航空维修管理

wxcheng · 发表于 2010-11-10 13:14:37

作者哈里•金尼逊博士曾在美国空军服役，退役后受聘于美国联邦航空局和波音公司，并在波音公司工作了20年。他曾是波音公司驻航空公司的服务代表，主要负责双发延程飞行（ETOPS）项目，并参与维修评估，帮助航空公司制定可靠性大纲。自2000年从波音公司退休后，作者受聘于恩布利-里德尔航空大学，从事航空维修管理课程的教学工作。本书是他为该课程撰写的教材。

维修的必要性
在热力学中有一个不容易被理解的概念：熵。生物物理学家兼科普和科幻作家阿西莫夫博士认为，可以把熵理解为图纸上的完美系统与现实世界中的实物系统之间的差异。即，人们可以在纸上设计出各种完美的系统，但无法在现实世界制造出各种完美系统。现实中，没有任何东西是十全十美的。
设计各种系统或部件，不仅受现实世界的条件限制（自然熵），而且还受其他许多人为条件的限制（人造熵）。设计师只能在现有的条件下制造出最好的系统，尽量减少（不是消灭）设计系统的熵。
熵不仅存在于每个系统，而且总是在不断扩展。这就意味着设计上的完美性（实际上不完美）不是永恒的。有些部件或系统的性能在使用后将会变差，使用不当也会引起性能过早变差或变坏，甚至直接导致损坏。系统的这种变质或变坏标志着该系统的总熵在增加。因此，工程师的工作是在设计过程中尽量减少系统的熵，而机务人员的工作是在系统使用寿命期内努力减少该系统熵值的自然和持续的增长。
两种类型的维修
随着时间的推移，系统的性能会变差。当系统性能恶化到一定程度时，就要采取一些纠正措施，以便使系统恢复到原来的设计水平，这种维修称作预防性维修，通常按规定间隔进行。
为了确保系统的完美性，需要广泛的试验、排故、调试，而且还常常需要对零部件或子系统进行更换、翻修或彻底大修。因为故障发生在不同的、没有预料到的间隔时间上，所以把排除故障采用的维修措施称之为非计划性维修。
可靠性
系统的完美性也可称为系统的可靠性。设计本身的完美性水平称为该系统固有的可靠性。系统固有的可靠性的提高不是通过维修能达到的，但要求运营人随时保持这种可靠性水平。
故障率模式
所有系统和部件发生故障的速率、磨损或失效形式是不同的。对部件和系统开展的维修与故障率和故障模式有关。美国联合航空公司的研究表明，仅有11%的项目有确定的寿命限制和/或损耗周期，可以进行计划性维修。其他89%的项目则要到故障出现才采取措施，即非计划性维修。需要以系统的方式处理维修问题，以便减少非计划性维修的高峰周期。
其他的因素
为了解决由于一些部件因故障而引起的运营中断问题，工业部门开发出了三套管理技术，即：设备余度、航线可更换组件（LRU）和飞机最低放行要求。有了这三种管理措施，能够帮助减少运营中断时间。
制定维修大纲
飞机的部件和系统迟早会出现性能衰退或完全失效，设备使用不当也会引起损伤或破坏，这时需要采取维修措施。部件和系统失效的方式和时间是不同的。航空公司的维修和工程部门应当能够对飞机及系统的维修制定出一个可行的大纲。
维修大纲的制定
民用航空维修大纲是工业部门根据以下两种基本方法制定出来的：面向过程的方法（老旧飞机）和面向任务的方法（新型飞机）。面向过程的维修方法采用定时（HT）、视情（OC）和状态监控（CM）等3种方式来完成计划性维修。而面向任务的维修方法是以预先规定的维修任务，预防在使用过程中发生故障。
MSG（维修指导小组）方法
这是波音公司在1968年为波音747飞机制定维修大纲而采用的一种创新的方法。经过近40年的发展，MSG方法已从MSG-1发展到MSG-3。
1968年，针对当时最大的民用飞机波音747，波音公司组织了本公司设计和维修大纲小组、供应商、航空公司以及美国联邦航空局的代表，分为6个工业工作小组（IWG）：结构、机械系统、发动机和辅助动力装置（APU）、电气与航电系统、飞行控制与液压系统、区域。每个小组针对自己所负责的系统，以相同的方法制定出初始维修大纲。
MSG-1方法在波音747飞机上运用很成功，稍加修改后适用于其他的飞机，并被命名为MSG-2。在1972年，欧洲的飞机制造商对该方法略作修改形成新的方法，称作EMSG方法。
