基于射频技术的阻力伞保障流程优化研究

谷雨轩，徐常凯，倪 彬

（空军勤务学院航材四站系，江苏徐州 221000）

0 引言

阻力伞是用来缩短飞机着陆或被迫中止起飞时滑跑距离的减速装置，是保障飞机安全的重要装备。目前，对于阻力伞的使用管理主要以人工记录为主，飞行日保障的阻力伞数量可能达到上百具，处理各个业务流程中的事物也复杂繁多，这给保障人员带来额外的工作压力甚至影响作业效率。随着物联网技术和管理信息系统的逐渐普及，近年来各项飞行保障业务向着数字化、自动化方向发展，通过信息平台实现信息传递和阻力伞使用管理可以有效节省保障业务的时间，提高保障效率，同时达到支撑航空救生保障精细化建设的目的[1]。在信息网络技术平台和物联网技术的基础上，对阻力伞保障流程进行优化研究具有现实意义。

1 基于射频技术的阻力伞保障流程优化总体思路

本文的研究思路是在提出问题和射频技术、物联网技术、流程优化理论的基础上，分析我军阻力伞保障流程现状，设计出基于射频技术的阻力伞保障流程优化方案并进行优化效果评价（图1）。

图1 阻力伞保障流程优化的具体实施步骤

流程优化理论中的ASME（American Society of Mechanical Engineers，美国机械工程师协会）分析法、Petri 网建模法，是对阻力伞保障流程诊断及流程优化效果主要方法[2]。下面将通过这两种分析方法对阻力伞保障流程优化进行定量分析。

2 阻力伞保障流程分析

2.1 阻力伞保障流程现状

阻力伞的保障业务主要涉及阻力伞的接收入库、飞行准备、飞行实施、飞行结束阶段[3]。阻力伞的保障是救生装具室飞行保障的主要日常工作，目前我军阻力伞保障管理中的信息化水平不高，许多信息管理还依赖于手工账和单一的数据文件，在使用管理过程中存在无法掌握阻力伞装机位置、剩余使用次数等问题，人工对数量庞大的阻力伞使用进行跟踪登记，给保障人员造成了很大的压力[3]。

2.2 基于ASME 的阻力伞保障流程分析

ASME 方法是以表格的形式，基于实际调研数据，通过建立分析表来判断阻力伞保障业务活动中各个环节书否属于增值[2]。对于阻力伞保障业务来说，增值活动指的是不能被消除或合并的能够支持保障业务的活动，非增值业务也能够对保障业务提供支持，但是属于非必须活动。

通过调查收集某单位阻力伞保障流程数据，将阻力伞保障的主要业务活动梳理为20 项，建立阻力伞保障业务的ASME分析结果（图2）。

从图2 可以看出，非增值活动占25%左右、占比较高；检查类的流程活动时间占比达到23.6%，其中包含入库检查、装机前检查、包装前检查，如果在装机前检查出现错误时需要重新分配新的阻力伞，就会增加选伞的时间和运输的时间，在阻力伞在信息系统不完善的情况下，人工操作较多；传递活动在时间和数量上占比最多，阻力伞的运输传递是不可消除的增值活动，在这个过程中由于阻力伞流动性比较大，通常无法准确掌握每一具伞的具体状态、使用情况，甚至出现丢伞的情况，对传递活动的把控亟待优化；耽误活动主要涉及领受飞行计划和人工分配货位、备用阻力伞数量和对象的确定，其中的信息处理通常需要有经验的业务人员进行对专业素养要求较高，且为非增值活动。通过以上分析，阻力伞保障业务中存在许多需要改进的业务问题，结合物联网技术对阻力伞流程设计优化营满足以下3 个方面需求：①信息辅助决策减少人工；②阻力伞使用管理可视化；③基础设施改造。

图2 阻力伞保障业务ASME 分析结果

2.3 射频技术在阻力伞保障中的应用

射频系统主要由读写器、电子标签和数据处理系统3 个部分组成[4]。射频技术在阻力伞保障中的应用主要是通过在阻力伞上安装RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）标签结合读写设备实现对阻力伞的使用管理的控制[5]。基于射频技术的阻力伞保障需要信息系统软件和网络硬件搭建的支持来实现阻力伞保障信息、RFID 定位信息的网络传输。

