一种航空发动机维修成效的优劣分级方法和系统

技术领域

本发明涉及航空发动机维修处理技术领域，特别是涉及一种航空发动机维修成效的优劣分级方法和系统。

背景技术

大修是发动机必须经历的一个过程，航空发动机大修是指当发动机工作到一定时间，将发动机返厂进行全面翻修，使其性能尽量恢复到新机水平。但是发动机的大修占据了接近一半的全寿命周期成本，可见其成本消耗巨大。维修成本的升高不仅造成巨大的经济损失，也反映了发动机在维修策略及维修流程上存在问题，需要进行优化，因此降低大修成本迫在眉睫。对航空发动机维修成本进行控制，完善维修策略与流程，减少时间、人力、材料的浪费，能够有效降低发动机维修成本。

维修成效是评价维修经济性的重要指标，与维修成本及维修效果有直接关系。在维修过程中，影响发动机维修成效的因素有设计因素、使用环境、维修水平、维修成本等多种因素。随着对航空发动机的需求逐渐提高，综合各类影响因素对发动机维修成效进行评价，可以评估发动机维修过程是否符合经济性要求，以对维修成本进行控制和管理，并且针对维修成效较差的发动机可以着重研究维修过程中的问题，针对维修成效较优的发动机研究维修过程中的优势，为后续维修策略的优化打下基础。

现有研究中，针对维修效果进行评价的研究较少，而且将维修成本与维修效果综合分析，对维修成效进行评价的研究内容较为空白。目前维修评价的研究大多基于层次分析法与灰色系统理论的专家评分法，虽然会考虑诸多影响维修效果的因素，但是采用专家打分，主观因素影响较大，不能更加客观的反应维修水平。另外，目前的维修评价只考虑了维修过程的影响因素，但是由于每台发动机的使用环境不同，入厂性能水平也不同，对维修效果产生的影响也不同，因此在评价时需要考虑其入厂性能指标。其次，维修评价一般以维修时间为基础来衡量维修水平，往往只考虑去尽量减少维修所用的时间，却忽略了维修用时只是维修水平一个方面，还包括维修所用的资源，所以使用最小的劳动成本和最低的资源消耗也是维修需要考虑的重要因素。将维修成效作为评价对象可以综合评价发动机维修水平，因此，亟需建立一种合理、全面、系统的评价方法对发动机维修成效进行正确合理的评价。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种航空发动机维修成效的优劣分级方法和系统，以提高航空发动机维修成效的评价精确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种航空发动机维修成效的优劣分级方法，包括：

获取航空发动机的维修数据；所述维修数据包括：航空发动机中每一维修单体的维修效果影响因素和航空发动机中每一维修单体的维修成本；

对所述维修效果影响因素进行分类表征得到表征结果；

根据所述表征结果形成影响等级；

对所述维修成本进行聚类分析得到聚类结果；

根据所述聚类结果形成聚类等级；

根据所述影响等级和所述聚类等级构建维修成效评价矩阵；影响等级的个数和聚类等级的个数相等；

基于所述维修成效评价矩阵确定维修成效的等级。

优选地，所述对所述维修效果影响因素进行分类表征得到表征结果，具体包括：

确定所述维修效果影响因素的平均值；

确定所述平均值和所述维修效果影响因素间的关系；

根据所述关系得到表征结果。

优选地，所述根据所述关系得到表征结果，具体包括：

确定维修效果影响因素与维修效果呈正相关时，以所述平均值为界限，当维修效果影响因素大于所述平均值时，则将该维修效果影响因素表征为1，当维修效果影响因素小于等于所述平均值时，则将该维修效果影响因素表征为0。

优选地，所述根据所述关系得到表征结果，具体包括：

确定维修效果影响因素与维修效果呈负相关时，以所述平均值为界限，当维修效果影响因素大于所述平均值时，则将该维修效果影响因素表征为0，当维修效果影响因素小于等于所述平均值时，则将该维修效果影响因素表征为1。

