基于业务持续性原理的机队维修规划研究-毕业论文

编号 南京航空航天大学金城学院南京航空航天大学金城学院 毕 业 设 计毕 业 设 计 题目基于业务持续性原理的 机队维修规划研究 南京航空航天大学金城学院南京航空航天大学金城学院 本科毕业设计（论文）诚信承诺书本科毕业设计（论文）诚信承诺书 本 人 郑 重 声 明 ： 所 呈 交 的 毕 业 设 计 （ 论 文 ）（ 题 目：）是本人 在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业 设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 作者签名：年月日 （学号） ： 毕业设计（论文）报告纸 i 基于业务持续性原理的机队维修规划研究 摘要 随着我国经济快速稳定的发展和人民生活水平的提高， 我国民用航空业高速 发展，在国民经济建设中的地位也越来越重要。近年来，民航业不断出现新的趋 势，民航运输业行政性垄断的打破，低成本航空的兴起，国家开放程度的提高， 市场竞争也日趋激烈。 随着民用航空运输行业竞争的加剧,降低运行成本,已经成 为民航企业获取新的利润增长点的重要途径,也是在激烈的市场竞争中得以生存 和发展的必要手段。 维修成本的控制成为各大航空公司机队有效降低成本的重要途径之一。 而随 之维修规划方案的改进以及与之相关的飞机排班的科学合理都是为了提高维修 能力，进而提高航空公司的利益。 飞机维修的依据是预先制定的维修方案和维修计划,而不同航空公司具有不 同的机型、飞机运营方式、维修资源以及维修能力,因此从制定符合航空公司自 身特点的经济的飞机维修方案和计划入手,并以经济的手段进行加以组织、 领导、 控制和执行,是有效降低飞机维修成本的重要途径。 关键字：维修规划，维修成本，发动机，飞机排班 毕业设计（论文）报告纸 ii Aircraft maintenance planning based on the continuity principle Abstract With the improvement of Chinas rapid economic development and peoples living standards, rapid development of Chinas civil aviation industry, an increasingly important position in the national economy. In recent years, the civil aviation industry emerging new trends, Civil Aviation administrative monopolies broken, low-cost rise of aviation, the improvement in the level of countries to open, the increasingly fierce market competition. Maintenance cost control has become one of the major airlines fleet to effectively reduce costs. Along with maintenance planning program improvements and associated aircraft scheduling, scientific and reasonable in order to improve the maintenance capability, thereby increasing the interests of the airlines. The aircraft maintenance is based on a pre-established maintenance program and maintenance program, and different airlines have different models of aircraft the way they operate, maintenance resources and maintenance capabilities, to develop in line with the aircraft maintenance programs and plans of the airlines own economy characterized by start, and economic means to organize, lead, control and enforcement is an important way to reduce aircraft maintenance costs. Key Words：maintenance planning; maintenance costs; engine; aircraft scheduling 毕业设计（论文）报告纸 iii 目 录 摘要.i Abstract ii 第一章 绪论1 1.1 机队维修规划的意义.1 1.2 论文的主要内容.1 