Effektiva underhållskoncept

Vägledning till läsaren

Vid design av systemlösningar för hela flygmaterielsystem är det av stor betydelse att man förstår de operativa kraven på produkten, vilka egenskaper, förmågor och prestanda produkten måste ha. Denna text berör arbetet med att ta fram och definiera underhållslösningar för kunder.

Bakgrund

Vid design av systemlösningar är även väl så väsentligt att förstå hur designlösningarna påverkar underhålls- och supportkostnader som kunden får. De påverkar i högsta grad behovet av och komplexiteten på underhåll och därmed livscykelkostnaderna för hela materielsystemet under produktens livscykel.

För att kunna skapa en kostnadseffektiv totallösning för hela flygmaterielsystemet är det lämpligt att betrakta nedanstående perspektiv:

1     Krav på design av produkten för att genomföra operativa uppdrag.

2     Krav på design av produkten för att få erforderlig tillgänglighet och nödvändiga driftsäkerhetsegenskaper.

3     Krav för att operera produkten enligt kundens förutsättningar och organisation.

Rekommendation

Författaren rekommenderar nedanstående texter som har koppling till denna berättelse: Under Kundvärde, läs gärna Konceptmetodik, under Livscykelkostnad, läs gärna Effektiva arbetssätt ger effekt och Systems Engineering.

Texten berör markerade områden inom förändringsresan i flygindustrin

Sammanfattning

Kundens operativa förmåga är att genomföra operativa uppdrag i olika situationer och kunna disponera hela flottan av flygplan på ett optimalt sätt över tid. Därför måste kunden ha ett driftsäkert system med acceptabla underhållsinsatser till låg kostnad.

Detta kapitel utvecklar hur man skall tänka för att realisera denna förmåga hos kunden på ett kostnadseffektivt sätt.

Beskrivning av innehåll

  • Vid design av systemlösningar för hela flygmaterielsystem är det av stor betydelse att man förstår de operativa kraven på produkten, vilka egenskaper, förmågor och prestanda produkten måste ha.
  • Historiskt har den militära flygindustrin skilt på utveckling av det tekniska systemet avseende funktionssäkerhet och underhållsmässighet för flygplanet och på underhållssystemet avseende underhållssäkerhet.
  • Det gäller att i utvecklingsarbetet förstå hur man skall tänka för att få en väl fungerande systemlösning som uppfyller kundens operativa behov ur ett helhets- och livscykelperspektiv.
  • ILS innehåller alla åtgärder för ett effektivt underhåll och är en ledningsprocess som främst används inom försvarsindustrin.
  • För att göra en bra produkt och systemdesign är det väsentligt att förstå några olika designperspektiv.
  • Designbeslut inkluderar hänsyn till kundspecifika krav för att få ett väl fungerande logistiksystem.
  • Vid utvecklingsarbetet av Gripen E genomfördes ett stort antal analyser och simuleringar för att förstå hur olika systemsäkerhetskrav skulle hanteras.
  • Många ingående analyser av hela materielsystemet har genomförts för att kunna balansera systemsäkerhetskrav mot tillgänglighet och funktionskrav.
  • Det är synnerligen viktigt att alla som får ett designansvar har insikt om kundens praktiska och dagliga operativa verksamhet.

Bakgrund

Vid design av systemlösningar för hela flygmaterielsystem är det av stor betydelse att man förstår de operativa kraven på produkten, vilka egenskaper, förmågor och prestanda produkten måste ha. Det är också väl så väsentligt att förstå hur designlösningarna påverkar de underhålls- och supportkostnader kunden får, då det i högsta grad påverkar behovet av och komplexiteten på underhåll och därmed livscykelkostnaderna för hela materielsystemet under produktens livscykel. För att kunna skapa en kostnadseffektiv totallösning för hela flygmaterielsystemet är det lämpligt att betrakta nedanstående perspektiv:

  1. Krav på design av produkten för att genomföra operativa uppdrag.

Detta betyder att man vid designarbetet först måste bilda sig en uppfattning om hur och under vilka förutsättningar man opererar ett stridsflygplan, samt vilka driftsäkerhetskrav som är relevanta utifrån detta. Det ekonomiska perspektivet sätter också gränser för val av teknisk lösning.

