CN105160185B - 影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值方法 - Google Patents

Abstract

一种影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值方法，针对飞机维修空间可达性限制、空间限制、接管嘴数量和电连接器数量、连接螺钉数量、连接导线数量、产品的重量、安全因素的限制等对维修时间的影响，对影响力用数值表示，数值越大，表示对维修时间的影响力越大，使维修时间越长。本发明在理论上解决了影响平均修复时间因素影响力的量化问题，提高对平均修复时间的计算精度。

Description

影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值方法

技术领域

本发明涉及飞机刹车系统的维修性领域，具体是一种给影响飞机刹车系统平均修复时间因素赋值的方法。

背景技术

GJB451A对平均修复时间的定义是：“产品维修性的一种基本参数，它是一种设计参数。其度量方法为：在规定的条件下和规定的时间内，产品在规定的维修级别上，修复性维修总时间与该级别上被维修产品的故障总数之比。”飞机的级别有外场级、中继级、基地级三级，刹车系统产品的维修同样也是这三级，外场级维修指机务人员能够在使用现场完成的维修工作；中继级维修指民航修理厂能完成的维修工作，基地级维修一般是返承制厂进行的翻修。

现有技术中，产品的平均修复时间指外场级维修所需的时间。民用客机产品的平均修复时间一般用于外场级的维修，指现场维修人员能够完成的维修工作，从工作开始到工作结束所需时间。

国际上现有外场级平均修复时间分配方法在各国的维修性标准中都有，且方法相同，都是采用系统中产品的故障率作为计算公式中的参数，用于将系统的维修性指标分配到产品中，用于现场维修就叫平均修复时间。但使用证明采用现有技术进行平均修复时间分配，带来和实测数据不符的现象。

国内外的飞机刹车系统设计有起飞线制动功能、着陆防滑刹车功能、地面转弯差刹车动功能、地面停机刹车功能、应急刹车功能，任何一种功能不符合设计要求均为发生故障。当刹车系统中的任何一项功能出现故障时，均应针对故障模式进行维修，外场级维修就是机场地勤人员对故障产品进行的维修工作，在民用航空领域也叫在线维修，维修内容是对发生故障的外场可更换单元进行更换、调整合格的工作。

由于民用飞机对延误航班有控制要求，因此当产品出现故障时，对维修时间有控制要求。在产品设计过程中，将外场级维修时间作为维修性指标进行计算或者分配，维修性设计指对产品的可达性、安装和拆卸的难易程度、接口的连接方式、安装方式进行设计。

维修性分配指将经过计算的维修性指标分配到各个在线可更换单元，在线可更换单元国际上统称：Line replaceable unit,缩写为：LRU，在线可更换单元的更换由外场维修人员处理。刹车系统中的每一项产品均为LRU，经计算后将刹车系统的维修性指标分配给每一个产品。

以飞机刹车系统为例进行外场级平均修复时间计算方法的改进，首先需确定影响平均修复时间的因素，然后将这些因素赋值，陆续开展后续研究工作。

国外现状

国外的维修性要求在设计过程中体现，考虑到新研产品仅有预计得到的故障率，因此维修性指标的计算、分配均和产品的故障率有关，英国标准Def Stan 00-43(2)《维修性验证》、Def Stan 00-42《可靠性及维修性保证指南》、美国标准MIL-STD-470《维修性大纲》提出了维修性提出了产品维修性设计要求，在研制过程中将维修性指标设计在产品中。

国内现状

国内的维修性指标计算和分配方法参照了Def Stan 00-43(2)、MIL-STD-470等标准，在GJB/Z57《维修性分配与预计手册》提出了5种平均修复时间的计算方法，西安航空制动科技公司在申请号为201510575658.X的发明创造中提出了一种确定各种因素对飞机刹车系统平均修复时间影响力的方法，该方法将这5种平均修复时间计算方法归纳为一种模型：

式(1)中：α_m为现有5种模型中对平均修复时间的修正系数，m＝1～5，表示从第一种到第五种影响平均修复时间因素的模型；

MTBF_i为该产品的平均故障间隔时间，λ_i为刹车系统中第i项产品的故障率。式(1)体现了现有影响平均修复时间因素模型的共同特点：该产品的平均修复时间和自身的故障率成反比。