面向过程的维修
根据MSG-2方法制定维修大纲，对飞机的每类组件（系统、部件或设备）采用由"从下往上"的分析方法，为其确定适宜的维修方式：定时、视情或状态监控。
定时维修是一种故障预防维修方法，它要求在规定的时间间隔之前，将一个项目从飞机上拆卸下来，进行大修、部分大修（修复）或者报废。
视情维修是一种故障预防维修程序，它要求按照适当的物理标准（损耗或衰变）对具体项目进行定期的检查或测试，以便确定该项目是否能够继续使用。在视情检查发现故障之后，必须对部件进行大修或修复，至少要更换掉超出容限的那些零件。
状态监控是当定时和视情维修都不适用时采用的一种方法。状态监控需要掌握没有固定寿命期或明显磨损周期的部件或系统的故障率、更换等。
面向任务的维修
是根据MSG-3制定的维修大纲。MSG-3是一种"从上往下"或称"故障结果"逻辑方法，从飞机系统的最高管理层面而不是在部件层面进行故障分析，确定适合的计划维修任务，以防止故障发生和保证系统的固有可靠性水平。MSG-3将维修任务分为三种：机体系统任务、结构项目任务以及区域任务。
机体系统的维修任务有八项：润滑、勤务、检查、功能检查、运营检查、目视检查、修复、报废。结构项目的维修任务：一般目视检查、详细检查、特别详细检查。区域维修任务：保证飞机规定区域内的所有系统、部件和装置都受到足够的监控，以确保安装和总体状态的安全性。
维修大纲文件
通过MSG-3分析，可以制定出新型飞机的初始维修大纲供运营人使用。飞机制造商以局方批准的文件，即维修审查委员会（MRB）报告，形式予以发表。该报告包括初始计划维修大纲，运营人根据此大纲制定出航空公司维修大纲以获得局方批准。
维修审查委员会报告包括了系统和动力装置维修大纲、结构检查大纲和区域检查大纲，而且还包含飞机区域图、术语汇编，以及缩写和简略语表等。
除了MRB报告外，飞机制造商还提供维修计划文件。在波音公司称为维修计划数据（MPD）文件，空中客车公司称为维修计划文件（MPD）。这些文件中包含了来自MRB报告的所有维修任务，还包括了飞机制造商建议的补充任务。维修计划文件用不同的方式对各项任务进行分类，以便于计划的制定。该文件常常以字母检（如"C"检和"D"检）或按小时数、周期和日历时间进行分类。
　　定义、目的和目标
定义
维修是保证系统以设计的可靠性和安全性水平，持续执行预期功能的过程。此定义不仅包含了保证设备或系统正常持续运营所需的勤务、调整、更换、修理、大修等一切工作，同时还强调设备是为完成特定的工作任务而设计的，有其固有的或设计的可靠性和安全性水平。不是所有的系统和部件都会按相同的方法进行维修。例如，有些项目需要持续的勤务和调整，有些项目则需要滑油、润滑、或者补充液体，有些项目可能需要大修、更换部件等，以便达到基本目标。
机械师、技术员、维修工、工程师
本书把在航线、机库或车间进行维修的人员分别称为机械师、技术员或维修工，而把在技术服务部门工作的称为工程师。
运营与功能（Operational and functional）这两个词与试验设备、系统或部件的程序一起使用，有很大的差别。运营检查是指按照正常方式运行设备、系统或部件，确定其是否可以用来实现预计的目的，不需要任何专用特别试验设备或工具，也不需要采取什么措施。这是一个故障发现任务，不需要量化。功能检查是指采用必要的设备和工具来检查设备、系统或部件，准确测量某些参数，以确定每一项功能是否在规定的限制范围内执行。
目的和目标（Goals & Objectives）
目的是指在时间或空间上所要达到的那个点，或者是要取得的一个成绩水平。目标是为达到即定的目的所采用的措施或行动。换句话说，目的是要达到的点，而目标是怎样计划去达到那个点。
维修大纲的目的
航空公司维修大纲的目的是（1）向飞行部门按时交付适航的飞行器，满足飞行计划的需要。（2）所交付的飞行器的维修工作已经完成或被推迟。局方要求，维修应当按照规定的间隔和标准完成。如果由于缺少零件、合格的维修人员或者受时间限制，允许适当推迟。
维修大纲的目标
