基于SBOM的民用直升机维修工程分析数据研究

颜佳傲

（中国直升机设计研究所，江西景德镇 333001）

0.引言

民用直升机维修工程分析是一项复杂的系统工程，对直升机进行系统性全面分析和设计，才能制定出合理的直升机维修总体方案，进而对直升机的多种维修进行要求，开展一系列的工程分析，通过分析得到与维修相关的资源要求以及维修程序等，为直升机安全、良好的运行奠定重要的基础。

民用直升机维修工程分析主要是通过在研制过程中实施基于产品故障、损伤、使用和维修任务等一系列系统逻辑分析技术建立一套民用直升机运行支持研发所需的数据[1-2]，直升机维修工程分析数据是所有运行支持工作的基础、依据和中心，型号研制和运行支持产品并行研发的纽带。在民用直升机研制及交付运营期间，技术出版物、航材备件、飞行/机务训练、维修工程分析等业务需要大量的数据；且各业务是相互关联的，存在着输入、输出关系，即这些业务活动之间存在大量的数据交换。由于存在大量数据，因此需要对其进行相关规范，并对标准化数据进行组织构建形成数据库，以便精确且快捷地进行数据交换。

1.数据类型

1.1 研制期间

对于直升机来说，同固定翼飞机相比，有其自身的特点，其中最突出的是直升机的操纵系统和动力系统（包括旋翼、尾桨、传动系统、自动倾斜器及发动机等）中动部件较多，主要受高周疲劳载荷，工况极为严酷，疲劳振动问题突出，这些动部件能否可靠地工作直接影响致直升机的安全。直升机研制阶段需要满足任务成功、维修人力、后勤保障费用以及安全性四大目标系统的维修工程分析数据，研制阶段与维修相关的可靠性与维修性参数如表1所示。

表1 研制阶段相关可靠性与维修性参数

1.2 交付运营期间

直升机在交付运营期间存在关于直升机营运信息、发动机营运信息、机组报告、客舱报告、维修人员报告、地面故障报告、APU拆换、发动机拆换、附件非计划拆换、附件车间修理报告以及机型不正常事件报告等维修工程分析所需信息。以直升机营运信息、发动机营运信息及机组报告为例对交付运营期间相关可靠性与维修性参数进行举例，如表2所示。

表2 交付运营期间相关可靠性与维修性参数

2.数据管理

2.1 产品数据管理（PDM）

直升机在研制及交付运营期间存在大量的数据，为精确且便捷地进行数据的交换就需要对其进行有效管理。产品数据管理PDM（Product Data Management）是以单产品数据源（Single Source of Product Data，SSPD）为基础形成的全生命周期数据管理的一项系统工具，可以将所有与产品相关的信息和过程集成在一起，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理[3]。通过PDM可以实现以下内容的管理：产品结构与配置、电子资料库和文档、生命周期与工作流、集成开发接口等[4]。

2.2 物料清单（BOM）

物料清单（Bill of Material，BOM）是产品数据管理中进行记录、管理和维护产品结构装配关系的核心数据，它是对产品结构进行定义的技术文件，又被称为产品结构树或产品结构表。BOM对装配件中的所有原材料、零件、子装配件以及制造过程中所需物料的属性进行详细描述。BOM在企业的信息系统中以不同形式存在着，它将工程设计和生产经营管理联系起来，为系统集成和信息共享提供了便利[5]。作为企业核心数据的BOM，不仅是PDM系统重要的管理对象，而且也成为企业信息系统中与PDM进行集成的关键数据。

BOM是进行构型管理的基础，服务物料清单SBOM（Service Bill of Material）则是服务产品构型管理的基础[6]。基于维修形成的SBOM构型项，能够从使用和维护的角度重构产品结构进行，并且对产品维修时所需要的相关属性和支援信息进行存放[7]。在直升机维修工程领域形成的SBOM是由相关客服部门建立的产品结构，并以此为核心对直升机维修保障过程中的各类数据进行组织管理，同时也能够与后续工程更改流程进行结合。主要数据包括直升机的航材备件信息、直升机维修维护所需的资源信息、技术出版物业务开展的基础数据。

3.SBOM数据

3.1 数据规范

大量的维修工程分析数据需要按照统一规则进行标准化，以使航空公司、直升机制造商和设备供应商之间进行双向交流。对民用直升机维修工程分析涉及的相关数据进行组织构建，形成涵盖客服各专业的所需设计源数据的SBOM数据库。该数据库内容可分为以下几个方面的标准化数据：

