連 超* 章劍飛

（中國航空無線電電子研究所，上海200241）

0 引言

航空維修不僅守護著航空器的健康，還保障著民用飛機的安全穩(wěn)定運行。當(dāng)民用飛機發(fā)生故障時，人們總是希望能夠快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟地修復(fù)飛機，以保證飛機的正常使用。

維修性是由產(chǎn)品設(shè)計賦予的使之維修方便、快速、經(jīng)濟的質(zhì)量特性，也是在飛機運行階段的維修過程中體現(xiàn)的質(zhì)量特性。伴隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計定型，維修性也成為了產(chǎn)品的固有屬性[1]。

飛機過站期間，需要對飛機進行航線短停維護[2]。飛機航線短停維護的關(guān)鍵要素是拆卸和安裝外場可更換單元，因此快速、方便地拆裝外場可更換單元是系統(tǒng)維修性設(shè)計的目標(biāo)。如果可以有效縮短拆裝外場可更換單元的時間以滿足飛機航線短停維護的時間要求，則可以避免因飛機故障造成的航班延誤，從而不影響接續(xù)航班的運行。

對于顯示器研制而言，在顯示器研制出來之前，當(dāng)維修性定量指標(biāo)和維修性定性需求被轉(zhuǎn)化為維修性技術(shù)解決方案時，就應(yīng)及時開展維修性設(shè)計的評估，包括顯示器拆裝設(shè)計的評估，以減少顯示器研制出來后再開展設(shè)計更改所帶來的成本上升和進度推遲。

本文結(jié)合實際工程經(jīng)驗，提出了在顯示器研制出來前先評估其拆裝設(shè)計的方法，第一節(jié)提出了顯示器拆裝設(shè)計評估工作時間軸，第二節(jié)提出了顯示器拆裝設(shè)計評估流程，第三節(jié)總結(jié)了顯示器維修性設(shè)計中的拆裝考慮。該方法不僅能夠為民用飛機系統(tǒng)設(shè)備研制提供參考，還可以有效節(jié)省研制成本，提高系統(tǒng)設(shè)備研制效率。

1 顯示器拆裝設(shè)計評估工作時間軸

在民用飛機駕駛艙顯示器研制過程中，其拆裝設(shè)計評估工作時間軸如圖1所示，其中虛線表示控制流，實線表示數(shù)據(jù)流，不同階段拆卸設(shè)計評估的內(nèi)容各不相同。

1）系統(tǒng)需求評審階段的內(nèi)容即評審顯示器系統(tǒng)維修性需求，評審?fù)ㄟ^后開展顯示器設(shè)備維修性需求捕獲和初步的維修性分析（包括確定拆裝設(shè)計評估方法）。

2）初步設(shè)計評審階段的內(nèi)容即評審分配得到的設(shè)備維修性需求（包括分解得到的拆裝時間需求）和拆裝設(shè)計評估方法，評審?fù)ㄟ^后開展產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計和中間維修性分析（包括中間拆裝設(shè)計評估）。

3）詳細(xì)設(shè)計評審階段的內(nèi)容即評審中間拆裝設(shè)計評估結(jié)果，評審?fù)ㄟ^后開展產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計更新和最終維修性分析（包括最終拆裝設(shè)計評估）。

4）測試準(zhǔn)備評審階段的內(nèi)容即評審最終拆裝設(shè)計評估結(jié)果。評審?fù)ㄟ^后開展顯示器系統(tǒng)拆裝演示驗證活動，以驗證顯示器系統(tǒng)設(shè)計的有效性。

在顯示器研制的各個階段，會不斷增強顯示器拆裝設(shè)計評估的準(zhǔn)確度。本文主要討論顯示器拆裝設(shè)計與設(shè)計方案評估，不包括維修性驗證過程中的拆裝演示驗證。

