鄭志霖 葉曉東

摘要：介紹了國內(nèi)某航空公司維修方案優(yōu)化項目的開展情況，從項目背景、優(yōu)化方法、可靠性監(jiān)控、項目情況、審查和監(jiān)管、未來及挑戰(zhàn)等方面對維修方案優(yōu)化項目進(jìn)行探討，為國內(nèi)航司提升工程管理能力，特別是維修方案管理能力提供經(jīng)驗，為中國民航制定維修方案優(yōu)化的指導(dǎo)政策提供參考。

關(guān)鍵詞：維修方案；優(yōu)化；維修間隔

Keywords：maintenance program；optimize；maintenance interval

0 引言

根據(jù)中國民航規(guī)章《大型飛機公共航空運輸承運人運行合格審定規(guī)則》（CCAR-121部）的規(guī)定，合格證持有人應(yīng)當(dāng)為其所運營的每架飛機編制維修方案，并根據(jù)可靠性方案來持續(xù)監(jiān)控維修方案的有效性。維修方案是航空公司實施維修活動的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，在保證飛機持續(xù)適航、安全性和可靠性的同時，也影響航空公司的運營成本。影響維修成本的因素包括維修項目和維修間隔兩個方面，在不刪減維修項目的前提下，如果能利用可靠的維修方案優(yōu)化方法，合理延長部分維修方案項目的間隔，將有助于降低維修成本、提高飛機的利用率、減少維修投入，產(chǎn)生較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2018年8月，國內(nèi)某航空公司（以下簡稱“A航”）正式立項，通過與飛機制造廠商波音的合作，開展波音737NG維修方案優(yōu)化項目。在民航局的指導(dǎo)和幫助下，經(jīng)過不懈努力，作為國內(nèi)首家開展維修方案優(yōu)化的航空公司，A航波音737NG維修方案優(yōu)化項目于2020年6月獲得局方批準(zhǔn)。下面將從項目背景、優(yōu)化方法、可靠性監(jiān)控、項目情況、審查和監(jiān)管、未來及挑戰(zhàn)等方面對該維修方案優(yōu)化項目進(jìn)行探討。

1 項目背景

眾所周知，包括波音737NG飛機在內(nèi)，目前大部分民航客機采用的維修方案是依據(jù)MSG-3邏輯分析方法編制的。MSG-3通過工程分析的方法設(shè)置初始維修間隔，由于缺少使用數(shù)據(jù)的支持，初始間隔的設(shè)置往往偏于保守。有鑒于此，各大飛機制造廠商紛紛開發(fā)維修方案優(yōu)化方法。

2006年，為推動維修方案的優(yōu)化，波音公司開始考慮應(yīng)用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的方法來確定最佳維修間隔，著手研發(fā)SASMO（Statistical Analysis for Scheduled Maintenance Optimization，即計劃維修項目優(yōu)化統(tǒng)計分析）工具。

2008年，為規(guī)范維修方案優(yōu)化的流程，國際維修審查委員會政策委員會（IMRBPB）發(fā)布IP44《Evolution / Optimization Guidelines（評估/優(yōu)化指南）》，制定了使用統(tǒng)計分析方法評估/優(yōu)化維修間隔的規(guī)范。IP44從原則上對維修方案優(yōu)化過程進(jìn)行規(guī)定，主要分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分析、實施監(jiān)控等四個方面。針對數(shù)據(jù)采集，IP44主要從種類和格式上進(jìn)行規(guī)范，包括機號、機齡、例行工卡執(zhí)行次數(shù)、例行工卡執(zhí)行發(fā)現(xiàn)問題、部件送修數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、連續(xù)的工卡檢查數(shù)據(jù)、非例行維修數(shù)據(jù)、延誤取消、使用困難報告等多個要素。針對數(shù)據(jù)整理，IP44規(guī)定采集的數(shù)據(jù)需滿足ATA SPEC2000 chapter 11或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在確保準(zhǔn)確性和完整性的基礎(chǔ)上，與MTBUR（平均非計劃拆換間隔）、MTBF（平均無故障間隔）、PIREPS（機組報告）等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時需通過審核確保所有數(shù)據(jù)可追溯至原始工卡。針對數(shù)據(jù)分析，IP44規(guī)定數(shù)據(jù)分析包括統(tǒng)計分析和工程評估，其中，統(tǒng)計分析要求滿足95%的置信度，且必須有足夠的樣本量實現(xiàn)統(tǒng)計分析；工程評估適用于保養(yǎng)類項目，如潤滑、清潔等。針對實施監(jiān)控，IP44規(guī)定必須對維修方案間隔優(yōu)化后的實施效果進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控的結(jié)果動態(tài)調(diào)整維修間隔，實現(xiàn)維修間隔的最優(yōu)管理，達(dá)到閉環(huán)控制的目標(biāo)。

