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前言:隨著我國航空業的快速發展,綠色航空成為當下航空業面臨的一個重要議題,綠色航空注重結合可持續發展理念,對現階段航空業發展中存在的問題進行改善,從而保證航空業能夠適應國民經濟發展需要,更好地實現發展目標。航空業的綠色發展,還要注重維修的綠色發展,通過綠色維修發展,可以增強航空業的可持續發展能力,降低航空業對環境的污染和破壞。綠色航空和維修發展應用成為當下航空業發展的主題,如何把握綠色發展的關鍵要素,制定有效地發展對策,成為綠色航空在維修發展中應用的重要內容。
一、綠色航空和維修發展應用的若干問題分析
綠色航空和維修發展應用于航空業當中,注重從飛機機電系統、控制系統、液壓系統角度出發,保證飛機在應用過程中,可以更好地符合綠色航空和維修發展應用需要。具體內容我們可以從下面分析中看出:
(一)機電系統發展應用的問題
綠色航空和維修發展在機電系統發展中的應用,注重實現飛機能量傳遞系統能夠保證飛機穩定、可靠飛行的目標。飛機機電系統是飛機飛行的基礎設施,也是實現航空任務的重要保證。飛機機電系統在發展過程中,注重實現綜合化、多電化、智能化的發展目標,但是結合當下技術手段來看,距離這一目標尚存在一定的差距[1]。
(二)控制系統發展應用問題
綠色航空和維修發展在控制系統發展中應用,注重對主動控制技術和電傳控制系統進行應用,能夠以新的飛行控制方式,實現綠色航空和維修的發展目標。目前控制系統發展存在的問題,首先在性能控制和管理方面,要求控制具有綜合化的發展特征;其次,在控制過程中,能夠實現智能化的發展目標。控制系統的新需要,是綠色航空發展面臨的一個較大難題[2]。這一過程中,如何將自主控制技術、綜合飛行技術、變體飛機控制技術進行應用,是推進控制系統朝著綠色航空方向發展的關鍵。但是在實現過程中,仍舊面臨較大的問題。
(三)液壓系統
液壓系統在上個世紀90年代,主要以34.5MPa液壓系統為主,這一系統具有相對優秀的性能。但是在可靠性、作動器剛性、管道疲勞等方面,存在諸多的局限性。同時,這一液壓系統使用壽命較低,維修較為困難。到了21世紀,節能型液壓系統成為航空業發展考慮的重要議題,這也是綠色航空發展的一個必然要求。例如德國HAWA公司推出了緊湊式泵站系統,這一系統能夠減少CO2的排放量,能夠更好地實現節能目標[3]。由此可見,液壓系統在新的發展時期,節能性和環保性成為綠色航空和維修發展面臨的突出問題。同時,裝備綠色維修技術,成為液壓系統維修面臨的一個突出性問題。這一過程中,主要涉及到了熱噴涂技術、激光熔覆技術、氣相沉積技術等,能夠在維修過程中,實現對產品的優化和改造,并能夠對報廢產品進行有效回收利用。
二、綠色航空和維修發展應用的思考
綠色航空和維修發展應用,成為當下航空業發展面臨的一個重要議題,結合現階段發展情況來看,綠色航空和維修發展應注重把握以下幾點內容:
首先,綠色航空和維修發展要注重對驅動因素進行把握。航空業發展過程中,降低其成本以及加強環境保護,成為其必須把握的一個重要內容。這一過程中,綠色航空和維修發展能夠實現節能減排的發展目標,并且可以增強對報廢產品的回收利用,從而使航空業可以持續性發展[4]。
其次,飛機系統在發展過程中,需要對發動機、燃油、電氣、應急能源進行有效控制,保證飛機具有較長的使用壽命。同時,航空業發展過程中,安全性也是航空業發展必須考慮的一個重要問題。綠色航空和維修發展能夠增強飛機的性能,提升飛機飛行的穩定性,從而保證飛機飛行具有較好的安全性,避免事故發生。
再次,綠色航空和綠色維修發展時,飛機控制技術是現階段航空技術發展考慮的一個重要議題。先進的飛行控制技術應用,能夠保證飛機具有較強的先進性,并在執行任務以及作戰過程中,能夠具有較強的效率和生存力。綠色航空及綠色維修發展,符合這一需要。
最后,裝備綠色維修及再制造可以對能源、資源進行節約,減少航空業對環境的污染。綠色維修理念的應用和發展,可以對飛機使用壽命進行較好的管理,能夠推進綠色維修人的培養,從而提升飛機維修技術水平,在解決飛機問題時,發揮了重要作用。
結束語:綜合上述分析,我們可以看出,隨著綠色航空和綠色維修理論的發展,有效地推進了與航空業有關的產業變革和發展。航空業未來發展,注重實現節能減排的發展目標,提升飛機的使用壽命,增強飛機的性能,從而推進航空業可持續發展目標的實現。在這一過程中,要注重立足于航空業發展現狀,對現階段航空業發展存在的問題進行改進,以滿足航空業可持續發展需要。
參考文獻
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近年來,西安航空職工大學試飛院工學院航空機電維修專業在學院各級領導的帶領下,在全體教職員工的共同努力下,專業規模不斷擴大,通過對用人市場的充分調研,結合試飛院行業性質特點和得天獨厚的資源優勢,培養的畢業生基礎扎實、動手能力強,得到用人單位和社會的贊揚,就業率及就業質量不斷提高,專業建設取得了令人欣慰的成績。在新一輪的發展中,只有在對航空機電維修專業繼續堅持以就業為導向的培養目標,專業教學方面有所創新,堅持學生動手能力的培養,才能確保航空機電維修專業教育優勢與可持續發展水平。
在我們學院高職教育近幾年發展的基礎上,針對特色專業的發展,談幾點看法。
1 堅持并優化航空機電設備維修專業培養目標
我們學院制定的航空機電設備維修專業培養目標是培養德、智、體、美全面發展,具有從事航空機械、電子設備的維護、維修技能,初步掌握航空機械、電子設備故障的分析、排故方案設計及實施能力的高素質技能型專門人才。航空機電設備維修專業服務面向軍隊裝備系統和國防工業系統等相關的大型企事業單位以及民航系統的相關單位,從事航空機械、電子設備維護和管理。根據近幾年民航的迅速發展和我們學院航空機電維修專業畢業生應聘去向,培養目標有所調整,重點向民航系統傾斜。
學院制定的專業培養目標堅持以就業為導向,加強學生動手能力的培養,突出航空機電維修技能人才培養特點,教學要求加大實驗、實踐、實訓比例,教學內容主動契合航空機電維修產業發展的需要,適應民航及航空維修的發展。形成人才培養特色定位準確,有利于專業建設的持續性發展,應繼續堅持和進一步優化。
2 優化教學模式,強化教學管理
轉變教育觀念,狠抓實踐教學,切實從專業學科為本位向職業崗位和就業為本位轉變,從傳統的偏向學生知識的傳授向注重就業能力提高和綜合職業素質養成轉變。針對航空機電設備維修專業對實踐課程要求較高,應繼續完善以綜合實習、課程實習、維修實習及專業實踐技能鑒定為主線的實踐環節,編寫完善實踐課程教學計劃和教學大綱及講義。在實踐課程的組織過程中,強調讓學生帶著問題去實習,每個實習環節都具有針對性,能夠解決以后工作中的具體實際問題。例如維修實習以飛行的四個階段為基礎,要求學生掌握飛行前、飛行后、再次機務出動準備及機械日的具體工作,再通過具體的實踐操作使學生進一步明確維修實習的內容,Et后學生在機場實際工作時就能明確機務維護的各個環節,較快的進入適應工作環境。在實踐課程的考核中,盡量模擬機務維護的實際情況,設置可恢復性故障,增加學生的實際操作能力,使實踐課程的教學和考核的操作性進一步增強,從而提高實踐教學的質量和教學水平。