第二章 机队维修方案对航空公司成本的影响3 2.1 影响机队维修方案的因素.3 2.2 机队维修成本的研究.4 2.2.1 机队维修成本的分类.4 2.2.2 影响飞机维修成本的因素.6 2.3 优化飞机维修方案8 2.4 本章小结.9 第三章 机队发动机维修规划体系研究11 3.1 机队发动机维修规划体系.11 3.2 发动机维修数据管理需求分析.12 3.3 发动机维修数据组织.13 3.3.1 发动机生命周期控制13 3.3.2 基于使用状态的维修数据组织模型14 3.4 发动机构型数据管理.15 3.5 本章小结.17 第四章 民用航空维修工程能力评估指标体系研究18 4.1 民用航空维修工程能力评估指标体系建立的原则.18 4.2 民用航空维修工程能力评估的影响要素分析.19 4.2.1 人力资源要素分析20 4.2.2 物质资源要素分析20 毕业设计（论文）报告纸 iv 4.2.3 信息技术资源要素分析21 4.2.4 管理资源要素分析22 4.2.5 维修类别要素分析22 4.3 民用航空维修工程能力指标的评估标准分析.23 4.4 本章小结.25 第五章 基于机队维修规划的飞机排班27 5.1 飞机排班的约束条件27 5.2 飞机排班的重要要素维修计划28 5.3 飞机排班的流程和目标30 5.4 基于排班计划的算例分析31 5.4.1 国内航班计划编制特点.31 5.4.2 算例分析.32 5.5 本章小节34 第六章 总结35 参考文献36 致谢37 毕业设计（论文）报告纸 v 毕业设计（论文）报告纸 1 第一章 绪论 1.1 机队维修规划的意义 对于机场的基地航空公司来说，机队规模相对较大，所以要在保证运力的情 况下，根据航线、机型来合理高效的调配机队，编排机队维修计划，控制机队的 整体维修成本，使机队整体给航空公司带来最大化的效益。 航空公司要提高自己的收益，首先就应该控制运营成本。而维修成本所占的 比例较大，控制机队的维修成本，有助于提高航空公司的效益。而维修成本有较 大的节省空间， 合理的调配机队， 编排高效的维修计划， 统筹安排维修资源等等， 航空公司就需要在保障运力的情况下有一套合理的机队维修管理方法。 本课题主 要就是研究对航空公司现有资源的统筹安排计划与航空公司业务持续性之间的 一个平衡点，以达到航空公司效益最大化。 1.2 论文的主要内容 第一章简要概述了机队维修规划的意义及论文的主要章节。 第二章讲述了机队维修方案对航空公司成本的影响。 飞机维修是航空公司获 第一章 绪论 第二章 机队维修方案 对航空公司 成本的影响 第三章 机队发动机 维修规划 体系研究 第四章 民用航空维修 工程能力评估 指标体系研究 第五章 基于机队维 修规划的 飞机排班 第六章 总结 毕业设计（论文）报告纸 2 得发展和获取利润的关键因素，不仅为航空公司运行提供安全保障，确保飞机的 持续适航状态，且每天要为航空公司的航班计划准时地提供可用的飞机。飞机维 修的依据是预先制定的维修方案和维修计划，而不同机型、不同航空公司的维修 方案是不同的，因此制定一个好的飞机维修方案和计划至关重要。 第三章讲述了机队发动机维修规划体系研究。 机队发动机维修规划是发动机 可靠性与经济性之间平衡的纽带。因此，本章首先对机队发动机维修规划体系进 行研究。发动机维修数据的有效管理是对发动机进行健康状态评估、拆发期限预 测、拆发计划制定、维修工作范围决策、维修成本预算等工作的基础。 第四章讲述了民用航空维修工程能力评估指标体系研究。 为使国内维修单位 健康、有序地发展，有必要对现有的维修行业发展水平作一个全方面的、深入的 评估。 这个评估结果既可以为政府制定宏观政策提供数据支持，同时也为国内维 修单位的发展规划提供依据。 本章的主要研究内容是如何建立民用航空维修工程 能力评估指标体系。指标体系是进行维修工程能力评估的重要基础和依据，遵照 评估指标体系的建立原则，从维修单位审查要素入手，分析各影响要素并制定指 标评估标准，从而确定民用航空维修工程能力评估指标体系。 第五章讲述了基于机队维修规划的飞机排班。 飞机排班计划是航空公司运输 生产中一项非常重要的生产计划，其实质就是对机队资源的优化配置过程。飞机 运行的费用占据总营运成本相当大的比例， 因此如何有效运用机队资源是各家航 空公司急需解决的问题。具体的说，就是在飞机排班过程中，既要符合总局相关 飞行规定以及飞机排班诸多限制条件，又要考虑尽量降低成本，编制可执行的维 修计划，以增强航空公司在竞争中的实力。 第六章对机队维修规划的发展进行了展望，同时对本文进行了总结。 毕业设计（论文）报告纸 3 第二章 机队维修方案对航空公司成本的影响 2.1 影响机队维修方案的因素 飞机维修是航空公司获得发展和获取利润的关键因素， 不仅为航空公司运行 提供安全保障，确保飞机的持续适航状态，且每天要为航空公司的航班计划准时 地提供可用的飞机。飞机维修的依据是预先制定的维修方案和维修计划，而不同 机型、 不同航空公司的维修方案是不同的，因此制定一个好的飞机维修方案和计 划至关重要。图 2.1 是航空公司制定维修方案的主要考虑因素。 