（1）保证实现设备的固有安全性和可靠性水平；（2）出现性能衰退时，将安全性和可靠性恢复到固有的水平；（3）未能达到固有水平时，需要收集调整和优化维修大纲所需的信息；（4）对固有可靠性不够的项目，需要收集信息进行设计改进；（5）以最低的总费用完成上述目标。
设备在投入运营后，出现问题不能一味指责制造商，航空公司必须首先调查自己的运营状况。必须记住，上述与航空公司实现其维修大纲目标有关的任何领域出现严重问题，都会影响航空公司从局方获得运营许可。所以航空公司需要密切监控自己的运营状况，一旦发现问题就应当予以纠正。
维修大纲内容
计划维修，用以保持设备和系统处于最佳运营状态（目标1）；非计划维修，用以解决运营中的故障（目标2）；持续分析和监控，以改进维修大纲（目标3）；或者要求设备重新设计（目标4）；努力减少维修费用（目标5）。
　　航空适航审定要求
飞机取证
一架民航飞机需要获得3类证书：型号合格证、生产许可证和适航合格证（适航证），分别证明航空器的设计、制造以及航空器本身是符合要求的。
型号合格证
为商业和私人运营而设计和制造的航空器必须拥有经局方批准的型号合格证（TC），由设计部门申请。型号合格证明确规定组成该型号的航空器及其发动机、各种仪表、系统和设备。型号合格证在初始设计阶段开始申请，直到航空器实际制造出来、经过试飞并证明满足了各项安全与适航标准后才予以颁发。
生产许可证
一旦获得了型号合格证，制造商必须向局方申请生产许可证（PC）。制造商需要拥有必要的生产设施，并建立了有效的质量控制大纲，以保证所生产的每一个组件都是按照型号合格证的标准制造，才能获得生产许可证。每一架飞机都必须按照型号合格证的标准生产。
适航合格证
制造商所生产的每一架飞机都需要有局方颁发的适航合格证，以证明此飞机已经过检查，符合型号合格证的要求并具有适航状态。适航合格证由制造商提出申请，当航空器经过各项检查并成功地通过飞行试验后，由局方颁发。适航合格证包含航空器独有的序列号（尾号）。
交付检查
　飞机交付之前，客户需对航空器进行检查，以确认该航空器是否按照顾客的规范和要求制造的。这种检查可以很粗略，也可以很详细。通常包括客户的飞行员和客舱乘务员的试验飞行。发现偏差都应由制造商在飞机交付之前予以纠正。
运营人审定
欲成为运营人，必须提供必要的文件资料，以证明自己了解商业航空的经营业务，了解商业航空的运营和维修业务，执行该业务所必需的人员、设施和程序均已到位。在美国，先由运输部颁发公共运输合格证，授权持有人从事商业运输。之后由局方颁发运营合格证，此证书永远有效，但不能转让。
1958年，美国联邦航空法要求航空公司为每一种开展商业服务的航空器制定运营规范（Ops Specs）。除了具体信息外，运营规范还需要列出航空公司其他的与该型飞机运营相关的参考文件。运营规范列出：要提供的服务类型，从事客运还是货运，或者兼而有之；航空器型号；航线；机场和备降机场；每一个航路上要使用的导航和通信设施；航路点；在每一个机场的起飞和进近航路，包括一些备用进近航路。
运营规范还必须规定适用于该型飞机的维修和检查大纲，包括计划的和非计划的维修大纲、检查大纲，以及发动机和设备的修理大纲。有关维修的质量保证和可靠性大纲也需作出规定。如果飞机或系统的维修是在第三方进行的，那么这种外委维修协议也必须在运营规范中加以说明。
运营规范文件是一份详细的文件，需由局方指定的主管维修检查员（PMI）和航空公司的有关人员一起制定。
人员审定
按照美国联邦航空条例第121部的规定，航空公司运营业务的最低要求是：航空公司必须有足够的、全职的、合格的管理和技术人员，以保证其运营的高度安全性。基本的人员设置要求是：安全总监、运营总监、维修总监、总飞行师和总检查员。在这类岗位的人员，必须经过必要的培训、有必要的经历和专业技能。
维修人员必须经过基本维修技能和被指派要维修的具体设备的培训，并获得维修执照（即一定等级的证书）。美国联邦航空局规定：有资格获得维修证书的人员必须年满18岁，并能够读、写、说和懂英语。维修管理人员也必须对英语有同样的熟练程度。飞行机组也必须经过适当的培训，并且应获得对相应飞机的飞行执照。