根據航空機電設備維修專業培養目標和生源實際情況,逐步改革傳統的評價標準和評價方式,切實從重知識考試、重學科標準轉向重就業能力、重社會評價,建立以職業能力為導向、科學的社會化的考核評價機制,建立客觀的試題庫,避免考試成績不能反映學生真實水平的情況發生,注重校內評價與社會評價的一致性。
3 積極推進教學內容改革
近幾年,航空機電設備維修專業發展較快,為適應用人單位及市場需求,應對教學內容進行調整。
根據用人單位對學生專業知識更新的需求,加強與用人單位的溝通,及時調整課程設置,使學生能夠掌握更多的實用知識和前沿知識,以滿足用人單位的需求。例如,在航空機電維修專業航電方向增加了《雷達原理》、微波通訊》兩門理論課程,并相應增加了兩門課程的實踐環節,使學生對飛機雷達系統及通訊系統有了進一步的認識,滿足了民航系統對機務工作人員的基本要求,也擴大了學生的知識面和就業的競爭力。
同時應根據國家民航執照資格考試大綱的要求,適當調整課程設置,使學生在以后的考證過程中有足夠的知識儲備,增強學生崗位競爭力,為學生創造良好的發展潛力。目前國防工業出版社出版的航空機電維修專業規劃教材滿足了這一要求,學院教學內容應參考這套教材,根據學院實際情況,對教學內容進行適當修改。學院在航空機電維修專業機械方向選用了《航空材料》、《飛機構造》兩門教材,并將增加《航空電氣技術》課程的設置。通過這些調整,滿足了學生參加資格考試的需求,同時彌補了機械方向專業學生對航空電氣基本知識缺乏的客觀現實。
4 優化教學隊伍及專業管理隊伍
發動機的換氣過程直接影響發動機的性能。良好的配氣機構不僅要求氣門開啟有盡可能大的時面值,而且要求其配氣正時在任何情況下都能使發動機性能最佳。在設計中,配氣機構的布置與發動機整體結構布置密切相關,要達到總體設計要求,布置緊湊,協調合理。同時提高進、排氣工作性能與改善機構動力學特性常常是設計中的主要矛盾。對配氣機構進行有效的分析研究,不僅能有效防止機械故障的產生.而且有利于維修方式從定期維修向“以可靠性為中心”的視情維修發展.控制維護成本,提高經濟效益。
一、 國內外對配氣機構研究狀況
配氣機構是發動機的重要組成部分,配氣機構的維修特性,直接影響到發動機的經濟性、動力性和可靠性,并與發動機的噪音與振動有著直接的關系。配氣凸輪、氣門,氣門彈簧是配氣機構的心臟,在配氣機構中起著決定性的作用,其維修特性對機構的充氣性能和動力性能具有決定性的影響。其維護與使用直接影響發動機的可靠性及維修特性指標。這些指標不僅包括動力性、經濟性,也包括運轉性能,如發動機的振動、噪聲及排放指標。此外,它對發動機的耐久性和可靠性也會產生直接影響。因此,研究發動機的配氣機構維修特性,對發動機的發展格外重要。隨著現代航空活塞發動機技術的迅猛發展,發動機轉速和功率逐漸要求更加安全可靠,配氣機構各零件的負荷不斷增加,這種由于構件本身彈性所導致的工作異常機械論文,很可能使配氣機構正常工作遭到嚴重破壞,直到發動機不能正常運轉。只有在知道了氣門及其驅動零件的真實運動和載荷變化情況后,才能對其工作條件和日常維護做出正確結論。
人類對配氣凸輪機構的使用要追溯到18世紀,直到19世紀末,對凸輪機構還未曾有過具有詳細歷史記載的系統研究。隨著人類文明的進步和工業化的逐步發展,對高效的自動機械的需求大大增加。特別是在發動機誕生之后,以發動機為動力的機械逐漸增多,大大提高了人們對凸輪機械的重視程度。隨著發動機動力機械的逐漸普及和發展,發動機配氣機構的特性對工作性能的影響逐步被認識期刊網。在20世紀40年代以后,由于發動機轉速增加,配氣凸輪乃至配氣機構引起的故障日益增多,人們開始對配氣機構的深入研究。研究的方法也從經驗性的設計過渡到有理論依據的運動學與動力學的分析研究隨著技術的發展,計算機輔助設計和輔助制造技術也逐步得到了應用。目前,配氣凸輪機構設計己廣泛采用各種專用軟件借助計算機來完成,用數控機床完成加工。氣門和氣門座在工作中承受極高的機械負荷、熱負荷及腐蝕性氣體的沖刷,狀態極為不良,因而在工作中磨損比較嚴重,常造成氣門下沉,燃燒室的有害容積增大,使發動機性能變壞,嚴重時氣門一氣門座的密封作用失效,影響發動機的正常工作和大修期,因此在發動機配氣機構設計中應給予足夠的重視。氣門和氣門座處于燃燒室和氣道之間,由于缺乏有效的油供應,在氣門工作表面上不可能形成油膜,從而使摩擦運動產生嚴重的磨損作用。通過對配氣機構的動態模擬可以知道各零件的真實運動情況和載荷變化規律;通過對氣門副破壞方式的分析與研究,找出其規律,以便對氣門副材料的選取、表面加工,以及對配氣機構的優化和配氣間隙的調整提供更為有效的理論依據和實踐經驗。這樣既研究了配氣機構整體性又研究了配氣機構的薄弱環節。
二、配氣機構維修診斷特性現狀
隨著發動機新品種的不斷出現和新技術新產品的引進,配氣機構經常出現這樣或那樣的問題,據英國發動機工程師和用戶協會提供的發動機停機故障表明,造成發動機停機故障的各種原因中,配氣機構的故障在發動機的故障中占有比例達11.9%。它也日益引起從事發動機生產、研究和有關教學方面的重視。目前國內外對于配氣機構的零星報導不少,但完整的資料或書刊卻未見到。航空配氣系統故障的原因往往是多方面的,而故障的發展也受多方面因素的影響。因此,航空的配氣系統故障診斷技術應是針對整個系統的綜合診斷。現在已經投入實用的故障監測與診斷系統大多功能單一,系統化、智能化水平低,診斷準確度不高。目前與汽車及船用活塞發動機比較,使用在航空上的活塞發動機較少使用電子控制裝置,在使用過程中測量的參數也較少,維護檢修主要依靠維護人員的經驗和維護手冊提供的排故程序。根據這種情況,航空活塞發動機的配氣系統故障診斷可以利用人工智能結合排故手冊和經驗豐富的維護人員的排故經驗開發采用基于故障樹的故障診斷系統,用于日常維護中故障的快速準確的排除。由于發動機自身的工作原理,凸輪與挺柱之間、氣門與氣門座圈之間不可避免的存在碰撞作用,配氣機構工作條件十分惡劣;而且機械論文,隨著發動機轉速不斷提提高,配氣機構各零件的負荷不斷增加,這種由于構件本身彈性所導致的工作異常,很可能使配氣機構正常工作遭到嚴重破壞,例如:凸輪與挺柱之間、氣門與氣門座圈之間的早期磨損;而且凸輪與挺柱之間的磨損將導致噪聲增加,甚至影響換氣性能;同時氣門與氣門座圈過早的磨損現象,會造成氣門強度降低,進一步發生氣門掉頭,氣門頭與活塞運動干涉產生撞擊,最終導致發動機故障。利用試車臺測試的大量參數,采集發動機的各種具有某些特征的動態信息,并對這些信息進行各種分析和處理、區分、識別并確認其異常表現,預測其發展趨勢及潛在的故障,查明其產生原因、發生部位和嚴重程度,提出針對性的維修措施和處理方法。