所述确定各种因素对飞机刹车系统平均修复时间影响力的具体过程包括：

确定影响平均修复时间因素的范围：包括所述影响平均修复时间的因素包括维修可达性、维修人员的操作姿势、接管最数量和电连接器数量、连接螺钉数量、连接导线数量、产品的重量和安全因素；

建立各种因素对平均修复时间的影响力模型：

其中的x_i为刹车系统产品实测得到的影响平均修复时间的因素，并按影响力大小排列，i＝1,2,3……n；

比较所述各种因素对平均修复时间的影响力，包括：故障定位因素的影响力、故障隔离时间因素的影响力、分解产品时间因素的影响力、更换产品时间因素的影响力、产品与飞机结合时间因素的影响力、产品调准时间因素的影响力和检验产品时间因素的影响力。

经过比较，确定的各种因素对平均修复时间的影响力从大到小依次为:

Ⅰ刹车系统产品在飞机上安装位置的可达性；可达性指维修人员接近产品安装位置的难易程度；

Ⅱ维修空间允许的维修人员姿势；

Ⅲ确定接管嘴数量、电连器数量；

Ⅳ连接螺钉数量；

Ⅴ连接导线数量；

Ⅵ所维修产品的重量；

Ⅸ维修过程中的安全因素。

上述维修性指标分配方法的缺点：模型(1)还是和故障率成反比；且和元件的数量相关，元件数量越多，故障率越高，未体现单元在飞机上的安装位置、在飞机上单元的可达性等影响因素，同样存在难维修的产品分配时间短，容易维修的产品分配时间长的缺点。

发明内容

为克服现有国内外维修性分配方法中存在的根据产品的故障率分配维修性指标，而产品的故障率和维修时间并没有直接关系，存在容易维修的产品平均修复时间长，不易维修的产品平均修复时间短的缺点，本发明提出了一种影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值方法。

本发明的具体过程是：

步骤1，确定影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值要求

所述对影响平均修复时间的各种因素影响力赋值中，故障率的表述方式为：故障率＝M×10^-61/h，M为具体产品故障率数据的实数部分，M×10^-61/h＝1/MTBF，MTBF为具体产品的平均故障间隔时间，是研制协议中规定必须达到的技术指标。

步骤2，给维修空间允许的维修人员不同姿势对平均修复时间的影响力赋值

确定维修人员的以下几种姿势并分别赋值：

1)维修人员直立，所赋数值为0.01；

2)维修人员弯腰，所赋数值为0.03；

3)维修人员蹲立，所赋数值为0.05；

4)维修人员仰卧，所赋数值为0.15；

5)维修人员爬地，所赋数值为0.2。

步骤3，给接管嘴数量、电连接器数量对平均修复时间的影响力赋值

给接管嘴数量对平均修复时间的影响力赋值：所述接管嘴总量的影响力赋值为接管嘴数量×单个接管嘴对平均修复时间影响力的赋值；

所述刹车产品的电连接器分为控制盒的电连接器和电磁产品的电连接器。

所述控制盒的电连接器总量的影响力赋值＝控制盒的电连接器数量×单个电连接器的对平均修复时间影响力的赋值；

所述电磁产品的电连接器总量的影响力赋值＝电磁产品的电连接器总量×单个电磁产品的电连接器的对平均修复时间影响力的赋值；

所述单个接管嘴对平均修复时间影响力的赋值a＝0.05。

所述单个控制盒的电连接器的影响力赋值b＝0.05，单个电磁产品电连接器的影响力赋值c＝0.04。

步骤4，给连接螺钉数量对平均修复时间的影响力赋值

确定每个连接螺钉的影响力赋值为0.1。

步骤5，给连接导线数量对平均修复时间的影响力赋值

确定每根连接导线数量确定的影响力赋值为0.05。

步骤6，给操作位置的可达性对平均修复时间的影响力赋值

由操作位置的可达性确定的维修因素赋值范围为：0.1～2，步长为0.1～0.5。

步骤7，给产品的重量对平均修复时间的影响力赋值

由产品的重量确定的维修因素赋值为：≤0.5kg为0.04，0.4kg≥1kg为0.06，1kg≥2kg为0.08，2kg≥3kg为0.1，3kg≥4kg为0.15，4kg≥5kg为0.2，5kg≥6kg为0.25，6kg≥7kg为0.3，7kg≥8kg为0.4。

