基于直接维修成本的民机LRU 划分层级研究*

■ 喻拿仑 陈舒文/ 上海飞机客户服务有限公司 上海民航职业技术学院

0 引言

航线可更换件[1]（LRU）概念最早在MIL-PRF-49506《后勤管理信息性能规范》中正式提出，LRU 是一种可在外场通过移除或更换使目标产品恢复到工作准备状态的必要的保障单元。在航空器设计中，LRU 指可在飞机上（原位）直接更换的、具备独立功能（如控制、作动、保护等）的部件、组件等。LRU通常由各大飞机制造商定义和划分。

国外关于航空器LRU 的研究开始较早。波音、空客和巴航工业[2]等国外先进飞机制造商对飞机各系统进行了严格的维修性分析，对各系统的可维护层级进行了合理的分解，航空公司和维修单位可以根据各自的需求采购和更换不同层级的零部件，确保满足用户的维修要求。

相比之下，国内民机设计还存在较大的差距，例如，某型国内民机在飞机实际运营和维护过程中发现不少本可在航线上维修或更换的零部件未能有效分解至合适的层级。如图1 所示，驾驶员座椅可以分解为座椅扶手、座椅头靠、座椅椅背和座椅椅背后罩等零部件，这些零部件在航线或定检维修过程中是可以单独更换的，但由于LRU划分不合理，在一些小零件损坏或故障后却需要更换大部件，造成飞机维修成本高。LRU 层级划分并非越低越好。如果LRU 划分层级过低，会导致航材备件种类增多，排故过于复杂，停场时间升高。鉴于此，本文将从航司直接维修成本（DMC）的角度分析LRU 层级划分的合理性。

图1 驾驶员座椅LRU划分结构图

1 LRU 的划分

依据美军标MIL-PRF-49506 中描述，LRU 是一种必要的保障单元，可在外场通过移除或更换使目标产品恢复到工作准备状态。但由于该标准中并未明确LRU 划分的颗粒度，在实际工作中对LRU的划分存在差异，导致了不合理的LRU 划分。本文从部件修理层级的角度对LRU 进行划分，分为航线可更换单元（Line Replaceable Units，LRU）、航线可维修件（Line Maintainable Part，LMP）[3]、 厂 家 可 更 换 件（Shop Replaceable Units，SRU）[4]，具体定义如表1 所示。

表1 LRU划分层级

2 直接维修成本

根 据WATOG（World Airline Technical Operations Glossary）标准，维修成本是直接维修成本（DMC）与间接维修成本（IMC）之和。其中，DMC 是指在完成飞机或设备维修中直接花费的人工时和材料的费用；间接维修成本是指在维修管理业务、航线航站维修保养、行政管理、记录管理、监督检查、工艺装备、检测设备、维修设施等方面花费的间接费用。DMC 又分为非计划维修成本与计划维修成本，非计划维修成本包括人工成本与材料成本两部分，可以简单地使用单次维修费用与故障率的乘积来表示。人工成本包含原位排故、拆装、测试等程序所花费的人工费用，材料成本包括原位维修所花费的材料费用及离位修理所花费的材料费用。LRU 划分层级越高时，更换或修理费用越高，对工具设备要求越高，维修成本也越高；LRU 划分层级越低时，更换或修理费用降低，但排故过于复杂，停场时间增加。

计划维修成本包括计划维修中花费的人工成本及材料成本。计划维修成本可以简单地使用单次计划维修所花费的成本与维修频次的乘积表示。LRU 划分层级越高时，维修频次越高，单次维修所花费的费用越高，维修成本也越高；LRU 划分层级越低时，维修频次降低，但维修任务增多，维修操作更为复杂。

如图2 所示，LRU 划分层级过高或过低均会造成维修成本增加。因此，从定性角度分析，LRU 划分应尽量使直接维修成本最低；从定量角度分析，LRU 划分应满足合理的直接维修成本担保值。

图2 LRU划分层级与直接维修成本关系

2.1 直接维修成本影响因素

直接维修成本（DMC）包括计划维修成本（SDMC）和非计划维修成本（UDMC）。

直接维修成本计算如下：

2.2 计划维修成本（SDMC）

计划维修成本分为时寿件和非时寿件，其中非时寿件计划维修成本主要包含人工费用，时寿件计划维修成本包含人工费用与材料费用。具体计算公式如下：

其中，TR为平均计划修理间隔；RMH为航线维修工人的人工时费率；MHLRLM为航线维修工人的工时；MCLRLM为零部件维修时所需材料费。

2.3 非计划维修成本（UDMC）

根据航材备件等级SPC（spare parts class）[5]，非计划维修成本可分为SPC=1 和SPC ≠1 两类。

1）SPC=1（消耗件）

SPC=1 的零部件为消耗件，其非计划维修成本包含航线维修人工费、材料费和车间测试人工费。由于航线维修排故可能存在误拆换，在计算中需考虑无故障拆换率。当无故障部件被拆换后送去厂家车间检测，仅需要考虑部件的测试费。在工程分析中，可将零部件的测试费假设为其价格的10%。消耗件的非计划维修成本计算如下：

2）SPC ≠1（周转件和可修件）

SPC ≠1 的零部件主要包含周转件和可修件，该类部件往往价格较高且测试程序复杂，在所有航材成本中占有较高比例。在工程分析中，可将该类部件的修理费假设为零部件价格的25%。非消耗件（SPC ≠1）的非计划维修成本计算如下：

3 算例分析

依据某型飞机的航材推荐清单，选取液压系统压力模组件为研究对象。该部件价格为17623 美元，MTBUR 为10000h，每架飞机的装机数量为2 个，部件拆换时间为0.5h，每小时维修费用为60 美元，该部件为非时寿件。对该部件进行LRU 划分，可以划分为如表2 和表3 所示的LMP 部件和SRU 部件。

表2 LMP部件信息表

表3 SRU部件信息表

假设维修间隔TR为1000FH，通过公式计算可得各零部件的DMC，如表4 所示。

表4 液压系统模组件直接维修成本表

从上述计算可得， 该部件划分为LRU、LMP、SRU 的直接维修成本分别为DMCLRU=0.86，DMCLMPMAX=0.67，DMCSRUMAX=6.52。由此可知，当航线可更换单元划分到LMP 级别时，单个部件的直接维修成本最低；当划分到SRU 级别时，由于维修深度的增加以及工时和人力成本的大幅上升，导致直接维修成本出现较大增长。

4 结论

本文对民用飞机航线可更换单元划分与直接维修成本的关系进行了定性和定量的分析研究。在对LRU 划分与直接维修成本定性分析的基础上，对直接维修成本中的计划维修成本和非计划维修成本进行了定量分析并建立模型。通过某型国产民机的实际运营案例计算分析，验证了模型的有效性，可为实际的LRU 划分工作提供借鉴和参考。