阻力伞保障系统主要分为3 个部分，分别设置在救生装具室、外场工作间、机库，它们之间进行数据传递（图3）。

图3 信息系统网络架构

（1）救生装具室出入库模块：安装在救生装具室出库入库口设置手持PDA（Personal Digital Assistant，掌上电脑）实现阻力伞的入库，具备对从航材股接收的已经安装电子标签的阻力伞装备进行货位分配以及库存信息管理等系统功能。

（2）外场工作间出入模块：保障开始前将任务用伞从包装间转移至机库和保障结束后从捡伞车转移至包装间时，该系统可以自动读取此次任务用伞信息[6]。

（3）外场装机模块：包括读写设备和天线设备，当此阻力伞在此区域装机时实现对阻力伞装机信息的收集，数据通过网络进行数据传输至救生装具室计算机。

3 基于射频技术的阻力伞保障流程优化

结合阻力伞保障流程优化内容，在射频技术和信息系统支持下，对阻力伞保障流程进行优化设计，使用Petri 网建模对阻力伞保障流程进梳理，更加直观规范地分析各要素之间的关系[7]。优化前的Petri 网模型如图4 所示，模型中的库所元素和变迁元素的含义见表1。

图4 优化前后的阻力伞保障流程Petri 网模型

表1 优化前后Petri 网模型要素

3.2 基于马尔可夫链的优化效果评价

利用马尔科夫链对优化前优化后两种方案进行定量分析，即把变迁T 转换为实施速率λ[2]，把库所P 转化为状态集M，根据两种方案的马尔科夫链计算各节点可达标识的稳态概率作为评价流程性能的指标。优化前后的马尔科夫链分别如图5 所示。

图5 优化前后的阻力伞保障流程马尔可夫链

速率与变迁过程的消耗时间成反比，根据调查得到变迁T 的单位消耗时间，以60 min 为单位求倒数得出优化前后变迁T 对应的速率值λ 如表2。

表2 优化前后变迁T 对应的速率

由此得到马尔科夫转移过程的速率矩阵如下：

优化前的速率值矩阵：

优化后的速率值矩阵：

3.3 稳态概率和变迁利用率的计算

3.3.1 计算稳态概率

根据马尔科夫链可得稳态概率向量P=（P（M0），P（M1）…P（Mn）），其中P（Mn）为该状态的稳态概率。根据公式Pλ=0，其中λ 为速率值矩阵、概率向量P 中的元素满足。根据已知的速率矩阵解方程组得到稳态概率。

（1）解得优化前的稳态概率：P（P（M0），P（M1）…P（M8））=（0.1，0.05，0.29，0.19，0.1，0.03，0.24，0.05，0.06）。

（2）优化后的稳态概率：P（P（M0），P（M1）…P（M8））=（0.07，0.22，0.14，0.05，0.09，0.03，0.22，0.05）。

3.3.2 计算Petri 网中的变迁利用率

变迁利用率可以依据稳态概率求得，是使变迁执行的所有可达标识的稳态概率之和。在阻力伞保障流程中所有变迁的可达标识均是唯一的，因此可得优化前后的变迁利用率（表3）。

表3 优化前后的变迁利用率

根据变迁利用率可得，在优化前的阻力伞保障流程中T2（选取阻力伞并检查是否合格，送至外场机库），T6（检查核对数目，实施包装）占整个业务过程中占比较大，原因在于人工决策制定阻力伞使用方案和人工账物核对需要消耗时间和甚至重复操作。对比优化后的变迁利用率可以看出，经过射频技术和信息系统的支持，同样的业务时间缩短24.1%，同时可以省去人工清点阻力伞回收数目的工作环节，对提高业务效率、减少人员工作量的效果显著。

4 结语

分析了阻力伞保障流程现状，提出了基于射频技术的优化流程，通过Petri 网建模和马尔可夫链稳态分析，证明优化方案具有一定效果，射频技术和网络技术可以有效减少人工决策和人工登记核对的方面的工作量，提高了保障效率，加强了信息交互和跟踪，对阻力伞精细化保障和救生装备保障信息化建设具有现实意义。