民用航空器航線可更換單元規(guī)劃研究

徐鵬 紀(jì)書(shū)雅 李飛飛

摘要：從民用航空器的使用經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，分析維修成本對(duì)直接運(yùn)營(yíng)成本的影響，研究合理的民用航空器修理級(jí)別分析評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，確定能夠?qū)π蘩砑?jí)別備選方案進(jìn)行評(píng)價(jià)的民用航空器修理級(jí)別評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。結(jié)合民用航空器全壽命周期成本研發(fā)技術(shù)，依托維修性并行設(shè)計(jì)的協(xié)同工作模式，分析民用航空器研制各階段開(kāi)展維修性設(shè)計(jì)的具體環(huán)節(jié)與相應(yīng)工作，研究民用航空器航線可更換單元?jiǎng)澐旨夹g(shù)以有效降低維修成本與航材庫(kù)存成本。

關(guān)鍵詞：民用航空器；直接運(yùn)營(yíng)成本；航線可更換單元；綜合后勤保障；產(chǎn)品全壽命周期理論

隨著全球經(jīng)濟(jì)的蓬勃與穩(wěn)定發(fā)展，國(guó)際航空運(yùn)輸業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了持續(xù)、快速增長(zhǎng)時(shí)期。我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)也將迅猛發(fā)展，旅客流量和飛機(jī)總量將不斷增加。廣闊的市場(chǎng)空間給我國(guó)民用航空器制造業(yè)帶來(lái)了良好的發(fā)展機(jī)遇。然而由于歷史原因，我國(guó)民用航空器的研制水平與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比具有很大差距，以波音、空客為代表的國(guó)外飛機(jī)制造商無(wú)論是技術(shù)、服務(wù)還是經(jīng)驗(yàn)上都比國(guó)內(nèi)強(qiáng)上許多。如何能夠在新的市場(chǎng)環(huán)境下抓住機(jī)遇、增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)力、并且占領(lǐng)市場(chǎng)就成為我國(guó)民用航空器制造業(yè)第一個(gè)要解決的重要課題?！邦櫩途褪巧系邸保裼煤娇掌髦圃鞓I(yè)要提高競(jìng)爭(zhēng)力、占領(lǐng)市場(chǎng)，首先必須在滿足客戶(hù)需求方面要有所突破。根據(jù)調(diào)查顯示，影響民用航空器客戶(hù)（主要是航空公司）滿意度的因素有飛機(jī)性能、可靠性、維修性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性等十余種，其中排在第一位的是經(jīng)濟(jì)性因素。航空公司非常關(guān)心國(guó)產(chǎn)飛機(jī)投入使用之后成本是否可以接受，以及使用國(guó)產(chǎn)飛機(jī)是否可以幫助企業(yè)增加利潤(rùn)。因此，提高民用航空器的使用經(jīng)濟(jì)性就成為民用航空器制造業(yè)贏得客戶(hù)、獲得市場(chǎng)份額的第一步。

對(duì)于民用航空器的使用經(jīng)濟(jì)性，國(guó)際上主要是以直接運(yùn)營(yíng)成本（Direct OperatingCost，簡(jiǎn)稱(chēng)DOC）來(lái)評(píng)價(jià)的。直接運(yùn)營(yíng)成本通常劃分為所有權(quán)成本（包括利息或租金、折舊費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)）、機(jī)組成本、燃油和滑油成本、維修成本以及其它成本（包括著陸、導(dǎo)航成本等）五項(xiàng)。在這五項(xiàng)成本中，維修成本是最為突出的一個(gè)部分，也是航空公司最為關(guān)注的一個(gè)部分。

我國(guó)民用航空器制造業(yè)的發(fā)展始于軍用航空器，在維修成本方面的研究成果主要以軍用航空器和軍用裝備為主，在民用航空器方面涉及不多，即使涉及到了也沒(méi)有進(jìn)行更加深入的專(zhuān)項(xiàng)研究。航空公司雖然對(duì)維修成本研究的相對(duì)較多一些，但多從本企業(yè)的角度出發(fā)，尋求從技術(shù)和管理方面控制維修成本的方法，并沒(méi)有涉及到飛機(jī)本體。所以，國(guó)內(nèi)對(duì)于如何從整體上把握維修成本問(wèn)題還沒(méi)有一個(gè)成熟的觀念，對(duì)于如何從飛機(jī)全壽命的角度考慮維修成本的控制與分析問(wèn)題也沒(méi)有一套成熟的方法。國(guó)產(chǎn)民用航空器的使用過(guò)程中逐漸暴露出航線可更換單元（航線可更換單元）定義不清晰、劃分不合理和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問(wèn)題。