  1. Krav på design av produkten för att få erforderlig tillgänglighet och nödvändiga driftsäkerhetsegenskaper.

Det är väsentligt att se flygplan och underhållsprodukter som en integrerad helhet, så att detta avspeglas i systemdesignen samt för att kunna ge produkten de driftsäkerhetsegenskaper som förväntas - d.v.s. övergripande tillgänglighet till en realistisk kostnadsnivå.

Under utvecklingsarbetet krävs att designens funktion kontinuerligt värderas relativt de egenskaper för driftsäkerhet som skall avspegla önskvärd förmåga hos kund. Värderingen görs för att bedöma hur mycket designens underhållsbehov begränsar tillgänglighet, driftsäkerhet och driftskostnad. Alternativt kan man uttrycka det som den optimala lösningen på tillgänglighet i förhållande till livscykelkostnad.

  1. Krav för att operera produkten under kundens förutsättningar och organisation.

När en kund beställer och vill driftsätta sin nya flotta av flygplan definieras en underhållslösning anpassad för en viss operativ prestanda och baserad på antal flygplan som kunden kommer att få till förfogande. Andra faktorer att ta hänsyn till är exempelvis vilka underhållsprodukter som sedan tidigare finns färdigdesignade, samt hur kundens organisation bedöms hantera och utföra underhåll i både freds- och kris/krigstid.

För att uppfylla kundens behov för att operera flygplanen dimensioneras underhållslösningen, d.v.s. en rekommendation av ett underhållssystem tas fram. Denna rekommendation omfattar de underhållsresurser som kunden behöver för sin drift, bl. a. verktyg och reservmateriel samt eventuell utbildning och anpassning av sin infrastruktur och organisation. I detta dimensioneringsarbete tas också fram en underhålls- och logistiklösning avseende underhåll av sådant slag som inte är fördelaktigt att göra hos kunden/brukaren.

Huvuduppgiften i designarbetet är att förstå och ta fram en lösning för ett försvarsmaterielsystem på operativ nivå, både för en freds- och krigsorganisation, enligt specificerade förutsättningar.

Detta betyder att man praktiskt arbetar efter principerna för ILS (Integrated Logistic Support) och bygger ett tekniskt system som är flexibelt och därmed användbart och säljbart till alla kunder.

Branschens arbetssätt för att utveckla underhållsprodukter

Historiskt har den militära flygindustrin skilt på utveckling av det tekniska systemet gällande funktionssäkerhet och underhållsmässighet för flygplanet och på underhållssystemet avseende underhållssäkerhet. Detta har ofta medfört att man i efterhand, när designen av flygplanet varit klar, upptäckt att man fått komplicerade och dyra underhållsprodukter och underhållslösningar för kunden. Kunden har då fått en mer komplex organisation med dyrare underhåll vilket därmed gett högre livscykelkostnader.

Detta arbetssätt är därför inte det bästa för att skapa system med låga livscykelkostnader, däremot kan det mycket väl vara så att utvecklingen av själva flygplanet har kunnat göras kostnadseffektiv, när man inte behövt designa in och ta hänsyn till alla operativa aspekter kunden har. Alla tillverkare av militära flygplan har traditionellt haft störst fokus på utveckling av taktisk prestanda samt funktioner och egenskaper på flygplanet. Design för drift och underhåll samt det underhållssystem kunden skall leva med i sin operativa miljö, har inte varit primärt prioriterat i samma utsträckning.

För Saab Aeronautics har dock hög driftsäkerhet och låg livscykelkostnad varit i stort fokus sedan lång tid tillbaka, mycket tack vare att stor vikt lagts på dessa egenskaper redan under förstudiefasen och utvecklingen av Gripen. Detta har verkställts genom att tillsammans med kunden etablera ett driftsäkerhetsprogram för att höja medvetenheten. Detta samarbete har lett till att tillförlitlighet, underhållsmässighet och underhållssäkerhet är starkt bidragande faktorer till Gripens enastående systemeffektivitet och låga drifts- och underhållskostnader.

