史永勝，于文龍

（中國民航大學(xué)航空工程學(xué)院，天津 300300）

維修作業(yè)動作連貫性對維修效率的影響研究

史永勝，于文龍

（中國民航大學(xué)航空工程學(xué)院，天津 300300）

通過對航空維修現(xiàn)狀的分析得知提高維修效率具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。從單項作業(yè)類別差異、作業(yè)位置、作業(yè)工具相近性3個方面討論了維修動作連貫性如何影響航空維修效率。通過對B737飛機(jī)前起落架機(jī)輪的拆卸仿真,并以其中部分螺帽的拆卸動作為例,對不同情形下的維修動作進(jìn)行分析對比。證明改進(jìn)維修動作的連貫性,可以大大提高維修作業(yè)的效率。

航空維修;連貫性;效率

航空維修是保證飛機(jī)安全和適航性的前提，也是航空業(yè)的重要組成部分?；诰S修作業(yè)的特點(diǎn)，提出維修工作的層次結(jié)構(gòu)，包含維修任務(wù)層、維修作業(yè)層和維修動作層，如圖1所示。其中維修任務(wù)由一系列的維修作業(yè)組成，維修作業(yè)又由一系列的維修動作組成。人是維修動作的實(shí)施者，是影響維修效率的重要因素。維修過程中維修人員動作的連貫性對維修效率的影響顯而易見，因此，研究其如何影響維修效率則顯得尤為重要[1-3]。

圖1 維修工作層次結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Maintenance work hierarchy

所謂動作連貫性是指在維修過程中，彼此相關(guān)聯(lián)的2個或2個以上的維修動作前后組合的程度[4]。維修動作的連貫性是從動作的銜接方面進(jìn)行的描述。維修動作的連貫性與維修人員的專業(yè)水平及身體素質(zhì)、維修工卡的制定、維修工具種類的情況、航材的供應(yīng)狀態(tài)等有關(guān)。因此要通過對其進(jìn)行分析，使得在現(xiàn)有的維修條件下，根據(jù)維修人員生理水平和專業(yè)水平合理地安排工作，提高維修工作的效率。

1 影響維修動作連貫性的因素

每個類別的維修作業(yè)可以看成是一組動作組合，完成其所需要的時間由2部分組成，第1部分為完成各個動作所需要的時間，可以用T1，T2，…，Tn來表示，第2部分是每2個工作動作之間的過渡時間，包括觀察和判斷、作業(yè)位置轉(zhuǎn)換、工具的選取和更換等，可用t1，t2，…，tn來表示，則總維修時間就是在維修單項作業(yè)效率不變的情況下，要想進(jìn)一步提高維修作業(yè)效率，則要減少過渡時間，通過提高維修作業(yè)動作的連貫性，達(dá)到減少維修過渡時間提高效率的目的。下面從3個方面分析影響動作連續(xù)性的因素。

1.1 單項作業(yè)類別差異因素

相似類別的作業(yè)能夠獲得較高的動作連續(xù)性。相似類別作業(yè)是指維修工作原理相同、操作步驟相近的作業(yè)，維修人員在進(jìn)行此類作業(yè)時，對作業(yè)內(nèi)容理解、觀察和判斷所用時間相對較少，進(jìn)而動作停頓時間減少，連貫性增強(qiáng)。

在維修作業(yè)工卡編排過程中，如果能將此類作業(yè)安排在一起，則提高了動作的連貫性，減少2個操作動作之間的間隔時間。

1.2 作業(yè)位置因素

不同的作業(yè)位置安排將會對維修動作的連貫性造成不同的影響。作業(yè)位置是指一系列作業(yè)中不同的工位變化。作業(yè)位置的安排除了考慮類別的相似性以外，還應(yīng)該遵循路線最短原則，這樣可以很大程度上減少作業(yè)位置轉(zhuǎn)換占用的過渡時間。

在工作開始前，分析所要從事工作的不同位置，然后計算并找出最優(yōu)路徑，盡量減少從一個作業(yè)位置到另一個作業(yè)位置的轉(zhuǎn)換時間。這樣符合動作的經(jīng)濟(jì)性原則，減少動作的浪費(fèi)和過渡時間，提高了維修動作的連貫性。

