航空维修思想的发展历史

文摘   2024-07-11 23:32   四川  

第一代 事后维修思想

事后维修也叫随坏随修,指在装备发生故障后再进行维修。20世纪40年代以前,飞机作为一机械类新兴事物,其设计研究主要着眼于静强度方面。这时的飞机构造简单,性能单一,设计余量较大,可靠性较高,易于修复,维修手段也相对落后。在“不坏不修,坏了才修”思想主导下,人们不注重故障的预防,只是充分利用装备或系统的寿命,对一些非致命性故障采用事后排除的方法进行修复。这种方式经济实惠,便利可行,较好地适应了当时的客观实际要求。但由于其随机性大、非计划和被动做出反应,一旦遇到严重的机械故障甚至飞行事故时,时效性和针对性就会变得很差。

第二代 定时预防性维修思想

民航定时预防性维修的思想来源于工业体系。第二次世界大战后,工业需求导致设备机械化程度明显提高,传统的随坏随修造成的设备停机成为影响工业生产的重要问题。通过对机械设备故障规律的研究,人们认识到设备随时间的增加有早期失效期、偶然失效期和损耗失效期,对设备的定时预防性维修逐渐成为共识。定时预防性维修思想主要表现为对设备定期的翻修,翻修间隔越短、范围和深度越大,设备就越可靠。由于早期的航空器坠毁率相对较高,为避免航空器的故障,航空器设计和维修工程师基于工业体系经验,认为所有的部件都遵循着“浴盆曲线”的故障模式,相信“故障的发生发展都与时间有关;多做维修工作可以预防故障;每个产品都存在耗损区,采用单一的定时预防性维修方式可以预防故障”。

浴盆曲线

针对“浴盆曲线”故障模式的定时预防性维修,可根据技术参数或历史经验,判断损耗失效的拐点,在该部件拐点到来之前提前进行更换或维修,以避免部件在使用中出现故障。定时预防性维修的好处是可以提前规划维修工作,对易损件进行修复或提前更换,保证整个系统的可靠性和安全水平稳定在一定区间。

20世纪50年代至60年代,随着大型商用飞机在民用航空交付使用,定时预防性维修在实际应用中存在的“过度维修”问题越来越突出。人们发现,无论维修活动进行地多么充分,很多故障也不能防止和有效地减少。民航商业运输公司开始对许多维护任务的必要性表示怀疑。

第三代 以可靠性为中心的维修思想

在 1950 年代和 1970 年代之间,民用航空业诞生了第三代维修思想。第二次世界大战后,航空旅行开始流行,乘客数量增长迅速。到 1958 年,美国联邦航空管理局 (FAA) 开始关注航空器可靠性以及乘客安全。

当时,主流思想是部件具有特定的寿命。该部件在达到一定的“年龄”后会失效。因此,在部件达到该年龄之前更换部件可以防止故障。在 1950 年代和 1960 年代,典型的飞机发动机大修是每 8,000 小时一次。显然,部件使用时间必须小于假设的 8,000 小时,增加预防性维护的次数可以降低发生故障的概率。但是,增加预防性维护的数量有三个非常出乎意料的结果,这些结果最终改变了整个维护格局。
首先,一些故障的发生减少了,这正是每个人都期望发生的事情。
第二个结果是,更多的设备故障发生频率与以前一样高。这是意料之外的,而且有点令人困惑。
第三个结果是大多数故障发生得更频繁。换言之,更多的维护会导致更多的故障。这是违反直觉的,并对维修思想造成冲击。
在1960年代,航空公司和美国联邦航空局成立了一个联合工作组(Maintenance Steering Group,简称MSG),以找出正在发生的事情。在分析了12年的数据后,工作组得出结论,大修对整体可靠性或安全性的影响很小或没有影响。多年来,工程师们一直认为所有设备都有某种形式的磨损模式,即随着设备的老化故障的可能性增加,这个普遍接受的概念并不成立。相反,工作组发现了六种描述时间与失效之间关系的模式表明,大多数故障都是随机发生的,而不是基于时间。工作组的调查结果被用于为航空业和飞机制造商制定一系列关于制定可靠的飞机维护计划的指导方针。

1968 年,第一份名为《维修的鉴定与大纲的制定》的指南问世。该指南通常被称为 MSG-1,是专门为波音 747-100 编写的。747-100 的维护计划是第一个使用 MSG-1 实施以可靠性为中心的维护计划概念的计划。与以前的做法相比,它将维护成本降低了 25% 到 35%。因此,航空业游说从MSG-1中删除所有747-100术语,希望依据此文件为使用相同工艺设计的所有新商用飞机提供维护计划。结果是 MSG-2于 1970 年发布,标题为《航空公司/制造商维修大纲制定书》。

在1974年,美国国防部要求美国联合航空公司撰写一份报告,说明用于为民用飞机编写可靠维护计划的过程。1978年,诺兰(Nowlan F.S. 联合航空公司的维修分析总监)和希普(Heap H.F. 联合航空公司的维修方案策划经理)合著了《以可靠性为中心的维修》,书中正式推出了一种新的逻辑决断法-RCM方法。

注:F.S诺兰和H.F.希普《以可靠性为中心的维修》于1982年由中国人民解放军空军第一研究所翻译出版。

1980年,联合航空公司的报告后来被修改为MSG-3,应用于波音757和767等新机型的维修过程。1991年,英国Aladon维修咨询公司的创始人莫布雷在多年实践RCM的基础上出版了全新阐述RCM的专著《以可靠性为中心的维修》(简称RCM II)。1999年,国际汽车工程师学会(SAE)颁布了SAE JA1011标准《以可靠性为中心的维修工艺评估标准》。

注:J 莫布雷所著《以可靠性为中心的维修》于2000年由机械工业出版社翻译出版。

任何以可靠性为中心的维修流程的最基本要求是它必须充分和完整地回答以下七个问题:

  1. 部件在其当前运营环境中的功能和相关性能标准是什么?