2009年，波音公司開發(fā)的SASMO分析工具獲得FAA和EASA的認(rèn)可。FAA和EASA認(rèn)為SASMO符合IP44的要求，可以用于工業(yè)指導(dǎo)委員會（ISC）進(jìn)行MRBR的維修間隔優(yōu)化調(diào)整。此后，SASMO正式在ISC會議上運用，并寫入波音公司《B737-600/700/800/900 Policy and Procedures Handbook》（PPH，即政策及程序手冊）。

由于ISC會議面向的是全球機隊，采集的樣本數(shù)據(jù)僅是全球機隊18%的數(shù)據(jù)，每年調(diào)整的維修方案項目有限，調(diào)整的項目也未必適用所有航空公司。2013年，波音公司開始向航空公司提供基于SASMO的OMP（Optimized Maintenance Program，即維修方案優(yōu)化）服務(wù)（見圖1）。全部使用目標(biāo)航空公司的樣本數(shù)據(jù)，量身定制維修方案，更符合不同航空公司的實際情況。截止2019年底，波音OMP項目已在美聯(lián)航、全日空、國泰航等14家航空公司開展，并獲得包括FAA和EASA在內(nèi)的8個適航當(dāng)局的批準(zhǔn)。

長期以來，國內(nèi)航空公司在編制維修方案時，所采用的維修間隔均不長于廠家計劃維修文件（MPD）推薦的間隔。一方面是因為中國民航的規(guī)章未對維修方案的優(yōu)化方法進(jìn)行明確規(guī)定，導(dǎo)致了行業(yè)監(jiān)管相對保守；另一方面是因為國內(nèi)航空公司自身工程管理能力有限，無法自己制定維修方案的優(yōu)化方法。

2014年，為使維修方案從符合性管理邁向優(yōu)化性管理，以波音向中國大陸的航空公司推薦OMP服務(wù)為契機，民航華東管理局和廈門監(jiān)管局牽頭實施了民航安全能力建設(shè)項目《維修方案優(yōu)化調(diào)研》。項目組針對運輸航空公司特點，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研、座談訪問、數(shù)據(jù)采集、交流研討等多種方法，在航空公司維修方案優(yōu)化管理、維修數(shù)據(jù)采集、可靠性管理與數(shù)據(jù)分析等方面進(jìn)行了深入調(diào)研，總結(jié)歸納了華東地區(qū)運輸航空公司維修方案優(yōu)化管理的現(xiàn)狀和薄弱環(huán)節(jié)。此外，項目組還通過研究CAAC/FAA/ EASA/IATA等相關(guān)法規(guī)要求，結(jié)合波音公司優(yōu)化維修方案的建議，收集整理航空公司的提議，對咨詢通告AC-121-53/-54/-63提出了修訂建議。

2017年8月，新的咨詢通告AC-121/135-53R1頒布，修訂維修間隔調(diào)整的可行方法為“抽樣試驗、維修數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析或其他支持?jǐn)?shù)據(jù)等”，使得該通告與IP44的思想更加一致，為國內(nèi)航司的維修方案管理指明了新的方向，也為波音OMP項目在中國的實施奠定了政策基礎(chǔ)。

2 優(yōu)化方法

波音公司開發(fā)SASMO系統(tǒng)作為維修方案優(yōu)化的核心算法工具，再輔以原有的KB（Knowledge Base）系統(tǒng)，這兩大系統(tǒng)組成了OMP項目的支柱軟件。

SASMO系統(tǒng)是波音自主研發(fā)的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件，其設(shè)計流程完全符合IP44的規(guī)范要求。基本思路是：將維修數(shù)據(jù)按格式要求輸入SASMO系統(tǒng)后，OMP工程師對數(shù)據(jù)進(jìn)行人工整理，包括建立維修數(shù)據(jù)與維修方案項目的關(guān)聯(lián)、重大故障和輕微故障的判斷；SASMO系統(tǒng)根據(jù)整理好的數(shù)據(jù)，輸出該維修項目的重大故障和輕微故障的概率曲線；然后根據(jù)MRB規(guī)定的不同類別維修項目允許的重大故障和輕微故障的發(fā)生率上限輸出最佳統(tǒng)計間隔，如圖2所示。