一、維修成本與航線可更換單元

（一）維修成本的特點(diǎn)

民用航空器維修成本在直接運(yùn)營(yíng)成本所占的比例比較大。根據(jù)航程的不同，飛機(jī)維修成本能夠達(dá)到DOC的10%-20%；在飛機(jī)平均20年的壽命期內(nèi)，所花費(fèi)維修成本的總量能夠達(dá)到飛機(jī)購(gòu)買(mǎi)價(jià)格的50%-120%。在直接運(yùn)營(yíng)五項(xiàng)成本中，所有權(quán)成本和其它成本在飛機(jī)運(yùn)營(yíng)以后變?yōu)楣潭ǔ杀荆加秃突统杀臼軆r(jià)格的影響是不易控制的，機(jī)組成本受培訓(xùn)成本和人才市場(chǎng)的制約也較難控制，只有維修成本通過(guò)合理的設(shè)計(jì)優(yōu)化和使用優(yōu)化，可以獲得較大的節(jié)省空間。影響維修成本的因素非常多，其中有與設(shè)計(jì)有關(guān)的、有與維修有關(guān)的，還有與使用有關(guān)的，它的高低能夠綜合體現(xiàn)飛機(jī)的設(shè)計(jì)水平和制造廠家的客戶(hù)服務(wù)水平。因此，航空公司在選擇飛機(jī)時(shí)，不僅對(duì)DOC有所顧慮，對(duì)維修成本還有更高的要求。國(guó)外成功的飛機(jī)制造商和發(fā)動(dòng)機(jī)制造商也都將降低維修成本作為提高產(chǎn)品使用經(jīng)濟(jì)性一個(gè)必要環(huán)節(jié)，并將相對(duì)較低的維修成本作為產(chǎn)品市場(chǎng)宣傳的一個(gè)重要賣(mài)點(diǎn)。

（二）維修成本的構(gòu)成

維修成本是直接維修成本與間接維修成本的和。直接維修成本是指在完成飛機(jī)或設(shè)備維修中直接花費(fèi)的人工時(shí)和材料的費(fèi)用；間接維修成本是指在維修管理業(yè)務(wù)、航線航站維修保養(yǎng)、行政管理、記錄管理、監(jiān)督檢查、工藝裝備、檢測(cè)設(shè)備、維修設(shè)施等方面花費(fèi)的間接費(fèi)用。在維修成本中，直接維修成本與飛機(jī)的設(shè)計(jì)和使用關(guān)系都非常大，而間接維修成本則主要受航空公司管理水平的影響，即使相同的飛機(jī)，不同航空公司之間間接維修成本相差可能會(huì)很遠(yuǎn)。因此航空界對(duì)維修成本進(jìn)行分析和比較時(shí)，主要以直接維修成本為主，間接維修成本則看作直接維修成本的倍數(shù)。根據(jù)航空公司管理水平的不同，這個(gè)倍數(shù)在50%-200%之間。

按照維修活動(dòng)，直接維修成本可以分為原位維修的成本和離位維修的成本。原位維修是指計(jì)劃性維修中的一般目視檢查、詳細(xì)目視檢查以及對(duì)時(shí)控件和發(fā)生故障的零部件所進(jìn)行的測(cè)試、拆卸、更換和修理等維修工作。原位維修成本包括：航線維修成本、A檢維修成本、C檢維修成本、結(jié)構(gòu)檢維修成本和其它定檢維修成本。離位維修是指在車(chē)間內(nèi)，對(duì)零部件或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行的測(cè)試、修理和翻修工作。離位維修成本包括部附件修理成本和發(fā)動(dòng)機(jī)修理成本。

（三）航線可更換單元

按照中國(guó)民航適航管理規(guī)定：民用航空器和/或航空器部件的維修工作分類(lèi)為：校驗(yàn)、改裝、修理、翻修、航線維修、定期維修。習(xí)慣上，把前四類(lèi)通稱(chēng)為內(nèi)場(chǎng)維修，而把航線維修（包括航前、航后和短停）及部分可在停機(jī)坪進(jìn)行的定期檢修，通稱(chēng)為外場(chǎng)維修，也就是上文所述的原位維修?，F(xiàn)代航線維修涵蓋外場(chǎng)維修的內(nèi)容，不單純指航線維修，它包容了航線維修及檢查等內(nèi)容。民用航空器營(yíng)運(yùn)期間最直接的維修活動(dòng)便是航線維修，同時(shí)也成為基礎(chǔ)的維修活動(dòng)。航線維修的科學(xué)規(guī)劃，對(duì)保障航空器正點(diǎn)正常運(yùn)營(yíng)、及時(shí)掌握航空器及其部件技術(shù)參數(shù)的變化、保證恢復(fù)航空器固有可靠性、保持航空器持續(xù)適航、航空公司營(yíng)運(yùn)人的運(yùn)營(yíng)安全和效益都有極大影響。航線可更換單元（航線可更換單元）的設(shè)計(jì)，使得民用航空器可以在故障后，通過(guò)快速更換故障零部件進(jìn)行維修，縮短了飛機(jī)的停場(chǎng)時(shí)間，降低了民用航空器的維修成本，提高了飛機(jī)的運(yùn)經(jīng)濟(jì)性。

