基于多类别保障活动的飞机保障设备配置数量确定方法
刘建勋1 黄 威1王乃超2 姜 坤1潘柏全1
(空军工程大学航空机务士官学校1,信阳 464000；北京航空航天大学可靠性与系统工程学院2,北京 100191)
摘 要 针对飞机保障设备配置数量依赖工程经验确定、与使用需求不匹配的问题,以预防性维修、修复性维修和飞行机务准备等不同类别保障活动与保障设备的对应关系为基础,充分考虑飞机使用阶段影响保障设备数量需求的因素,提出了贴合工程实际的保障设备配置数量确定方法。将该方法用于某型飞机保障设备配置数量计算,所得到的配置方案与实际工作需求吻合度高,为合理确定保障设备配置数量、解决保障设备配置冗余的问题提供了科学依据。
关键词 飞机 保障设备 维修 机务准备 使用阶段
保障设备的合理配置是飞机保障能力有效发挥的核心和关键,对军机战斗力的快速形成和持续保持具有重要意义。飞机维修保障工作所需保障设备种类繁多,工程上各种保障设备的配置数量通常根据传统经验估算或相似系统法确定[1],科学性不够,配置数量与工作所需不匹配的问题突出。保障设备配置数量过少,会直接影响飞机作战训练任务的完成,制约战斗力；保障设备配置数量过多,会增加采购费用和使用维护成本,军事经济效益差。从现状看,为了确保作战训练任务的完成,保障设备配置冗余的问题较多,主要原因是没有采用更为科学的方法对配置数量进行优化。
林夕：所谓天会告诉你该走的路，没有一个神一个天意要你怎么走，反而想你按自己性情走，仅此而已。人还是有走路的自主权的。
保障设备数量需求受到飞机可靠性维修性保障性水平、飞行任务情况、保障设备使用管理等多种因素的影响,一些因素具有不确定性,因此,准确计算保障设备数量需求面临的困难较多。目前,有关这方面的研究主要偏重于从某一特定角度解决具体理论问题。文献[2]以战时飞机出动架次率为目标函数,考虑多种约束条件,建立了保障设备配置优化模型；文献[3]从装备利用率均衡的角度建立了机务准备中保障设备配置的非线性规划模型；文献[4]提出了一种备件和保障设备配置的组合优化方法；文献[5,6]研究了在规定飞行机务保障准备时间下保障设备配置数量确定方法；文献[7]研究了一体化装备保障模式下修复性维修工作所需保障设备数量确定方法；文献[8—12]从不同角度建立了飞机保障设备配置计算模型；文献[13,14]分别针对舰船武备和地空导弹的保障设备配置问题进行了研究。军用飞机保障活动类别多样,从已发表的文献看,现有保障设备配置问题研究大多适用于飞机研制阶段的理论分析,而没有充分考虑飞机使用阶段不同类别的保障活动,在工程应用中不同程度存在局限性。在保障设备需求数量计算方面,还缺少一套系统实用的理论方法可供参考。
为了解决某型飞机在使用维护中存在的保障设备配置不合理的问题,开展了保障设备配置数量优化研究工作,将保障活动划分为预防性维修、修复性维修和飞行机务准备三类,依据各类保障活动与保障设备的关联关系,通过发掘保障活动发生特点和保障设备满足需求过程,研究相关算法,并考虑不同类别保障活动所需保障设备的交叠影响,提出工程实用的保障设备配置数量确定方法。
1 保障活动与保障设备的关联分析
飞机维修保障活动通常可划分为三类:一是周期性工作和定期检修工作,即预防性维修,通常根据飞行小时数、起落数或日历时间确定工作时机,工作项目按飞机技术文件规定执行；二是故障排除工作,即修复性维修,工作时机具有随机性,频次取决于各系统、机件的可靠性和故障率,工作项目与各系统、机件故障排除措施有关；三是飞行机务准备工作,包括预先机务准备、直接机务准备和再次出动机务准备,工作项目与需要执行的飞行任务有关。这三类维修保障工作分别对应有一定种类和数量的保障设备需求,既有共性内容,又有差异内容。各项工作的实施频度和发生概率,直接影响保障设备配置数量的确定。另外,保障工作项目多、设备种类多,大多数工作需要不只一种保障设备参与,且一种保障设备通常也会在多项工作中使用,保障活动与保障设备之间不是简单的一对一的关系。以上因素的交叠影响,使得对保障设备配置问题进行科学决策非常复杂。
军机维修保障通常可划分为机械、军械、特设、电子等专业,各专业工作相对独立。为此,区分不同专业,对预防性维修、修复性维修和飞行机务准备所需的保障设备情况分别进行梳理分析,并分别研究三种类别保障活动所需保障设备数量计算模型,进而考虑各类保障活动所需保障设备的交叠,对各类保障活动的保障设备数量需求进行综合修正优化,可得到保障设备的合理配置结果。由此,基于保障活动与保障设备关联分析的研究过程如图1所示。
