教练机服务保障SBOM的构建与应用研究

刘家鑫，杨修茂，沈 鹏

（洪都航空工业集团，南昌 330024）

0 引言

在现代飞机研制中，得益于数字化技术迅猛发展，航空制造业在飞机研制全生命周期中深入开展数字化技术的应用。以美国为代表的西方发达国家在飞机研制过程中，率先提出了物料清单（Bill of MaterialBOM）作为描述产品零部件之间相互关系的树形数据模型，令产品数据管理（Product Data Management，PDM）得到迅速发展和普及。在20世纪90年代，美国波音商用飞机公司创造性地提出了单一产品数据源[1]（Single Source of Product Data，SSPD）思想，实现了BOM的统一管理。在产品全生命周期的不同阶段，因业务关注点不同使得BOM的数据组成和结构存在差异，已经衍生出几种不同类型的BOM，如设计阶段的EBOM（Enginerring BOM）、工艺阶段的PBOM（Process BOM）、生产阶段的MBOM（Manufacturer BOM）和装机BOM（Building BOM）、服务阶段的SBOM（Service BOM）。

其中EBOM、PBOM、MBOM 以及BBOM 的数据组成和结构以及转化关系在航空制造业中已经规范化，而目前因大多数航空制造企业的MRO（Maintenance，Repair，Operation and Overhaul）服务与生命周期其他阶段业务的联系、与MRO服务内部各子业务的联系均不够紧密，导致SBOM的数据组成和结构尚存在较多争议。

本文结合教练机服务阶段的外场服务保障业务，梳理教练机产品服务业务数据组成和业务数据结构，提出一套基于教练机的服务保障SBOM，为探索服务闭环并将服务保障数据反馈至设计与生产制造等部门，为真正实现教练机产品研制全生命周期管理奠定基础。

1 SBOM介绍

SBOM是针对时变性强的MRO服务过程提出的一种与维护维修有关的服务物料清单，用来实现对产品维修维护信息的正向追踪和逆向追溯。在现有设计/制造单一产品数据源基础上，建立逻辑上单一的、单源存储的、无冗余的产品服务BOM数据，即SBOM。教练机SBOM包含飞机的出厂交付状态信息、外场的使用维护、维修信息，囊括整个教练机MRO服务过程。通过建设合理的产品结构和属性信息，落实更改控制流程，确保服务数据的一致性、正确性和可追溯性，从而基于SBOM实现教练机产品研制的全生命周期信息化管理。

在产品服务过程中，SBOM面对企业不同部门的使用和管理需求，拟将SBOM分为初始SBOM与动态SBOM。

初始SBOM是指在飞机铅封交付前，通过飞机EBOM部分产品结构信息以及维保相关的属性信息构建的服务保障物料清单，主要用于飞机出厂前的基线管理。初始SBOM以飞机机型及其状态为颗粒度进行管理，包含产品的基本状态信息、地面工具设备、技术出版物、构型信息等。

动态SBOM以初始SBOM为基础，结合飞机交付信息、单机外场使用维护信息生成。主要用于飞机外场服务保障运营管理，依托单一产品数据源管理体系，以单架次为颗粒度进行飞机的产品服务数据管理。

2 教练机服务简介

教练机服务保障是教练机客户服务业务的重要组成部分，是用户与企业之间传递产品使用数据和产品技术服务的重要渠道，主要包括咨询、求援、排故、返修、质量反馈改进等服务保障业务。教练机服务保障主要业务参如图1所示。

图1 教练机服务保障主要业务

目前教练机的各类维护、维修、大修等MRO服务活动离散存在于飞机/部件的履历本、维修工单中，产品MRO服务信息存在信息孤岛[2]现象，产品服务数据未能进行设计/制造/服务关联管理，不利于产品服务推动产品优化提升。同时设计/制造过程中的SSPD管理在产品服务中未能落实运用，产品服务数据一致性和可追溯性不能保证，所以本文开展教练机服务保障SBOM的初步研究探索。

3 SBOM的构建

3.1 初始SBOM

3.1.1 初始SBOM的数据组成

初始SBOM主要包含产品的基本状态信息、构型信息以及地面工具设备、技术出版物等飞机四随产品信息，初始SBOM组成参如图2所示。

图2 初始SBOM数据组成

在基于单一数据源的不同信息系统中，根据产品类型获取以下几类数据构建初始SBOM：

1）飞机基本信息，如机型代号、机型名称等；

2）飞机状态信息，如状态代号，代号信息等；

3）飞机其他信息，如飞机消耗品信息、规定年限、定时维修工作、参数信息等；

4）飞机四随信息，随机地面保障设备、随机地面维护工具、随机备件、随机用户技术资料；

5）飞机EBOM信息，产品结构层次信息等。

3.1.2 初始SBOM构建

教练机飞机顶层通过机型划分，同机型下包含多个状态，不同状态选配对应的构型，如图3所示。

图3 产品结构

初始SBOM以上图产品构型结构为基础，在机型层赋加飞机的基本信息；在状态层赋加飞机的状态信息；在系统层、子系统层赋加系统能力描述信息；在构型层赋加构型项的基本信息、其他属性、规定年限、软件信息以及参数信息，进行初始SBOM结构树的搭建。

