摘要：分析了航空機械類部附件產(chǎn)品的維修特點、視情維修的現(xiàn)狀以及大數(shù)據(jù)技術(shù)在其視情維修中的應(yīng)用前景并提出構(gòu)想，通過建設(shè)形成維修單位部附件維修的“大數(shù)據(jù)”，并對數(shù)據(jù)進行分析、處理、應(yīng)用，為機械類部附件產(chǎn)品視情維修工作的開展提供依據(jù)，為用戶優(yōu)化運營、降低風(fēng)險以及設(shè)計制造單位優(yōu)化設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；航空機械類部附件；視情維修

Keywords：big data；aviation machinery accessories； CBM

0 引言

一直以來，軍用航空裝備的維修保障都是采用定時維修模式。隨著軍隊新軍事訓(xùn)練大綱的實施和空軍航空裝備維修逐步由三級向兩級轉(zhuǎn)變，航空裝備的使用頻率越來越高，大載荷機動訓(xùn)練也成為常態(tài)，視情維修的模式更能適應(yīng)當(dāng)前形勢的發(fā)展。隨著我國四代飛機視情維修試點工作的實施，可以預(yù)見，未來航空裝備的修理將以視情維修為主，這就意味著裝備修理不再是定期、重復(fù)的工作和固定的內(nèi)容，而是通過檢測對故障件進行離位修理。

機械類部附件是飛行指令的執(zhí)行機構(gòu)，一般是由各零組件相互配合運動來實現(xiàn)其設(shè)計功能，這些零組件在反復(fù)工作中會不斷磨損，在高強度大載荷的工作狀況下還會出現(xiàn)沖擊損傷、疲勞等缺陷，可能因配合超差、零件卡滯等而使產(chǎn)品失效，且同類產(chǎn)品的故障程度又不盡相同，有的可以修復(fù)，有的卻只能永久報廢。

視情維修是由重復(fù)性檢測和測試來確定器件、系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)部位的有關(guān)持續(xù)的適用性的狀況[1]。視情維修以掌握裝備“實際技術(shù)狀態(tài)”為前提；以少拆、少卸、少修為原則；以最大限度延長機件工作時間和提高經(jīng)濟效益為目標(biāo)[2]。電子類部件由于其自身特點，其視情維修可以通過地面檢測、機上監(jiān)測等方式實時實現(xiàn)，一旦出現(xiàn)故障，通過及時更換組件、插件等可確保裝備的完好性；但機械類部附件的故障有從量變到質(zhì)變的過程，其“視情”維修除關(guān)注產(chǎn)品當(dāng)前的性能狀態(tài)外，監(jiān)控產(chǎn)品性能狀態(tài)的變化過程顯得更為重要。大數(shù)據(jù)是目前信息化高度發(fā)展的產(chǎn)物，通過對大量數(shù)據(jù)的集合進行分析、演算，總結(jié)出數(shù)據(jù)對象的特征、趨勢、概率、行為模式，是數(shù)量大、變化快和多樣化的信息資產(chǎn)。如果應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過大量使用和維修數(shù)據(jù)的積累，找出產(chǎn)品失效規(guī)律，在其“量變”到“質(zhì)變”的臨界點之前采取干預(yù)措施，如注油、更換零組件等，就可以避免由于產(chǎn)品失效帶來的損失。如不同的機械類部附件有哪些失效規(guī)律、哪些產(chǎn)品能夠進行視情維修、維修深度如何確定等，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)對產(chǎn)品維修過程中產(chǎn)生的各類維修信息進行統(tǒng)計歸納、科學(xué)分析，有助于精確地定位視情維修重難點，對可能出現(xiàn)的故障進行預(yù)防性修理，使機械類部附件的視情維修有的放矢、有跡可循。在保證機械類部附件維修質(zhì)量的同時，縮短維修周期，降低維修成本，提升裝備使用可靠性。

1 機械類部附件的維修特點

1.1 故障種類多，維修時耗長

機械類部附件從制造出廠開始，其工作性能、內(nèi)部零件的磨損、腐蝕狀況等都在隨時變化，這些變化又與飛機的使用狀態(tài)緊密相連。例如，在濕潤的氣候環(huán)境下，機械類部附件的腐蝕速度會加快；在長期停放狀態(tài)下，銹蝕狀況會加劇，且從使用年限來看，故障程度又不盡相同。機械類部附件的修理過程都會涉及分解、清洗、故檢、修理、表面處理、無損檢測、裝配、試驗、保險等數(shù)道不同的維修工序，有時還需要進行一定程度的深度修理。除維修過程本身的耗時之外，故障的突現(xiàn)、產(chǎn)品的轉(zhuǎn)運、器材的采購等過程也消耗了用戶的時間，給用戶帶來了不便。

