民用飞机全寿命维修成本控制与分析关键问题研究

论文摘要

随着科学技术的发展,设备性能和技术复杂度的提高,民用飞机的维修成本已经达到了购买价格的三分之二,直接运营成本的10%20%,是全寿命周期成本的一个重要组成部分。无论是航空公司还是飞机制造商都给予了它极大的关注。在国内当前正在大力发展民用飞机的形势下,本文以维修成本为研究对象,以提高民用飞机的市场竞争力为目的,从全系统、全寿命的角度研究了维修成本控制与分析的基本概念、主要内容和实施程序,并在解决个别难点问题的基础上构建了较为完整的方法体系,同时开发了实用化的辅助决策支持系统。国内民机发展相对落后,型号研制缺乏原准机,维修成本数据积累也比较有限,给研制初期整机维修成本的目标预测带来了很大困难。针对这一难点,本文提出了通过比较新机和多个类似机型之间的相似性并在这些类似机型维修成本基础上进行修正得到新机维修成本预测值的思路,且引入了案例推理理论,形成了CBR-DMC方法。该方法包括案例检索、案例调整、案例修正和案例学习四个步骤,能够很好的满足实际工程需求。为了保证维修成本目标与设计要求、维修要求和市场要求的一致性,研制初期整机维修成本的目标评估非常复杂,现有方法费时费力且不能在目标不合理时及时给出调整方案。针对这一难点,本文提出了两阶段模糊数据包络分析法。该方法视新机与其类似机型的维修任务为决策单元,直接人工时费、直接材料费和间接维修费为模糊输入,遣派可靠度、可用座公里数和损失成本的倒数为模糊输出,经两阶段分析之后,不仅能实现对维修成本目标的有效性评价,而且能实现对不合理目标的及时修正。由于无法找到相似部件以及车间这一级别上不同部件维修活动的单位费用经验值,在飞机设计阶段完成维修成本预计也存在较大困难。针对这一难点,本文提出了根据部件种类、单价、平均车间修理时间和平均非计划拆卸间隔时间这些设计可知参数预计飞机部件维修成本的免疫粒子群组合预计方法（IA-PSO方法）。该方法以多种单一预计模型为基础,由免疫算法改进后的粒子群算法为每个模型分配权重,能够综合利用不同模型带来的有效信息。小样本情况下进行发动机单次送修成本的估算是在飞机使用阶段控制维修成本的一大难题。针对这一难点,本文提出了根据送修状态和送修级别,应用多支持向量机集成估算发动机送修成本的方法。该方法利用粗糙集属性约简扰动样本集生成多个个体,利用灰关联理论计算个体选择概率并通过设置概率阈值选择个体,最后由简单平均得到估算结果。经实际工程验证,效果很好。在解决以上四个难点问题的基础上,本文提出了在我国开展民机全寿命维修成本控制与分析的工作目标、工作范围、工作内容与工作程序,并构建了较为完整的方法体系,同时开发了决策支持系统CAMCAS。文中的理论和方法在中航商用飞机有限公司和中国国际航空公司西南分公司取得了良好的应用效果。这一工作有助于国内航空界从整体上把握维修成本的控制与分析问题,并提供了方便、实用的方法和工具。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和问题的提出
• 1.2 民用飞机的维修成本
• 1.2.1 定义和组成
• 1.2.2 主要影响因素
• 1.3 维修成本的控制与分析
• 1.3.1 典型的全寿命控制
• 1.3.2 研制阶段的分析
• 1.3.3 使用阶段的分析
• 1.4 维修成本方面的国内外研究现状
• 1.4.1 国外研究情况
• 1.4.2 国内研究情况
• 1.4.3 总体发展趋势
• 1.5 主要研究内容和章节安排
• 第二章 整机维修成本在类似机型支持下的预测与评估
• 2.1 维修成本的目标值
• 2.1.1 目标值的概念
• 2.1.2 目标的预测与评估
• 2.2 基于案例推理的DMC 预测
• 2.2.1 现有目标预测方法
• 2.2.2 案例推理预测的提出
• 2.2.3 CBR-DMC 方法
• 2.2.4 CBR-DMC 实现
• 2.2.5 实例验证
• 2.3 基于两阶段模糊数据包络的评估
• 2.3.1 现有目标评估方法
• 2.3.2 数据包络评估的提出
• 2.3.3 两阶段模糊数据包络分析
• 2.3.4 目标评估的实现
• 2.3.5 实例验证
• 2.4 本章小结
• 第三章 部件维修成本在设计可知参数基础上的预计
• 3.1 设计中的维修成本预计
• 3.2 传统预计方法
• 3.2.1 部件预计方法
• 3.2.2 系统预计方法
• 3.2.3 国内遇到的难点
• 3.2.4 解决难点的思路
• 3.3 设计可知参数基础上的部件预计
• 3.3.1 概念模型
• 3.3.2 单一模型及效果
• 3.3.3 组合预计的提出
• 3.4 基于免疫粒子群算法的组合预计
• 3.4.1 粒子群优化算法
• 3.4.2 免疫粒子群预计方法
• 3.4.3 实例验证
• 3.5 本章小结
• 第四章 发动机单次送修成本在小样本情况下的估算
• 4.1 发动机的送修成本
• 4.2 送修成本估算的一般方法
• 4.2.1 通用和罗罗的方法
• 4.2.2 其它主要方法
• 4.2.3 小样本下估算的难点
• 4.2.4 解决难点的初步思路
• 4.3 基于支持向量机的送修成本估算
• 4.3.1 主要步骤
• 4.3.2 验证和结论
• 4.4 基于粗集和灰关联的多SVM 集成估算
• 4.4.1 SVM 集成学习框架
• 4.4.2 粗集理论下的SVM 个体生成
• 4.4.3 灰关联理论下的SVM 集成
• 4.4.4 实例验证
• 4.5 本章小结
• 第五章 民机维修成本控制与分析方法体系的构建
• 5.1 方法体系构建的基础
• 5.1.1 工作目标与范围
• 5.1.2 工作内容与程序
• 5.2 全寿命维修成本控制与分析方法体系
• 5.2.1 方法体系架构
• 5.2.2 维修成本目标值确定方法
• 5.2.3 维修成本分配方法
• 5.2.4 维修成本预计方法
• 5.2.5 维修成本评估方法
• 5.3 企业应用情况
• 5.3.1 中航商飞ARJ21 飞机上的应用
• 5.3.2 西南航空 RB211 发动机上的应用
• 5.4 本章小结
• 第六章 民机维修成本分析与评估系统的开发
• 6.1 系统总体设计
• 6.1.1 系统需求与目标
• 6.1.2 系统模块与功能
• 6.1.3 系统应用流程
• 6.2 系统具体实现
• 6.2.1 系统实现的主要步骤
• 6.2.2 数据库的设计与实现
• 6.2.3 应用程序开发与实例
• 6.3 与其它软件的比较
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工作要点与贡献
• 7.1.1 本文研究的工作要点
• 7.1.2 本文研究的主要贡献
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文