步骤8，给维修安全限制对平均修复时间的影响力赋值

当带电条件下作业时，由维修安全限制确定的影响平均修复时间影响力赋值为：电压在36V以下时所述平均修复时间的影响力为0.1；电压在36V以上时所述平均修复时间的影响力为1；

当维修位置附近有高压管路时，确定的维修因素系数为：1.5。

在关闭电源、关闭压力源的条件下，确定的影响平均修复时间影响力赋值为0.01。

至此，赋值完毕。

所述对已知的7种对产品平均修复时间具有影响力的因素赋值；最小影响力因素的数值与最大影响力因素的数值相差200倍；所述赋数值为无量纲。在给所述影响平均修复时间因素的影响力赋值时，影响力最小的因素赋值为0.01，对平均修复时间的影响力最大的因素赋值为2。

西安航空制动科技公司在申请号为201510575658.X的发明创造中提出了一种确定各种因素对飞机刹车系统平均修复时间影响力的方法，确定了使用中各种因素对平均修复时间的影响力。本发明在上述发明的基础上，给各种影响平均修复时间的因素赋值，赋值的目的是将这些因素的影响力用数值表示，便于在模型中进行计算。

所述平均修复时间指外场级维修，即民航机务大队有能力进行的维修工作。

给影响飞机刹车系统平均修复时间因素赋值的要求是：

1)给影响刹车系统产品平均修复时间的因素赋值后，刹车系统中各项产品的可以大于、等于或小于系统的但验证结果必须满足：

式(2)是GJB/Z 57中的维修性指标验证公式。

式(2)中：刹车系统验证的平均修复时间；M_ct：研制要求的平均修复时间；每项产品分配的平均修复时间；λ_i：第i项产品的故障率。

2)当出现分配的平均修复时间大于协议中要求的平均修复时间时，即应通过调整影响平均修复时间因素的数值重新计算使之满足(2)式。

赋值的原理：现有平均修复时间采用系统中产品的故障率调整，刹车系统中不同的产品由于其故障机理不同，故障率相差200倍甚至更多，故障率的表述方式为：xx×10^-61/h，在给影响平均修复时间因素的影响力所赋数值也有差异，且最大差异是200倍。

由于维修约束条件的随机性，维修性分配过程中出现迭代、反复调整是正常的；通过反复迭代调整影响平均修复时间因素的影响力数值，使平均修复时间的分配值与实际操作时间范围相符。

在给影响平均修复时间因素的影响力赋值时，为了后续计算方便，根据影响程度最小赋值为0.01，最大赋值为2，最大与最小相差200倍。

本发明的平均修复时间指针对外场级维修所需的时间，外场级维修指现场机务人员能够完成的维修工作，GJB/Z57中的维修工作项目有下列7种：

1)故障定位，不使用辅助测试设备确定故障部位；

2)故障隔离，使用辅助测试设备确定故障部位；

3)分解产品，从飞机上拆卸产品的过程；

4)更换产品，更换发生故障的产品；

5)结合，指系统、设备或装置与飞机的结合；

6)调准，完成维修必须进行的校准、测试和调整；

7)检验产品，为了检验刹车系统是否恢复良好性能所需检查或测试。

对影响平均修复时间因素的影响力赋值说明：针对飞机维修空间可达性限制、空间限制、接管嘴数量和电连接器数量、连接螺钉数量、连接导线数量、产品的重量、安全因素的限制等对维修时间的影响，对影响力用数值表示，数值越大，表示对维修时间的影响力越大，使维修时间越长。

