A型民用飞机高寒试验风险控制

2022-06-28周春江陆志强

精密制造与自动化 2022年1期

周春江陆志强

（同济大学机械与能源工程学院上海 201804）

随着我国综合国力的提升，社会的飞速发展和人民生活水平的显著提高，人们选择民航出行的意愿越来越高。飞机作为一种常用交通工具，其安全性必须得到保证。在一款新机型投入市场运营前，必须进行严格的地面试验和飞行试验，证明其能适应各类严酷的环境条件和具备优良的操作性能，而高寒试验就是其中一项。

由于高寒试验涉及单位多，准备和试验周期长，飞机改装和测试设备复杂，气象环境要求高，因此试验准备和实施过程中存在大量不确定因素。试验的风险因素众多，如不进行有效的风险识别、分析、应对和控制，将严重影响试验的顺利开展。

目前我国在民机领域的风险管理研究并不多，主要有杨乃定、姜继娇[1]等从企业和项目两个维度系统研究了集成风险管理的特点、目标、组织和方法；张霆霆[2]等运用成熟的民航业安全管理体系，结合民机试飞，将安全风险管理分为日常运行安全风险管理与飞行试验安全风险管理，并运用安全风险指数分析方法进行风险分析；黄斌[3]针对我国支线客机研制项目，将研制过程中的风险进行分类，运用德菲尔法、主观评价法、层次分析法等方法对关键风险分析，并提出应对和防范策略；蒋明夫[4-5]等应用工作结构分解（WBS）及层次分析法（AHP）对航空发动机高空模拟试验进行风险分析和评价；许云飞[6]通过分析风险管理的理论与方法，结合航空装备某项目特点，运用蒙特卡罗方法仿真的风险评估，并将其评估结果与传统方法计算结果作对比等。

1 高寒试验风险识别

中国地域辽阔，北部地区的冬天气温达到-40℃的情况很常见，A型民用飞机为了能适应中国境内所有机场，必须进行高寒试验，以证明其性能满足要求。高寒试验主要验证飞机的电子系统、环控系统、液压系统、燃油系统、发动机系统、供电系统和客舱设备等在-40℃环境下能否正常工作。试验分为试验准备、试验现场实施和收尾总结三个阶段，每个阶段的工作如图1所示。

图1 A型民用飞机高寒试验阶段划分图

为了充分识别各阶段的风险因素，由各系统专业总师、技术骨干等人员组成风险管理小组，对三个阶段的工作进行详细分解和风险识别，最终识别出影响高寒试验的风险因素。

通过归纳，试验主要存在5大类风险：管理风险、技术风险、进度风险、环境风险和人身风险。

管理风险主要存在于供应商管理、适航管理、构型管理、计划管理、组织管理工作中。管理风险贯穿整个高寒试验过程，所识别的管理风险有：（1）无法协调到局方代表目击试验；（2）构型管理混乱，飞机无法达到试验所需构型；（3）整体计划制定不合理，项目进度推进缓慢；（4）试飞方法不合理，无法获取有效数据；（5）试飞空域无法获得批准，无法进行飞行试验；（6）工具工装准备不齐全，试验无法顺利开展；（7）试验日计划制定太紧凑，无法完成试验内容；（8）计划没有根据试验进展进行调整，可实施性差；（9）各团队间沟通不充分，试验进展不顺利；（10）供应商没有到试验现场支援；（11）传感器和测试设备超过有效期；（12）试验数据未保存、丢失等。

技术风险主要存在于编写试验文件、构型落实到位、试验实施和符合性验证中。高寒试验中主要的技术风险有：（1）适航条款解读有误，试验目标制定有偏差；（2）试验方法复杂，难以实现；（3）试验大纲可操作性差，现场不具操作性；（4）工艺文件未准备齐全；（5）测试方案未包含全部试验数据；（6）测试设备和传感器精度不满足试验要求；（7）测试设备和传感器无法安装；（8）测试设备和传感器无法在高寒环境工作；（9）高寒环境下，机务维护方案不适用；（10）试验大纲需要临时修改；（11）传感器在高寒环境下脱落；（12）数据处理出现计算错误；（13）试验总结报告未符合适航要求等。

