Chapter 3 Maintainability Modeling, Allotting and EstimatingLectured by Professor Chen Zhiying School of Jet Propulsion BEIHANG University Chapter 3 Maintainability Modeling, Allotment and Estimation3.1 Maintainability Parameters 3.2 Parameter Selection 3.3 Index Determination 3.4 Maintainability model 3.5 Maintainability Index allotment 3.6 Maintainability Estimation Chapter 3 Maintainability Modeling, Allotment and Estimation3.1 维修性参数 （1）平均修复时间（MTTR —— Mean Time To Repair）Ø修复时间t的总和与修复次数n之比计算，即：Ø对于维修时间服从指数分布的情况，则有：3.1 Maintainability Parameters （2）预防性维修时间Mpt（Preventive Maintenance Time）Ø平均预防维修时间是每项或某个维修级 别一次预防性维修所需时间的平均值。
3.1 Maintainability Parameters（3）平均维修时间（Mean Maintenance Time） Ø在规定的条件下和规定的时间内，产品 的预防性维修和修复性维修总时间与产 品计划维修和非计划维修事件总数之比 3.1 Maintainability Parameters（4）每工作小时平均修复时间MTUT（ Mean CM Time to Support a Unit Hour of Operating Time）Ø它又称修复停机时间率，在规定的条件 下和规定的期间内，修复性维修时间之 和与产品总工作时间之比3.1 Maintainability Parameters（5）维修工时MI（Maintenance Index） Ø每工作小时的平均维修工时，是与维修 人力有关的一种维修性参数在规定的 条件下和规定的期间内，产品直接维修 工时总数与该产品寿命期内总工作小时 之比 3.1 Maintainability Parameters（6）维修价值 • 返修率(Shop visit rate)=发动机返修数/飞 行时间 • 材料价格预测(Material cost forecast)=所 需部件价格/飞行时间($/EFH) • (Labor index forecast)=直接延误时间/飞 行时间(MH/EFH) • 外场维修价格(Outside repair) =(材料和工 时)/飞行时间($/EFH) 3.1 Maintainability Parameters（7）故障检测率（Fault Detection Rate）Ø被测试项目在规定期间内发生的所有故 障，在规定条件下用规定的方法能够正 确检测出的百分数，即：3.1 Maintainability Parameters（8）故障隔离率（Fault Isolation Rate）Ø被测试项目在规定期间内已被检出的所 有故障，在规定条件下用规定的方法能 够正确隔离到规定个数可更换单元以内 的百分数，即：3.1 Maintainability ParametersØ（9）虚警率（False Alarm Rate）Chapter 3 Maintainability Modeling, Allotment and Estimation3.2 Parameter Selection Ø例如选用参数有： Ø平均故障间隔时间TBF 、 Ø平均故障间隔飞行小时TFHBF、 Ø空中停车率rIFS、提前换发率rUER、 Ø每飞行小时直接维修工时LDMF等反映作 战、训练、维修及保障的不同需求。
3.2 Parameter Selection军用发动机参数Ø平均故障间隔时间：40～300h Ø平均故障间隔飞行小时: Ø空中停车率：0.5～0.01/1000EFH Ø提前换发率：0.4～5/1000h Ø每飞行小时直接维修工时:2.45~0.5h 3.2 Parameter Selection轻型燃机参数：Ø平均强制停车间隔时间TMRBFO：4300h Ø停车系数(FOF):3.3% Ø可用度AI：95% Ø启动成功率rsr：96.5% 3.2 Parameter Selection民用发动机参数： – 空中停车率IFSD （Inflight Shutdown Rate） • 单位：Events/1000EFH （Engine Flight Hour） – 提前换发率UER （Unscheduled Engine Removal Rate） • 单位：Events/1000EFH – 返修率SVR （Shop Visit Rate） • 单位：Events/1000EFH – 正点率DR （Dispatch Reliability） • 单位： Envents/100航班3.2 Parameter Selection民用发动机参数：Ø在发动机设计初，定出可靠性指标 – CF6-80 （1998年） • IFSD指标为0.05，SVR为0.3，DR为99.8 ％。