本发明技术对影响刹车系统产品平均修复时间因素的影响力赋值，取得了下列效果：

a.在理论上解决了影响平均修复时间因素影响力的量化问题；

b.因为对影响平均修复时间因素影响力进行了赋值，因而可以提高对平均修复时间的计算精度；

c.现有技术采用产品的故障率调整维修性指标，不同产品的故障率相差200倍，为了使平均修复时间的分配值与协议指标相符，不同因素的影响力赋值后数值相差最大是200倍，调节范围与现有技术相同；

d.具有不同因素对平均修复时间影响力的比较功能。

具体实施方式

本实施例给影响飞机刹车系统平均修复时间各种因素的影响力赋值。该刹车系统由刹车阀、伺服阀、电磁阀、定量器、机轮速度传感器、控制盒、转换阀、应急气压刹车阀等8项产品组成。该刹车系统具有起飞线制动功能，输出压力18MPa；着陆防滑刹车功能，输出压力14MPa；地面转弯差动刹车功能，输出压力4MPa；地面停机刹车功能，输出压力10MPa；应急刹车功能，输出压力9MPa。研制要求所述刹车系统的任何一项功能不符合要求时均需进行维修，且平均修复时间不大于120min。

步骤1，确定影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值要求

给影响平均修复时间的因素的影响力赋值，就是用数值表示各种影响平均修复时间因素的影响力，这些因素对平均修复时间的影响力用数值表述。

对影响平均修复时间的各种因素影响力赋值的具体要求有：

1)由于现有平均修复时间采用系统中产品的故障率计算，不同的产品由于其故障机理不同，故障率相差200倍甚至更多。在申请号威201510575658.X的发明创造中，确定了7种对产品平均修复时间具有影响力的因素，在给这7种因素的影响力赋值时，考虑到本发明是用影响平均修复时间的因素的影响力替代故障率，为了使本发明与现有技术在平均修复时间的数值上一致，不同因素影响力的数值相差最大是200倍；

2)故障率的表述方式为：故障率＝M×10^-61/h，M为试验得到的具体产品的故障率数据，该M根据GJB299C和机械零件故障率手册得到。

在给影响平均修复时间因素的影响力赋值时，为了后续计算方便，根据影响程度最小赋值为0.01，表示影响最小；赋值越大，表示维修难度越大，对平均修复时间的影响越大，最大赋值为2，最大赋值是最小赋值的200倍，但所赋数值没有量纲；

3)对刹车系统中每一项产品各种影响平均修复时间因素的影响力均完成赋值后，本发明赋值工作结束。

在赋值过程中，需现场实测维修人员修复刹车系统各项产品的时间，对影响平均维修时间各种因素的影响力进行统计和分析，作为确定影响平均修复时间因素的影响力的依据。

步骤2，给维修空间允许的维修人员不同姿势对平均修复时间的影响力赋值

飞机内部产品的安装空间狭小，在空间受限的条件下，延长了维修任务完成的时间。确定维修人员的以下几种姿势并分别赋值：

1)维修人员直立，类似于车间的空间条件，维修人员直立姿势对平均修复时间的影响力最小，所赋数值为0.01；

2)维修人员弯腰，空间条件比直立差，维修人员弯腰不能长时间操作，对平均修复时间的影响力比直立大，所赋数值为0.03；

3)维修人员蹲立，劳动强度大，空间操作条件比弯腰差，对平均修复时间的影响力比弯腰大，所赋数值为0.05；

4)维修人员仰卧，空间条件很差，操作很难，对平均修复时间的影响力比蹲立大，所赋数值为0.15；

5)维修人员爬地，空间条件很差，操作很难，对平均修复时间的影响力很大，所赋数值为0.2。

上述为初始赋值，在经过维修性验证后确定为最终数值。

步骤3，给接管嘴数量、电连接器数量对平均修复时间的影响力赋值

液压产品壳体上均有刹车液压管嘴、进油液压管嘴和回油液压管嘴及其标识，通过液压管嘴与飞机上的液压管路相连。在维修过程中，所有液压管嘴均需拆下，然后将故障产品拆下，并将相同型号的新产品换上。安装新产品时，要将液压产品的所有管嘴与飞机相连。所以液压管嘴越多，维修时间越长。