航空使用及維修性能指標主要是依據動力性、經濟性和廢氣排放指標。動力性指標主要以輸出的有效功率表示,經濟性指標主要用燃油消耗率表示,廢氣排放量指標主要用C0,HC.NO、和碳粒表示。配氣機構是的主要組成部分.在各種配氣機構中,其主要零件都包括為氣門組和氣門驅動組。氣門組包括氣門座、氣門、氣門導管、氣門彈簧及座和鎖瓣等,其主要功用是維持氣門的關閉。氣門驅動組是指從正時齒輪開始至推動氣門動作的所有零件,包括凸輪軸,氣門挺桿,推桿和搖臂等,其主要功用是定時驅動氣門開閉,并保證氣門有足夠的開度和氣門間隙。配氣機構的主要作用是按照每個氣缸的作功順序,按時打開和關閉各氣缸進氣門和排氣門,以保證各氣缸及時吸入清潔空氣和排出廢氣;同時在壓縮和作功行程中維持燃燒室的密封,保證正常工作。實踐表明,航空功率下降、排氣冒黑煙、燃料消耗率增加等問題均與配氣機構的技術狀態緊密相關。而配氣相位和氣門間隙是配氣機構技術狀態的主要方面,對的工作可靠性能影響極大。由于的轉速較高,活塞每一行程所經歷的時間極短,如Lycoming四沖程轉速20O0r/min時,一個行程時間只有0.01,再加上氣門開啟有一個過程,氣門全開的時間就更短,在這樣短的時間內,要使進氣充足、排氣干凈是比較困難的,為了增加氣門開啟和時間斷面,并充分利用氣流的流動慣性以及減少換氣過程的損失,從而改善換氣質量,提高充氣系數,的進氣門和排氣門都要“早開晚關”,即進氣門要在活塞位于上止點前便提前打開,而推遲到下止點后再關閉;排氣門都是在活塞移動到下止點前便提前打開,而推遲到上止點后才關閉。表示進、排氣門開始開啟和關閉終了時刻及其持續過程的曲軸轉角機械論文,稱為配氣相位。它是設計單位經過反復實驗而確定的,雖然近年來己可采用計算分析的方法來選擇最佳的配氣相位,然后經實驗驗證,但大多數配氣相位仍是經過試驗確定的。不同型號發動機的,因結構參數不同,配氣相位也不同。正確的配氣相位應能滿足下列要求:(l)良好的充氣系數,以保證的動力性;(2)合對于上磨損故障,國內外的科研工作者已經進行了長期的研究與探索,取得了一定成果。其中,對于滑油零部件的磨損故障,已經形成了較為成熟的監測與診斷技術體系;而對于氣路磨損故障,尚未形成很有效的解決方法。適的充氣系數特性,以適應發動機扭矩特性的要求;(3)較小的換氣損失,以改善的經濟性;(4)必要的燃燒室熱氣,適當的排氣溫度,以降低受熱零件的熱負荷,保證運轉的可靠性。由上可見,正確的配氣相位是保證氣缸內有足夠的空氣充量,以保證燃油的完全燃燒,使發動機有良好的動力性、經濟性和廢氣排放為目的。發動機工作時,氣門實際開閉的時刻是由凸輪的形狀和配氣機構各零件的正確裝配保證的。在使用和維修過程中,由于零部件制造偏差、使用過程產生的磨損偏差及修理裝配過程各種工藝誤差等,一般都不同程度地改變了原規定的配氣相位值,如氣門間隙調整過小或凸輪外形加工太肥,使氣門早開晚關,氣門開啟延續時間過長期刊網。配氣相位誤差將導致的動力性下降、經濟性變壞及排放惡化。相位差很大時,根本不能起動:嚴重時造成氣門和活塞碰撞,氣門桿頂彎、凸輪軸變形及打壞活塞。有資料顯示,某系列發動機因配氣相位的誤差使最大功率下降13%,最大扭矩下降11%,最低燃油消耗率增加19%。我院Lycoming發動機氣門的結構形式為頂置式和。氣門間隙是指氣門處于關閉狀態時,氣門尾端與搖臂之間留有的一定間隙值。氣門間隙的作用是保證氣門、推桿等傳動桿件受熱膨脹時留有余地,當氣門在關閉時與氣門座緊密貼合,這對發動機是一個非常重要的因素,對其正常工作有很大影響。發動機在使用過程中,由于配氣機構某些零件的磨損和緊固件的松動,氣門間隙會發生變化,氣門間隙過大會使氣門遲開早閉,縮短開放時間,減小開啟高度,造成氣缸內進氣不足,廢氣排放不徹底,燃燒的準備條件變壞,燃燒不完全,發動機的動力性下降機械論文,起動困難,怠速時發出“噠、噠、噠”氣門敲擊聲。隨發動機轉速的升高噪聲也隨之增大,單缸斷火試驗時聲響不變。若氣門間隙過小或沒有(液壓式配氣機構除外),當氣門及傳動桿件受熱膨脹后氣門桿端抵觸搖臂,使氣門關閉不嚴發生漏氣,造成氣缸壓縮壓力降低、氣門與氣門座容易燒損,使發動機起動困難,動力性和經濟性下降,排放污染增加。
三、配氣機構研究技術的發展趨勢
對于專門用于發動機的配氣機構的研究,一直是該領域的研究前沿。研究
摘要進一步了解配氣機構各零件的真實運動情況,氣門彈簧的顫振和高次振型時配氣機構的異常振動,從而明確機構中的薄弱環節,單質量模型則無能為力。因而隨后出現了多質量動力學模型。根據使用者目的的不同,有三質量、四質量、五質量,以至更多質量的模型。多質量動力學模型的建立、參數的確定、方程的求解等雖然較困難,但它可以分析傳動鏈中的各零件的真實運動規律以及對整個機構的影響,并能計算出氣門內、外彈簧圈的大致振動情況,使模擬值更接近實際情況,故近年來多質量模型的應用遠比單質量模型的應用廣泛。為了進一步提高配氣機構動力學模擬精度,有人采用變剛度、變搖臂比進行多質量模型的模擬計算。當然其模擬精度又有一定程度的提高,多質量動力學模型也得到了進一步的發展和完善
四、目前在配氣機構維修特性方面存在的不足:
課題的難點是收集數據是一項艱難復雜的工作,本身發動機結構復雜,引起失效的原因也復雜。維修特性技術在航空活塞發動機中應用理論體系不完整。磨損機理分析采集數據多為實驗得,對于實際使用中以參數變化收據不足。
參考文獻
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(二)研究領域:民用航空、運輸成本管理
(三)理論意義和應用價值:
近年來國內外航空公司間的競爭日趨激烈,每家公司都是依賴于自己獨特的成本管理系統在生存,沒有恰當管理水平的航空公司相繼被兼并或消失。然而從中國民航幾十年的發展來看,缺乏有效的運輸成本管理一直是民用航空發展的絆腳石,傳統的運輸成本管理系統在航空業的實際應用中己經暴露出越來越多的弊端,及時地對傳統運輸成本管理系統進行功能補充和完善發展已成為研究的重點。
本文旨在分析航空公司運輸成本的概念、構成和特征,并在此基礎上探討了我國航空公司運輸成本管理存在的問題及其原因,提出了加強我國航空公司運輸成本管理的系列措施。
(四)研究的概況和發展趨勢:
目前理論界單獨針對民用航空運輸成本管理的研究還很少,一般是在研究民用航空成本管理時有所提及。針對該問題,一部分學者在研究中提出,我國民用航空運輸成本管理存在的缺陷主要包括:缺乏對運輸成本管理的全面認識;運輸成本管理方法和手段滯后;成本信息嚴重扭曲等;有鑒于此,部分學者認為,要提高我國民用航空運輸成本管理水平,需要培養全員成本管理意識,大力加強民用航空成本的系統管理,等等。另外,還有一部分學者認為,航空公司為了在競爭中保持正常的利潤水平,必須從降低航空公司本身的運營成本入手,而以低成本、低票價為特點的廉價航空公司模式正是航空公司進行有效成本管理,取得巨大成功的有力證明。
隨著理論和實踐的發展,有關航空公司成本管理的理論研究將不斷與實踐結合,其未來的研究將轉向成本控制領域。
二、設計(論文)研究的內容
(一)重點解決的問題:
1.我國民用航空運輸成本管理存在的問題
2.加強我國民用航空運輸成本管理的對策建議
(二)擬開展研究的幾個主要方面:
1.民用航空運輸成本理論概述
1.1民用航空運輸成本的概念
1.2民用航空運輸成本的構成
1.3民用航空運輸成本的影響因素
1.4民用航空運輸成本管理的特征
2.加強民用航空運輸成本管理的意義
2. 1有利于促進航空公司內部成本目標的貫徹落實
2.2有利于提供準確的運輸成本信息
2.3有利于改善民用航空運輸成本管理現狀
2.4有利于民用航空取得可持續的競爭優勢
