段斐翡 涂龍

摘要：在目前飛機(jī)維修公司的支援保障中，對(duì)于航空備件的預(yù)測(cè)和計(jì)算正占有越來越重要的位置。同樣的APU修理也需要有科學(xué)的方法來準(zhǔn)確預(yù)估備件數(shù)量，一方面可以降低公司成本，避免浪費(fèi);另一方面也可以保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)公司效益的最大化。本文通過對(duì)以往數(shù)據(jù)的分析，采用齊次泊松分布過程的方法計(jì)算備件數(shù)量，這種方法簡(jiǎn)單、快捷，并可以實(shí)現(xiàn)很好的預(yù)測(cè)結(jié)果。并在APU修理的工作實(shí)踐中對(duì)縮短周期進(jìn)行了驗(yàn)證。

Abstract： Estimate and calculate the quantity of aviation spares is playing a more and more important role in the aircraft maintenance corporations. The same APU repair also needs a scientific method to accurately estimate the number of spare parts. Accurate estimate the quantity of aero-spares could reduce the corporation cost，avoid waste，and could also ensure the normal production， achieve the maximization of the corporation profits.This article analysis the data from last few years， use the Poisson distribution method to calculate the quantity of spares， this easy and quick method could achieve a good result. It is verified in the practice of APU repair.

關(guān)鍵詞：APU維修;數(shù)據(jù)分析;備件預(yù)測(cè);縮短周期

Key words： APU overhaul;data analysis;spares estimate;short TAT

中圖分類號(hào)：V231 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2022）01-0193-03

1 ?研究的目的和意義

在目前飛機(jī)制造公司和飛機(jī)維修公司的支援保障中，備件支援占有極其重要的地位。由于現(xiàn)代民航飛機(jī)的安全性和可靠性水平有了很大提高，使得飛機(jī)零部件和設(shè)備數(shù)量和種類大量的增加，且備件的價(jià)格普遍昂貴，若無嚴(yán)密的計(jì)劃，盲目地或憑經(jīng)驗(yàn)地大量購(gòu)買備件，難免造成大量的積壓和浪費(fèi)。另一方面，若缺乏必要的備件儲(chǔ)備，又會(huì)因缺件無法排除故障而造成生產(chǎn)的延誤，并帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[1]。

本文主要研究131-9型APU修理中航材的備件問題，合理的備件數(shù)量一方面能夠縮短APU修理周期，為客戶提供及時(shí)可靠的服務(wù);另一方面，減少APU備發(fā)數(shù)量，避免機(jī)隊(duì)缺少APU時(shí)不得不租用APU的可能性，從而減少APU項(xiàng)目方面占用流動(dòng)資金等。對(duì)備件數(shù)量的準(zhǔn)確預(yù)估，可以保證車間生產(chǎn)的正常進(jìn)行，從而為整個(gè)公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 ?修理流程和周期分析

隨著APU修理量的增加，航材的需求量也在不斷增加（如圖1所示），常常出現(xiàn)因?yàn)榈却讲牡截浂绊懶蘩碇芷诘那闆r。必須找到合適的計(jì)算方法來降低修理周期，提高生產(chǎn)效率。

由圖1可得，2015年開始，修理量有了很大的變化，到2018年APU修理已經(jīng)達(dá)到200多臺(tái)（131-9型為203臺(tái)），因?yàn)槟壳爸饕吞?hào)為131-9，因此這里只分析131-9型APU的備件計(jì)算。分析203臺(tái)APU的修理數(shù)據(jù)，其平均修理費(fèi)用約為150.82萬元，單臺(tái)平均修理周期約為34天。

為了提高生產(chǎn)效率，首先分析車間的生產(chǎn)流程，了解整個(gè)修理流程和時(shí)間分配情況（如圖2所示）。要縮短修理周期，可以從兩方面著手：一是降低車間自身的可控時(shí)間，包括前段（包括進(jìn)場(chǎng)檢查、分解清洗、零件檢查）和后段（平衡、裝配、試車）時(shí)間;二是車間不可控時(shí)間（中段航材流轉(zhuǎn)時(shí)間）。