图1 保障设备配置数量计算分析过程
Fig.1 Support equipment configuration quantity calculation and analysis process
图1中,制定飞机维修保障设备配置原则,主要是对保障设备的种类、名称、费用及其重要性进行梳理分析,筛选出有必要优化数量的保障设备清单。研究过程中,仅考虑清单内的保障设备配置问题。
2 保障设备数量计算方法
2.1 预防性维修工作所需保障设备
预防性维修活动的一个显著特点就是周期性,而活动的周期性使得其对保障设备的需求具有周期性。预防性维修活动周期通常有三种表述方式,以日历时间(年、月、日)为单位的表述方式,以工作时间(飞行小时数或发动机工作小时数)为单位的表述方式,以及以使用次数(飞行起落数等)为单位的表述方式。预防性维修工作所需保障设备数量分析过程如图2所示。
假设一旦保障设备被使用,就将一直处于占用状态,直到工作完成为止。若某保障设备在N 项预防性维修工作项目中被用到,其中工作项目i (i =1,2，…，I )、j (j =I +1,I +2,…，J )、k (k =J +1,J +2,…，N )(0<I <J <K <N )的间隔期分别以日历时间(单位为h)、工作时间(单位为h)和使用次数为单位进行表述,周期值分别为T i 、T j 、O k 。那么M 架飞机在一个月内预期使用此保障设备的总时间T t为
(1)
式(1)中:T f表示单架飞机的月平均飞行小时数；N f表示单架飞机的月平均飞行架次数；μ 表示保障设备服务速率,其值为保障设备被占用时间的倒数；k 表示每次需求的此类型保障设备数量；720为每月的小时数。
由于飞行机务准备过程中各项保障工作按照既定的顺序依次开展,因而各项工作的先后顺序、时长和约束关系是制约单架飞机机务准备所需时间的主要因素,依此可建立机务准备所需保障设备的基础模型。将基础模型与飞机数量相结合,可获得机务准备所需保障设备数量的优化模型。最后,根据效能要求(机务准备时间上限),通过求解在效能指标约束下的优化模型,获得满足要求的机务准备所需保障设备数量。
式(1)计算得到的保障设备占用时间为一个月内被占用的总时间,如果保障设备一个月内可用时间为T r(单位为h),则满足要求所需保障设备数N B为
生物化学实验教学采取两人小组进行实验，教研室进一步规范实验小组的管理，实现实验室责任到组。例如，上课前每班的课代表领回常备仪器柜钥匙，开柜后以组为单位，先清点仪器，登记签字，实验结束后归还记录本和钥匙。实验室严格实施垃圾分类原则，严禁生活垃圾进实验室和废液倒入下水道，结合考勤考核和台账登记，垃圾分类井然有序。规范分组管理后，杜绝之前存在的仪器乱放、垃圾乱扔现象，玻璃仪器的破损率也有所降低。
(2)
图2 预防性维修所需设备数量分析过程
Fig.2 Analysis process of quantity of equipment required for preventive maintenance
2.2 修复性维修工作所需保障设备
修复性维修工作所需保障设备数量分析过程如图3所示。
图3 修复性维修所需设备数量分析过程
Fig.3 Analysis process of quantity of equipment required for repairing maintenance
图4 保障设备数量计算流程
Fig.4 Support equipment quantity calculation process
图3与预防性维修所需保障设备数量优化的思路有一定相似之处,不同之处是增加了对保障设备的保障效能要求,采用排队论进行处理和分析。修复性维修活动具有随机性,而且执行过程中对保障设备的占用时间也具有随机性,因此按照服务时间总量满足以及所需数量单次满足的方法确定的保障设备数量通常无法达到保障效能指标要求(平均等待保障设备时间有可能超出最大允许值)。针对这种情况,为了满足修复性维修活动对保障设备的需求,可以用平均等待保障设备时间等指标对保障设备数量进行限制,从而实现保障设备数量的优化。
随机型设备需求可用随机过程(如常用的泊松过程)描述。如果某保障设备在N 项故障对象的修复性维修工作中被用到,这些故障对象的故障率分别为λ i (i =1,2，…，N )(单位为1/h),占用保障设备时间分别为1/μ i (i =1,2，…，N )(单位为h)。那么M 架飞机每月预期使用此保障设备的总时间T t为
(3)