1.2 技術(shù)狀態(tài)直觀，故障易判明

機械類部附件失效時，其零件的外觀損傷、尺寸超差、內(nèi)部暗傷等缺陷均是不可逆的。維修人員通過目視檢查、無損檢測等檢查方式，可以確定零件的缺陷類型以及缺陷嚴(yán)重的程度，進而確定機械附件失效的原因。以環(huán)控系統(tǒng)的渦輪冷卻器為例，其常見故障為抱軸。分解故障件，目視檢查發(fā)現(xiàn)軸承、軸、蓋板、葉輪、殼體有不同程度損傷、軸表面出現(xiàn)彩虹色斑紋，可以推斷為軸承冷卻不足。軸承工作過程中逐漸升溫，如果軸承超轉(zhuǎn)或潤滑油不足，軸承旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的熱量將無法及時轉(zhuǎn)移，最終軸承因溫度過高而失效，繼而導(dǎo)致高速旋轉(zhuǎn)的軸、擋油氣套、渦擋油圈、葉輪打傷蓋板和殼體，造成渦輪冷卻器抱軸。

1.3 故障形式不同，修理方法也不同

機械類部附件種類繁多，且同型號產(chǎn)品在同一系統(tǒng)不同安裝位置所起到的作用及其自身的工作狀態(tài)也不盡相同，在不同故障狀態(tài)下，修理方式也是完全不同的。以環(huán)控系統(tǒng)為例，同種型號的節(jié)氣門，越靠近發(fā)動機，其密封面的磨損、變色就越嚴(yán)重，越容易失效。處于常閉狀態(tài)的節(jié)氣門，其密封面損傷很小，維修時使用細(xì)研磨膏拋光5min左右即可恢復(fù)密封效果；靠近發(fā)動機的節(jié)氣門，其密封面的磨損量較大，維修時需要使用調(diào)距墊片恢復(fù)密封面高度，再使用粗、細(xì)兩種研磨膏進行研磨，才能恢復(fù)密封效果。

2 機械類部附件視情維修開展現(xiàn)狀

機械類部附件的視情維修不僅是關(guān)注產(chǎn)品當(dāng)前的技術(shù)狀態(tài)，而應(yīng)對產(chǎn)品整個壽命周期內(nèi)的性能表現(xiàn)和故障信息進行管理，綜合評估制定修理方案。例如，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以在某個機械類部附件出廠裝機后，結(jié)合用戶使用頻次、使用環(huán)境等條件綜合分析產(chǎn)品經(jīng)歷多少飛行小時容易出現(xiàn)哪些性能隱患，甚至預(yù)判故障；隨著修理次數(shù)的增加，統(tǒng)計分析得出需要增加的修理內(nèi)容和深度，提出航材更換需求，修理后可保障的使用時間等。對產(chǎn)品在修理過程中出現(xiàn)的故障進行分析，識別出影響機械類部附件使用性能的核心數(shù)據(jù)，預(yù)測機械類部附件出現(xiàn)故障的時間，判斷某些產(chǎn)品的最佳修理時機；針對某一產(chǎn)品，通過數(shù)據(jù)分析總結(jié)出使用時長與故障特征之間的關(guān)系，即使用多少飛行小時后，產(chǎn)品的哪一零件會出現(xiàn)故障，以便針對性地進行局部修理，這才是真正意義上的視情維修。有的產(chǎn)品裝機后就承受著較大載荷，要先于整機進行大修，而有的產(chǎn)品不承受關(guān)鍵載荷，使用頻次不高，或許在首翻期都可以不進行維修。由此看來，大量的維修經(jīng)驗數(shù)據(jù)和產(chǎn)品使用數(shù)據(jù)是有效開展機械類部附件視情維修的基礎(chǔ)。目前，這些數(shù)據(jù)還零散分布在維修單位和用戶手中，視情維修沒有系統(tǒng)開展起來。