3.2 动态SBOM

3.2.1 动态SBOM的数据组成

动态SBOM以初始SBOM为基础，提取具体架次飞机信息，结合该架次飞机出厂交付状态信息、外场的使用/飞行时间、故障信息、技术通报等维修维护MRO信息形成动态SBOM。动态SBOM组成参如图4所示。

图4 单机动态SBOM组成

在基于单一数据源的不同信息系统中，根据产品类型获取以下几类数据构建动态SBOM：

1）飞机基本信息，如机型、机型名称、出厂编号、出厂日期等；

2）飞机其他信息，如消耗品信息、特殊使用限制、参数信息等；

3）飞机维修维护信息，如累计时间、定时维修工作、故障信息、技术通报等；

4）飞机交付技术状态信息；

5）飞机EBOM信息。

3.2.2 动态SBOM构建

动态SBOM从初始SBOM继承EBOM结构（剔除标准件、虚拟件等）、基本信息以及其他信息作为基础，结合飞机交付技术状态、飞机交付后的维修维护信息，构建动态SBOM，如图5所示。

图5 动态SBOM结构

4 SBOM的应用

通过打通企业业务系统之间的数据壁垒，实现各类客户服务业务的策划、进度计划、计划变更到状态处理的全生命周期管理，构建产品服务保障SBOM，实现已交付产品基于SBOM的统一技术状态管理。

同时通过对企业积累数据进行分析利用，实现关键/重要部件或系统性能监控、健康预测，形成产品服务保障知识库；实现公司产品服务生命周期内维护保障服务排故周期缩短、备件库存水平降低、外场维护保障服务人员数量规模减少。

4.1 机队管理

单机动态SBOM结合大数据技术，实现服役飞机的机队管理。以单机动态SBOM为基础，构建飞机数据可视化大屏，展示服役飞机的数量、所在区域及分布、飞机状态、飞行历史、维修统计等信息。通过可配置的全方位数据展示和数据实时监控，辅助领导层进行飞机服务保障决策。

图6 机队管理示意图（数据均为虚构）

4.2 统计分析管理

通过管理单机动态SBOM，获取零部件/系统的工作时间、收集飞机的故障信息，结合零部件/系统的设计参数，对飞机的性能和可靠性进行统计分析。

1）飞机可靠性评估

对飞机平均故障间隔飞行小时进行评价，采用以下公式计算平均故障间隔飞行小时MFHBF单侧置信下限：

式(1)中：

MFHBFL——平均故障间隔飞行小时MFHBF单侧置信下限，h；

Tf——累积飞行小时数，h；

r——累积责任故障数；

α——选定的显著性水平，取0.2。

2）飞机保障效能评估

收集飞机在部队的使用、维护数据，包括可靠性数据、维修性数据、综合保障数据，对飞机进行评估保障效能评估：

式(2)中：

MMT——平均维修时间；

MLDT——平均保障延误时间；

Kd——延误次数比率；

TT——总工作时间；

OT——能工作时间；

MTBM——平均维修间隔时间；

K2——整机运行比。

4.3 备件规划

在飞机服务保障过程中，通过等动态SBOM记录飞机的备件配比数量、备件使用时间、故障及维修情况，分析在用零部件寿命情况形成待更换备件清单。结合备件数量及生产计划，灵活调度相关备件或生产计划，实现备品备件的智能规划。

5 结语

本文所提及的产品服务保障SBOM，是传统制造业转型为服务型制造的必然产物，或者说是制造企业向高端化发展的战略必争领域，是制造业新增值点的关键所在。通过开展产品MRO服务相关研究工作，真正实现完整的产品研制全生命周期信息化管理，才可能帮助企业在产业竞争中脱颖而出。当然，局限于个人专业知识背景、实际工作经验和认知深度，本文所提出的产品服务保障SBOM，必然还存在很多的遗漏和不足，还必须进行必要的完善和细化，才能对实际型号研制工作起到一定的指导意义，或者真正在型号研制进行应用推广。