  2. 部件在哪些方面无法履行其功能?

  3. 是什么原因导致了每个可能的功能故障?

  4. 当每个功能故障发生时会发生什么?

  5. 每种故障模式在哪些方面很重要?

  6. 我们应该做些什么来预测或预防每种故障模式?

  7. 如果找不到合适的预防工作,我们应该怎样做?

如果做得好,以可靠性为中心的维护计划 (RCM) 将提供高效的 PM 计划。

关于RCM,SAE发布了多个标准,如:SAE JA1011 标题为“以可靠性为中心的维护过程的评估标准”和 SAE 标准 JA1012 标题为“以可靠性为中心的维护标准指南”。

基于RCM制定有效预防性维护计划的 9 项原则

如果您正在开发新的维护计划,所有可靠的维护计划都应基于以下现代维护原则:
原则#1:接受失效——并非所有故障都可以通过维护来预防。有些故障是我们无法控制的事件的结果。想想雷击或洪水。对于此类事件,更多的维护并不能取得更好的效果,应该通过设计来减轻这些事件的后果。
原则#2:大多数失效与时间无关——如上所述,航空业的RCM研究表明,70%-90%的故障模式与时间无关。相反,对于大多数故障模式,发生的可能性是随机的。
原则#3:一些失效的后果比其他后果更重要——作为一种投资,您会产生维护成本,以换取持续安全性和可靠性的好处。与所有好的投资一样,收益应该超过原始投资。维护计划应同时考虑故障的后果和可能性。由于“风险 = 可能性 x 后果,我们可以得出结论,好的维护计划是基于风险的。好的维护计划使用风险的概念来评估在哪里使用我们的稀缺资源以获得最大的收益。
原则#4:零件可能会磨损,但您的设备会发生故障——大多数现代机械由许多部件组成,应被视为复杂物品。这意味着其没有明显的磨损失效,如果没有明确的磨损失效时间,进行基于时间的大修是无效的,并浪费了我们稀缺的资源。只有当我们可以证明物品存在磨损失效时,执行基于时间的大修或部件更换才有意义。
原则#5:必须找到隐藏的故障——我们必须在设备需要运行之前找到隐藏的故障并修复它们。
原则#6:相同的设备并不意味着相同的维护策略——仅仅因为两台设备相同并不意味着它们需要相同的维护。事实上,他们可能需要完全不同且适当的维护任务。
原则 #7:“你无法提高自己的可靠性”——如果设备固有的可靠性或性能较差,则进行更多维护将无济于事。
原则#8:良好的维护计划不会浪费您的资源——确保您对维护计划中的每项任务都有明确且合法的理由。
原则#9:好的维护计划可以成为更好的维护计划——最有效的维护计划是动态的,他一定是不断变化和改进。始终更好地利用我们的稀缺资源,始终更有效地防止那些对我们业务至关重要的失效。

第四代 全系统全寿命维修思想

随着计算机,互联网等高新技术在航空领域广泛使用,飞机系统的综合化程度和复杂程度越来越高。新技术、新理念在航空维修领域的不断出现和应用,促进航空维修思想和维修理论不断丰富发展。

航空维修的基本目标是保持最经济的资源消耗,恢复和改善民用航空器的可靠性和安全性。综合来看,随着航空装备复杂化、智能化、体系化程度的提高,必须抛弃过去那种从孤立的、局部的角度来认识和理解航空维修的思想观念,从有机联系、系统整体的观点来认识和观察航空维修的思想观念,建立具有使用和维修特色的航空维修系统工程。

(1)全系统管理

航空维修由多个体系、多项要素相互配合、相互联系又相关制约的系统工程,设施、设备、器材、人员、技术文件等任一的缺失,都将影响航空维修的最终实施。当前,CCAR-145部要求维修单位建立工程技术系统、质量安全系统、生产控制系统和培训管理系统,通过对相关过程、活动和要素的统一规划、全面协调和系统管理,实现最终安全和经济平衡的最终目标。

(2)全寿命管理

航空器作为集成多学科的复杂系统,由设计、制造、使用、维修、退役、拆解等一系列活动组成,对于维修应当统筹规划和科学管理,考虑性能、可靠性、维修性的相关协调,从设计阶段就应当考虑维修和拆解方面的问题,以确保在整个寿命期内,最大的发挥航空器作用。

(3)全费用管理

全费用管理指在有效寿命期内,设计、制造、使用、维修直至退役将要承担的直接或间接费用总和的管理,为航空装备的费用设计和经济性决策提供依据,指导航空维修以最经济的资源消耗完成。






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蓟门鸢
鹊巢移旧岁,鸢羽旋高风。