式(3)中:z 表示单机安装数量。如果保障设备一个月内可用时间为T r,则满足要求所需保障设备数量N B为
(4)
由于修复性维修需求的随机性,上述算法的不足在于它没有反映修复性维修需求被满足的及时性。如果将保障设备的服务时间看成是指数分布,则整个系统可以看成是[M |M |c ]:[∞/∞/FCFS]排队系统。为此,根据排队论,可以建立保障设备数量与平均等待维修时间之间的关系[8],进而按如图4所示的流程计算修复性维修所需保障设备数量。
图4中第一步需收集的相关数据主要包括:单架飞机的月飞行小时数、飞机架数、单机安装数、部件的故障率、单次活动所需占用保障设备时间,以及保障设备在单位时间内的可用时间、最大允许的保障设备等待时间等。
2.3 飞行机务准备所需保障设备
飞行机务准备所需保障设备数量分析过程如图5所示。
随着数字化时代的发展，“云端”数据库管理，信息的“共享经济”即将来临。而当前各大星级品牌连锁酒店之间的客户资源存在相对独立性，建立客户资源体系、发展培养独立客户忠诚度成为品牌酒店之间资源融合、信息共享的一大难题。因此重视科学技术、信息资源的共享成为品牌连锁酒店满足客户日益个性、复杂化需求的必然。
以再次出动机务准备为例,确定保障设备数量的流程如图6所示。计算中需要首先收集的相关数据包括需保障的飞机数、要求的再次出动准备时间上限、保障活动的顺序、单次保障活动所需保障设备的数量、单次保障活动占用保障设备时间等。
2.4 三类保障活动保障设备需求综合
由于预防性维修、修复性维修、飞行机务准备等工作的保障设备需求存在相互交叠的可能性,确定保障设备需求时,必须对各类需求进行综合考虑。
预防性维修属于周期型活动,可以用伯努利分布描述,其活动离散程度较大(发生频率较低)；修复性维修活动属于随机型活动,可以用泊松过程描述；飞行机务准备活动也属于周期型活动,也可以用伯努利过程描述,其活动离散程度较小(发生频率较高)。
令P d(m )和P j(n )分别表示预防性维修和飞行机务准备活动发生的伯努利分布,m 表示预防性维修需要保障设备次数，n 表示机务准备活动需要保障设备次数，P r(k )表示修复性维修活动发生次数的泊松分布。则在规定时间T 内,修复性维修活动的保障设备需求次数分布函数为
在这一课堂教学过程中，我以分层教学的方式展开知识教学活动，关注了学习主体之间的差异，促进了作为生态主体的学生的个性化发展。
(5)
针对执行依据不明确的案件如何处理，我国《民事诉讼法》及《民事诉讼法司法解释》均没有明确的规定，实践中采取的方式有：
P (ξ +β +γ =N )=
以某单位24架飞机在统计年限内的飞行任务数据为基础,通过前面所提出的方法,计算了保障设备需求数量。以机械专业用到的滑油加注车为例,具体计算过程如下。
(6)
每次机务准备活动的保障设备需求次数分布函数为
(7)
定义f d和f j分别表示预防性维修活动和飞行机务准备活动的发生频率,T d和T j分别表示预防性维修活动和飞行机务准备活动的持续时间(或占用保障设备时间),则预防性维修活动与修复性维修活动的重叠度概率为
图5 飞行机务准备所需设备数量分析过程
Fig.5 Analysis process of quantity of equipment required for flight maintenance readiness
图6 保障设备数量计算流程
Fig.6 Support equipment quantity calculation process
(8)
机务准备活动与修复性维修活动的重叠概率为
式(2)中:「 ⎤表示向上取整；max{a ,b }表示取a 与b 中值较大者。
式(5)中：d T 表示时间T 内故障的平均发生率。
(9)
考虑机务准备、修复性维修、预防性维修活动之间的综合影响时,保障设备总需求次数函数为
每次预防性维修活动的保障设备需求次数分布函数为
走进展示馆，队员们立刻被馆内的各种展品吸引住了。实验小学的储校长当起了“特约讲解员”，结合图文、模型、实物，向队员们深入浅出地介绍家乡生态和环保现状。这个特殊的课堂一下子抓住了队员们的注意力，只见他们一边认真听讲，一边飞快地记录，情不自禁地发出阵阵感叹。
(10)
式(10)中：ξ 、β 和η 是相互独立的非负整数值随机变量。
3 应用实例
1.2.3 性状测定方法 在油菜成熟准备收割前，对B、C、D、E 4个地块中倒伏情况进行统计。油菜成熟收割时，每个处理中随机选出3株油菜，使用卷尺、游标卡尺、量角器等工具测量其株高、茎粗、分枝角度、冠幅等多个性状，做好原始数据记载。