3.目前我國民用航空運輸成本管理存在的問題
3.1成本管理觀念落后
3.2. 運輸成本管理模式單一化
3.3局限于過程控制,缺乏對成本動因的分析
3.4局限于單項活動的成本控制,缺乏全局意識
3.5局限于運輸領域,忽視對外部環境的分析
4.加強我國民用航空運輸成本管理的對策建議
4.1強化成本意識,實行全員成本管理
4.2優化航線網絡結構,減少不必要的運輸環節
4.3減少運輸事故損失
4.4統籌規劃,降低燃油消耗
4.5提高飛機技術狀況,降低維修費用
4.6加強制度建設,完善成本核算機制
(三)本設計(論文)預期取得的成果:
撰寫出符合規定的畢業論文
四、需要閱讀的參考文獻(參考文獻要求是近5年的,且j類文獻不少于5個)
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中圖分類號:F234.2 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)35-0216-01
航空領域中的人因失誤隨著現代化和自動化的發展沒有消弱,人在維修系統中反而發揮著更為重要的作用,隨著機械設備先進性的提高,人在操作中的失誤得到有效控制,但是在設計、制造、維修和訓練都需要更為高超的技能和心理素質作為支撐,因此人因失誤成為航空事故的主要原因之一,據調查現今我國工業企業的直接或間接的人因失誤高達85%,因此我們著重對航空維修中人因失誤及其控制做淺要分析。
一、 航空維修人因失誤分析
1. 人因失誤的基本特征
人因失誤具有以下幾個特點:一是重復性。人因失誤不是提前設置好的程序或機械性的運作,因此在不同的環境和心態下很可能由于同一個原因導致類似的事故發生;二是引發事故的潛在性。航空工作人員在工作狀態下受到外在或內在原因的影響,很有可能直接或間接引發事故; 三是可修復性。人因失誤由于其主體是高智能的人,工作人員可以憑借自身的專業技能和現有的環境條件對其造成的事故后果及時處理,從而減緩或消除事故后果帶來的影響;四是學習能力。人因失誤可以根據學習各種技能來增加自身的工作能力,從而提升工作人員的工作效率。
2. 航空維修人因失誤的分析
航空維修中人因失誤的原因主要分為以下幾點:一是違規。據調查航空維修人因失誤中由于工作人員操作不當,違反規定而引起高達45%,由此可見,違規是人因失誤的主要原因;二是知識技能缺乏。現今我國航空維修對于維修人員提出更高的要求,維修人員不僅僅需要鞏固傳統的維修知識與技能,還需緊跟時代的步伐,接受新的維修技能,從而增加自身的綜合判斷能力,降低其在維修過程中的事故概率;三是監管不到位。維修人因失誤發生概率不斷上升,監管不到位導致維修人員違規操作,增加人因失誤的概率;四是維修文件不規范。維修文件是維修人員工作時的基本依據,維修文件的不完善或錯誤直接導致維修人員的錯誤操作,從而造成安全事故;五是設備工具的不健全。維修工具是維修工作的基本設施,一個先進的、健全的設備工具是維修工作正常進行的基本條件,避免維修人員在缺乏工具設備或設備質量問題的環境下選擇其它途徑,從而埋下安全隱患;六是維修環境的不達標。良好的維修環境是提高維修人員工作效率的必備條件,反之亦然。例如通風、照明等環境因素不達標,不僅僅可能造成航空事故的發生,還有可能危機維修人員的生命安全等。
二、 航空維修人因失誤控制的有效措施
1. 優化維修環境,提供全面的維修設備工具
改善航空維修環境主要從三方面著手:一方面是維修工作人員的工作現場的清潔狀態,將該環境中的設備工具歸納整理,放置在規定的固定位置,并保持現場的干凈,對不相干的設備工具進行清理,對不符合規范的維修設備工具進行維修或更換;另一方面是優化維修故障制度,維修文件,將其較為專業的維修術語盡可能轉化成簡單明了的看圖說話,甚至讓初學者能夠根據操作圖片“對癥下藥”,并對故障進行正確維修;第三方面是維護維修人員提供良好的工作環境,例如在濕度、溫度和空氣質量等方面得到保證,在保證維修人員身體健康的同時也促進其在最佳狀態下進行工作,從而提高其工作效率,很大程度上降低維修人因失誤的概率。
2. 提高航空維修人員的綜合素養
航空維修人因失誤很大程度上源于維修人員的專業技能和職業素養不達標引起,而提升航空維修人員綜合素養的最為直接有效的方案一方面是建立系統的培育與教育機構,針對航空維修所需的技能人才進行專項培訓。航空維修教育與培訓機構要針對不同階層的員工進行培訓及再教育,并針對該機構建立系統的監管體系與制度,確保該教育與培訓機構真正發揮自身的作用,對維修人員要定期進行考核,確保該職員的專業水平,并針對不同層次的員工制定出定期培訓,針對具有潛力的員工著重進行設計方面的培訓,建立針對性強的培訓機構,從而實現提升整體維修人員的綜合技能與職業素養;另一方面是從社會上招聘一些高技能和設計方面的人才,提高對維修人員的要求,經過層層考核,選拔出符合航空維修企業所需的綜合性人才,這些主干人才組建自己的團隊,從而整體上提升維修人員的綜合素養,降低人因失誤的概率。
3. 優化管理制度與落實
人因失誤的概率持續不降,很大原因源于管理層的監管不到位,制度不健全,存在安全漏洞,從而引發維修事故,通過不斷改進、優化管理與制度,雖然該改進短期內不能見效,但是卻從根本上降低航空維修人員因個人失誤造成維修事故。管理體系的優化手下要在航空全體員工心中建立人因失誤的嚴重性,落實到每一個員工身上,嚴格規范維修操作規程,培養員工較高的職業素養,在心理與技能雙重要求下進行維修工作;其次是重視維修人員的人身安全,不僅僅是管理人員的重視,維修人員也應該意識到自身安全的重要性,工作期間嚴格執行相關規定,佩戴安全設施,管理人員也應該隨時監督維修人員安全設備佩戴情況,進行不同程度的考核,對維修現場也要不斷排除安全隱患,盡可能保證維修人員的人生安全;再次是做到責權分明、責任到人,硬性增加維修員工的責任感;最后是質檢管理人員要嚴格按照工藝要求隨時監管維修人員的工作,建立自檢、互檢和專檢三項檢查制度,保證其規范化操作和維修產品的質量,從而降低維修事故的發生概率。
結束語:
綜上所述,航空維修人因失誤是其事故發生的主要原因之一,為了降低人因失誤帶來的負面影響,我們首先分析人因失誤的特征及在航空維修領域中的主要誘因,主要從環境與設備、綜合素養和管理制度三方面提出對其控制的具體方案,從而降低在航空維修領域中人因失誤發生的概率,并提升我國航空維修的整體水平,促進我國航空領域的發展。
參考文獻:
[1] 劉偉.航空維修人為失誤分析及控制[J].科技風.2013(18).
主管單位:中國航空工業集團公司
主辦單位:中國航空工業一集團公司洛陽電光設備研究所
出版周期:月刊
出版地址:河南省洛陽市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1671-637X
國內刊號:41-1227/TN
郵發代號:
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1970
期刊收錄:
SA 科學文摘(英)(2009)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(1996)