圖1 顯示器拆裝設(shè)計評估工作的時間軸

2 顯示器拆裝設(shè)計評估流程

在民用飛機駕駛艙顯示器研制過程中，其拆裝設(shè)計評估流程如圖2所示。首先，分解維修性需求為維修性定量需求與維修性定性需求。然后，依據(jù)維修性定量需求，分解得到拆裝時間需求；依據(jù)維修性定性需求，確定拆裝設(shè)計準(zhǔn)則需求。其次，按照拆裝時間需求和拆裝設(shè)計準(zhǔn)則需求，開展產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計。再次，開展拆裝設(shè)計評估，包括定量評估和定性評估。根據(jù)評估結(jié)果開展不同工作，如果評估結(jié)果與需求一致，那么向客戶提交結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；如果評估結(jié)果與需求不一致，那么開展拆裝設(shè)計評審；如果確定更改設(shè)計，則再次迭代開展結(jié)構(gòu)設(shè)計與拆裝設(shè)計評估，否則對設(shè)計方案開展影響性評估，同時向客戶提交結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

圖2 顯示器拆裝設(shè)計評估流程圖

2.1 分解維修性需求

對于顯示器研制來說，不僅要滿足其本身的功能設(shè)計需求，從全生命周期設(shè)計和航空公司經(jīng)濟性考慮，還應(yīng)滿足維修性需求[3]。與拆裝顯示器相關(guān)的維修性需求通常包括維修性定性需求和維修性定量需求，下面分別進行說明。

與顯示器拆裝設(shè)計相關(guān)的維修性定量需求主要是航線級平均修復(fù)時間指標(biāo)，即顯示器的平均修復(fù)時間（MTTR）（航線級維修）應(yīng)該小于或等于15 min，這些時間包括所需的測試和裝配操作，不包括軟件加載時間和管理或后勤供應(yīng)造成的延誤時間。

與顯示器拆裝設(shè)計相關(guān)的維修性定性需求主要包括以下方面：可達性、維修人為因素、防維修差錯、識別標(biāo)記、維修安全性、調(diào)整和校準(zhǔn)等。

2.2 確定拆裝時間需求和拆裝設(shè)計準(zhǔn)則

依據(jù)2.1節(jié)分解得到的顯示器拆裝設(shè)計需求（維修性定量需求和維修性定性需求），進一步分析確定顯示器拆裝時間需求和拆裝設(shè)計準(zhǔn)則。

2.2.1 確定拆裝時間需求

依據(jù)2.1節(jié)提出的顯示器維修性定量需求，即顯示器的平均修復(fù)時間（航線級維修）應(yīng)該不大于15 min，這些時間包括所需的故障隔離、分解、換件、安裝和檢驗。機內(nèi)自測試被用于顯示器的故障隔離和修復(fù)檢驗，因此，平均修復(fù)時間減去故障隔離和修復(fù)檢驗所需機內(nèi)自測試運行時間可以得出拆裝時間。假設(shè)顯示器故障隔離和修復(fù)檢驗所需機內(nèi)自測試運行消耗的時間是8 min，則可以得出顯示器的拆裝時間需求，即顯示器的拆裝時間（航線級維修）應(yīng)該不大于7 min。

2.2.2 確定拆裝設(shè)計準(zhǔn)則

在進行顯示器拆裝設(shè)計時，一般會給出顯示器拆裝簡便方面的設(shè)計準(zhǔn)則，要求在設(shè)計中把設(shè)計準(zhǔn)則考慮進去。

為了提高顯示器在航線維修中的拆裝性，按照2.1節(jié)提出的顯示器維修性定性需求方面，需要在設(shè)計中考慮的拆裝設(shè)計準(zhǔn)則見表1。

表1 顯示器拆裝設(shè)計準(zhǔn)則

2.3 拆裝設(shè)計評估

根據(jù)顯示器的安裝方式、航插和緊固件等參數(shù)確定飛機上拆卸和安裝顯示器的程序及所需時間，然后定量評估顯示器拆裝設(shè)計的好壞程度。同時，根據(jù)顯示器工程圖紙定性評估顯示器拆裝設(shè)計的好壞程度。

2.3.1 定量評估

考慮顯示器的航線級維修，其拆裝時間要素定義如下[4]：

a）拆卸時間：拆卸設(shè)備以便達到在故障隔離過程中所確定的那個外場可更換單元所需的時間。

b）安裝時間：更換失效的或懷疑失效的外場可更換單元，并且重新結(jié)合設(shè)備所需的時間。

使用表2說明顯示器的拆裝程序及所需時間。

拆裝時間約束局限于受供應(yīng)商控制的參數(shù)，此類參數(shù)由拆卸時間和安裝時間組成。并且，軟件加載時間和管理或后勤供應(yīng)造成的延誤時間被排除在拆裝定量評估之外。