Genom att aktivt värdera designalternativ redan i tidiga skeden, så skapar man möjlighet att välja lösningar som grundlägger en framtida kostnadseffektivitet och en totalt sett låg livscykelkostnad. Detta kan illustreras som i nedanstående figur, vilken ingick i motiveringen till det gemensamma driftsäkerhetsprogrammet mellan Saab och kund.

Förmåga är att producera operativa uppdrag – kräver bra underhållskoncept

Kundens operativa förmåga är att producera operativa uppdrag i olika situationer och att kunna disponera hela flottan av flygplan på ett optimalt sätt över tid. Kunden måste därför ha ett driftsäkert system för att kunna producera uppdrag med acceptabla underhållsinsatser till låg kostnad.

Flexibilitet – anpassa lösningar till kundens operativa behov

För att kunna ha flexibilitet för många olika användningsscenarier måste flygmaterielsystemet kunna hantera kundens operativa krav. Det gäller att välja rätt nivå av flexibilitet för vapensystemet och utforma systemlösningar som ger hög tillförlitlighet, d.v.s. lågt felutfall vilket vanligen uttrycks i form av högt MTBF (Mean Time Between Failures/Medeltid mellan fel).

Andra förutsättningar som påverkar flexibiliteten är kundens organisation och struktur. Att förstå vilka kompetenser, underhållsresurser och faciliteter som kunden har till förfogande, är centralt då användningen av resurserna kan skilja sig kraftigt åt mellan drift i fredstid och drift i en kris- eller krigssituation.

Detta betyder att underhållslösningar måste balanseras mellan 1) ha möjlighet till att på effektivaste sätt genomföra olika uppdrag och 2) att kunna ha låga livscykelkostnader för hela flygmaterielsystemet. Att genomföra resursoptimeringar och värdera olika systemlösningar är nödvändigt för att kunna ställa utfallet av dessa fakta mot livscykelkostnaderna.

Underhållskostnader - med hänsyn till en livscykel på 30-40 år

Varje designlösning påverkar i högre eller mindre grad underhållskostnaderna under en livscykel på 30-40 år. Då är det väsentligt att redan vid konceptstudier ta fram flera alternativa lösningar och pröva dessa ur ett underhållsperspektiv, vilket görs för att säkra kundens operativa förmåga och samtidigt uppnå låga livscykelkostnader.

Underhållslösningar - ta fram effektiva lösningar i hanterbara delar

Det gäller att i utvecklingsarbetet förstå hur man skall tänka, för att få en väl fungerande systemlösning som uppfyller kundens operativa behov ur ett helhets- och livscykelperspektiv. Det gäller att förstå hur systemet är tänkt att användas och sedan utveckla systemlösningar som fungerar hos kunden. Det är sällan det går att ta kundens alla krav och realisera dessa vart och ett för sig. I stället kan det ofta handla om att hitta de bästa kompromisserna.

Underhållslösningar kräver därför ingenjörsförmåga med ”fritt tänkande” och går ut på att ta fram effektiva lösningar i hanterbara delar, vilket är särskilt viktigt vid design på flygplan. Att definiera troliga händelseförlopp i scenarier och därefter hitta olika varianter av dessa är lämpligt, för att kunna se olika samband för lösning av en krissituation.

Olika logistiska lösningar och försörjningskedjor för underhållsresurser behöver definieras för relativt behov av förebyggande och avhjälpande underhåll. Utifrån dessa förutsättningar kan man definiera trolig storlek på behov av reservmateriel och underhålls- och stödsystem på de baser kunden skall operera från. Resultatet blir en optimeringsplan för hur kunden skall fördela sina resurser.

Utveckling av bra underhållslösningar kräver tid att tänka, tid för att förstå, tid för att formulera det verkliga problemet och beskriva det i en lösning. Grunden för detta är att utvecklingsorganisationen måste ta reda på hur en brukare tänker och opererar, d.v.s. generellt för flera brukare, för att sedan utforma en design.