期刊榮譽:
Caj-cd規范獲獎期刊
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中圖分類號:E241 文獻標識碼:A
Abstract: Researching and mastering the rule of aviation ammunition spares is meaningful for conducting the logistics support work of aviation ammunition spares. Based on this, dynamic gray forecast model is researched and successfully applied to consumption forecast of some aviation ammunition spares. Practice and theory prove that the prediction accuracy of dynamic gray forecast model is higher than that of typical gray model because upgraded data are real-timely added into the system to promote the whiteness of gray region. It indicates that the theory of dynamic gray forecast model correct, its precision is qualified and can meet the need of practical application. MATLAB is used as the assistant tool which makes the prediction more easier and reduces lots of workload.
Key works: aviation ammunition spares; consumption rule; dynamic gray forecast model; MATLAB
0 引 言
航空藥維修器材是航空彈藥及其保障裝備所需的元器件、零件、組件或部件等的統稱,是部隊“兩成兩力”(成建制、成系統形成作戰能力和保障能力)建設的物質基礎,是保障裝備處于良好技術狀態,提高裝備再生能力的有效保證,對裝備平時、戰時保障都有深遠影響。現代戰爭具有爆發時間短、對抗強度大、破壞性強等突出特點,器材消耗量日益劇增,品種日趨復雜,從經典的戰例可以看出戰爭對維修器材表現出前所未有的依賴性。掌握并遵循航空彈藥維修器材消耗規律,從而精確、及時、高效完成航空彈藥維修器材保障工作,實現武器裝備“戰力再生”,保持和恢復部隊戰斗力,成為取得戰爭勝利的關鍵因素[1]。
1 動態灰色理論模型
灰色系統理論是我國學者鄧聚龍教授1982年在國際上首先提出來的,為未來學研究提供了新的基本理論和基本方法。它是控制論的觀點和方法延伸到社會、經濟的產物,也是自動控制科學與運籌學的數學方法相結合的結果。灰色系統擬合與預測的信息特性是灰色殘差信息的開發與利用[2]。灰色系統分析特別還適用于統計信息量少,其他方法無法進行分析的問題。灰色系統理論對數據的處理通常采用累加或累減生成方法,使無序數據列轉化為有序數據列,使生成數據列適宜微分方程建模。這種使系統信息由不確知到確知,由知之不多到知之甚多的過程,就是通常所說的使系統由“灰”變“白”。
1.1 灰色GM1,1模型的建立
灰色GM1,1預測模型定義如圖1所示。
這種方法不需要很多樣本數據,只須知道連續幾年的消耗情況,對預測結果可做精度驗證。
1.2 動態灰色模型的建立
應用傳統的GM1,1灰色理論建立模型之后,模型參數a與b一經算出就固定了,不會再隨計算數值而改變。隨著模型更新和發展,需要持續地增加新數據并同時篩除老舊數據,形成一個新陳代謝的過程,使得模型序列能夠準確地表征模型當前狀態。傳統灰色預測模型的改進方法很多,在此,引入動態灰色模型的概念,對傳統GM1,1模型進行改進[4]。
灰色新陳代謝GM1,1模型的預測步驟為:
(4)輸出預測結果。
2 應用實例分析
經調研,搜集到某型航空彈藥的某種維修器材2006年至2015年的消耗量統計數據如表1所示,運用灰色預測法預測該備件的消耗量。
(1)利用GM1,1計算預測值并與實際值進行比較。
根據10年的統計數據,構建原始序列:
對原始序列進行數據累加生成,得:
通過MATLAB繪制出累加序列的曲線圖,如圖2所示。
根據式(5)求出累加以后的值,并對其進行累減還原得到預測值。實際值與預測值的對比如表2所示。
從表2可以看出傳統的GM1,1模型,對于短期的器材消耗,能夠較好地反映消耗的趨勢。但是隨著時間序列的加長,消耗數據的不斷增多,傳統模型受干擾成分變大,不穩定因素影響變大,數據開始發散。此時模型已經不能很好地反映航空彈藥維修器材的消耗趨勢,需要實時地對模型進行改正。
(2)利用動態灰色模型計算預測值并與實際值進行比較。
GM1,1模型以10年所有的消耗數據為基礎建立灰色模型,現以5維數據為基礎,建立動態灰色模型。根據建模思想,將前5期數據進行建模,預測第6期數據,然后將其替換第1期數據,再次建模,預測下一期,以此類推。
通過動態灰色模型得到的預測值與實際值的對比如表3所示。
由表3可以很明顯地看出,通過引入新的信息,替代時間間隔較長的數據序列,模型的精度得到了明顯的提高,預測值更為接近真實的消耗情況。通過圖3可以看出,改進后模型的預測值起伏變小,且消耗趨勢與觀測值更為接近。
3 模型檢驗
要對灰色模型進行檢驗,主要是進行后驗差檢驗,檢驗指標有后驗算方差比值C和小誤差概率p。
評定一個預測模型的好壞,C值越小越好,一般要求C小于0.35,最大不超過0.65。預測模型精度評定的另一個指標為小誤差概率p,p值越大越好,一般要求p大于0.95,不得小于0.7[5]。參照p與C的大小,可將精度分為4個根據MATLAB運行結果,P=1,C=0.1466,預測精度為1級,因此可以看出動態灰色模型在航空彈藥維修器材消耗預測上具有較高的精度。
4 結束語
傳統的GM1,1模型具有建模“少信息、規律性強”的優c,但預測精度隨預測步長增加而降低。這是因為對一個系統來說,隨時間的推移,未來的一些擾動因素將不斷進入系統而對其施加影響,用之進行長期預測必然會產生較大的偏差。而且信息逐漸老化,不能真實反映系統目前狀態,所以建立模型時需要進行信息的新陳代謝。動態灰色系統實時地加入新的信息,淘汰舊的信息,不僅可以突出系統最新的變化趨勢,而且可以消除預測模型的噪聲污染,對預測精度的提高也具有較好的作用。
本文將動態灰色模型應用于航空彈藥維修器材消耗規律的預測,實現結果分析與理論分析基本吻合,表明動態灰色模型理論正確,精度合格,能夠滿足實際器材消耗規律的應用。
參考文獻:
[1] 任敏,陳全慶,沈震,等. 備件供應學[M]. 北京:國防工業出版社,2013.