控制盒、伺服阀、电磁阀、机轮速度传感器上均有电连接器，电连接器的数量不仅影响维修时间，还需识别对应的安装位置，防止插错。

刹车附件的各种液压管嘴最少有2个，最多有5个，确定1个接管嘴对平均修复时间影响力赋值a＝0.05。当液压产品上的接管嘴数量为5个时，影响力是1个接管嘴的5倍，由接管嘴数量确定的影响力赋值为5×0.5＝0.25。

刹车产品电连接器分为：控制盒的电连接器、电磁产品的电连接器。控制盒的电连接器安装和拆卸比电磁产品电连接器的安装和拆卸复杂；1个控制盒电连接器确定的影响力赋值b＝0.05，1个电磁产品电连接器确定的影响力赋值c＝0.04。

步骤4，给连接螺钉数量对平均修复时间的影响力赋值

刹车阀、伺服阀、电磁阀、机轮速度传感器、控制盒、应急气压刹车阀等六项产品均采用螺钉在飞机上连接，螺钉越多，平均修复时间越长。

连接螺钉均有六方螺钉头，需要维修人员拆下或拧上螺钉。由于产品六方螺钉头厚度尺寸比接管嘴六方的厚度尺寸小，扳手不容易卡住，安装和拆卸比接管嘴难度大，确定每个连接螺钉的影响力值为0.1；当控制盒的连接螺钉数量为4时，确定4个连接螺钉的影响力赋值为：0.1×4＝0.4。

步骤5，给连接导线数量对平均修复时间的影响力赋值

伺服阀、电磁阀、机轮速度传感器等电磁产品中均有线圈，线圈中的控制电流通过外接导线传输，导线和接插件相连，在维修过程中涉及到导线和接插件的分离和再连接。由1根连接导线数量确定的影响力赋值为0.05，当电磁产品有2根连接导线时，连接导线数量确定的影响力赋值为0.05×2＝0.1。

步骤6，给操作位置的可达性对平均修复时间的影响力赋值

GJB451A对可达性的定义是：“产品维修或使用时，接近各个部位的相对难易程度的度量”。操作位置的可达性指刹车系统产品在飞机上维修时，操作人员接近被维修产品的难易程度。可达性越差，维修时间越长。由操作位置的可达性确定的维修因素赋值范围为：0.1～2，步长为0.1～0.5。刹车系统中有8项产品，安装位置各不相同，各个位置的可达性也不相同，所赋数值也大小各异。

本实施例刹车系统产品的具体安装位置为：

刹车阀安装在驾驶舱的地板上，且贴地安装；

伺服阀安装在起落架舱的侧壁上，且竖直安装；

电磁阀安装在起落架舱的侧壁上，且水平安装；

定量器安装在起落架舱的侧壁上，且竖直安装；

机轮速度传感器安装在刹车机轮上；

控制盒安装在起落架舱顶，倒着安装；

转换阀安装在前机舱；

应急气压刹车阀安装在前机舱。

步骤7，给产品的重量对平均修复时间的影响力赋值

产品的重量对拆卸和安装都有影响，重量越大越难以操作；由产品的重量确定的维修因素赋值为：0.5kg以下为0.04，大于0.4kg～1kg为0.06，大于1kg～2kg为0.08，大于2kg～3kg为0.1，大于3kg～4kg为0.15，大于4kg～5kg为0.2，大于5kg～6kg为0.25，大于6kg～7kg为0.3，大于7kg～8kg为0.4，重量大于8kg的刹车产品目前没有，本发明不涉及。

步骤8，给维修安全限制对平均修复时间的影响力赋值

产品设计中就应控制在制造过程中产生的安全因素，消除尖角、毛刺等对维修人员有安全影响的因素，避免在维修过程中发生肢体损伤。维修过程中需控制的因素还有：防止触电的控制要求、防止高压油直喷要求等维修空间的安全隔离要求。在带电条件下作业，由维修安全限制确定的影响平均修复时间影响力赋值为：电压36V以下为0.1；电压36V以上为1。在带压条件下作业，应避免触碰高压管路带来的安全事件。维修位置附近有高压管路时，确定的维修因素系数为：1.5。