MPD/MRB 制造厂提供的维修计划文件 内部因素内部因素外部因素外部因素 飞机的使用特点国家法规 运行环境 计划的平均航程 计划的飞机利用率 飞机循环/飞行小时的比值SB、CAD 航空公司的状况 维修能力及基地分布 工程管理能力适航批准 飞机可靠性数据 CMP 客户化飞机维修方案 图 2.1 航空公司制定维修方案主要考虑因素 毕业设计（论文）报告纸 4 根据图 2.1 可明显地看出，大部分的内部因素是可控和可变因素，也就是说 这些因素在不同的条件下是可以被改变和优化的。安全、可靠和经济是制定维修 方案的中心点，而维修方案和计划又是一切维修活动的主导性依据文件。随着我 国航空业竞争的加剧，不断攀升的运行成本已严重影响了航空公司的利润水平， 降低运行成本迫在眉睫。鉴于飞机维修成本是航空公司的主要成本，应从制定一 个经济的维修方案入手，并以最经济的手段进行组织、领导、控制和执行1。 2.2 机队维修成本的研究 2.2.1 机队维修成本的分类 从机队的角度分析，飞机维修成本分为：直接成本和非直接成本。直接成本 包括针对机身、发动机和部件维修所需的人力成本和材料成本；非直接成本主要 包括与行政管理、工程系统管理、质量控制等相关的管理成本，及工具、设备和 厂房等相关的成本。直接成本的高低可看出维修技术与能力的高低，而非直接成 本的高低则反映航空公司的管理水平。飞机维修方案一般都包括航线维修大纲、 系统维修大纲、发动机维修大纲、结构维修大纲和区域维修大纲，维修成本都来 源这些大纲中的例行维修项目， 以及包括处理执行例行项目时所发现的缺陷和偏 差所发生的成本。飞机维修方案一经适航当局批准确立后，所有的维修项目就必 须在规定的周期内强制完成。 1 1、航线维修成本。、航线维修成本。 航线维修是最低级别也是最基础的维修活动， 主要包括检查和补加滑油和检 查轮胎气压等工作。我国航空公司航线维护一般都采用航前检查、短停（过站） 检查、航后检查和周检。航线维修的任务是完成航线工作单中规定的检查工作， 并及时排除飞机所发生的故障与偏差， 提高航班的正点率， 主要成本是人力成本。 2 2、系统维修和飞机区域检查成本。、系统维修和飞机区域检查成本。 在航空公司的维修方案或飞机制造厂推荐的 MPD（维修计划文件）中给出了 一系列针对飞机各系统和部件及飞机区域的维修项目， 以保证飞机各系统及部件 能安全可靠地工作，并确保在特定飞机区域内的导线、管路、机械操作机构和结 构无损伤。所有规定的维修项目及任务都有一个明确的执行周期或间隔，周期单 毕业设计（论文）报告纸 5 位通常用飞行循环（FC）或飞行架次（FL） 、日历时间年或月（YE/MO）和飞行小 时（FH）来表示。为执行方便，通常将同周期的维修项目组合在一起同时执行， 形成一系列的工作包，并用字母编好，就是字母检：A 检、B 检、C 检和 D 检。 同一基础工作包中的项目周期都相同，所以 A 检、B 检、C 检和 D 检分别有一 个执行周期。其中飞机的 D 检（大修）间隔是 6 年、C 检间隔是 18 个月、A 检 间隔是 3 个月， 显然在一个大修周期 （6 年） 内需要完成 4 个 C 检和 25 个 A 检。 不同的航空公司会采取不同的字母检周期和单位，但在 MPD 中不是所有项 目的周期单位都是统一的。为控制方便需将一些项目的周期单位进行转换，例如 C 检以日历为单位，就需将一些以飞行架次和飞行循环为单位的维修项目转换为 日历周期再归类到 C 检中。 需要说明的是在转换周期时必须依据本机队的利用率 水平和飞行循环/飞行小时比值，并在字母检的控制上需要严格按照规定的间隔 进行，尽可能地保持 A 检、C 检和 D 检之间的节奏，否则将会对维修成本造成 非常大的影响。但不是说所有的系统维修项目都可归类到字母检中，例如起落架 的更换等维修项目仍需要单独的控制执行。从图 2 中可看出，字母检所占维修总 成本的比例比较小，但是字母检的执行频率非常高，如东航 A320 飞机 A 检周期 为 600FH，C 检为日历 18 个月，目前完成一个 C 检平均需要 5-7 个工作日。这 说明字母检不但影响直接维修成本， 还对飞机的利用率和航班编排有着非常大的 影响3。 3 3、飞机结构检查（大修）成本。、飞机结构检查（大修）成本。 飞机的结构检查（或被称为大修或 D 检）是飞机机身的最高级别的检修，其 目的是保持飞机结构的持续适航状态， 并将飞机结构的腐蚀控制在 1 级水平或更 好的状态。 由于飞机在运行中受到不断的起飞和降落及增压和减压等因素而导致 飞机结构的疲劳损伤，还受环境的影响造成腐蚀损伤，并有可能受到外来损伤， 如受鸟击或受地面设备的碰撞， 所以结构检查又分为疲劳检查项目和腐蚀检查项 目两大类。疲劳项目以飞行循环或飞行起落（FC 或 FL）为周期单位，而腐蚀检 查项目的周期是日历时限（YE 或 MO） 。通常来说飞机大修的平均周期为 4 年。 目前一架飞机的送外大修平均费用都在 100 万美元左右或更多， 平均每年一架飞 机的大修成本是 25 万美元，而一架飞机的大修时间平均为 40 天。 毕业设计（论文）报告纸 6 4 4、发动机修理成本。、发动机修理成本。 发动机所需的维修成本是最多， 如图 2 所示发动机维修成本主要是发动机的 离位大修成本。随着技术的发展，发动机在翼时通过状态监控和孔探检查来确保 发动机的可靠性及确定发动机功能状态， 故发动机的大修周期完全取决于发动机 热部件的寿命或时限。