[2] 鄧聚龍. 灰預測與灰決策[M]. 武漢:華中科技大學出版社,2002.
隨著航空產業的不斷發展變化,國內航空產業結構也在逐漸調整,航空維修業務所占的比重也逐漸增加,這有利于航空企業的持續發展。為了更好地了解飛機維修的現狀以及3D打印技術在航空領域和飛機維修業務上的應用情況,本文首先對我國飛機維修現狀進行了分析;其次,本文對3D打印技術的應用給飛機維修行業帶來的影響以及3D打印技術的應用優勢進行了研究,最后指出了3D打印技術的發展趨勢和方向,這為3D打印技術更好的應用到飛機維修行業提供了指導和參考。
1.我國飛機維修現狀概述
飛機維修的早期理念是發生事故以后對飛機故障進行處理,慢慢發展為“預防為主”。因此,飛機維修也被分為了兩種:預防性維修和修復性維修,由于維修技術的限制,傳統的飛機維修為了達到把危險消除在地面上,滿足無外來物、無銹蝕油垢、無缺陷、無故障“四無”的要求,往往需要投入大量的人力、物力、財力,還會浪費大量的時間,這種做法雖然保障了飛行的安全[1],但是帶來了高昂的維修保養費用,特別是頻繁的分解、檢查會影響飛機零部件的使用壽命,也會存在人為破壞飛機零部件的現象以及材料浪費的現象。特別是在處理標準零件和部分零件時,不能正確判斷報廢品和可使用品的界限,造成了材料的浪費。有些維修人員為了減少責任,在維修時都使用新的零部件,這些行為不僅造成了巨大的航材浪費,還提高了飛機的維修成本。
2.應用3D打印技術給我國飛機維修帶來的影響
3D 打印技術誕生于上世紀八十年代,它是一種增材制造技術[2],其基本原理是將通過掃描或設計得到的 3D 物體的模型切割成無數非常薄的剖面,然后逐層生產并按原位置疊加到一起,最終得到與設計圖紙一模一樣的三維物體。該技術最早應用于航空領域是在上世紀九十年代中期,隨后3D打印技術逐漸體現出了使零件輕量化,節省材料的優點,在航空領域零部件生產制造方面的應用逐漸廣泛。美國波音公司已經在飛機上使用了3D 打印技術生產的2萬多個零部件,GE 航空集團也非常看好3D打印技術在航空領域的應用前景,已經采用3D打印技術生產了LEAP 噴氣引擎噴嘴、噴氣渦輪的冷卻罩等飛機部件,大大減少了零件的個數和部件的整體重量。由于3D打印技術在航空領域的應用時間還比較短,在金屬構件制造方面還存在一定的問題,因此還不能使用3D打印技術為飛機提供滿足標準的受力構件。
3.3D打印技術的應用優勢分析
3D打印技術在飛機零部件制造方面具有很大的優勢,主要表現在以下幾個方面:
3.1降低人員技能要求
3D 打印技術大大降低了對操作人員的技能要求,只要操作人員能夠使用軟件和計算機就能夠按照既定的步驟生產飛機零部件,這極大的縮短了操作人員的培訓時間,增加了工作人員的選擇范圍,并降低了工作人員的入行門檻。
3.2大幅節省原材料
3D 打印技術采用的是增材制造原理,它不需要向傳統零部件加工那樣經過切割、磨削、腐蝕等工序流程,減少了這些流程中對航材的浪費,基本能夠做到“按需取材”,大大的節省了原材料,減少了航材廢料,提高了航材的使用效率。例如,使用傳統制造技術生產某型飛機的風扇葉片,材料利用率僅有 7%左右,而 3D 打印技術可將材料利用率提高到 80%以上[3]。
3.3更易實現復雜加工
3D打印技術弱化了傳統加工工藝中對加工工具和模具的依賴程度,更容易實現對一些想象中的零部件以及復雜結構的零部件的加工,因此,使用3D打印技術只需要注意要加工的飛機零部件的材料和部件尺寸即可。
3.4有效控制制造成本
3D打印技術在控制生產制造成本方面也具有非常重要的優勢,因為他不需要復雜的生產制造流程、高水平的技術員以及配套的生產制造工具,只需要熟悉軟件和計算機即可,還能夠實現復雜工件的一次成型,減少不必要的焊接、組裝、固定等工序,大大的減少制造成本。
3.5大大提高生產效率
在傳統的零部件生產制造過程中,必須要經過部件建構設計、生產部件模具、加工零件、焊接組合零件等多個工序,這會極大的延緩零部件的交付時間,而3D打印技術避開了這些繁瑣的步驟,有效的提高了生產效率。
3.6精確復制原物
3D打印技術在復制原物方面具有很大的優勢,比如只要知道物體掃描坐標或者模型數據,就能夠生產出和原物一樣的零部件,這在標準件生產方面具有重要的意義。
4.飛機維修領域應用3D打印技術的趨勢分析
1 技術部內部管理現狀
技術部目前分為三個管理單元,工程技術管理單元、動力裝置管理單元和可靠性管理單元,這三個單元共同支撐整個技術部的工程管理工作。技術部目前已經建立了較為完善的組織管理架構,基本滿足包括工程文件評估處理、工程調查、維修資料管理、可靠性管理、技術構型管理和技術支援在內的各類工作需求。
雖然經過多年積累,技術部在工程管理各方面均取得長足進步,各類工作進一步細化、工程風險進一步降低,但在管理思路和具體工作內容方面依然不夠細化,還存在一些不足。在新的2014年計劃將以下幾個方面作為突破點進而帶動整體工程能力的提升:
①工程管理本身全面引入項目管理理念,提升工作執行力和效率;②各類工程文件的評估規范與個人評估能力的提升;③機隊普遍性故障與結構問題的分析和預防能力的提升;④航空業新技術信息獲取與應用;⑤更加積極獲取并分析國內外航空維修類信息,參與國內外工程維修類研討會,提升山航工程在業內的形象,擴大山航聲音。
2 針對不足提出的解決對策
工程管理本身全面引入項目管理理念,提升工作執行力和效率。一個部門內部的管理是該部門所有活動的基礎,一個部門的運作是否高效、行動是否合理都是管理好壞的最直接體現。通過這些年技術部的自我調整與優化,內部管理可以說基本實現文實相符和文文相符。但有很多時候還存在管理不夠細化的地方,這么多年的實際工作表明,同樣一件事情,如果從一開始將后續工作中可能出現的細節、特例和問題盡可能討論清楚,則所有參與人員在后續工作中會明確在每一個階段該如何進行什么樣的工作,實現什么樣的目標,整個項目也能夠從始至終比較順暢的完成,即使中間出現了前期沒有討論到的意外情況由于前期人員職責明確和準備工作充分,也能快速由正確的人員找到突破口解決。反之,如果一開始只是制訂了一個大概原則而沒有細節,則具體的執行人員就會在后期的執行過程中困難重重,遇到意外問題不知由誰解決,互相推諉扯皮,甚至會出現方向性錯誤。細節才能決定每個階段最終成果,而每個階段成果的好壞最終會決定整個項目的成敗。若技術部中自上到下所有人都養成細節意識,整體上就會產生一支令人刮目相看的高素質高效率高可靠性隊伍,其整體工程能力也會上升一個臺階。技術部目前管理工作中確實存在細節缺失的情況,其主要體現在:
2.1 多頭指揮導致部分員工分工不甚合理
不能只是片面要求員工要多奉獻,多干活,其實有很多時候如果我們創造出了良好的工作條件和氛圍,員工如果可以順暢解決問題而不是羈絆于問題本身無關的其他瑣碎事情上則會極大的提高員工工作的積極性。應當將強迫式管理逐漸向引導式管理過渡。
2.2 建立健全項目管理制
當預測進行特殊工作的時間超過1個月時必須由項目負責人(根據實際情況可以由高級工程師、主管或單元經理擔任)按照項目管理的模式推進該特殊工作的完成。在技術部工程項目管理中,存在一個鉆石五角,包含了一個項目所需考慮的五大要素,分別包括總目標、階段目標、人員、進度控制、質量檢驗,一個好的工程管理者,應該要綜合這五個要素,全面規劃項目,尋找合適人員組成項目團隊并帶領項目組弟兄做好目標、計劃、需求、執行、檢驗等幾個階段的工作。
2.3 養成工作匯報制度
對于未啟動項目管理的特殊工作,員工或主管最少應當在工作的開始和結束階段向上一級以郵件的形式進行簡要匯報。在盡量減少工作量的情況下匯報的內容同樣可以言簡意賅,無需像寫論文一樣過多考慮用詞的準確與優美,只需將該特殊工作的原由、解決措施、結果描述清楚即可。
3 各類工程文件的評估規范與個人工程評估能力的提升
雖然工作程序手冊中已經定義了各自的崗位職責,但在實際工作中還存在大量沒有包含在工作程序手冊中的其他情況,隨著人員增加、機隊擴大、整個公司管理越來越規范、越來越細化的大背景下,需要技術部內部再制定一本細化的各崗位工作指導性文件。在該文件中橫向由各崗位和人員組成,縱向由技術部內部所有工作任務組成,后續需要注明每個工作任務到底應當怎么做,需要細化到具體工作的每個步驟。此外,加強各班組內部業務培訓,首先由各班組主管收集意見后評估在本業務范圍內需要進行哪些培訓;培訓項目確定后再由精通該業務的員工制作課件對技術部全體人員進行培訓提升整個技術部的業務水平。同時,以課件為基礎,收集并整理后加入指導手冊。
3.1 機隊普遍性故障與結構問題的分析和預防能力的提升
針對系統逐步完善可靠性故障預警制度,盡量減少其他原因導致的工程師額外的故障分析,解放工程師從過多的單體故障分析逐步轉變為針對整個機隊的多發故障和部件故障的深入分析并尋求妥善的解決措施。
3.2 通過可靠性對多發故障數據的分析(系統多發故障報警和部件高拆換率報警)觸發進一步進行深入分析需求,由各專業工程師分析系統原理、可靠性數據和維修方案中已有的維修項目并獲取世界機隊范圍該故障預防措施等信息后制定有效的維修項目或修改已有的維修項目,對于已存在的維修項目深入一線交流溝通獲取建議并檢驗維修工作效果。
3.3 通過可靠性對部件高拆換率數據的分析制定年度需跟蹤分析部件清單,各專業工程師分析部件原理、可靠性數據和維修方案中已有的維修項目后視情隨故障件到部件翻修廠家學習并分析確定部件失效原因,同廠家工程師研討預防措施,通過專業委員會確定最終維修措施。
3.4 通過對AMMS系統的持續改進,加強可靠性定檢結構問題數據的收集分析能力,結合維修方案優化項目加強與波音關于維修方案優化的交流,學習提高通過分析定檢結構可靠性數據預防結構問題的水平。
4 航空業新技術信息獲取與應用
成立新技術應用委員會,該委員會的主要目的是收集航空業內各類新技術信息(通過廠家來人介紹、閱讀航空類雜志和網絡搜索功能等獲取新技術信息)并評估在我公司機隊實施的可能性。若評估可行則積極參與培訓自行開發或與廠家聯系相關引進事宜,負責與公司內部各部門溝通協調并做好新技術引進前的各類準備工作,引進后負責在公司內部推廣使用和進行相關培訓工作。
更加積極獲取并分析國內外航空維修類信息,參與國內外工程維修類研討會,提升山航工程在業內的形象,擴大山航聲音。
5 結束語
為開闊各工程師眼界和思路,各系統和結構工程師定期到如波音網Idea Xchange等維修論壇中查閱其他航空公司發生的各類機隊性問題并積極參與答復和提問。積極準備并參加廠家或其他航空公司舉辦的與航空維修相關的各類會議(如波音每月舉行的FTRP等),獲取廠家或其他航空公司的維修工程經驗,會議結束返程后需填寫會議心得并視情培訓。
參考文獻:
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中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)46-0125-02
《航空維修原理與技術》是我校航空工程本科專業的一門重要的專業基礎課程,以“灌輸式”為主的傳統教學方法在教授這類專業性強、實踐環節因客觀條件受限不易開展的本科課程時,存在一定的弊端。特別在當今一些社會思潮和不正確的價值觀的影響下,學生到了本科三年級后,普遍對所學的專業知識缺乏興趣,對本專業熱愛程度不斷下降,嚴重影響和制約了教學相長的良性課堂教學發展。本文從提高《航空維修原理與技術》教學質量著手,探究建構主義理論在本科教學中的應用與實踐。
一、建構主義理論簡介
建構主義理論是繼行為主義和認知主義學習理論后的又一發展,是目前比較盛行的一種學習理論。建構主義也被稱為結構主義,瑞士著名心理學家皮亞杰認為學生在學習的過程中,知識并不是由教師簡單地傳授給學生,而是學生在教師的指導下,積極主動地參與到知識建構中,從而獲取知識。其理論核心是:“以學生為重心,在整個教學過程中由教師起組織者、灌輸者、指導者和促進者的作用,利用情境、協作、會話等學習環境要素充分發揮學生的主動性、積極性和首創精神,最終達到使學生有效地實現對當前所學知識的意義建構的目的。
二、以“灌輸式”為主的傳統教學存在的弊端