Detta ger oftast ett innovativt arbetssätt där utvecklingsorganisationen tvingas att se helheter ur ett hos kunden operativt perspektiv. Lyckas man bearbeta dessa kunskaper och erfarenheter ordentligt, bidrar det väsentligt till att utforma en teknisk lösning som tillgodoser god underhållsbarhet och erforderlig tillgänglighet.

Nedan ges ett exempel på olika tankesätt för att genomföra operativa uppdrag, men som får helt olika konsekvenser för hur underhållslösningen kan dimensioneras.

För att genomföra ett uppdrag krävs fyra flygplan.

  1. Man löser det genom att klargöra fem flygplan för att vara säker på att man kan starta med fyra flygplan.
  2. Man löser det genom att klargöra och starta med fem flygplan, när man har säkrat att man kan genomföra uppdraget genomförs detta med fyra flygplan.

Det första alternativet är bäst om man vill hålla kostnaderna nere. Det andra alternativet säkrar bättre ett genomförande av ett uppdrag.

Designperspektivet – vad är bäst för kunden

Vid design och val av systemlösning är det väsentligt att ta ställning till vilka delar av i systemet ingående delsystem eller apparater måste vara återvinningsbara ur miljösynpunkt, underhållsbara ur effektivitetssynpunkt samt återanvändningsbara efter modifiering och uppgradering. Det är också viktigt att kraven på driftsäkerhet och tillgänglighet är väl utredda för att definiera vilken underhållslösning som är lämplig.

Man kan betrakta designperspektivet på två principiellt olika sätt:

  1. Man kan förbättra och effektivisera en kunds befintliga system- och underhållslösningar.
  2. Man analyserar kundens behov för att förstå hur en design kan utformas för att fungera i olika användningsfall, för att sedan definiera system- och underhållslösningar.

När man designar en systemlösning måste man ta ställning till vad det kostar att:

  1. Anskaffa system och komponenter.
  2. Utveckla och producera.
  3. Operativt driva.
  4. Underhålla.

Dessa fyra aspekter har stor påverkan på livscykelkostnaden.

Det gäller att ha en medvetenhet om designkonsekvenser för hela flygmaterielsystemet, men även ha klarhet kring vilka restriktioner som ett designval innebär.

Livscykelkostnader – dilemma vid val av systemlösningar

I ett kontrakt med kund förekommer ofta utfästelser om en viss livscykelkostnad för kundens flygmaterielsystem. Här ställs man ibland inför olika typer av dilemma och måste balansera mellan olika typer av motstridiga krav, t.ex. när hög operativ prestanda och funktionalitet ställs mot låg livscykelkostnad.

Exempel. Det går att byta ut en apparat mot en annan som löser kundens operativa behov på ett bättre sätt, kunden får en utökad förmåga och hög operativ prestanda med den nya systemlösningen.

Men om den nya apparaten har en utformning och en teknisk lösning med kort livslängd och dessutom kräver mer underhåll så medför det självklart en högre livscykelkostnad. Om man då måste välja den nya apparaten med högre krav på underhåll som kräver en annan och mer komplicerad underhållslösning, vad händer då?

Finns ett kontrakterat krav på en specifik (eller relativ) nivå på livscykelkostnaden avseende flygmaterielsystemet blir ofta konsekvensen att åtgärder krävs på andra system eller apparater för att hålla nere livscykelkostnaden. Detta betyder att det är väsentligt att tidigt i designskedet, bedöma hur olika typer av systemlösningar kan påverka underhålls- och livscykelkostnader.

Effektiva underhållskoncept– förståelse av olika designperspektiv

Vid framtagande av arkitektur och design av flygplanet utgör designen av underhållsprodukter en integrerad del av flygplansdesignen. Vid detta arbete bedöms vilka operativa förmågor flygplanet skall ha. Därefter sätts för respektive kund ihop den bästa underhållslösningen utifrån de produkter som utvecklats, man gör inte unika underhållsprodukter för olika kunder om man kan undvika det. Kunden skall få en produkt, inklusive en underhållslösning som totalt ger låg livscykelkostnad (Life Cycle Cost, LCC).