有研究表明，民用航空器70%的維修成本是在研制階段決定的。研制過(guò)程中，不同的飛機(jī)制造者具有不同的技術(shù)背景，優(yōu)秀的飛機(jī)制造者往往根據(jù)先前的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)在新型飛機(jī)中采用新材料、新工藝和新技術(shù)，這必然帶來(lái)不同飛機(jī)之間維修成本的不同。民用航空器航線可更換單元的確定主要決于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，其對(duì)應(yīng)于某一維修級(jí)別。

二、全壽命周期設(shè)計(jì)與維修性并行設(shè)計(jì)

（一）全壽命周期設(shè)計(jì)

近些年來(lái)，民用航空器復(fù)雜程度日益提高，使用部門(mén)對(duì)民用航空器的性能要求越來(lái)越高，同時(shí)又希望保障其正常運(yùn)行的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用盡可能地小。這種趨勢(shì)就要求民用航空器制造商逐步開(kāi)展對(duì)飛機(jī)的全壽命周期費(fèi)用的研究。民用航空器的全壽命周期指從其需求分析、項(xiàng)目可行性論證、方案論證、工程研制、生產(chǎn)制造、使用和產(chǎn)品支援以及到壽命后的報(bào)廢處置整個(gè)從項(xiàng)目產(chǎn)生到終結(jié)的全過(guò)程。全壽命周期成本的分析結(jié)果可以幫助設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)早期便可針對(duì)經(jīng)濟(jì)性較差的部分進(jìn)行修改，從而降低飛機(jī)的全壽命成本，提高其在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

歐洲航空航天與國(guó)防工業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合AIA和美國(guó)國(guó)防部發(fā)布了S系列綜合保障標(biāo)準(zhǔn)包含S1000D《使用公共源數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)出版物國(guó)際規(guī)范》、S2000M《物料管理國(guó)際規(guī)范一軍用裝備綜合數(shù)據(jù)處理》、S3000L《保障性分析國(guó)際程序規(guī)范》、S4000P《預(yù)防性維修制定和持續(xù)改進(jìn)國(guó)際規(guī)范》、S5000F《使用和維修數(shù)據(jù)反饋國(guó)際規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋了產(chǎn)品全壽命周期的各個(gè)領(lǐng)域。民用航空器全壽命周期設(shè)計(jì)技術(shù)在我國(guó)的研究起步較晚，國(guó)內(nèi)民用航空器制造業(yè)尚未采用。

民用航空器全壽命周期設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮使用、維護(hù)和保障要求，這樣意味著在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)采取合理的航線可更換單元?jiǎng)澐?，以期降低全壽命周期?nèi)的成本，提高民用航空器的經(jīng)濟(jì)性、維修性和保障性等設(shè)計(jì)指標(biāo)。這些工作正好可以采用S系列綜合保障標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展，提高民用航空器綜合保障工作的標(biāo)準(zhǔn)化和信息化水平，構(gòu)建統(tǒng)一、高效和經(jīng)濟(jì)的民用航空器服務(wù)和保障生態(tài)體系。

（二）維修性并行設(shè)計(jì)