1.“灌輸式”教學使學生對專業知識產生逆反心理。在課堂教學中,教師往往按照一種慣性思維,甚至一種語調,把原本完整的知識體系,分片講解。當學生在學習過程中,一旦產生逆反心理而缺乏學習興趣時,知識的完整性就會因為一兩次的課堂學習情緒不高而斷裂,以致形成多米諾骨牌效應,影響到學生后續的課堂學習效果。此外,對課本知識,缺乏有效的實例化手段,無法引起學生的積極思考,造成知識嚴重脫離實踐,以致產生不良循環,加重學生的學習逆反心理。
2.學生學習的主觀能動性難以發揮。維修這類課程在傳統教學中一般包括課堂教學和實踐教學,課堂教學主要依靠教師口頭講授和多媒體技術,這種講授式學習忽視了學生的主觀能動性,學生被動地接受知識灌輸,而不是主動地探索學習。實踐教學則主要依賴教師現場操作演示,但對飛機維修這類的實踐教學,受限于場地和經費,以及現場實施條件,這類教學很難開展,一般通過暑期的下廠實習進行補充。但由于在課程設計上,課堂教學與下廠實習往往不能配套實施,造成學生的理論學習和工程實踐脫節,嚴重制約了學生對知識的掌握程度和知識遷移能力。
3.傳統教學方法考核形式單一。“灌輸式”的教育方法使得知識呈單一流向,由輸送端即老師向接收端即學生單向輸送,但學生對知識的掌握程度無法以有效方式回流到老師這里,老師無法準確獲知學生對知識的掌握情況。由于“灌輸式”的教育方法又無法提供更多的途徑讓老師可以傳遞知識,因此老師對學生掌握知識的評判標準又回到只能通過卷面考試的應試教育的老路上,這對長期接受應試教育的學生來說,通過考試儼然成為掌握本門課程的代名詞,因此考前一周內畫重點,考試前三天背答案,已經成為學生通過這類專業基礎課程的不二法門。
三、以建構主義理論探究專業課程教學應用與實踐
1.創設情境。建構主義教育理論認為教師在教學的過程中應為學生創設情境學習環境,并且始終以教學目標為主進行情境教學。作者在準備《航空維修原理與技術》這門課程中發現,航空維修這類課程是很多航空類的職業技術學校的專業方向之一,且圍繞航空維修開設有一系列的職業技能課程。相比之下《航空維修原理與技術》僅是作者所在院系航空工程本科專業的一門專業基礎課程,因此對航空維修這種強調實踐和技能的課程,如何在缺乏實踐條件的情況下,能夠對其原理做出生動講解,是作者在備課過程中反復思考的問題。
作者想起因專業愛好,早年看過由Cineflix公司制作的災難紀錄片空中浩劫(Air Crash Investigation),此節目主要介紹黑匣子發明之后所發生的重大航空事故,以模擬演出的方式,分別以乘客、機師、調查人員等不同視角,從起飛,一直到事故發生及調查為止,重現整個過程。這給作者在準備《航空維修原理與技術》的創設情境教學提供很好的啟發和素材。因此,作者在備課過程中,收集了《空中浩劫》134集的相關影片視頻,從中挑選出所有因維修技術實施不當,或維修管理失誤等原因造成航空安全事故,并詳細觀看每一集影片,從中找出事故調查過程中的技術分析,并將課程中的相關理論與之對應,從維修原理與技術角度為影片提供一套技術旁白。在去年的教學過程中,播放從中精選的可以覆蓋課程主要內容的影片,并在播放前給學生預設一些思考問題,播放后讓學生分組討論,最后選出各組代表上臺從技術和管理角度闡明事故原因和改進意見。經過一個學期的教學實踐,作者發現這種創設情境教學,達到了很好的教學效果,有效得提升了學生對本門課程的學習興趣和對相關知識的掌握程度。
2.知識遷移,知識建構。知識遷移是指利用新舊知識間的聯系,進行新舊知識對照,由舊知識去思考、領會新知識,學會學習的過程。知識遷移有利于學生發揮主觀能動性,以獨立的視角,來認識和解決新生事物,最終使得學生有效地實現對當前所學知識的建構。作者在備課中發現,《航空維修原理與技術》中的飛機結構維修技術這部分內容,與本專業中另外一門課程飛機裝配技術有很多內在聯系。飛機裝配是根據尺寸協調原則,將飛機零件或組件按照設計和技術要求進行組合、連接形成更高一級的裝配件或整機的過程。而飛機結構維修可看成是通過補強等方法,在局部實施飛機裝配工藝。由于學生在前期已經上過飛機裝配技術這門課程,因此,作者在教學過程中,引入飛機裝配相關原理技術和工藝方法,讓學生體會知識遷移的過程,將所學的不同課程進行知識組合,促進學生的專業知識建構。此外,在觀看《空中浩劫》的相關影片中,作者也適時引入相關專業知識,讓學生以專業性的視角來體會影片內容,促進學生知識遷移能力的發揮和水平的提高。
3.多樣化的考核形式。以單一期末閉卷筆試的方式進行課程考核存在諸多弊端,不利于學生的知識遷移和知識建構,與建構主義教育理論沖突。基于作者在上述“創設情境”和“知識遷移”等教學設計和實踐,作者對課程的考核形式也進行了設計改進,提出了多樣化的考核形式。在情境教學環節,作者事先對影片中與課程相關的知識點進行抽取提煉,設計了隨堂測試環節。《空中浩劫》一集影片時長在45分鐘左右。除去片頭和片尾,一般在35到40分鐘,加上作者在過程中穿插的講解討論,一般一堂課可以完成一次情境教學,再利用第二節課,進行隨堂測試。一方面可以鞏固學生所學知識,一方面又形成了多樣化考核的途徑。此外,在一個學期的課程中,作者設計3―4次小組討論,讓學生通過查閱閱讀相關專業論文,結合“創設情境”和“知識遷移”等教學內容,進行分組討論。再結合書面報告,產生另外一種考核途徑。在學期結束的閉卷筆試試卷設計中,不限于教材書本的知識,而是融入了整個學期各個教學環節的知識,這有利于學生在備考過程中,對整個學期所學知識的回顧,甚至會以腦海畫面和情境回顧的方式進行知識的再次構建。
四、結束語
本文在分析了傳統教學方法在專業基礎課程中存在的弊端后,通過“創設情境”、“知識遷移”和“多樣化的考核”等方式,將建構主義應用到《航空維修原理與技術》的課程教學中,既保證課程知識有效地傳授給了學生,又調動了學生學習積極性和主觀能動性,在拓展學生知識面的同時,又讓學生體會實踐了知識遷移過程,使學生的自主學習能力不斷提高。
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