航空界的相互促进
航空界包括飞机制造商，部件、系统和附件制造商和销售商，航空公司运营者，第三方维修企业（即对外承包或外委的维修单位），行业协会（如ATA和IATA），飞行员、客舱乘务员、机械师工会以及规章制定当局等。各个专业组织应携手合作，促进航空业在技术和运营方面实现持续的质量改进与发展。
维修文件
维修一架现代喷气式客机所需的书面文档几乎与飞机自身的重量是相同的。近几年来，虽然电子文档已替代了纸质文件，但是对资料和报表的需求依然还在。这些文件包括飞机制造商和系统/设备制造商的文件；局方的文件；航空公司为不同的维修程序而制定的文件。
制造商的文件
由飞机制造商向营运人提供的用于飞机维修的文件包括：飞机维修手册（AMM）、部件维修手册（CMM）、供应商手册（VM）、故障隔离手册（FIM）、故障报告手册（FRM）、图示零件目录（IPC）、储存与恢复文件（SRD）、结构修理手册（SRM）、维修计划数据文件（MPD）、原理图手册（SDM）、布线图手册（WDM）、主最低设备清单（MMEL）、签派偏差指南（DDG）、构型偏离清单（CDL）、工卡（TC）、服务通告（SB）、服务信函（SL）、维修建议等。
局方文件
局方颁发的与飞机维修相关的文件较多，比较重要的文件有：航空条例（FAR或CCAR）、咨询通报（AC）、适航指令（AD）、法规制定提议通知（NPRM）等。
航空公司制定的文件
运营规范（Ops Specs）、技术政策与程序手册（TPPM）、检查手册（IM）、可靠性大纲手册（RPM）、最低设备清单（MEL）、工卡（TC）、工程指令（EO）等。
ATA文件标准
航空公司的航线维护人员，特别是还要为其他航空公司的飞机提供航线维修的，需要对多种飞机提供服务。由于飞机制造商相互之间是独立的，所生产飞机的维修手册相互之间各不相同。为了减少航线维修的混乱，美国航空运输协会对维修手册中的所有编排进行标准化，以便于所有飞机制造商的文件更协调一致。对飞机的各个系统或系统类型都有指定的章节进行描述，如液压系统为ATA第29章、无线电设备为ATA第23章等。
维修大纲要求
局方要求每一家商业航空公司都必须制定一套运营规范（Ops Specs），对航空公司的运营和维修大纲加以描述。美国联邦航空局在咨询通报AC120-16D中对航空承运人的维修大纲规定了以下基本要求：（1）适航责任；（2）维修手册；（3）维修机构；（4）维修计划；（5）维修记录保存系统；（6）维修与改装的完成与批准；（7）外包维修；（8）持续分析与监控；（9）人员培训；（10）有害材料和危险物品。
维修大纲补充要求
除了上述的维修大纲基本要求，还有许多其他业务部门是有效地贯彻维修与工程大纲所必需的：工程、航材、计划、维修控制中心、培训、计算机维修管理以及技术出版物等。
机务工程部门
一个典型的中型航空公司的机务工程部门的组织机构体现了3类管理理念，即控制幅度的理念、类似功能分组的理念、生产（维修与工程）与监管功能分离。
维修与工程副总裁在航空公司的组织机构处于较高的级别，直接受航空公司总裁或首席运营官的领导，与飞行副总裁平级。
总监机务工程部门有5大职能，各职能部门设有一名总监：技术服务、飞机维修、部件修理、航材和维修大纲评估。
经理和主管在每个职能部门的总监下面有若干名经理负责一个专门的领域。在每个经理负责的领域内的具体业务由专家型的员工完成，并由专人监督。技术服务总监下面有工程经理、生产计划与控制经理、培训经理、技术出版物经理、计算机服务经理；飞机维修总监下面有机库维修经理、航线维修经理、维修控制经理；部件修理总监下面有发动机经理、电子和电气设备经理、机械部件经理、结构经理；航材总监下面有采购经理、仓库经理、库存控制经理、运送和接收经理；维修大纲评估总监下设有质保经理、质量控制经理、可靠性经理、安全性经理。
还应当指出，这种组织结构不完全适用于所有航空公司，比如有的航空公司不开展机库维修业务，因此就不需要机库维修部门。同样，有些航空公司把车间维修外包给一个或更多的单位。有某些职责不是航空公司自己执行的，但这些职责不能少。