KB系統(tǒng)是波音作為飛機制造廠家長期積累的知識庫。知識庫包含所有MRB項目的各類工程數(shù)據(jù)，例如，項目本身的各類參數(shù)、項目的起因、項目的修訂情況以及項目與其他工程技術(shù)文件的關(guān)聯(lián)等。波音工程師在使用SASMO分析時，會從KB系統(tǒng)調(diào)用所需的工程數(shù)據(jù)。在SASMO分析出最佳統(tǒng)計間隔后，還需要依托KB系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的工程分析。工程分析主要考慮重要安全性影響，以確保統(tǒng)計優(yōu)化的間隔滿足規(guī)章和設(shè)計的要求。然后再綜合考慮航空公司的業(yè)務(wù)目標(biāo)、運行能力、技術(shù)要求等方面的因素，得出推薦的維修間隔，見圖3。

下面以案例進(jìn)行說明：針對波音737NG飛機的MPD項目27-003，通過對189架飛機近十年維修數(shù)據(jù)的采集、整理、分析，發(fā)現(xiàn)與該維修項目相關(guān)聯(lián)的輕微故障10次、重大故障12次，SASMO系統(tǒng)根據(jù)故障發(fā)生的時間輸出故障概率曲線，如圖4所示。

根據(jù)MRB規(guī)定的6類項目故障發(fā)生率上限（輕微故障50%，重大故障20%），并結(jié)合機隊飛機利用率、ISC規(guī)定維修間隔調(diào)整限制（5/8類項目最多延長至2倍，非5/8類項目最多延長至3倍）、定檢間隔等因素，經(jīng)過綜合評估，最終經(jīng)過優(yōu)化的該維修項目間隔從8000FH延長至17500FH，如圖5所示。

3 可靠性監(jiān)控

IP44不僅對維修方案優(yōu)化使用的統(tǒng)計分析方法進(jìn)行了規(guī)范，還對維修方案優(yōu)化后的可靠性監(jiān)控做了明確規(guī)定：“使用統(tǒng)計分析方法進(jìn)行維修方案優(yōu)化后，運營人仍應(yīng)當(dāng)對機隊的可靠性狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，確保維修方案的有效性”。CAAC咨詢通告AC-121/135-53R1《民用航空器維修方案》也有類似規(guī)定：“維修間隔修改應(yīng)能通過可控制的方法進(jìn)行監(jiān)控，確保間隔修改后相關(guān)系統(tǒng)的可靠性”。波音公司基于強大的工程管理能力和豐富的經(jīng)驗建立的可靠性監(jiān)控系統(tǒng)，可以將飛機故障現(xiàn)象與維修項目直接關(guān)聯(lián)，能較為容易地監(jiān)控具體維修項目的有效性。但航空運營人特別是國內(nèi)的航空公司，其可靠性監(jiān)控體系普遍無法實現(xiàn)故障直接與維修項目相關(guān)聯(lián)。在A航波音737NG飛機維修方案優(yōu)化項目中，A航的工程師提出依托現(xiàn)有機隊可靠性監(jiān)控體系，結(jié)合統(tǒng)計分析和事件分析兩種方法，通過可靠性數(shù)據(jù)的分析和評估來確定故障數(shù)據(jù)與維修項目的關(guān)聯(lián)度。這種可靠性監(jiān)控方案得到了波音公司的認(rèn)可。

4 項目情況

根據(jù)合作協(xié)議，A航在ISDP（In Service Data Program，即在翼數(shù)據(jù)項目）的基礎(chǔ)上，向波音公司提供了A航波音737NG機隊近十年約200萬條的補充維修數(shù)據(jù)。波音OMP團(tuán)隊歷時一年完成數(shù)據(jù)的采集整理。在確認(rèn)A航提供的數(shù)據(jù)滿足格式要求后，波音公司和A航共同確定分析范圍，最終確認(rèn)分析范圍為A航波音737NG飛機維修方案中的898條定期維修項目。

之后，波音OMP團(tuán)隊對分析范圍內(nèi)的維修項目進(jìn)行逐一分析和評估，A航工程師團(tuán)隊全程參與，其過程分為四個階段。

第一階段：確定分析類別。判斷維修項目是否為故障發(fā)現(xiàn)類項目，故障發(fā)現(xiàn)類項目需進(jìn)行SASMO統(tǒng)計分析和工程評估，非故障發(fā)現(xiàn)類項目可直接進(jìn)行工程分析。