對(duì)于車間可控時(shí)間，由于受到廠房設(shè)備、車間人員數(shù)量，人員能力等自身?xiàng)l件限制，提高空間有限，這里暫時(shí)先不研究。本文主要從航材流轉(zhuǎn)階段著手研究。航材流轉(zhuǎn)涉及部門多，范圍廣，要想從流程控制上減少環(huán)節(jié)難度太大。尤其是涉及國(guó)外修理廠家時(shí)，由于時(shí)差，物流、溝通以及廠家自身的修理流程限制等多方面影響，對(duì)了修理時(shí)間把控更難。對(duì)于送修到國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家，也同樣涉及與國(guó)外廠家相同的問題，相比之下，國(guó)內(nèi)外委廠家在溝通方面能簡(jiǎn)單一些，物流時(shí)間也相對(duì)較短。但是，由于廠家手冊(cè)的限制，大部分件（比如周轉(zhuǎn)件、核心部件等）只能送修國(guó)外原廠，而且國(guó)內(nèi)的零件修理水平很多也達(dá)不到手冊(cè)要求標(biāo)準(zhǔn)，且國(guó)內(nèi)廠家有APU零件（尤其核心件）的CAAC/FAA/EASA修理能力的相對(duì)較少，因此在價(jià)格方面能談判的裕度較小。因此想要從航材流轉(zhuǎn)方面解決問題，則優(yōu)先選擇購(gòu)買備件的方式，這種方式簡(jiǎn)單易行，可以很好地規(guī)避復(fù)雜流程涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)。怎樣才能合理的購(gòu)買備件？既能滿足生產(chǎn)需求，又不會(huì)增加資金占用率，給公司增添太大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。這就需要合理科學(xué)的進(jìn)行計(jì)算。本文選取齊次泊松分布的數(shù)學(xué)模型來研究計(jì)算APU可修零件的備件數(shù)量。

3 ?影響備件需求的因素分析及計(jì)算

影響備件需求的因素很多而且復(fù)雜，有些因素又是多變的。因此，準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)備件數(shù)量是一件很困難的事情。

3.1 影響備件需求的主要因素

經(jīng)過長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)和各方面數(shù)據(jù)分析可將主要的影響因素分為以下幾類：

①APU維修數(shù)量;

②每臺(tái)APU零件的安裝個(gè)數(shù);

③零件的損壞次數(shù);

④零件的拆換總數(shù);

⑤APU階段預(yù)計(jì)修理量。

根據(jù)預(yù)算的時(shí)間長(zhǎng)短，可選擇年為單位進(jìn)行備件計(jì)算，為了更準(zhǔn)確的監(jiān)控備件使用情況及準(zhǔn)確性，也可以以季度為單位進(jìn)行備件驗(yàn)證，并隨時(shí)根據(jù)各種突發(fā)情況或者其他突發(fā)因素來微調(diào)年度備件量。

3.2 備件需求量計(jì)算方法

備件需求量可分為可修理件和不可修理件兩大類：

3.2.1 不可修理件

不可修理件，顧名思義就是壞了直接需要換新的的零件，那么這類零件只需要考慮其損壞數(shù)量即可，提前備貨，隨壞隨換。

Q=（UN×AN×MF）/MT（1）

式中：Q為年備件需求量，UN為單機(jī)件數(shù)，AN為下年APU預(yù)計(jì)修理臺(tái)數(shù)，MF為送修個(gè)數(shù)，MT為年總拆換個(gè)數(shù)。

通過公式（1）計(jì)算出下一年會(huì)損傷的零件個(gè)數(shù)，提前訂貨即可保障下一年全年的供應(yīng)量。

3.2.2 可修理件

APU上的多數(shù)備件為可修理件，除了較短的送修時(shí)間外，又完全恢復(fù)了其原有的可用狀態(tài)。僅當(dāng)其出現(xiàn)故障、在修理狀態(tài)的期間才需要備件[2]。故可修理件的在修件數(shù)可表示為：

E=Q×（MR-A）/365（2）

式中，MR為實(shí)際平均修理時(shí)間，包括往返路程和維修單位修理時(shí)間，Q為年備件需求量，A為目標(biāo)待件時(shí)間（車間可根據(jù)實(shí)際的工期需要確定該值大?。?/p>

進(jìn)入修理狀態(tài)的故障零件次數(shù)是一隨機(jī)變量，其實(shí)際發(fā)生故障i次的概率符合平均發(fā)生故障E次條件下的泊松分布模型[3]，那么所需備件數(shù)可通過計(jì)算滿足下式的整數(shù)獲得：

式中β為需要進(jìn)行備件更換時(shí)，有可用備件的概率，一般被稱為備件保障率。保障率是由車間確定的一個(gè)目標(biāo)值，根據(jù)測(cè)算不同的保障率下需要的備件數(shù)，以及備件占用資金情況，測(cè)算過85%，90%，95%以及98%的保障率后，綜合考慮決定選取β值為90%。當(dāng)i=0，i=1……i=m發(fā)生的概率之和小于等于90%時(shí)，此時(shí)的m便是我們需要的備件數(shù)量。在計(jì)算中（3）式可以通過查詢泊松分布表來計(jì)算備件數(shù)值，但對(duì)于大量數(shù)據(jù)計(jì)算并不方便，可通過MATLAB編程計(jì)算，減少工作量。