2.1 產(chǎn)品履歷和維修信息等數(shù)據(jù)未得到統(tǒng)計應(yīng)用

產(chǎn)品履歷文件是記錄產(chǎn)品基本信息和歷次維修信息的重要文件，如產(chǎn)品的“制造日期”“使用小時”“故障記錄”“維修記錄”“使用單位（可掌握飛機所在地氣候因素）”“維修單位”等信息，而維修單位的產(chǎn)品維修記錄則詳細(xì)記錄了產(chǎn)品每次維修的過程和結(jié)果，這些數(shù)據(jù)對于產(chǎn)品壽命周期內(nèi)的可靠性管理具有很高的價值。目前，產(chǎn)品的履歷文件隨產(chǎn)品流轉(zhuǎn)，由各用戶的質(zhì)控部門進行管理。雖然各用戶已建立了不同程度的單機可靠性管理制度，但僅限于統(tǒng)計分析單架次飛機出現(xiàn)的各種故障及排除方法。另一方面，產(chǎn)品維修單位雖然掌握了經(jīng)手的每個型號產(chǎn)品的維修信息，但相關(guān)維修記錄也僅限于歸檔保存，未進一步進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析。由此可見，針對單一型號產(chǎn)品自身的可靠性管理還未有效建立，造成單一型號產(chǎn)品故障研究缺乏必要的數(shù)據(jù)支撐。

2.2 同類型故障修理經(jīng)驗和技術(shù)數(shù)據(jù)未得到共享和推廣

機械類部附件的維修技術(shù)有其規(guī)律性，其維修經(jīng)驗不論是在維修單位內(nèi)部還是在維修系統(tǒng)不同工廠之間都有很強的借鑒性。目前，單一型號產(chǎn)品的維修數(shù)據(jù)未得到有效收集，大量的維修經(jīng)驗未得到固化和傳承。例如，同樣是鍍鉻層冒汗的故障，起落架專業(yè)已通過刷涂518封孔劑解決，而液壓專業(yè)作動筒出現(xiàn)冒汗時，專業(yè)技術(shù)員卻不知道如何排除；一起活門無法關(guān)閉故障，受專業(yè)技術(shù)人員變動影響，產(chǎn)品的修理經(jīng)驗沒有及時得到推廣和傳承，導(dǎo)致新接手的技術(shù)人員無法及時排除故障。

3 應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展視情維修的策略

根據(jù)機械類部附件維修特點，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以分析找出產(chǎn)品工作狀態(tài)與故障之間的關(guān)聯(lián)，從而有針對性地開展機械附件的視情維修，對產(chǎn)品的使用狀態(tài)進行預(yù)判、對產(chǎn)品的故障實現(xiàn)預(yù)警。對于維修單位而言，需要完成原始數(shù)據(jù)的收集和積累，這項工作較為繁瑣且耗時長，但卻是后續(xù)開展視情維修的基礎(chǔ)工程，意義重大，可以邊實施邊豐富、邊完善。

3.1 構(gòu)建數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建是大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)。根據(jù)機械類部附件視情修理的特點和需求，其視情修理數(shù)據(jù)庫應(yīng)該至少包括基本信息、故障信息、深度修理三個模塊。

1）基本信息模塊

機械類部附件產(chǎn)品裝機使用信息對產(chǎn)品的故障形式、故障周期有關(guān)鍵性的影響，因此有必要將產(chǎn)品的履歷信息收集到數(shù)據(jù)庫中，形成產(chǎn)品檔案，包括出廠日期、拆裝信息、使用時間、檢修記錄等，通過對履歷信息的故障記錄分析、維修記錄分析，分別得出該件的視情維修周期、視情維修類別，甚至提前預(yù)警該件有可能產(chǎn)生故障的時間，也可對產(chǎn)品修理后的狀態(tài)進行追蹤。

2）故障信息模塊

故障信息應(yīng)該包括每次故障形式的記錄、探傷裂紋信息、腐蝕情況、更換件情況、性能試驗的數(shù)據(jù)等，將這些數(shù)據(jù)統(tǒng)計導(dǎo)入信息化系統(tǒng)，積少成多，不斷擴充數(shù)據(jù)的維度與容量。數(shù)據(jù)的維度越高，所描述的使用過程及維修過程越全面；數(shù)據(jù)的容量越大，所反映出的維修規(guī)律越準(zhǔn)確。