进度风险主要存在于资源配套、故障处理、技能操作和外部因素影响中。高寒试验中进度风险因素最多，以下例举部分进度风险：（1）飞机测试改装周期长，影响试验窗口期；（2）飞机故障，无法转场至试验场地；（3）试验操作人员对试验大纲不熟悉，操作不熟练；（4）飞行员对飞行方法不熟悉，操作不熟练；（5）车载电源车无法给飞机供电；（6）传感器发生故障，无法获得数据；（7）测试设备发生故障，无法采集数据；（8）测试设备拆除时测试设备损坏；（9）电子设备冷却风扇失效，EE舱设备超温；（10）蓄电池无法正常工作，导致无法启动APU；（11）防火控制盒故障，导致防火系统失效；（12）机翼防冰失效（13）起落架缓冲支柱高寒天气下漏油；（14）燃油箱高寒天气下油箱内结冰，无法排水；（15）液压管路接头高寒天气下漏油；（16）风挡加温失效；（17）双侧发动机故障，无法点火等等。

环境风险分为自然环境风险和社会环境风险。高寒试验中所识别的环境风险有：（1）试验场地无法满足试验要求；（2）气象条件不满足试验条件；（3）气象预报不准确，当天气象未达到试验条件；（4）由于试飞空域有特殊安排，无法进行试飞试验；（5）由于机场突发情况，试验场地临时关闭。

人身风险主要是在试验过程中的人身伤害，主要有（1）试验人员长期在高寒环境下工作，导致冻伤；（2）试验期间，无关人员闯入试验场地导致受伤。

2 高寒试验风险分析

本文选用 FMEA影响分析法对所识别的风险因素进行分析和评价。根据FMEA分析法，对所识别的风险因素进行严重度（S）、发生率（O）和难检度（D）三方面打分和计算，得出风险优先数（RPN），即风险因素对试验的影响程度。风险优先数的计算公式为：RPN=S×O×D。

严重度（S）：指如果该风险发生，影响试验的严重程度，可以用数字 1～10表示，数字越大，严重程度越大。

发生率（O）：指的是该风险发生的概率，一般也可以用数字 1～10表示，发生的概率越大，数字就越大。

难检度（D）：指风险一旦发生，被检测出的难易程度，也用数字 1～10表示，数字越大就代表越难被发现。

RPN值越大，代表该风险因素对试验影响程度越大，必须采取针对性的措施进行风险控制，使风险在可接受范围内；当RPN值较小时，表示该风险对试验影响小，不用采取过多的控制措施。对有一类风险需要特别注意，即RPN值不高，但严重度却偏大的风险，必须采取适当的措施进行监控和降低。

2.1 风险评分表

风险管理小组结合自身经验、飞机可靠性和试验难度等设计出风险严重度分级评分表、发生率量化评分表和难检度量化评分表，风险评分如表1、表2、表3所示。

表1 风险严重度分级评分表

表2 发生率量化评分表

表3 难检度量化评分表

2.2 风险计算及排序

根据风险严重度分级评分表、发生率量化评分表和难检度量化评分表，对所识别出的风险因素逐项进行打分和计算，得出各风险因素的风险优先数（RPN）并进行排序，高寒试验风险计算及排序表如表4所示（本文例举排名前10项风险）。

表4 高寒试验风险计算及排序表

3 高寒试验风险应对措施

对高寒试验所识别的风险进行风险优先数（RPN）计算和排序后，经讨论，决定对RPN得分超过100分的风险因素以及虽然RPN不到100分，但严重度超过8的风险采取应对措施，对于其他风险因素，则采取建立风险备案的形式进行风险管控。

3.1 风险应对策略

风险应对是指在对所识别的风险进行分析之后，针对不同风险而制定的对应方案、措施和策略。风险应对策略通常包括4种：规避策略、转移策略、减轻策略和接受策略[7]。

规避策略：通过改变风险发生的条件来达到消灭风险、保护项目免受影响的目的。一般情况下，企业会进行组织机构调整，项目计划调整，更改试验方法，改变试验条件等来规避高风险因素，不至于让项目受到重大损失。

转移策略：风险虽然不被消灭或减轻，但是通过保险或者合同等形式，分摊或转移风险带来的影响，将由第三方共同承担，避免全部损失由企业或项目主体承担。

减轻策略：是风险管理中最为常用的风险应对方式。通过采取相应的措施，减少风险的严重度或者发生的可能性，虽不能完全消除风险，但是可以将风险所带来的损失降到可接受的范围。

接受策略：是接受风险带来的影响，但是会提前采取一系列的措施进行准备，例如筹备资金，制定应急预案等，风险一旦发生，将损失和后果降到最低。

3.2 高寒试验风险应对

对风险优先数超过100或者严重度大于8的风险因素，采取相应的应对措施来完成风险应对。每项风险因素，采取的应对措施可以是一种也可以是多种方式相结合，主要目的就是减少或者避免风险带来的影响或损失。本文将对高寒试验的五大类风险，即管理风险、技术风险、进度风险、环境风险和人身风险制定相应的应对策略。