由于飞机在起飞时所需的发动机推力最大，使得发动机热 部件受到的磨损和热应力也最大，所以发动机寿命件的时限以热循环为周期。一 台发动机所装的热部件的周期也各有不同， 在每次大修时根据所更换或修理的热 部件的数量不同而大修费用也有所不同。如通过各热部件时限的合理控制，好的 发动机维修计划直接可提高发动机的在翼服务时间，并可节约大修成本。 2.2.2 影响飞机维修成本的因素 1 1、航空公司对维修成本的影响。、航空公司对维修成本的影响。 航空公司对维修成本的影响主要反映在公司本身的能力上。 目前我国航空公 司飞机维修的主体模式是合资与自主维修共存，三大航空集团都有合资维修公 司， 加上联合重组， 使得航空公司的维修系统较为复杂， 这将直接导致资源浪费、 重复投资等情况的出现。例如信息不能共享、工具设备不能共享、航材不能共享 和维修基地过多。维修计划的角度看，分散的机队运行模式会直接导致一些制定 维修方案所需的基本数据失真，例如飞机的利用率、机队的平均航程等，使得同 一机队的维修方案得不到统一，并使得维修计划在执行上得不到统筹安排，反而 严重影响整个机队的利用率和维修成本的增加。 航空公司维修系统的组织结构要 得到高度的统一和集中，才能使维修的人力、财力和物力得到最小化。目前还有 一些航空公司将整个维修全委托维修， 和其它航空公司或独立的维修企业签定长 期飞机维修协议，这样可避免航空公司大量的固定投资，并能使航空公司的管理 简单化。 2 2、飞机本身对维修成本的影响。、飞机本身对维修成本的影响。 随着飞机设计技术观念的发展，飞机固有可靠性和可维护性的提高，将直接 导致维修成本的降低。 先进的飞机可直接通过自身的故障监控系统探测飞机的故 障和完成自我系统的测试，避免部件被拆下检测和降低部件的误拆率，并大大缩 短维修人员的排故时间。 同一系列的飞机具有相同的技术标准和部件的通用性也 毕业设计（论文）报告纸 7 是降低维修成本的主要途径。 这一点在欧美地区的低成本航空公司里表现的非常 突出， 使用同一种机型或同系列的飞机是这些低成本航空的核心战略。但随着飞 机的老龄化，飞机的维修成本不断上升，主要表现在例行维修项目的增加和飞机 故障的增加及飞机大修费用的增加。 飞机故障的增加不仅直接造成维修成本的增 加，而且会影响飞机的可用率和航空公司的服务质量。随着飞机的老龄，结构的 疲劳损伤和腐蚀损伤会增加，使得飞机在大修时产生大量的非例行工作，导致大 修费用的增加。但一个良好的飞机维修方案是可以控制和减少大修费用增加的， 例如每次航后对货舱的清洁和检查，避免海水等液体物的渗漏和地板的损伤，以 及在平时的区域检查时对结构的检查和清洁，使可以抑制腐蚀的发生。 3 3航线网络和运行对维修成本的影响。航线网络和运行对维修成本的影响。 在所有的影响因素中，航线网络对飞机维修成本的影响最大，航线网络结构 在很大程度上决定着机队的利用率水平。如果使用同一种机型，经营短航程的的 维修成本要高于长航程的维修成本。 平均航程是影响航空公司运行成本的关键因 素之一，在其它条件相同的情况下，航程越长其单位成本就越低，且单位成本将 随着航程的增加而急剧下降。 造成这种状况的主要原因是大部分运行成本都发生 在飞机的起飞、 降落、 爬升和下降过程中， 需要足够的马力而造成燃油消耗最大。 由于高频率的飞机起降和过站时间，相对来说短航线（或支线）航空公司的飞机 地面时间要高于干线航空或远程航空公司的飞机地面时间， 还有短航线航空公司 具有高比例的飞机起降费， 而多的起降次数又使得飞机和发动机的架次和循环增 加很快，所以导致维修成本不断上升。从维修方案内容看，以飞机的飞行架次和 飞行循环为单位的维修项目，在整个维修项目中所占比例较大，且相天的维修费 用也是比较高的，例如发动机大修、起落架大修、飞机结构的疲劳检查、操纵系 统检查项目都是以飞行循环或架次为周期单位的， 所以在相同的飞行小时或相同 的日历时间内，飞行架次越高就意味着维修成本越高。所以航空公司在制定和实 施飞机维修方案时，平均航程长度、飞机的利用率、飞行小时和飞行架次的比值 是最重要的经济性因素。 4 4、地理位置对飞机维修成本的影响。、地理位置对飞机维修成本的影响。 飞机维修基地的位置也是影响维修成本的因素之一。 一般来说维修基地的位 毕业设计（论文）报告纸 8 置要和航空公司的航线网络结构相适应， 主要维修基地应位于航线网络的主要枢 纽机场，且要考虑到供货方因素，这样不仅可避免航材运输的额外费用，且大量 的飞机可就地被检修便于航班编排，提高飞机的利用率，并可避免调机飞行。所 以制定维修方案和实施维修方案时也要综合考虑航空公司维修基地的分布特点。 2.3 优化飞机维修方案 优化飞机维修方案，提高维修效率和降低维修成本，在有限的飞机资源、人 力资源和设备资源的情况下， 科学地制定和执行维修方案是提高航空公司维修系 统工作效率的重要途径之一。除保证安全外，维修工程管理的目标应是： 1 1最小化飞机的非服务时间。最小化飞机的非服务时间。要想最小化飞机的地面维修时间，需要一个非常 完善和高标准的飞机维修体系。从维修方案的角度看，影响飞机利用率和可用率 的主要因素是维修项目间隔和工作包的大小和周期。 维修周期长需要执行的频率 就小； 工作包中工作项目多就需要的时间长。不同的航空公司可根据自身条件和 维修能力采取制定不同工作包的方法，也可不用字母检的形式进行维修。