1.3 作業(yè)工具相近性因素

維修工具的選取將會占用大部分的過渡時間，選取合適的作業(yè)工具將有助于提高維修動作的連貫性，減少過渡時間。作業(yè)工具的相近性原則是指從事一系列維修操作時，所選的工具屬于類似的物理特性和用途，一組工具能夠完成一組相似的工作。作業(yè)工具的相近性原則便于工具的管理和使用，使得維修人員在一系列維修操作的過程中將會減少工具選取、工具更換等占用的過渡時間，提高動作的連貫性，同時也提高效率；另外由于工具的更換和選取次數(shù)減少，也減少了人為差錯的產(chǎn)生[5]。

2 維修作業(yè)連續(xù)性對維修效率影響分析

本文以B737-800型飛機(jī)起落架維修過程拆卸機(jī)輪螺帽為研究案例，采用Delmia軟件量化分析維修動作連貫性對維修效率的影響。

2.1 維修場景的建立

在Delmia的仿真分析模塊中導(dǎo)入在CATIA中已經(jīng)建立好的各種維修資源模型，如圖2所示。維修資源包括與維修相關(guān)的一切輔助設(shè)施、設(shè)備、工具，包括維修場地、起落架模型、維修工具（扳手、鉗子、工作梯等）、設(shè)備設(shè)施等，廣義上虛擬人模型也是維修資源模型的一種[6-8]。

圖2 仿真場景Fig.2 Scenario simulation

2.2 維修仿真的進(jìn)行

在仿真之前首先要按照預(yù)定的拆卸順序進(jìn)行動作編排。根據(jù)所要進(jìn)行的維修作業(yè)，操作流程為：

1）完成一個工位的工作，取下一個工位所需要的工具；

2）走到工作位置，進(jìn)行工作前的準(zhǔn)備，包括取出工具、查看維修事項等；

3）進(jìn)行維修作業(yè)。

為了對比，選擇2種不同情況下拆卸飛機(jī)前輪的操作，并進(jìn)行了仿真。情況1是在此工作開始的上一組工作是維修電子類部件，下一個工作的工具沒有在預(yù)定的位置。情況2是上一個工作是更換主起落架機(jī)輪，工具箱在預(yù)定位置。通過對以上2種情況下進(jìn)行的仿真進(jìn)行對比，可以看到安排工作類別、工作位置、工具種類的差異對維修動作連貫性的影響。參見兩種情況下的甘特圖時間表，如表1和表2所示。

表1 情況1甘特圖時間表Tab.1 Gantt chart of Situation 1

表2 情況2甘特圖時間表Tab.2 Gantt chart of Situation 2

從表1和表2中不難看出，兩種情況作業(yè)類別的安排不同，情況1中維修人員在進(jìn)行完電子類器件的維修后，需要去取下一個維修的工具，使得維修時間增加，并且對其接下來從事的機(jī)械類維修要有一定的適應(yīng)時間，這使得維修人員需要更多的時間進(jìn)行觀察和判斷，導(dǎo)致每個步驟中維修人員的維修動作過渡時間加大；情況2中維修人員先后從事的均為同一類維修工作，因?yàn)楣ぞ哌x取時已考慮到維修工具的相近性原則，不需要再去單獨(dú)更換維修工具箱，減少從維修工位到工具室的行走時間，并且維修人員在操作的過程中不需要很多的時間進(jìn)行觀察和判斷，還能熟能生巧，降低維修動作的間隔時間，提高維修動作的連貫性，兩種情況拆卸時間對比如圖3所示。

圖3 拆卸時間對比Fig.3 Removing time comparison

從圖3可知，情況1中維修人員所用的時間一直高于情況2中所用時間。這說明維修作業(yè)類別、維修位置、維修工具的選取等會對維修動作的連貫性造成影響，進(jìn)而影響維修效率。

3 MOD法對維修動作的分析對比

為進(jìn)一步說明維修動作連貫性對維修效率的影響，引入國際上先進(jìn)的動作分析法MOD法進(jìn)行了分析，借助它根據(jù)人的基本動作時間來規(guī)定達(dá)到一定效能水平的作業(yè)時間，這是國際公認(rèn)的制定時間標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)技術(shù)[9]。