并行設(shè)計(jì)屬于設(shè)計(jì)理論和方法學(xué)的范疇，作為一種設(shè)計(jì)“哲理”，并行設(shè)計(jì)在考慮市場(chǎng)需求、制造、裝配、維護(hù)、環(huán)境保護(hù)等因素的基礎(chǔ)上，以集成與并行的方式來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。將維修性設(shè)計(jì)納入并行工程的框架體系，集成與產(chǎn)品維修性相關(guān)的各種信息，并行地、集成地開(kāi)展維修性設(shè)計(jì)工作是維修性設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)公理化設(shè)計(jì)理論的四個(gè)域，可將產(chǎn)品的維修性設(shè)計(jì)過(guò)程劃分為維修性需求分析、確定維修性要求、系統(tǒng)維修性分析、維修性屬性設(shè)計(jì)與維修性試驗(yàn)評(píng)定相應(yīng)的四個(gè)部分。維修性設(shè)計(jì)的主要工作集中在維修性要求確定、系統(tǒng)維修性分析、維修性屬性設(shè)計(jì)與驗(yàn)證三個(gè)階段。維修性并行設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)維修性設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的并行，但是不能夠違反產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程必要的邏輯順序和規(guī)律，不能取消或越過(guò)任何一個(gè)必經(jīng)的階段，而是在充分細(xì)分各種活動(dòng)的基礎(chǔ)上，找出各活動(dòng)之間的邏輯關(guān)系，將滿足條件的設(shè)計(jì)活動(dòng)進(jìn)行并行與交叉。維修性并行設(shè)計(jì)需要研制、生產(chǎn)制造、使用維護(hù)等縱向過(guò)程各階段以及產(chǎn)品的性能、可靠性、維修性，產(chǎn)品支援、安全性等橫向領(lǐng)域各方面的專(zhuān)家與技術(shù)員的協(xié)調(diào)合作，充分發(fā)揮各階段各領(lǐng)域的專(zhuān)門(mén)知識(shí)。

三、航線可更換單元?jiǎng)澐?/p>

（一）航線可更換單元

航線可更換單元是航空器上的一種模塊化組件。一個(gè)航線可更換單元通常是一個(gè)密封裝置，如動(dòng)力轉(zhuǎn)換組件或其它電子和輔助設(shè)備，把一些功能相關(guān)的部件封裝起來(lái)并滿足某種接口標(biāo)準(zhǔn)，目的是可在工作現(xiàn)場(chǎng)便捷地更換出現(xiàn)故障的航線可更換單元，以提高飛機(jī)維修的效率、便捷性和經(jīng)濟(jì)性民用航空器出于商業(yè)運(yùn)營(yíng)的需要對(duì)維修時(shí)間和效率提出了嚴(yán)格要求，維修性這一產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性對(duì)飛機(jī)這類(lèi)復(fù)雜設(shè)備的設(shè)計(jì)尤為重要。民用航空器維修涉及航材的90%左右在最初就被設(shè)計(jì)成航線可更換單元，部分航線可更換單元還內(nèi)嵌了自測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)輸入輸出參數(shù)相連構(gòu)成機(jī)載系統(tǒng)，各系統(tǒng)相互協(xié)作工作共同完成飛機(jī)功能。航線可更換單元是飛機(jī)維修的基本組成單元，航線可更換單元?jiǎng)澐质欠窈侠碇苯記Q定了民用航空器在產(chǎn)品全壽命周期中的成本。

（三）劃分研究

作為設(shè)計(jì)對(duì)象的民用航空器具有高度的層次結(jié)構(gòu)，由機(jī)體平臺(tái)、動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備、控制系統(tǒng)等構(gòu)成。采用面向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，將民用航空器設(shè)計(jì)過(guò)程分為若干階段，將民用航空器可劃分成子系統(tǒng)和各部件，在充分考慮影響系統(tǒng)完成任務(wù)和達(dá)到指定目標(biāo)的所有因素的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)民用航空器航線可更換單元?jiǎng)澐旨夹g(shù)，使用該技術(shù)確定民用航空器航線可更換單元，應(yīng)能有效降低維修成本與航材庫(kù)存成本。使用采用系統(tǒng)工程理論分析航線可更換單元?jiǎng)澐秩绾卧谠O(shè)計(jì)研制階段影響產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)。以虛擬環(huán)境下的民機(jī)產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)為對(duì)象，基于維修過(guò)程虛擬仿真，開(kāi)展維修性評(píng)價(jià)理論與方法研究，以便于在方案設(shè)計(jì)與工程研制階段就能對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行維修性定量評(píng)定與定性分析，及早發(fā)現(xiàn)維修性設(shè)計(jì)的缺陷，提出改進(jìn)措施，提高產(chǎn)品維修性水平。

四、結(jié)論

根據(jù)對(duì)民用航空器成本方面研究現(xiàn)狀的分析以及標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)建立的情況介紹，可以看到在民用航空器研制階段開(kāi)展航線可維修單元?jiǎng)澐盅芯渴欠浅１匾?，也是非常緊迫的。建立合理的民用航空器航線可更換單元?jiǎng)澐植粌H能夠降低飛機(jī)的全壽命周期成本，而且能夠提高飛機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是現(xiàn)代飛機(jī)制造者和使用者都必須掌握的一項(xiàng)重要技術(shù)。