鉴于传统维修理论承认随机失效导致许多非计划维修工作的不足，本文引入了无维修使用期(Maintenance Free Operating Period，MFOP)的新概念。通过MFOP可以消除非计划维修，大大提高飞机的固有可靠性，降低维修费用。本文介绍了MFOP的定义、优越性和实现等内容。
航空维修的新概念：无维修使用期
New Concept of Aviation Maintenance．I Maintenance Free Operati ng Period
◎吴海桥刘毅何钟武丁运亮／南京航空航天大学
无论军用飞机和民用飞机，维修性都是影响其全寿命费用的重要因素。实际使用经验表明，对于军机其维修保障费用往往比采购费用更为可观；对于民机而言，维修费用一般占直接使用费用的15％~20％。传统维修理论承认失效的随机性，导致许多非计划维修，花费了大量的人：打和物力。
为此，现代航空维修引入了无维修使用期(Maintenance Free OperatingPeriod，MFOP)的新概念。
MFOP的内容
1．相关概念的定义
MFOP是产品能够完成所有规定任务的使用周期，在该周期内无需任何的维修活动，也没有因系统故障或性能降级导致对用户的使用限制。
在MFOP内，除了日常维护等最少量的计划维修以外，产品无需进行非计划维修活动，从而将产品对维修的需求保持在最低程度。每个MFOP之后紧跟着一个维修恢复期(Maintenance Recovery Period，MRP)，其定义如下：
MRP是产品的停工周期，在此期间通过适当的计划性或修复性维修使系统完全恢复到可使用状态，以保证该系统能够完成随后的MFOP。MRP的时间和程度直接与各个系统的MFOP有关。
MFOP是从传统的保质期概念的拓展，它从用户角度出发，将现有的保质期扩展至产品的全寿命。在每个MFOP内以一定的置信度保证产品的零部件工作正常，用无维修使用期生存度(Maintenance Free 0pemthg Pemd Survivability,MFOP)来进行衡量。
MFOPS是产品在规定的工作环境下，在MFOP时间内能正常工作，无需进行任何非计划维修的概率。
2．MFOP的优越性
(1)能够大大提高飞机的固有可靠性
1986年，美国空军通过国防部颁发了军用规范MIL-A-87244《航空电子设备／电子设备完整性大纲(AVIP)要求》，以完整性大纲来保证机载和地面电子设备的可靠性和其他品质，用完整性中的耐久性参数MFOP代替传统的可靠性参数——平均故障间隔时间(Mean Time Between Failures，MTBF)，进行设计和生产。
基于MTBF方法允许随机失效的存在，只要求失效不超过许可的数量和范围，致使人们的注意力偏离彻底查明失效机理的方向，对失效的研究不够彻底，容忍一些不明原因的失效存在。用MFOP代替MTBF或故障率，由于它反映或跟踪系统的全寿命状况，能够促使设计和生产单位对各种失效机理进行研究，以改进设计和制造，提高飞机的固有可靠性。据文献报道，利用新方法可将目前的电子设备可靠性水平提高10倍左右，满足作战要求。
(2)有利于获得最佳维修方案
MFOP与传统的以MTBF为中心，承认并接受随机失效的设计思想不同，强调可以预计和有保证的可靠性。在应用MFOP时，符合系统工程从设计入手的原则。为了使飞机各个层次的MRP的时间尽可能集中，在设计的开始阶段就应该对各系统、子系统和航线可更换件(Line Rephceable Unit LRU)等的可靠性进行综合权衡，以实现更可行的、更经济有效的和更优化的MRP，从而使整机的MRP达到最佳，确定出最好的维修方案。
(3)在保证飞机可用性的前提下，降低维修费用
MFTO彻底摒弃了随机失效和不可靠性的设计思想，从源头上减少了维修工作量。由于飞机在MFOP中只需进行日常维护，而且所有的维修工作都是“计划的”和“确定的”，便于用户进行自身特点进行最优化安排，在保证飞机可用性的前提下，能够大大缩减了维修费用。例如，在英国皇家空军飞机的研制中，利用MFOP可以节约15％- 20％的维修费用。
(4)有利于提供更有用的决策消息
有效的信息和数据是可靠性工程的基础。按MFOP思想设计的信息系统能够提供产品寿命和计划维修周期等直接反映可用性的数据．以此为基础进行以可靠性为中心的维修将更可靠、更经济。
3．MFOP的实现
(1)观念的变革
实现MFOP首先要建立在飞机全寿命周期内追求可预测的：和有保证的可靠性的新设汁思想，在全寿命周期的各个阶段，从高层管理人员到普通员工，从飞机制造商到用户，从设计人员、制造人员到维修人员，都要普遍灌输MFOP的思想，使大家都认识到并非所有的失效均与使用寿命无关，而这正是当前世界大多数国家的标准中所采用的假设。通过彻底转变现有观念，建立用户和制造商之间的相互信任、通力合作的伙伴关系，来保证MFOP思想的顺利实施。
(2)MFOP的实现手段
(a)改革研发流程
实现MFOP需要将基于MTBF的“从上到下”的研发流程改为“从下到上”。根据已掌握的有关环境条件和运行方面的知识，尽量确定出昕研制产品可能的故障机理，通过改进设计和制造手段，消除引发故障的各种因素。
(b)重视早期工作
经验表明，在飞机研制过程中，总体技术方案对全寿命费用的影响约为70％，到设计试验验证工作完成时影响为85％，到研制工作结束时其影响可达95％。因此，从研制初期就应该依据系统工程进行统筹规划，强调MFOP思想，尽量降低研制风险。注意收集相关产品的环境条件、运行隋况和失效特点等使用数据，为设计者尽早进行可靠性设计：利用各种验证技术，尽早暴露出设计缺陷，将宝贵的资源集中应用于正确的研制方向，从而使投入获得最大的产出。
(C)进行费效比分析
英国皇家空军对分别按MFOP和MTBF思想设计的飞机进行了仿真试验，在相同条件下，前者的任务成功概率高于后者经过了可靠性增长后的任务成功概率。但实施MFOP思想也会有风险和潜在的费用增加，例如，该思想所采用的佘度设计和容错技术在提高飞机可靠性的同时也增加了制造成本：为了协调系统的MRP将导致提前更换未失效的零部件，从而增加了航材采购成本。但以上这些问题可以通过非计划维修成本的减少而得到补偿，就已有的情况看，在整体上通常更为经济。因此，在研发过程中，需要经常对提高系统可靠性的要求与所需费用进行综合权衡。
结论
作为一种新的维修概念，MFOP正得到越来越广泛的应用。美国空军新颁布的设备完整性大纲中吸收了MFOP思想，并在F一22飞机上有所体现。英国国防部和英国航空公司协会在设计未来的超高可靠性飞机(Ultra Reliable Aircraft URA)时，已采用了MFOP观念。我国也开展了这方面的研究工作，并已经制定和正在制定相关的国军标。
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发表于 2007-5-3 20:23:36
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