对于运 力紧张的航空公司可制定更灵活更小的工作包，给 c 检工作包“瘦身” ，而将大 量的维修项目分解和消化到航后飞机过夜工作包中完成，以减少飞机的停场时 间， 但这需要航空公司有相当的工程管理能力。 这既可减少 C 检所需的停场时间， 也可保证维修质量。如果在各种条件成熟的情况下，可完全取消字母检概念，都 以很小的工作包进行控制，完全免去 C 检的停场时间，这样可使人力需求变的 平稳，也可提高人力资源的利用率。 2 2用飞机及部件维修周期的最大值。用飞机及部件维修周期的最大值。在维修方案中的每一项工作任务都有一个 维修周期或间隔要求，维修单位必须按照给定的周期控制执行。一个维修项目的 周期越长说明执行的频率低，所需的人力成本和材料成本相对来说也低。例如一 架飞机的年飞行时间是 2600FH，如果将 A 检周期从 500FH 提高到 600FH，每年 每架飞机将少做一个 A 检。当然维修周期不是随便可以缩短和延长的，而必须要 有可靠性数据来支持。 目前我国的航空公司在客户化维修方案时基本上是遵照飞 机制造厂推荐的 MPD 中的周期来确定维修项目的周期，自主分析能力还有限， 对周期的更改也只是为了控制方便而对 MPD 周期进行缩短。 3 3优化维修人力资源及其工作量。优化维修人力资源及其工作量。随着机队的增加和航线网络的扩张，航空公 毕业设计（论文）报告纸 9 司的维修人力资源缺乏矛盾已突显出来， 尤其对于实施枢纽型航线网络战略的航 空公司来说这种矛盾将更加突出， 如何使有限的人力资源的利用率和工作效率最 大化是必须研究的一个重大课题。从维修方案的角度看，维修项目的工时是提高 维修人员利用率和工作效率的重要应用参数。 在航空公司的维修方案中的每一项 任务都需要给定一个工时，这个工时被称为理论工时。它是生产计划和生产安排 的重要依据，既可通过与实际工时对比进行衡量工作效率，也可用来考核员工的 绩效。 有了较为精确的理论工时就可计算出完成一个工作包所需的总工时，从而 得出所需的工作人员数量和工作时间，既可控制维修人员的劳动量，也可作为人 力资源配置的主要依据。 从图 2 中可看出发动机修理和部件修理成本占超过 50% 的维修总成本。由于我国航空公司，发动机和部件修理的维修能力比较低，为了 降低和控制成本，航空公司应对发动机和部件修理给予高度的重视，尤其对于部 件修理，要充分利用人力资源并统筹规划，在不同的维修基地建立互补共享式的 部件维修站，以避免人力资源的浪费和工具设备的重复投资。 4 4最大化工具设备及机库的利用率。最大化工具设备及机库的利用率。维修人员的能力和所具备的工具设备直接 反映了维修单位的维修能力，而工具设备和维修机库是一项巨大的投资。飞机维 修资源的配置是航空公司建立和发展航线网络的最重要的依据， 随着航空公司网 络的不断扩大，机队数量也要不断增加，尤其对于要运营复合型枢纽网络的航空 公司还需要机型的多样性。所以，建立一个符合航线网络特点的维修系统是保证 航空公司发展的有力保证， 大型航空公司的维修基地及其能力分布在满足飞机维 修需求的情况下，还要尽可能地最大化工具设备及机库的利用率。在飞机维修方 案中的各类级别不同的维修工作所需的工具设备是不同的， 一般来说随着维修级 别的递增所需的工具设备数量、人员数量及能力、航材数量也是递增的。但随着 维修级别的递增其维修间隔是递减的， 因此航空公司应建立一个维修级别与基地 数量成反比并要有合适比例的维修系统， 并使不同级别的基地位于航线网络的不 同节点上。这样不仅能够满足飞机维修的需要，还可提高工具设备的利用率，并 可优化人力资源和减少所需航材的数量。 2.4 本章小结 要科学制定发展战略规划。航空公司在制定公司维修战略规划时，要透彻分 毕业设计（论文）报告纸 10 析维修系统对航空公司的安全性、可靠性和经济性指标的重要意义，要在规划中 对维修系统的发展战略进行专门论述， 充分考虑持续获得维修核心技术能力所需 要的各类资源。对于机库、维修厂房、研发资金、人员培养、激励约束机制、设 备购置、信息化建设等长期投资项目，在充分进行可行性论证的基础上，给予适 时和适量的投入。 毕业设计（论文）报告纸 11 第三章 机队发动机维修规划体系研究 机队发动机维修规划是发动机可靠性与经济性之间平衡的纽带。因此，本章 首先对机队发动机维修规划体系进行研究。 发动机维修数据的有效管理是对发动 机进行健康状态评估、拆发期限预测、拆发计划制定、维修工作范围决策、维修 成本预算等工作的基础。发动机维修数据种类繁多，产生的时间跨度大，地域分 布广，管理难度大，所以本章也对发动机维修数据的管理进行研究。 3.1 机队发动机维修规划体系 维修规划在发动机生命周期中的位置如图 3.1 所示4。 设计制造阶段使用维护阶段 生产厂家航空公司承修厂 图 3.1 从图 3.1 可以看出，随着发动机责任主体的变更，发动机的相关工作也发生 着变化对于发动机生产厂家，其主要工作是设计制造更有竞争力的发动机。对于 承修厂，其主要工作是按照维修合同对客户的发动机进行维修。对于航空公司， 其主要工作是在保证安全性的前提下，尽可能地降低发动机的拥有成本。安全性 是通过对发动机的状态监控和故障诊断来保证的， 经济性则主要由维修规划进行 保证。 同型号发动机不仅在使用上具有互换性，而且在性能衰退、性能恢复、维修 过程等方面都具有一定的相似性。