3）深度修理模塊

通過故障信息統(tǒng)計工作，對修理過程中報廢率高的零件開展針對性技術(shù)攻關(guān)工作，研究新技術(shù)、新方法并開展深度修理工作，如目前已開始應(yīng)用的冷噴涂修復(fù)技術(shù)、激光熔敷焊接技術(shù)等，解決了修理過程中的技術(shù)難點，保障了產(chǎn)品修理質(zhì)量和可靠性，降低了換件成本。同時，將這些修理經(jīng)驗導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，其他專業(yè)可按故障信息或產(chǎn)品型號進行檢索和應(yīng)用，在信息共享的同時對修理經(jīng)驗進行固化和傳承。

3.2 共享數(shù)據(jù)庫

完整的數(shù)據(jù)庫應(yīng)不局限于產(chǎn)品修理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，還應(yīng)包括設(shè)計制造的信息、用戶維護的信息等，鑒于目前航空裝備的維修保障模式，制造單位只負(fù)責(zé)設(shè)計制造，用戶只負(fù)責(zé)使用，修理單位只負(fù)責(zé)維修，三方相對獨立。制造廠掌握了產(chǎn)品的原始設(shè)計數(shù)據(jù)和要求，用戶掌握大量的維護信息，修理單位掌握了大量的缺陷和故障信息，這些信息得不到有效溝通和共享，致使產(chǎn)品的全壽命周期得不到有效監(jiān)控，部分故障率高的產(chǎn)品得不到有效改進。因此，需要將數(shù)據(jù)庫與用戶、設(shè)計單位共享，共同維護，甚至可以搭建用戶、大修單位、制造單位之間無障礙互聯(lián)的專用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)單件產(chǎn)品使用狀態(tài)的實時追蹤、故障信息的及時傳遞。

4 應(yīng)用前景

4.1 預(yù)排生產(chǎn)，合理備庫

在掌握了產(chǎn)品故障規(guī)律之后，通過對飛機使用時長的追蹤，可以提前預(yù)估機械類部附件的失效概率，預(yù)計產(chǎn)品進廠時間，減少故障突發(fā)時的被動，使用戶可以提前預(yù)備備件、大修單位可以提前采購器材，從而縮短機械類部附件的維修周期。

4.2 降低成本

通過大數(shù)據(jù)對不同用戶、不同使用狀態(tài)進行分析，確定機械類部附件的視情維修時機與深度，減少不必要的備件儲備及庫存，降低用戶的維護成本與維修單位的維修成本。同時，通過對數(shù)據(jù)進行比較和篩選，針對故障率較高的產(chǎn)品和零組件開展專項技術(shù)攻關(guān)和深度修理工作，尤其是價格高昂的部件，通過開展深修和攻關(guān)，降低換件成本。

4.3 優(yōu)化設(shè)計

通過與制造廠合作，對故障件進行優(yōu)化設(shè)計。單一型號產(chǎn)品的設(shè)計信息是維修單位無法掌握但又迫切需要的，掌握這些信息，對于產(chǎn)品修理時的原理分析，修理方案的制定具有重要作用。維修單位掌握產(chǎn)品歷次維修信息，如產(chǎn)品使用的工作狀態(tài)、磨損情況、故障模式等；產(chǎn)品不同年限的使用狀態(tài)記錄；利用大數(shù)據(jù)分析出的產(chǎn)品性能趨勢；產(chǎn)品易發(fā)生故障的部位等。這些信息可以為產(chǎn)品的優(yōu)化升級、迭代設(shè)計提供核心的支撐與依據(jù)，也是制造廠不掌握卻一直渴求的。利用這些信息資產(chǎn)，維修單位可以與制造廠開展更深層次的合作對接，互換信息，互通有無，實現(xiàn)信息共享，技術(shù)共享，在提升自身核心競爭力的同時為航空裝備的發(fā)展做出貢獻。

5 總結(jié)

視情維修是裝備修理模式的必然改革，信息時代必須引入先進的理念才能順應(yīng)時代的發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)將帶來生產(chǎn)管理、技術(shù)支持、庫存管理等方面的巨大變革，依托大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以提高維修體系的運轉(zhuǎn)效率，提高機械類部附件的裝備完好率，更能提升裝備保障可靠性和維修精細(xì)化水平。

參考文獻

[1]任翀，趙大磊，左傳友. 裝備視情維修技術(shù)發(fā)展前景研究分析[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015（10）（下）.

[2]黎漫斯，陳春良，張惠霞，尚永爽.視情維修條件下艦載機維修保障的動態(tài)分析[J].電光與控制，2014（3）.

作者簡介

郭利軍，高級工程師，主要從事航空機械部附件維修研究，著力推動航空裝備維修模式轉(zhuǎn)變形勢下飛機部件維修新模式。