表2 顯示器拆裝程序及所需時間

為了定量評估顯示器的拆裝設(shè)計，需要考慮的兩個因素是故障率和拆裝時間。首先，確定每個外場可更換單元的故障率λ，然后求和得到顯示器的總故障率Σλ。確定每個外場可更換單元拆卸和安裝活動消耗的時間t，將拆裝時間與故障率相乘得到λt，表示每個外場可更換單元的拆裝時間。然后，對每個外場可更換單元的拆裝時間乘積λt進行求和，得到顯示器的總拆裝時間Σλt。顯示器的拆裝時間T通過以下式子進行計算。

使用式（1）計算得出顯示器拆裝時間的預(yù)計值，然后與拆裝時間需求值進行比較，可以判斷是否滿足拆裝時間需求。

2.3.2 定性評估

基于顯示器的需求規(guī)范，生成工程設(shè)計圖樣后，對已有設(shè)計方案進行拆裝設(shè)計準(zhǔn)則符合性檢查，保證顯示器的拆裝簡便性。使用表3說明顯示器的拆裝設(shè)計準(zhǔn)則符合性評估結(jié)果。

表3 顯示器定性評估檢查表

2.4 拆裝需求符合性結(jié)果

民機駕駛艙顯示器一般包含顯示單元和主動制冷裝置（風(fēng)扇盒）。根據(jù)顯示器工程圖紙中給出的緊固件、航插和安裝形式確定顯示器拆卸和安裝步驟，依據(jù)MIL-HDBK-470A附錄D中表格D-IV的基本維修作業(yè)時間來估算拆卸和安裝活動所需的時間[5]。顯示器（顯示單元和風(fēng)扇盒）拆裝步驟及消耗的時間如表4和表5所示。

表4 顯示單元拆卸/安裝程序及所需時間預(yù)計

表5 風(fēng)扇盒拆卸/安裝程序及所需時間預(yù)計

依據(jù)表4和表5分別對顯示單元和風(fēng)扇盒的拆卸和安裝時間進行求和，得到顯示器的拆裝時間預(yù)計數(shù)據(jù)見表6。

表6 顯示器拆裝時間預(yù)計數(shù)據(jù)

使用式（1）和表6計算得到顯示器的拆裝時間預(yù)計值為1.267 3 min。

從定量角度評估顯示器拆裝設(shè)計，參見表7，可以得出顯示器拆裝設(shè)計方案滿足其拆裝時間需求。

表7 顯示器拆裝時間需求與預(yù)計值對應(yīng)表

表8 顯示器拆裝設(shè)計準(zhǔn)則符合性檢查表

從定性角度評估顯示器拆裝設(shè)計，參見表8，得出顯示器拆裝設(shè)計方案符合拆裝設(shè)計準(zhǔn)則。

3 結(jié)論

本文面向民機駕駛艙顯示器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，從維修性設(shè)計角度出發(fā)，提出了顯示器拆裝設(shè)計評估工作時間軸和顯示器拆裝設(shè)計評估流程，并結(jié)合顯示器設(shè)計情況對評估流程進行應(yīng)用。該方法能夠用于顯示器研制中的拆裝設(shè)計考慮，即通過應(yīng)用顯示器拆裝設(shè)計評估流程方法，以提高顯示器拆裝性設(shè)計品質(zhì)和效率。

需要說明的是，整個設(shè)計過程中都存在拆裝設(shè)計評估，拆裝設(shè)計評估工作是一個不斷迭代與深入的過程。本文提出的拆裝設(shè)計評估方法可以評判拆裝設(shè)計方案，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品拆裝性設(shè)計的不足，從而對產(chǎn)品進行改進和優(yōu)化。顯示器拆裝設(shè)計評估方法對飛機顯示器研制具有一定指導(dǎo)作用，對其他相似設(shè)備的設(shè)計具有參考價值。