因此，航空公司一般对同型号的所有发动机进 行统一管理，这样既可以提高管理效率，还可以对所有发动机进行统一调配，降 低维修成本。机队发动机维修规划涉及的内容包括维修时间、维修工作范围、维 设计制造状态监控故障诊断维修规划维修执行 毕业设计（论文）报告纸 12 修成本、维修过程和维修效果等多个方面。因为维修数据是维修规划的基础，所 以将维修数据管理也加入到机队发动机维修规划的体系中。 可以从以下几个方面来理解机队发动机维修规划体系。 （1）解决的问题和涉及的活动解决的问题和涉及的活动通俗地说，机队发动机维修规划解决的问 题包括：什么时候修（When） 、修什么（What） 、花多少钱（How much） 、在哪儿 修（Where） 、能否保质保量的完工（Whether or not） 、修的怎么样（How） ，可 以概括为 4W2H 问题。对应的活动分别是：拆发期限预测和拆发计划制定、维修 工作范围决策、维修成本预测、承修厂选择、维修过程监控、维修效果评价。 （2）各个活动之间的联系各个活动之间的联系根据拆发计划及退租条件等信息，航空公司会 给出发动机的送修目标，基于送修目标就可以进行维修工作范围决策了。根据发 动机的维修工作范围及性能状态等信息，可以对发动机的维修成本进行预测，结 合拆发计划，可以制定出发动机年度维修成本预算。发动机进入承修厂后，要对 维修进度进行监控。 发动机不能按时出厂会影响到机队中的其他发动机是否能按 计划送修。发动机出厂后，要根据维修数据对承修厂的维修效果进行评价，为机 队中将来送修发动机的承修厂选择提供指导。可以看出，各个活动之间是环环相 扣、紧密关联的。 3.2 发动机维修数据管理需求分析 本章提到的发动机维修数据指的是发动机在维护、 修理、 大修 （Maintenance, Repair, Overhaul，即 MRO）过程中产生的数据，以及和 MRO 相关的其他数据。 发动机维修数据主要产生在出厂前（即设计制造阶段） 、航线使用维修和车间维 修三个阶段。相应地，可以将发动机维修数据分为初始数据、航线使用维修数据 和车间维修数据三类5。 （1 1）初始数据）初始数据 初始数据是在发动机设计制造阶段产生的、影响发动机维修的数据，在发动 机出售时由生产厂家提供给航空公司，主要包括发动机的初始构型数据、发动机 维护手册等。 （2 2）航线使用维修数据）航线使用维修数据 主要包括：飞机通信寻址与报告系统（ACARS）下行的原始报文、由发动机 毕业设计（论文）报告纸 13 生产厂家状态监控软件根据 ACARS 报文产生的性能参数和机械参数、孔探检查 数据、磁堵化验数据、滑油消耗量数据、滑油光谱分析数据、航线故障、定检故 障、航线技术偏差记录、拆换发记录、飞机的飞行小时/循环数据和全球重要事 件等。 （3 3）车间维修数据）车间维修数据 主要包括： 单元体/寿命件/重要件装机清单、 适航指令 （AD） /服务通告 （SB） 状态清单、车间故障记录、报废件记录、采用的 PMA 件记录、DER 修理记录、修 理进程、试车数据、维修成本和周转件库存等。 3.3 发动机维修数据组织 在设计制造阶段，产品数据一般是以产品结构为核心进行组织的。在使用维 护阶段，仍以产品结构为核心组织产品数据就不合适了。发动机维修数据的组织 也是如此。因为发动机维修数据产生在发动机使用状态（将发动机在使用维护中 经历的状态称作使用状态）的演变过程中，所以本节试图以发动机使用状态为中 心对维修数据进行组织。 3.3.1 发动机生命周期控制 发动机从引进到退出机队，经历了各种各种的状态，比如在役状态、待修状 态、在修状态等，本节将它们统称为发动机的使用状态。发动机使用维护过程实 际上就是使用状态的演变过程。发动机一个典型的生命周期如图 3.2 所示6。 新发动机 引进 不合格 不合格 图 3.2 开始 退出 可用修后验收检 在修待修 梯次检 在役 毕业设计（论文）报告纸 14 3.3.2 基于使用状态的维修数据组织模型 以发动机生命周期中各个使用状态为中心对发动机构型数据和对象相关数 据进行组织，如图 3.3 所示7。 时间 发动机eus0eus1eus2eus3.eusi. 生命周期 初始构型数据ACARS 报文修后构型数据 相关文档性能参数试车数据 孔探检查数据车间故障数据 图 3.3 发动机维修数据组织模型 模型中 eusi表示发动机的一个使用状态。发动机初始构型数据、修后构型 数据、对象相关数据都和一个使用状态 eusi相关联。这样，通过发动机的使用 状态 eusi，就可以方便地获得在该使用状态下的发动机构型数据、对象相关数 据等；同时，对于发动机的某一条构型数据或者对象相关数据，也可以方便地获 得其对应的发动机使用状态，进而获得它在该使用状态下的其他相关数据。按照 图 3.3 所示的模型进行发动机维修数据的组织，可以实现各维修数据的快速检 索。在维修数据检索中，寿命件的履历检索很有代表性，下面介绍寿命件的履历 检索过程。 发动机的寿命件是指经过一定的飞行小时或者飞行循环， 必须从发动机拆下 的部件。寿命件关系着发动机运行的安全性，所以必须对寿命件历史装机使用情 况、维修情况以及现行状况进行跟踪。在发动机使用维护过程中，经常会发生发 动机拆换、单元体倒换以及寿命件更换。