优选地，根据所述表征结果形成影响等级，具体包括：

对第j台发动机而言：

若

若

以此类推，若

优选地，所述对所述维修成本进行聚类分析得到聚类结果，具体包括：

使用聚类分析方法将所述维修成本进行分类，得到聚类结果。

优选地，所述根据所述聚类结果形成聚类等级，具体包括：

确定聚类结果中每类包含的维修成本的平均值；

依照所述平均值将聚类结果中的类别进行升序排列，并依据排列顺序形成聚类等级。

优选地，所述根据所述影响等级和所述聚类等级构建维修成效评价矩阵，具体包括：

以影响等级为横轴，以聚类等级为纵轴构建所述维修成效评价矩阵。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的航空发动机维修成效的优劣分级方法，通过对获取的维修效果影响因素进行分类表征得到的表征结果形成影响等级，通过对维修成本进行聚类分析得到的聚类结果形成聚类等级，接着，在根据影响等级和聚类等级构建维修成效评价矩阵后，基于维修成效评价矩阵确定维修成效的等级，以解决现有技术中存在的无法对发动机维修成效进行正确合理评价的问题，进而提高航空发动机维修成效的评价精确度。

对应于上述提供的航空发动机维修成效的优劣分级方法，本发明还提供了一种航空发动机维修成效的优劣分级系统，该系统包括：输入器，处理器和存储器；

所述输入器和所述存储器均与所述处理器连接；所述输入器用于输入航空发动机的维修数据；所述存储器用于存储计算机软件程序；所述处理器用于根据输入的所述航空发动机的维修数据调取并执行所述计算机软件程序，以确定维修成效的等级；所述计算机软件程序用于实施上述提供的航空发动机维修成效的优劣分级方法。

因本发明提供的航空发动机维修成效的优劣分级系统达到的技术效果与上述提供的航空发动机维修成效的优劣分级方法达到的技术效果相同，故在此不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的航空发动机维修成效的优劣分级方法的流程图；

图2为本发明提供的航空发动机维修成效的优劣分级方法的整体实施图；

图3为本发明实施例提供的层次聚类分析的基本流程图；

图4为本发明实施例提供的维修成本评价矩阵图；

图5为本发明实施例提供的实施流程图；

图6为本发明实施例提供的航空发动机维修成效的优劣分级系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种航空发动机维修成效的优劣分级方法和系统，能够提高航空发动机维修成效的评价精确度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供的一种航空发动机维修成效的优劣分级方法，包括：

步骤100、获取航空发动机的维修数据。维修数据包括：航空发动机中每一维修单体的维修效果影响因素和航空发动机中每一维修单体的维修成本。在获取航空发动机的维修数据时，可以选用维修费用、维修用时、发动机入厂性能等数据，并将这些数据作为进行维修成效分析及优劣分级的基础与依据。例如：发动机的维修数据主要包含两类，一类是与维修效果有关数据，另一类是与维修费用有关的数据。

其中，与维修效果有关的数据：维修效果的影响因素分为设计、使用、维修、保障、人员五个方面。设计影响是指发动机的结构设计、材料设计对其维修造成的影响，比如结构设计会对维修拆卸难易造成影响。使用影响是指发动机在使用过程中产品的损耗程度对维修效果造成的影响。维修影响是指发动机的维修策略及维修工序对维修效果造成的影响。保障影响是指发动机在维修过程中所提供保障资源的能力对维修效果造成的影响，保障资源包括零部件、维修场所及维修工具。人员影响是指维修人员的维修的基础知识及修理经验对维修效果造成的影响。在这五个方面中包含很多参数，这里只选取可以进行定量描述的参数。例如，设计影响因素包括材料设计、防差错设计程度。使用影响因素包括环境温度、入厂性能参数。维修影响因素包括维修用时、维修间隔时间。保障影响因素包括零部件需求量、零部件获取难易程度。人员影响因素包含人员技术要求参数。在收集维修效果数据时可根据实际情况进行裁剪，选定相应指标后应尽量收集每台发动机样本的各个指标的对应数据。

将维修效果因素的每个参数标记为X

与维修费用有关的数据：航空发动机一般分为7个单元体，维修费用数据包含单元体1、单元体2、单元体3、单元体4、单元体5、单元体6、单元体7的维修费用及整机维修费用，考虑收集7个单元体的所有维修费用数据有困难，可以只收集与总费用相关性较强单元体的维修费用。