– Trent 700(2004年3月统计） • IFSD指标为0.007，SVR为0.083，DR为 99.82％3.2 Parameter Selection民用发动机参数：Ø在发动机设计初，定出可靠性指标 – F404 • 模拟任务耐久性试车MTBF为72hr， • 在F/A-18上加速使用试验MTBF为100hr3.2 Parameter Selection民用发动机维修性参数对比（2004年3月统计）3.2 Parameter Selection民用发动机参数：Ø航班正点（延误率/取消）率：99.90～ 99.99% Ø空中停车率：0.004～0.03/1000EFH Ø提前换发率:0.02～0.2/1000h Ø返修率：0.03～0.3/1000EFH3.2 Parameter SelectionLongest life means lowest overhaul costs： ØScheduled maintenance ØTrent engine Vs ØVs CF6-80E1A4: 18.0百万美元 for fleet over 15 years ØVs PW4000: 27.4百万美元 for fleet over 15 years3.2 Parameter SelectionUnscheduled removal are the biggest disruption （混乱）cost： ØTrent advantage: ØVs CF6-80E1: 13500美元/aircraft/year ØVs PW4168A: 7200美元/aircraft/year3.2 Parameter SelectionUnscheduled removal are the biggest disruption （混乱）cost：Assumed costs(2003 USD) ØIFSD: $11800 ØABTO ( Abort Take Off) : $4425 ØATB: $20650 ØUER: $885003.2 Parameter SelectionLowest line maintenance costs ØTrent advantage – scheduled maintenance ØVs CF6-0E1: $6300/aircraft/year ØVs PW4168A: $7200/aircraft/year ØTrent advantage – reduced removal ØVs CF6-0E1: $0.3m for fleet over 15 year ØVs PW4168A: $0.3m for fleet over 15 year3.2 Parameter SelectionØ应依据下述原则选用参数a．选用的参数应能足以控制可靠性和 维修性水平；b．选用的参数应最少；c．选用的参数本身应便于预测和统计 评估；d．选用的参数间不应相互产生矛盾。
3.2 Parameter SelectionØ基本可靠性与维修性参数 Ø按国军标GJB241《航空涡轮喷气和涡轮 风扇发动机通用规范》规定有表3-1、表 3-2所列参数 Ø提问：平均故障间间隔时间、平均故障间间 隔飞飞行小时时，区别与联系 Ø表2：平均修复时间与平均维修时间Chapter 3 Maintainability Modeling, Allotment and EstimationØ3.3 Index Determination 表3-5 主要参数指标范围3.3 Index DeterminationØ指标确定的依据： （1）使用需求是确定指标的主要依据； （2）国内外现役同类装备维修性水平是参考值 ； （3）预期采用的技术可能使产品达到的维修性 水平是确定指标的又一重要依据； （4）现行的维修保障体制维修指责分工，各级 维修时间的限制，是确定指标的重要因素； （5）维修性指标的确定应与可靠性、寿命周期 费用、研制进度等多种因素进行综合权衡3.3 Index DeterminationØ 可靠性和维修性指标在制定合同和研制任务 书时应提出规定值和最低可接受值，还应明确 ： （1）寿命剖面 （2）任务剖面 （3）故障判别准则 Ø按国军标GJB241—87《航空涡轮喷气和涡轮风 扇发动机通用规范》和国军标GJB242—87《航 空涡桨、涡轴发动机通用规范》规定的发动机 故障定义判别。
Chapter 3 Maintainability Modeling, Allotment and Estimation3.4 Maintainability model Ø维修时间模型 Ø（1）串行维修作业模型Ø（2）并行维修作业模型3.4 Maintainability model（3）网络维修作业模型Ø采用网络计划技术的基本原理，建立维 修网络图，然后找出关键路线关键路 线上的各维修作业按串行维修作业模型 计算维修时间的分布3.4 Maintainability modelØ发动机维修性模型 （1）维修时间模型Ø采用时间综合法来建立（串行）模型， 即把与维修活动各部分有关的时间加在 一起，得到维修活动的总维修时间3.4 Maintainability modelØ式中Tp——开始维修作业的准备时间； Tf——故障隔离时间； Td——分解故障的时间； Tc——拆卸并更换故障件的时间； Tr——重新组装的时间； Ta——调整的时间； Te——检验时间； Ts——修复后重新起动的时间3.4 Maintainability model航空发动机主要维修流程 3.4 Maintainability modelU型布局3.4 Maintainability model同时容纳4架波音747-400机库布置示意图 3.4 Maintainability model（2）维修工时率模型 Øa.每工作小时的平均直接维修工时LDMO (MMH/OH) Ø DMO（Direct Maintenance Operation）为 直接维修工时；MMH（ Mean Maintenance Hours）为平均维修时间；OH（Operation Hour）为工作小时。