因此，一个寿命件的生命周期经常横跨 多个单元体的多个物理状态以及多台发动机的多个物理状态和使用状态。 寿命件 履历主要指的是寿命件在整个生命周期经历的发动机使用状态。 寿命件和其整个生命周期经历的发动机使用状态本质上是一个一对多的映 射。对于寿命件 llp，其履历的检索过程如下： （1） 根据寿命件 llp， 检索和它关联的所有单元体物理状态， 记为集合 MPS； （2）对于 mpsiMPS，分别检索和单元体物理状态 mpsi相关的所有发动机物 毕业设计（论文）报告纸 15 理状态，记为集合 EPSi（mpsi） 。 （3） epsiEPS， 分别检索和发动机物理状态 epsi相关的所有发动机使用状态， 记为集合 EUSi（epsi） 。EUS 即为寿命件 llp 的履历7。 3.4 发动机构型数据管理 本章的发动机构型包括三部分的内容：发动机结构及零部件适用性、单台发 动机的结构和单台发动机的 AD/SB 状态。将发动机结构及零部件适用性、单台 发动机的结构以 BOM（Bill of Material）的形式进行表示，分别称为发动机维 修 BOM 和发动机实例维修 BOM。下面分别对发动机的维修 BOM 管理模型、实例 维修 BOM 管理模型、AD/SB 状态控制方法进行研究。 基于位置件的维修基于位置件的维修 BOMBOM 管理模型管理模型 发动机由单元体组成， 单元体又由零部件组成。 因为有些零部件， 比如螺钉、 螺帽、橡胶封圈等，其维护、更换成本相对很低，所以航空公司并不对它们进行 控制。这里把航空公司需要控制的零部件，包括寿命件、热部件、风扇叶片等， 统称为主要件。这样，可以把发动机的结构表示为发动机、单元体、主要件三层 结构，如图 3.4 所示7。 图 3.4 发动机层次结构 对于一台发动机来说，某个位置的主要件的数量是一定的，但往往可以采用 多个件号的零部件，即适用于某个位置的零部件有多种。图 3.5 所示的树形结构 不能表达这样的关系。为了解决这个问题，首先定义位置件。 定义定义 3 3. .1 1 将单元体抽象为由多个或多组没有件号的零部件组成，对单台发 发动机 单元体 1单元体 2 单元体 3。 。 。 。 。 。 。 主要件 21 主要件 22。 。 。 。 。 。 毕业设计（论文）报告纸 16 动机来说，这样的零部件可以从一个或多个件号的零部件组成的集合中进行选 择，将这样的零部件称为位置件。 引入位置件后，发动机结构及零部件适用性可以表示为图 3.5。 根据图 3.5，发动机维修 BOM 可以表示为表 3-13-3（以 CFM56-5B 为例）7。 AB 表示 A 由 B 组成，AB 表示 A 可以选择 B 图 3.5 发动机维修 BOM 管理模型 表 3-1 CFM56-5B 发动机维修 BOM（第一级） 设备编号：CFM56-5B 序号设备编号设备名称设备类型数量备注 121风扇转子和增压 级 单元体1 231高压压气机转子单元体1 表 3-2 CFM56-5B 发动机维修 BOM（第二级） 设备编号：31 序号设备编号设备名称设备类型数量备注 13101高压压气机转子 1 级 叶片 位置件38 23102高压压气机转子 2 级 叶片 位置件53 . 发动机 单元体 1单元体 2 单元体 3。 。 。 。 。 。 。 主 要 件 主 要 件。 。 。 。 。 。 主 要 件主 要 件主 要 件 毕业设计（论文）报告纸 17 表 3-3 CFM56-5B 发动机维修 BOM（第三级） 设备编号：3101 序号设备编号设备名称设备类型数量备注 1P331P02高压压气机转子 2 级叶 片 零部件N/A 2P331P03高压压气机转子 2 级叶 片 零部件N/A . 发动机工程 BOM 是确定发动机维修 BOM 的依据。此外，航空公司对发动机 的管理粒度也是确定发动机维修 BOM 的一个重要影响因素。 3.5 本章小结 给出了机队发动机的概念。为对发动机维修数据进行有效管理，从空间域和 时间域角度，根据发动机维修数据具有的多维性、可扩展性、演化性特点，借鉴 面向对象的思想，考虑到构型数据管理的特殊性和复杂性，将发动机维修数据分 为构型数据、对象相关数据和类相关数据。在发动机维修数据组织方面，建立了 基于使用状态的维修数据组织模型，实现了维修数据的统一管理。在发动机构型 数据管理方面，建立了基于位置件的发动机维修 BOM 管理模型和基于物理状态 的实例维修 BOM 管理模型， 提出了基于主要件的适航指令/服务通告状态控制方 法。 毕业设计（论文）报告纸 18 第四章 民用航空维修工程能力评估指标体系研究 本章的主要研究内容是如何建立民用航空维修工程能力评估指标体系。指标 体系是进行维修工程能力评估的重要基础和依据，遵照评估指标体系的建立原 则，从维修单位审查要素入手，分析各影响要素并制定指标评估标准，从而确定 民用航空维修工程能力评估指标体系。 民用航空维修工程能力评估指标体系的构 建过程如图 4.1 所示8。 图 4.1 民用航空维修工程能力评估体系构建过程 4.1 民用航空维修工程能力评估指标体系建立的原则 指标是衡量系统总体目标的综合标志。指标体系是指在评估活动中，由一系 列指标构成的有机整体，是测量评估对象的尺度集。目前，用指标体系方法对系 统进行综合评判是在社会、 经济和管理科学等领域内进行系统分析广为采用的一 种方法。 