故）报告、维修任务分析报告、使用保障分析报告、修理级别分析报告及保障资源需求报告等。

4 基于S3000L标准的保障性分析系统

将上述的保障性分析业务流程、S3000L标准分析方法和其他相关的算法模型进行封装，并结合飞机的保障性分析工作模式，开发了基于S3000L标准的保障性分析系统，系统功能框架如图3所示。

主要功能如下：

1）LSA业务管理工具，包括业务门户、任务管理、基线管理、型号及BOM管理、统计分析、公告通知。

2）LSA工具，包括使用保障分析（LROA）、特殊事件与损伤分析（DSEA）、LSA FMEA、预防性维修分析（RCMA）、排故任务分析（TSA）、维修任务分析（MTA）、维修级别分析（LORA）、备件需求分析及规划、保障设备规划研制、保障方案仿真评估等。

3）保障性数据库，包括保障性分析数据库和“两库”（型号资源库和基础资源库）。

4）报告自动生成工具，基于预先制定的报告模板，自动生成使用保障分析报告、拆装分析报告、维修任务分析报告、LSA FMEA报告、TSA报告、修理级别分析报告、初始备件清单，支持HTML、PDF、Word多种输出格式。

5）系统集成接口，包括上游设计环境集成接口，支持导入PDM中的产品结构、六性设计分析工具产生的FMEA数据，下游保障业务系统集成接口，包括IETM及售后服务等系统工具集成。可直接将分析结果发布到Glaway IETM CSDB系统，支持S1000D4.0、4.1、4.2标准。也可兼容MIL-STD-1388-2B，DEF-STD-00-60的LSA数据导入和发布成S1000D DDN数据包。

5 应用效果总结

目前，该保障性分析系统已经在多个型号的飞机中得到了应用和验证，实现了飞机保障性分析工作的规范有序管理，在后续新型号中将继续推广应用。

1）实现了保障性室与各专业系统部门之间的高效协作，保障性室可快速方便地基于飞机SBOM（服务BOM）分配到各系统专业部门，各系统专业部门分析完成之后，结果数据自动关联在SBOM上，保障性专业人员可同步对各专业分析数据进行审查，实现了从审报告到审数据的转变，大大减少了管理的工作量，提高了工作效率。如历史型号需要3年多的工作时间，在新型号中半年时间即可完成，节省60%的时间。

2）将型号标准规范、业务流程及国内外保障性分析相关的复杂算法模型封装在软件中，实现了数据和流程驱动的保障性分析，一个环节分析完成后自动进入下一个分析环节，数据自动关联，大大降低了保障性分析工作的难度，普通设计人员通过短时间培训熟悉软件后即可开展保障性分析、备件规划和保障设备研制及规划，弥补了保障性专业人力资源的不足，保证了保障性分析工作的质量。

3）在保障性分析的分析过程中利用信息化手段对数据状态、数据传递关系进行有效控制，实现了保障性数据的单一数据源存储，有效保证了数据的连续性和一致性，既提高了保障性数据的质量，一旦某个环节出现问题时又便于追溯。

4）保障性分析报告一键式生成，无论是各系统专业还是整机的保障性分析报告，均可基于型号的报告模板、预先设定的数据关联关系，自动提取保障性分析结果数据，生成保障性分析报告，大大减少了报告的编制时间，提高了报告的质量和数据的准确性。

5）通過系统中的技术资料数据转换接口，可选择所需转换的维修任务数据，通过软件自动转换成符合S1000D标准或GJB 6600标准格式的DDN数据包，可直接发布到CSDB中，减轻了IETM编制的工作量。

6 结束语

通过梳理基于S3000L标准的保障性分析流程，建设保障性分析系统，实现了保障性分析工作模式的彻底转变，极大节省了人力资源，缩短了分析时间，保证了分析结果的质量，实现了报告自动生成，为后续的IETM工作和服务保障工作提供了高质量的输入，有效地保证了飞机服役后的使用和维修保障要求。

参考文献

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