第二階段：數(shù)據(jù)整理。通過關(guān)鍵字、部件件號、ATA的模糊搜索，從海量的數(shù)據(jù)庫中搜索出可能與分析項目關(guān)聯(lián)的維修數(shù)據(jù)。工程師對系統(tǒng)搜索出的維修數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一人工識別，判斷是否與待分析項目關(guān)聯(lián)，對于關(guān)聯(lián)項目進(jìn)一步判斷是屬于重大故障還是輕微故障。

第三階段：統(tǒng)計分析。完成數(shù)據(jù)整理后，SASMO系統(tǒng)可以輸出分析項目的重大故障和輕微故障的概率曲線，同時根據(jù)預(yù)設(shè)的允許故障率，輸出最優(yōu)的間隔推薦。

第四階段：工程評估。波音OMP團(tuán)隊對SASMO給出的推薦間隔進(jìn)行工程評估。從安全性和經(jīng)濟(jì)性的角度進(jìn)行人工分析，確保間隔滿足局方規(guī)章限制和設(shè)計初衷，對運營的影響處于航空公司可接受的范圍，同時還要考慮生產(chǎn)打包的需要，最終確定推薦的維修間隔。

通過分析和評估，在898條定期維修項目中，波音OMP團(tuán)隊建議延長維修間隔的有440條；建議縮短維修間隔的有14條；建議保持維修間隔不變的有441條；建議刪除的維修項目有3條。其中，建議刪除的維修項目均是A航的自編項目。如圖6所示。

5 審查和監(jiān)管

A航是國內(nèi)首家開展維修方案優(yōu)化的運輸航空公司，對局方的審查和監(jiān)管來說是全新的挑戰(zhàn)，無先例可循。最大的難點是規(guī)章沒有詳細(xì)的審核依據(jù)，所以只能“摸石頭過河”。在項目啟動之初，局方就全面介入，全程參與項目的推進(jìn)過程，與A航和波音公司多次召開三方協(xié)調(diào)會議，討論項目的準(zhǔn)備、組織、審查、監(jiān)管等方面的工作。在民航局和華東地區(qū)管理局的指導(dǎo)下，廈門監(jiān)管局借鑒了FAA和EASA的審查經(jīng)驗，歸納了五個審核要點。

第一、審核分析方法，即審核分析方法的合法性，確認(rèn)分析方法符合MSG-3、IP44以及咨詢通告AC-121/135-53R1的要求。

第二、審核分析范圍，即審核分析范圍的合理性，確認(rèn)分析范圍沒有超出規(guī)章的限制，重點是確保AD、CAD、CMR、AWL項目不在分析范圍之內(nèi)。

第三、審核分析數(shù)據(jù)，即審核分析數(shù)據(jù)的完整性，確認(rèn)分析的數(shù)據(jù)能夠滿足IP44的規(guī)范要求。

第四、審核監(jiān)控措施，即審核確認(rèn)航空公司OMP實施后的可靠性監(jiān)控方案，確保維修方案調(diào)整的安全性和有效性。

第五、審核分析報告，即審核分析報告中的間隔調(diào)整情況，重點關(guān)注間隔延長項目的分析是否合理。

經(jīng)過此次審查工作，局方審查組認(rèn)為SASMO系統(tǒng)是ISC會議認(rèn)可的用于維修間隔調(diào)整的工具，其內(nèi)核是統(tǒng)計分析方法，符合咨詢通告AC-121/135- 53R1的要求；本次OMP項目的分析范圍和分析數(shù)據(jù)符合相關(guān)法規(guī)的要求。通過對A航可靠性監(jiān)控方案的驗證，結(jié)合波音公司的書面聲明，局方審查組基本認(rèn)可A航的監(jiān)控措施。經(jīng)過對分析報告中維修間隔延長項目的逐條審核，局方審查組發(fā)現(xiàn)其中5條維修項目的推薦間隔與SASMO系統(tǒng)分析結(jié)果不匹配。對此，波音OMP工程師逐條進(jìn)行了解釋，總體而言，不匹配是綜合工程評估的結(jié)果，評估依據(jù)包括細(xì)微缺陷無法正確反映運行風(fēng)險、運行小時循環(huán)比的客戶化差異、結(jié)構(gòu)檢查與區(qū)域檢查的時機選擇等方面。局方審查組經(jīng)過評估，決定對其中1條維修項目的間隔延長不予采納，最終批準(zhǔn)延長間隔的維修項目439條，縮短間隔的維修項目14條，保持間隔不變的維修項目442條，刪除公司自編維修項目3條。

6 未來及挑戰(zhàn)