MOD法將人力操作的基本動作歸納為21種，將手指的動作記為一個時間單位，即1 MOD=0.129 s，其他部位的動作時間是手指動作的整數(shù)倍，并用標(biāo)準(zhǔn)符號規(guī)定。MOD法可以對維修動作進(jìn)行分析，其優(yōu)勢在于不用現(xiàn)場對維修動作時間進(jìn)行抽樣，便可在虛擬環(huán)境下進(jìn)行維修性設(shè)計，并可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化改進(jìn)，對多余動作進(jìn)行刪除或者修改，并進(jìn)行規(guī)范，從而達(dá)到維修過程中改善維修動作連貫性，提高效率的目的[10-11]。

本文以機(jī)輪拆卸中的螺帽拆卸為示例來進(jìn)行分析。為此，要對維修中的動作進(jìn)行更加細(xì)致的剖析，動作的順序如下：

1）走到前起落架位置，蹲下，彎腰拿起六頭扳手；

2）找準(zhǔn)螺帽位置，彎腰低頭，對準(zhǔn)螺帽口插入六頭扳手；

3）手腕向下轉(zhuǎn)動，然后回到原位，再次向下轉(zhuǎn)動，大概反復(fù)此過程3～5次可將螺帽取下，手腕轉(zhuǎn)動幅度不要太大，以免造成疲勞或者操作人員受傷。

4）右手放回拆卸前位置，左手伸出取下螺帽，彎腰將螺帽放在地上，然后再次循環(huán)拆卸剩下的螺帽。

對于情況1和情況2中的動作，分別用MOD法進(jìn)行對比，結(jié)果如表3所示。

表3 MOD法動作分析對比表Tab.3 Motion analysis and comparison of MOD

通過表3可知，情況1所用的操作時間為T=（196+45+110+79）MOD=430×0.129 s=55.47 s，設(shè)放寬率為20%，則情況1最終時間為T=55.47× 120%=66.56 s。情況2的最終時間為T=（94+42+ 40+62）MOD×120%=238×0.129 s×120%=36.84 s。從時間看也符合實(shí)際中維修所用的時間，并進(jìn)一步驗(yàn)證了維修工作中維修動作連貫性對維修效率的影響。

4 結(jié)語

通過對維修作業(yè)中的動作連貫性概念的定義，從工作類別差異、工作位置、作業(yè)工具相近性3個方面分析了其影響因素，并用Delmia軟件對機(jī)輪的拆卸進(jìn)行了仿真，利用MOD法對其進(jìn)行了具體動作分析，可知合理安排工作類型、工作位置，選擇合適的工具可以大大提高維修動作的連貫性，從而減少維修動作的過渡時間，提高維修效率。

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（責(zé)任編輯：劉智勇）

Effect of maintenance action coherence on aviation maintenance efficiency

SHI Yong-sheng，YU Wen-long
（College of Aeronautical Engineering，CAUC，Tianjin 300300，China）

According to analysis of present aviation maintenance situation，it is of great practical significance to improve aviation maintenance efficiency.The effect of aviation maintenance coherence on aviation maintenance efficiency is mainly discussed from job category differences，job locations and similarity of job tools.The simulation of B737 aircraft nose landing gear wheel disassembling is presented to introduce the theory of action analysis.Nut removal is taken as an example to analyze and compare the maintenance action under different scenarios.Finally，it is proofed that the coherence advancement of aviation maintenance greatly improves aviation maintenance efficiency.

aviation maintenance；coherence；efficiency

V267+.4

:A

:1674-5590(2015)02-0011-03

2013-12-24；

:2014-03-06

國家自然科學(xué)基金項目（61179048）；天津市科技支撐計劃重點(diǎn)項目（11ZCKFGX04100）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項（ZXH2012D003）.

史永勝（1965—），男，遼寧錦州人，教授，博士，研究方向?yàn)楣收显\斷與結(jié)構(gòu)修理、專家系統(tǒng).