(1)预防性维修所需数量计算。在预防性维修工作中,共有5项工作需要用到滑油加注车,保障活动的周期分别为25飞行小时(1项)、100飞行小时(3项)和300发动机工作小时(1项),每项预防性维修工作所需滑油加注车的时间分别为1.5、0.5、1、0.5、2 h。首先,计算每架飞机对应的各项保障活动的频率；其次,计算每架飞机对应的预防性维修工作所需滑油加注车的工作时间；然后,计算整个机群预防性维修工作所需滑油加注车的数量,向上取整,可得需配置滑油加注车1台。
语言贫乏 要么依葫芦画瓢，直接照着文本语言抄写，没有真正实现由仿到创的转变；要么依然是自己原生态的语言，平铺直叙，偏向于口语化，没能真正汲取到文本文字精华。
1.2.1 CT机参数设置 两代CT机扫描均应用低剂量AIDR-3D算法，联合自动曝光控制技术(SUER Exposure)[12]调节管电流，同时应用不对称锥形射线束重建算法[13]获取灌注重建图像，具体扫描参数见表1。
(2)修复性维修所需数量计算。在修复性维修工作中,有多达43个部附件故障时会用到滑油加注车,根据故障件的平均故障间隔时间、滑油加注车的平均服务时间,可求得每架飞机对应的保障活动的频率、每架飞机对应的修复性维修所需滑油加注车的工作时间,即可得到整个机群修复性维修所需滑油加注车的数量,进一步运用排队论,按照图4给出的计算流程,可得需配置滑油加注车2台。
(3)飞行机务准备所需数量计算。在飞行机务准备中,一般情况下不需要用到滑油加注车,可认为所需数量为0。
本质上来说搜索引擎的site语法相当于是对指定网站的扫描攻击，使用搜索引擎进行黑客攻击有很长的历史，然而google hacking作为一个已经发展成熟的攻击手段并没有受到足够的重视。出于经济原因SNS服务商需要被搜索引擎收录，而这与保护用户隐私之间产生了矛盾。综上所述，我们建议搜索引擎厂商可以考虑对搜索引擎语法加以使用限制，具体如下：
(4)配置数量需求综合。根据滑油加注车在预防性维修工作、修复性维修工作中的每天使用时间,以及设备每天最长能工作时间,并设定滑油加注车在预防性维修工作和修复性维修工作中使用时间点的分布规律,可以得到两项工作同时使用滑油加注车的概率,进而对计算所得滑油加注车的数量进行综合修正。最后,考虑内场和外场工作量的占比,确定最终的配置数量需求为外场3台、内场1台。
2.4.3 共有峰的指认及相关分析 10批药材样品有14个共有峰，通过与对照品比对，指认3号峰对应成分为岩白菜素，12号峰对应成分为毛两面针素。由于3号峰响应值更加稳定、分离更好，故设定为参照峰，以此峰计算其他峰的相对保留时间和相对峰面积，详见表4、表5。
按照以上计算方法,对某型飞机机械、军械、特设、电子等4个专业的156种保障设备的配置数量需求进行了计算,并给出了内、外场保障设备的配比方案,调研验证了配置数量方案的适用性,所得到的配置数量方案与实际维修保障工作需求基本一致。表1给出了各专业保障设备配置数量计算结果与实际需求的对比情况。可以看出,运用以上给出的计算方法确定的保障设备配置数量与飞机维修保障实际需求吻合度达到了90%以上,能够较好地避免传统方法导致的保障设备配置冗余过多的问题。
表1 配置数量计算结果分析
Table 1 Calculation results analysis of configuration quantity
4 结论
结合飞机保障工作实际和保障活动特点,对保障设备配置数量计算问题从工程应用的角度开展了研究,得到如下结论。
微生物修复盐渍化土壤主要是通过培育耐盐菌对土壤中的盐进行吸收富集。其中固氮菌、磷细菌、钾细菌、菌根菌、光合细菌等都是改良盐渍化土壤的重要功能菌[17]。
(1)所提出的基于预防性维修、修复性维修和飞行机务准备等不同类别保障活动的飞机使用阶段所需保障设备数量确定方法,贴近飞机使用维护实际,可以为现行的基于传统工程经验的保障设备配置数量需求拟定的优化提供理论依据。
(2)在保障设备数量确定过程中,按照保障活动类别分别进行保障设备需求数量计算,然后将各类需求进行综合并制定出配置方案的思路是科学可行的。所得到的保障设备配置数量方案,对促进保障设备使用效益提升具有重要现实意义。
即以长横孔为起始灵敏度需要在仪器上提高26.5 dB，在=320 mm的缺陷相当于d4.5mm长横孔当量．
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A Method for Determining the Configuration Quantity of Aircraft Support Equipment Based on Multi -category Support Activities