每台发动机各单元体的维修费用计为Y

整机维修费用是发动机单台维修的全部费用，记为

步骤101、对维修效果影响因素进行分类表征得到表征结果。例如，分析除维修费用外的其他影响因素，建立适当的标准，对每个影响指标进行分类表征。例如，针对维修效果影响因素的每个参数进行分析，设

确定每个参数对维修效果的影响为正相关或负相关，以均值为分界线，对各影响因素进行定级。针对第j台发动机的第i个影响因素而言：

假设影响因素与维修效果为正相关，若

假设影响因素与维修效果为负相关，若

步骤102、根据表征结果形成影响等级。综合各因素的表征结果，形成对维修效果的等级（影响等级），这也是聚类分析的前提。

例如，确定对发动机进行维修效果评定的等级数，等级数可根据收集的发动机的数量进行确定，每个等级区间包含的发动机台数适量。设将发动机按维修效果分为R个等级（

根据对维修效果影响因素进行表征的结果，对第j台发动机而言：

若

若

以此类推，若

重复上述操作，针对样本中的每台发动机进行维修效果评级。

若收集数据中影响维修效果的因素只有两个，对其进行分级只能分为两级，则将中间两级进行合并为一级。

步骤103、对维修成本进行聚类分析得到聚类结果。进行这一步骤，主要是对维修费用数据进行聚类分析，聚类结果将作为维修成本等级排列的基础，类别数应与影响等级的等级数保持一致。

例如，将每台发动机各单元体的维修费用Y

（1）根据形成的影响等级结果，构造m个类，每个类中只包含一个样本。

（2）计算m个类两两间的距离，聚类分析中一般最常用的是闵氏距离，其计算公式为：

其中：

（3）找出距离最小的两类，假设为e类和f类，设其距离为d

（4）计算新类与当前各类的距离，则任一类k与新类r的距离为：

其中，

若类的个数等于1，转至步骤（5），否则返回步骤（3）。

（5）按照聚类步骤绘制聚类图。

（6）找出分类为R类的聚类结果，即为最终的聚类结果。

步骤104、根据聚类结果形成聚类等级。例如，根据聚类结果，对已经分成的R类进行等级排列。设每台发动机的整机维修成本为Z

步骤105、根据影响等级和聚类等级构建维修成效评价矩阵。在进行维修成效评价矩阵的构建过程中，可以以影响等级为横轴，以聚类等级为纵轴，构建得到的维修成效评价矩，如图4所示。例如，根据维修成效评价矩阵中横纵坐标所对应的维修效果与维修成本的等级，将发动机机号填入对应的位置，通过发动机在维修成效评价矩阵中的位置对每台发动机的维修成效进行评价。其中，

1）处于对角线位置的发动机，等级为“中”，维修效果与维修花费的成本基本符合经济性要求。

2）处于对角线位置以下的发动机，等级为“劣”，维修成效差，不符合经济性要求，造成太多成本浪费。

3）处于对角线位置以上的发动机，等级为“优”，维修成效较好，经济性较好。

步骤106、基于维修成效评价矩阵确定维修成效的等级。具体的，在评价矩阵中找到与该发动机相应的位置，根据对应的位置，可对该台发动机的维修成效进行优劣等级的评价。

以上提供的航空发动机维修成效的优劣分级方法的整体实施过程如图2所示，本发明从维修效果与维修成本两个维度出发，借助工程实际与统计数学，对发动机的维修成效进行评价及优劣分级。考虑工程实际中影响发动机维修效果的设计因素、维修方案、维修流程、在役工作情况、衰退与故障情况，将各种因素进行综合，对发动机的维修效果进行评级。考虑聚类分析能够通过数学统计手段研究各台发动机之间的亲属关系，找出他们之间的相似与不同，明确各类的成本特征。而发动机维修费用的分类结果是由诸多客观影响因素决定的，如使用环境、维修水平、维修策略，因此，可以找出维修成本与维修效果的映射关系，建立维修成效对应矩阵，根据发动机在矩阵上的不同位置，对其维修成效进行优劣等级评价。在此基础上，可进一步对各类等级的发动机进行分析，制定针对性维修策略。