（1）产品结构树。SBOM从民用直升机服务产品研制出发，在EBOM的底层产品结构基础上，建立民用直升机分解结构，包括机型、系列、ATA章、ATA节、ATA段和ATA题目共6个层次。SBOM产品结构树数据如下：机型、系列、ATA章、ATA节、ATA段、ATA题目、服务构型项（SVCI）、服务关联对象（SVLO）、服务数据模块（SVDM）。

（2）工程设计数据。SBOM中存储的工程设计数据包括：图纸数模类数据、工程技术文件和结构化属性数据。在SBOM 数据库中，对于来源于设计过程的工程设计数据主要分为两种方式进行数据交换。1) 对于图纸数模类数据、工程技术文件等非结构化的数据都以文件方式进行存储，主要采用直接访问的方式进行数据的参考与引用，此部分内容不作为客户服务业务过程数据交换的重点。

（3）维修工程分析数据。SBOM存储的维修工程分析数据包括结构化的和非结构化的数据。非结构化数据主要是维修工程分析表格，以文件的形式存储在SVDM节点；结构化的数据包括维修工程分析过程产生的数据，以属性的形式存储在SVDM节点。表3为维修工程分析数据分类。

表3 维修工程分析数据分类

（4）维修大纲数据。维修大纲制订主要依据MSG-3规范，输出的主要内容是系统/动力装置（MSI）分析、结构（SSI）分析、区域（ZSI）分析和L/HIRF防护系统（HSI）分析的分析表格[8]。这些分析表格在SBOM数据库中主要采用以文件（*.xml）的形式存储在SVDM节点。此外，维修大纲制订过程产生的部分属性数据也需要存储在SBOM中，以属性的形式存储在SVDM节点，供客户服务的其他业务参考或使用。

（5）其他数据。在SBOM数据库中，还存储航材部分属性用于客户服务业务的数据交换。航材预测数据在SBOM数据库中主要以结构化数据的方式进行数据的存储与交换。结构化的航材数据以属性的形式存储在SVDM节点。截至目前，梳理出的航材预测的数据元素包括：修复期限、库存周期、修理码、航材类型、支援分类码、快速换发件、RSPL必须件、定检维修供应单件、非推荐项目、阶段供应码、订货周期、包装单位、包装内件数、采购单价、销售单价、价格期、币种、价类、使用分类、库存数量、在修数量、订购在途数量、预测需求数量、专利代码、系列通用性、通用性说明、出口代码、库存代码、自制件形状代码、自制件材料代码、标识ATA类文件类型。

3.2 数据交换

航空公司、直升机制造商和设备供应商之间需要进行精确而且便捷地进行所有可靠性和维修数据的交换。为了提高直升机及其设备的可靠性，这些标准化数据必须以双向形式进行交换。SBOM数据库是面向型号的服务产品结构BOM，它涵盖客服各专业的所需的设计源数据，是客服各专业所需工程数据的输入，SBOM作为客服业务的单一公共数据源，以SBOM为基础，基于以S3000L为主的中间格式实现数据交换，数据交换的形式如图1所示。

图1 数据交换形式

SBOM的最根本目的是为在研制产品时进行服务的公共源数据，能够依据业务需求，对设计、制造、供应商以及维修工程所需的分析数据和运营数据进行收集，通过对产品的结构和属性等信息进行合理建设，形成数据交换规范后进行标准化数据交流，并且与客户服务业务应用形成联系规则，保障各服务业务的数据需求。SBOM同时也是制定构型管理的规范，对控制流程进行落实更改，确保传输的数据的正确性和一致性，并且形成可追溯的更改控制流程，从而以SBOM为基础来实现客户服务数据管理系统的全寿命周期管理。SBOM客户服务业务逻辑图[9]如图2所示。

图2 SBOM客户服务业务逻辑图[9]

在不同阶段用户和承制方之间的数据交换，将承制方和用户的数据汇总，直接影响民用直升机的设计。将每一个阶段产生的保障数据都直接对民用直升机的设计产生影响，在使用过程中也使民用直升机不断得到进一步的完善。

4.结论

在民用直升机在研制和交付运营的全寿命期间，对维修工程分析数据进行服务物料清单SBOM的构建是保证民用直升机服务构型数据的一致性及完整性的基础，为服务产品开发应用提供统一公共数据源，并作为服务产品构型管理的数据基础。对SBOM构建和管理技术的深入研究，并在实践中进一步探索和完善，对解决我国民用直升机数据管理和规范体系研究问题具有重要意义。