LIU Jian-xun1, HUANG Wei1, WANG Nai-chao2, JIANG Kun1, PAN Bo-quan1
(Aviation Non-commisioned Officer School, Air Force Engineering University1, Xinyang 464000, China; School of Reliability & System Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics2, Beijing 100191, China)
[Absrtact ]To solve the problem that aircraft support equipment configuration number relies on engineering experience and does not match usage requirements, a method for determining the configuration quantity of support equipment was presented, which much accorded with the actual engineering. The method was based on analyzing the correspondence between preventive maintenance, repairing maintenance, flight maintenance readiness and their support equipment need, and the factors influencing the quantity of equipment required in aircraft service stage were fully considered. It was applied to the calculation of the number of support equipment in a certain type of aircraft, and the obtained configuration scheme was highly consistent with the work requirements. The research provides a scientific basis for reasonably determining the number of support equipment configuration and solving the problem of redundant support equipment configuration.
[Key words ]aircraft support equipment maintenance maintenance preparation service stage
引用格式： 刘建勋， 黄 威， 王乃超， 等. 基于多类别保障活动的飞机保障设备配置数量确定方法[J]. 科学技术与工程， 2019， 19(28)： 384-389
Liu Jianxun, Huang Wei, Wang Naichao, et al. A method for determining the configuration quantity of aircraft support equipment based on multi-category support activities[J]. Science Technology and Engineering, 2019， 19(28)： 384-389
中图法分类号 V215.07；
文献标志码 A
2019年3月21日收到
第一作者简介： 刘建勋(1977—),男,汉族,河南商水人,博士,副教授。研究方向:航空装备维修保障。E-mail: jasen_liu@163.com。
标签：飞机论文; 保障设备论文; 维修论文; 机务准备论文; 使用阶段论文; 空军工程大学航空机务士官学校论文; 北京航空航天大学可靠性与系统工程学院论文;