（1）管理风险。高寒试验所识别的管理风险包含与相关方代表意见不一致；构型管理混乱，飞机无法达到试验所需构型；关键系统的供应商无法提供现场支援；计划可实施性差；试验时缺少工装工具；不被批准空域；测试设备超过有效期；试飞方法不科学，具有危险性等。应对管理风险，主要采取减轻策略和规避策略，当风险无法减轻和规避时，通常采取制定预案的方式进行接受策略。在高寒试验中具体的管理类风险应对措施有：根据试验日期，提前和相关方代表沟通确认试验方法；根据适航条款提前进行飞机构型比对，确定构型满足试验要求；根据飞机系统稳定性，提前甄别所需要现场协助的供应商，并进行沟通；在编排试验计划时，综合考虑各方面因素，并跟踪执行情况；提前梳理试验所需工具工装清单，在运输前逐项核对；进行民航协调会，报备飞行试验计划；提前核查测试设备有效期，并在试验期间进行备份；邀请专家对试飞方法进行评审，不断优化，并进行桌面推演，改善试飞组织流程，加强各团队间信息沟通和共享等。

（2）技术风险。高寒试验识别的技术风险主要包括解读适航条款出现偏差；试验方法不合理，无法获得有效数据；试验大纲不具可操作性；技术文件准备不到位；测试方案不合理；测试设备和传感器的安装不合理；机务维护方案不科学；试验大纲临时更改；数据采集和计算出现错误等。技术风险的应对主要采取规避和减轻的策略，相应措施主要有：和相关方代表沟通，对适航条款达成一致意见；飞行试验和试飞工程师、飞行员进行充分讨论，选择安全可靠的试验方法；开展地面试验前和现场操作人员多交流，提前编写试验大纲、工艺文件等，同时和相关单位保持沟通，提前熟悉，使文件更具可操作性；测试方案和测试改装单位提前沟通，选择合适的方案提取有效数据；根据测试方案选择合适的设备和传感器，并利用铁鸟试验台、实验室或飞机进行模拟试验，确定安装位置；高寒下的机务维护方案必须进行专家评审；数据采集和计算采取互检方式进行，防止人为差错等。

（3）进度风险。高寒试验中的所识别的进度风险主要有测试改装进度超期；飞机系统出现故障；地面操作人员或飞行员操作不熟练；地面支援设备发生故障；测试设备或传感器试验时发生故障；测试设备拆除时损坏飞机；因高寒引起的漏水、漏油和结冰等。由于测试设备、传感器、飞机系统、地面设备等由大量电子设备构成，因此存在随时失效的可能，也使进度风险最不可预料和控制。应对进度风险，多采用规避、减轻和接受策略。试验中进度风险的应对措施主要有：综合考虑飞机构型、测试改装方案、实施周期等，制定详细的改装计划，设置关键节点并跟踪进度，及时解决问题；携带飞机备件随时更换，邀请供应商现场支援，对一些影响操作的故障制定应急预案，飞行员在模拟机上提前熟悉操作以便及时应对；选拔技能水平高的操作人员和飞行员，提前熟悉试验大纲，飞行任务单内容等；备份测试设备和传感器；制定标准作业手册；准备地面加温设备等。

（4）环境风险。高寒试验对环境温度要求很高，试验过程中的环境风险有试验场地不符合试验条件；试验气象达不到要求；由于空域受限，无法按期进行飞行试验；机场临时关闭等。应对环境风险，主要选择的策略为规避、减轻和接受策略。环境风险的应对措施主要有：分析各地机场的气象资料，根据历年数据选择较为合适的试验场地，再进行实地调研考察，确定试验场地；对试验场地的气象进行监测和预判；试验期间，气象专员架设专业设备，实时监测气象，并预测变化和及时通报；召开军民航协调会，提前报备试飞计划，协调空域；提前和试验场地方沟通，制定针对突发情况的应急处理方案。

（5）人身风险。在高寒试验期间，人身风险主要是高寒环境导致的操作人员冻伤；行动不便导致的意外伤害和误入试验场地导致的受伤。应对人身风险的策略为转移和减轻策略。风险应对措施主要有：配备劳防用品，包括防寒服、手套、头套等防止冻伤，购买人身伤害保险，在试验现场设置警示标识，以防人员误入等。

4 风险监控

在完成对高寒试验所识别的风险因素采取应对措施后，还需要对风险进行持续监控。风险在试验过程中不是一成不变，它会随着试验进展、人员活动、环境状态的改变而发生变化，风险需要被动态管理，一旦风险发生改变，风险优先数也需要重新进行计算，对应的策略和风险应对措施也要随之重新制定。为了能有效地监控试验中已识别的风险和新产生的风险，必须制定相关要求，建立风险识别、报告流程、风险评估、风险决策和应对机制等。