在关闭电源、关闭压力源的条件下，由维修安全限制确定的影响平均修复时间影响力赋值为0.01。上述赋值汇总见表1。

表1给影响平均修复时间的影响力赋值汇总表

上述为初始赋值，在经过维修性验证后的数值为最终数值。

赋值完毕。

Claims (5)

1.一种影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，确定影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值要求：

对影响平均修复时间的各种因素影响力赋值中，故障率的表述方式为：故障率＝M×10^-61/h，M为具体产品故障率数据的实数部分，M×10^-61/h＝1/MTBF，MTBF为具体产品的平均故障间隔时间，是研制协议中规定必须达到的技术指标；

步骤2，给维修空间允许的维修人员不同姿势对平均修复时间的影响力赋值：

确定维修人员的以下几种姿势并分别赋值：

a维修人员直立，所赋数值为0.01；

b维修人员弯腰，所赋数值为0.03；

c维修人员蹲立，所赋数值为0.05；

d维修人员仰卧，所赋数值为0.15；

e维修人员爬地，所赋数值为0.2；

步骤3，给接管嘴数量、电连接器数量对平均修复时间的影响力赋值：

给接管嘴数量对平均修复时间的影响力赋值：接管嘴总量的影响力赋值为接管嘴数量×单个接管嘴对平均修复时间影响力的赋值；

刹车产品的电连接器分为控制盒的电连接器和电磁产品的电连接器；

所述控制盒的电连接器总量的影响力赋值＝控制盒的电连接器数量×单个电连接器的对平均修复时间影响力的赋值；

所述电磁产品的电连接器总量的影响力赋值＝电磁产品的电连接器总量×单个电磁产品的电连接器的对平均修复时间影响力的赋值；

步骤4，给连接螺钉数量对平均修复时间的影响力赋值：

确定每个连接螺钉的影响力赋值为0.1；

步骤5，给连接导线数量对平均修复时间的影响力赋值：

确定每根连接导线数量确定的影响力赋值为0.05；

步骤6，给操作位置的可达性对平均修复时间的影响力赋值：

由操作位置的可达性确定的维修因素赋值范围为：0.1～2，步长为0.1～0.5；

步骤7，给产品的重量对平均修复时间的影响力赋值：

由产品的重量确定的维修因素赋值为：≤0.5kg为0.04，0.4kg≥1kg为0.06，1kg≥2kg为0.08，2kg≥3kg为0.1，3kg≥4kg为0.15，4kg≥5kg为0.2，5kg≥6kg为0.25，6kg≥7kg为0.3，7kg≥8kg为0.4；

步骤8，给维修安全限制对平均修复时间的影响力赋值：

当带电条件下作业时，由维修安全限制确定的影响平均修复时间影响力赋值为：电压在36V以下时所述平均修复时间的影响力为0.1；电压在36V以上时所述平均修复时间的影响力为1；

当维修位置附近有高压管路时，确定的维修因素系数为：1.5；

在关闭电源、关闭压力源的条件下，确定的影响平均修复时间影响力赋值为0.01；

至此，赋值完毕。

2.如权利要求1所述影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值方法，其特征在于，对已知的7种对产品平均修复时间具有影响力的因素赋值；最小影响力因素的数值与最大影响力因素的数值相差200倍；所述赋数值为无量纲。

3.如权利要求1所述影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值方法，其特征在于，单个接管嘴对平均修复时间影响力的赋值a＝0.05。

4.如权利要求1所述影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值方法，其特征在于，单个控制盒的电连接器的影响力赋值b＝0.05，单个电磁产品电连接器的影响力赋值c＝0.04。

5.如权利要求2所述影响飞机刹车系统平均修复时间因素的赋值方法，其特征在于，在给影响平均修复时间因素的影响力赋值时，影响力最小的因素赋值为0.01，对平均修复时间的影响力最大的因素赋值为2。