本章在建立民用航空维修工程能力评估指标体系时应该遵循科学、客观、实 用的原则，具体包括以下内容： （1） 可操作性原则 可操作性是指所研究的指标及其模型应简明具体、便于实际中计算，对于定 指标要素分析 指标体系建 立的原则 专家验证 指标评估标准 民航维修工程能力评估指标 毕业设计（论文）报告纸 19 性指标可以进行比较分析，对于定量指标可以通过模型进行数学计算。 （2） 全面性原则 评估指标体系应尽可能完整地反映维修工程能力各方面的因素，统筹考虑所 选取的指标是否覆盖了维修工程能力评估工作的各个主要环节， 指标集应具有广 泛性、综合性和通用性。 （3） 独立性原则 独立性是指指标间的关系应是不相关的，指标之间应减少交叉，要具有相对 独立性。每个指标应内容清晰、相对独立；同一层次的各指标间应尽量不相互重 叠，相互间不存在因果关系。 （4） 客观性原则 客观性是指指标能真实地反映系统的特性，尽可能减少人为主观臆断性，坚 持定量与定性指标相结合，能量化的指标尽量量化，指标数据应真实可靠。 （5） 灵敏性原则 当系统的指标参数变化时，系统的性能应相应地发生明显的变化。 （6） 代表性原则 指标应具有代表性，能很好地反映维修工程能力这个评估对象的特性。 （7） 逐级递进原则 一般来说，指标体系是由多个层次构成的，越往上指标越综合，越往下指标 越具体。层次性主要反映了指标的纵向结构特征，这样能够使得指标体系结构清 晰，逻辑关系分明。 4.2 民用航空维修工程能力评估的影响要素分析 维修单位的维修工程能力影响因素繁多，根据民用航空器维修单位合格审 定规定和维修工程能力调研，对影响民用航空维修工程能力评估的资源进行分 析，确定了人力资源、物质资源、信息技术资源、管理资源、维修类别五个方面 的一级指标9。 毕业设计（论文）报告纸 20 表 4.1 民用航空维修工程能力评估的影响要素 人力资源物质资源信息技术资源管理资源维修类别 人力 规模 技能 态度 维修 设施 工具 设备 维修 器材 技术 资料 计 算 机 资 源 管理 体制 管理 程序 维修 工作 维修 项目 4.2.1 人力资源要素分析 维修单位应当具备足够的符合下列要求的维修、放行、管理和支援人员： （1）维修单位应当至少雇用责任经理、质量经理和生产经理各一名。责任 经理应当由维修单位的法定代表人或者由其按照法定程序授权的人员担任质量 经理不能与生产经理兼职。 （2）维修、放行、管理和支援人员应当身体健康并适应其所承担的工作， 每年度都应有合法的医疗机构出具的体检证明。 （3）责任经理、质量经理和生产经理应当满足下列资格要求：熟悉民用航 空器维修管理法规；具有维修管理工作经验；国内维修单位的上述人员应当持有 民用航空器维修人员执照管理规则规定的维修管理人员资格证书； （4）直接从事航空器或航空器部件的维修人员应当满足下列资格要求：经 过有关民航法规、国家或行业标准、专业知识、基本技能、工作程序和维修人为 因素知识的培训； (5)放行人员应当满足下列资格要求： 国内维修单位的航空器整机放行人员 除应当持有民用航空器维修人员执照管理规则规定的航空器维修人员执照， 并且其机型部分应当与所放行的航空器一致；从事航线维修、A 检或者相当级别 （含） 以下定期检修和结合检修进行改装工作的放行人员至少具有 I 类签署；从 事运输类和通勤类飞机 A 检或者相当级别以上定期检修和其他改装工作的放行 人员应当具有 II 类签署。 4.2.2 物质资源要素分析 维修保障设备包括维修所需的厂房设施、各种工具设备和器材，以及它们本 身的使用保障条件。 维修单位应当具备符合标准要求的工作环境以及厂房、 办公、 培训和存储设施； 根据维修许可证限定的维修范围和有关适航性资料确定其维修 毕业设计（论文）报告纸 21 工作所必需的工具设备，并按规定对其进行有效的保管和控制，保证其处于良好 可用状态；按规定具备其维修工作所必需的器材，对其进行有效的保管和控制， 保证其合格有效。 （1） 维修单位应当具备符合下列要求的工作环境以及厂房、办公、培训和 存储设施。 （2） 维修单位应当根据维修许可证限定的维修范围和有关适航性资料确定其 维修工作所必需的工具设备，并按下列规定对其进行有效的保管和控制，保证其 处于良好可用状态： 维修单位应当具备足够的工具设备， 以保证其工具设备失效后能够在短期 内恢复相关的维修工作。 维修单位可以使用与有关适航性资料要求或者推荐的工具设备具有同样 功能的替代工具设备， 但使用前应当向民航总局或者民航地区管理局证实其等效 性并获得批准或者认可。 维修单位可以租用或者借用某些使用频率较低或者投资较大的特殊设备， 但应当向民航总局或者民航地区管理局提供有效的合同或者协议， 并证明有能力 控制其可用性。 （3）维修单位应当按下列规定具备其维修工作所必需的器材，对其进行有 效的保管和控制，保证其合格有效： 维修器材应当符合有关适航性资料的规定。通过协议使用其他单位器材 的，应当具有有效的正式合同或者协议。 维修单位使用的器材应当具有有效的合格证件，并建立入库检验制度，不 合格的或者未经批准的器材不得使用。 使用非航空器制造厂家批准的供应商提供的器材应当告知相应的航空营 运人，并通过航空营运人获得民航总局的批准或者认可。 4.2.3 信息技术资源要素分析 （1）技术资料