下面提供一个具体实施例，对上述提供的航空发动机维修成效的优劣分级方法的优点进行说明。

影响发动机维修成效的最主要因素是设计因素、使用环境、维修水平这三个因素。针对在役发动机，设计因素无法进行改变，所以在本实施例中，选取发动机温度、发动机耗油量、发动机转速及维修时间四个参数，收集20台发动机的数据，对发动机进行1-20编号。依次为数据基础，如图5所示，对航空发动机维修成效进行优劣分级的过程具体为：

步骤一、收集发动机维修数据

统计20台发动机大修时单元体1、单元体2、单元体3、单元体4、单元体5、单元体6、单元体7的维修费用，形成相应的数据表格，并将所有单元体的维修费用相加，得到每台发动机的整机维修费用，形成相应的表格。

步骤二、表征维修影响因素

根据收集的维修成效影响参数数据，计算每个参数的均值，以此为界限，对发动机温度、发动机耗油量、发动机转速及维修时间四个参数进行表征。表征结果如下所示：

若发动机温度≥750℃，记为“劣”，发动机温度≤750℃，记为“优”。

若发动机耗油率≤0.5kg/h·kW，记为“劣”，发动机耗油率≥0.5kg/h·kW，记为“优”。

若发动机转速≥1.2λ，记为“劣”，发动机转速≤1.2λ，记为“优”。

若维修时间≥120天，记为“劣”，维修时间≤120天，记为“优”。

步骤三、综合表征结果形成等级

将这20台发动机的维修效果评定为3级，若四个指标中存在小于等于一个“优”，则定位“第一级”。若四个指标中存在大于一个小于等于3个“优”，则定为“第二级”。若四个指标中存在四个优，则定为“第三级”，得到维修效果评级结果。

步骤四、对维修费用进行聚类分析

对20台发动机单元体1、单元体2、单元体3、单元体4、单元体5、单元体6、单元体7的维修成本进行聚类分析，分为三类，按照步骤四进行，此步骤可以借助SPSS软件进行。

步骤五、对聚类结果进行等级排列

通过聚类分析得到的类别没有实际的意义，只能将相似性较大的发动机分为一类。由于不同类的费用水平可以反应出各自类别的维修成本，所以计算各类的所有发动机的整机维修成本均值，从低到高排列，得到维修成本分级结果。

步骤六、建立维修成效评价矩阵

通过步骤三与步骤五中的结果，建立维修成效评价矩阵，并将20台发动机的机号填入对应的位置，得到完整的评价矩阵。

步骤七、对维修成效进行优劣分级

分级结果如下所示：

1）优：5、14、15，说明维修成效较好，经济性较好。

2）中：1、3、5、7、8、9、10、11、12、16、17、18、19、20，说明维修效果与维修花费的成本基本符合经济性要求。

3）劣：2、4、13，维修成效差，不符合经济性要求，造成太多成本浪费。

与现有的维修成效优劣分级方法相比，本发明提供的航空发动机维修成效的优劣分级方法有如下的优点：

1、本发明基于发动机维修费用、维修用时、入厂性能真实数据进行分析，避免了专家评分法的主观性太强的问题，使分析更准确与真实。

2、本发明对于维修效果与维修成本的等级划分可根据数据收集情况进行调整，使维修成效优劣分级方法更具灵活性。

3、本发明通过建立维修成效评价矩阵，综合考虑了维修效果与维修成本两方面的影响，运用映射关系将成本与效果之间的关系体现出来，使维修成本的聚类结果具有意义，具有科学性。

4、本发明的结果可对维修策略进一步研究研究，以成效较差的发动机样本为研究对象，进行维修策略的优化研究，提高分析效率。

此外，对应于上述提供的航空发动机维修成效的优劣分级方法，本发明还提供了一种航空发动机维修成效的优劣分级系统，如图6所示，该系统包括：输入器600，处理器601和存储器602。

输入器600和存储器602均与处理器601连接。输入器600用于输入航空发动机的维修数据。存储器602用于存储计算机软件程序。处理器601用于根据输入的航空发动机的维修数据调取并执行计算机软件程序，以确定维修成效的等级。计算机软件程序用于实施上述提供的航空发动机维修成效的优劣分级方法。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。