波音公司作為飛機制造廠商，按照IP44原則開發(fā)的SASMO系統(tǒng)具備行業(yè)領(lǐng)先的水平，并且得到世界多個適航當(dāng)局的認(rèn)可。通過與波音合作開展OMP項目，從中汲取了很多先進(jìn)理念，也讓A航的工程管理、可靠性管理乃至生產(chǎn)安排能力上升到新的水平，為建立中國民航自己的維修方案優(yōu)化方法開拓了思路。

第一，研究并完善了統(tǒng)計分析方法，主要包括兩個方面：數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計分析。數(shù)據(jù)采集方面，可以采用關(guān)鍵字及邏輯組合的方法，對維修數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，并通過工程師人工校核，確定數(shù)據(jù)與維修項目的相關(guān)性。統(tǒng)計分析方面，可以與高校或其他理論研究機構(gòu)開展合作，建立數(shù)學(xué)模型，開發(fā)統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過可視化的方式展示分析結(jié)果。

第二，建立并完善知識庫系統(tǒng)（見圖7），主要途徑包括：通過參加OEM工作組、工業(yè)指導(dǎo)委員會等機構(gòu)組織的會議，獲取MSG-3分析報告等原廠資料，從而了解失效影響類別、任務(wù)目的、輕微故障/重大故障定義等內(nèi)容；通過原廠機型培訓(xùn)，深入了解系統(tǒng)工作原理；收集、整理相關(guān)適航性資料以及局方規(guī)章，與維修項目建立關(guān)聯(lián)。

第三，改進(jìn)可靠性監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)故障與維修項目直接關(guān)聯(lián)。與飛機制造廠商相比，目前國內(nèi)航空公司的可靠性監(jiān)控系統(tǒng)大部分無法實現(xiàn)故障與維修項目或工卡直接關(guān)聯(lián)，在進(jìn)行可靠性分析時只能依靠工程師進(jìn)行人工評估，需要可靠性工程師具備較高的業(yè)務(wù)技能和經(jīng)驗積累。對國內(nèi)航空公司來說，可以逐步改進(jìn)、升級可靠性監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)故障與維修項目直接關(guān)聯(lián)，提高機隊狀態(tài)監(jiān)控的準(zhǔn)確度。

第四，抽樣試驗，積累經(jīng)驗。在自建優(yōu)化方法未成熟階段，可根據(jù)需要抽樣選取個別項目，使用自建優(yōu)化方法進(jìn)行統(tǒng)計分析和工程評估，優(yōu)化維修間隔，并監(jiān)控實施效果。通過抽樣試驗，可以積累經(jīng)驗，不斷改進(jìn)和完善優(yōu)化方法。

7 結(jié)束語

對局方來說，維修方案優(yōu)化是監(jiān)管創(chuàng)新方面的積極探索，有助于制定維修方案優(yōu)化的指導(dǎo)政策，助力推動國內(nèi)航空公司提升維修方案管理能力。

對航空公司來說，維修方案優(yōu)化是維修創(chuàng)新方面的有益嘗試，既能降本增效，也是提升工程管理能力的良好契機。A航OMP項目正式獲批后，其波音737NG機型的A檢間隔從750FH延長至1000FH，C檢間隔從7500FH延長至10000FH，將有效降低維修成本，提高運行效率。此外，航空公司通過參與數(shù)據(jù)的收集、整理、分析以及工程評估，極大地提高了自身工程團(tuán)隊的技術(shù)能力。同時，航空公司可借鑒OEM廠家的統(tǒng)計分析模型，開發(fā)屬于自己的統(tǒng)計分析方法，提升機隊可靠性管理能力。

對我國民航行業(yè)特別是對大飛機制造來說，維修方案優(yōu)化的重要性尤為明顯。一方面，IP44作為MSG-3的補充，已經(jīng)成為IMRBPB對全球民航飛機制造廠商的硬性要求，國產(chǎn)大飛機事業(yè)要想真正起飛，進(jìn)入國際市場，就必須具備符合IP44要求的統(tǒng)計分析方法。另一方面，維修方案的優(yōu)劣也是市場競爭下航空公司考量的重要因素，維修方案優(yōu)化將有助于國產(chǎn)大飛機制造廠商不斷改進(jìn)飛機維修方案，科學(xué)制定維修間隔，提高市場競爭力。目前，國產(chǎn)大飛機事業(yè)剛剛起步，維修方案制定和優(yōu)化的經(jīng)驗都比較欠缺。大飛機制造廠家如果能借鑒國外飛機制造商的成熟經(jīng)驗，通過參與航空公司現(xiàn)有機隊的維修方案優(yōu)化項目，開展維修方案優(yōu)化方法的研究，對國產(chǎn)大飛機事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展大有裨益。