3.3 備件計(jì)算實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)上面（1）～（3）的公式，根據(jù)2018年零件修理數(shù)據(jù)，選取目標(biāo)周期為10天，將APU的不可修件和可修件分解進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)不同件號(hào)的零件修理損傷情況，分別計(jì)算出所需的備件數(shù)，并將保障率90%和98%進(jìn)行了對(duì)比，數(shù)據(jù)顯示要達(dá)到98%保障率則備件的訂購(gòu)數(shù)量增大很多，對(duì)于高價(jià)航空器材來說，占用資金量太大，因此選擇90%的保障率采購(gòu)備件[4]。另外，由于前期不同程度訂購(gòu)過一些備件，需要將已經(jīng)在流轉(zhuǎn)的備件數(shù)量減去，不夠的再進(jìn)行增加。另外根據(jù)單個(gè)零件的價(jià)格、修理內(nèi)容，以及之前出現(xiàn)的特殊情況（如臨時(shí)因?yàn)槿蚓o缺件造成的周期超長(zhǎng)，會(huì)使得計(jì)算結(jié)果偏大）等內(nèi)容，再逐個(gè)對(duì)每個(gè)件號(hào)進(jìn)行審核，最終確定每個(gè)零件需要采購(gòu)的備件數(shù)量。

4 ?結(jié)論

2018年底確定了訂貨數(shù)量，2019年初，采購(gòu)備件陸續(xù)到場(chǎng)，投入到生產(chǎn)中并發(fā)揮左右，為了保障備件的準(zhǔn)確性，在各個(gè)季度分別對(duì)所購(gòu)備件進(jìn)行了監(jiān)控，并做了不同程度的微調(diào)，2019年最終的修理周期平均約27天，比前一年降低了7天。為了保障改方法的準(zhǔn)確性，2020年依舊對(duì)各個(gè)零件的備件使用本文方法進(jìn)行了計(jì)算，2020年平均周期為26天，與2019年基本一致，詳細(xì)數(shù)據(jù)如圖3所示。

2020年是非常特殊的一年，由于疫情影響，航班量極大的減少，APU的使用率也相應(yīng)的下降了很多。影響最大的就是APU的預(yù)計(jì)拆換量，尤其前三個(gè)月，APU修理量?jī)H是上一年的一半。由于采取的是季度更新，季度微調(diào)，因此可以及時(shí)避免年初的預(yù)計(jì)修理量偏差問題。雖然2020年的最終修理量?jī)H有158臺(tái)，而周期保障依然維持在平均26天的水平。

備件周轉(zhuǎn)率是衡量備件使用效果的參數(shù)，周轉(zhuǎn)率=虛擬資金量/占用資金量;占用資金量=訂貨單價(jià)*備件量;虛擬資金量=訂貨單價(jià)*周轉(zhuǎn)次數(shù)。對(duì)比2018到2020年的備件周轉(zhuǎn)率（如圖4所示）。經(jīng)過科學(xué)計(jì)算備件以后，2019年的備件周轉(zhuǎn)率比2018年提高了約50%，2020年周轉(zhuǎn)率與2019年基本一致，也沒有受到太大的影響。

5 ?備件需求趨勢(shì)預(yù)測(cè)

按照APU使用的具體情況，對(duì)備件需求趨勢(shì)進(jìn)行客觀的分析和預(yù)測(cè)，以制定適宜的備件支援發(fā)展戰(zhàn)略和中長(zhǎng)期規(guī)劃。此外，為了保證備件支援始終正常進(jìn)行，就必須采用一定的技術(shù)方法，對(duì)備件的需求趨勢(shì)進(jìn)行正確的預(yù)測(cè)，使得備件管理有一定的預(yù)見性。進(jìn)行備件需求預(yù)測(cè)應(yīng)考慮的主要方面有：

①若航空運(yùn)輸需求趨旺（如旅游旺季），則APU備件需求一般較少（APU拆換量少），反之，則備件需求增大。

②公司飛機(jī)交付計(jì)劃和飛機(jī)訂單狀況分析。若交付飛機(jī)增多，APU機(jī)隊(duì)擴(kuò)大，則備件需求相應(yīng)增多，反之，則減少。

③按照APU改裝通告等文件預(yù)知某些備件的需求。

④從客戶送修數(shù)量趨勢(shì)上掌握一定備件需求信息。

⑤對(duì)比分析已有的統(tǒng)計(jì)資料，特別是APU在各階段的備件消耗數(shù)量，掌握一定規(guī)律性的備件消耗資料。

總之，備件需求預(yù)測(cè)方法是搞好備件計(jì)劃和備件支援的技術(shù)基礎(chǔ)，我們應(yīng)重視和發(fā)展本部門的備件數(shù)量預(yù)測(cè)，為其他部門甚至整個(gè)公司的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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