Kunden har naturligtvis stort intresse av att kunna påverka alla parametrar som genererar livscykelkostnader. I LCC ingår följande:

  • Anskaffningskostnad Life Acquisiton Cost (LAC).
  • Underhållskostnad Life Support Cost (LSC).
  • Driftkostnad Life Operation Cost (LOC).
  • Avvecklingskostnad Life Termination Cost (LTC).

Historik för framtagande av underhållslösning

Vid utvecklingen av Gripen A/B och senare Gripen C/D definierades ett bra underhållskoncept ur den svenska kundens perspektiv. Då hade man produktfokus för driftsäkerhet på hela materielsystemet, med funktionssäkerhet och underhållsmässighet för det tekniska systemet och underhållssäkerhet för underhållssystemet. Underhållslösningen var i grunden utvecklad och helt anpassad för den svenska kundens behov. Under åren har fler kunder tillkommit med andra behov, krav och filosofier på underhållmässighet. Det har inneburit att underhållslösningen anpassats efter unika kundförutsättningar men bygger fortfarande på Gripens grundläggande underhållskoncept.

Bygga in underhållsbarhet

För att kunna erbjuda kostnadseffektiva underhållslösningar, måste underhållsbarheten beaktas och byggs in redan vid utvecklingen av produkten. Hänsyn tas då bland annat till vilken typ av utrustning som underhållet gäller, hur komplicerat underhåll man ska tillåta vid olika förhållanden med hänsyn till resursbehov och åtgärdstid. Man vill eller kan exempelvis inte utföra vissa åtgärder i en oskyddad miljö utan får helt enkelt bedöma om man ska förenkla åtgärden, t ex genom att modularisera designen eller utveckla lämpliga resurser för att skapa rätt miljö för att utföra åtgärden.

Bilden visar ett motorbyte under fältmässiga förhållanden.

Om det krävs tillgång till en underhållsverkstad för att utföra underhållsåtgärder, utformas konstruktioner och utrustning för detta redan vid designarbetet av produkten.

Även om det finns tillgång till en underhållsverkstad måste produktens design utformas på ett väl genomtänkt sätt, för att underhållet skall kunna utföras effektivt och med korta ledtider.

Integrated Logistic Support (ILS)

ILS innehåller alla åtgärder för ett effektivt underhåll och är en ledningsprocess som främst används inom försvarsindustrin, till exempel Försvarets Materielverk. Här säkerställs att ett system eller produkt kan brukas, underhållas och förvaras till låga kostnader, samt uppfylla höga krav på tillförlitlighet, driftsäkerhet och underhållsmässighet.

Viktiga förutsättningar att ha kännedom om är kundens krav på taktisk prestanda, avseende vilka typer av uppdrag produkten är planerad att användas till samt vilken frekvens dessa uppdrag kommer att ha.

I designprocessen måste man noggrant beakta kundens specifika förhållanden och förutsättningar avseende organisation, förmågor och restriktioner samt kompetens.

Ur ett designperspektiv är det också nödvändigt att veta hur drift och underhåll skall ske, inom ramen för kundens planer på operativ förmåga.

Av ovan nämnda kunskaper om kundens krav, måste man först i designarbetet göra en konceptuell design samt erforderliga analyser och simuleringar. Hänsyn skall då ha tagits till övergripande systemkrav och prestandakrav ur ett livscykelperspektiv.

Dessa analyser och simuleringar kommer att resultera i detaljerade krav på systemprestanda samt systemets tillförlitlighet och underhållsmässighet.

Man måste alltså förstå konsekvenserna av tekniska beslut, för att kostnaden för underhåll skall kunna hållas på en rimligt låg nivå.

Ett enkelt exempel på detta är att man måste se till att den systemlösning man väljer inte kan förorsaka falsklarm och därmed medföra inställda operativa uppdrag för kunden och onödiga kostnader för utbyten och serviceåtgärder.

Nytt arbetssätt - ILS för Gripen E

För att kunna utforma en bra underhållslösning för Gripen E krävs utveckling av både synsättet på underhållskonceptet och på det sätt man levererar underhållsprodukter.

Dessutom har det skett en kraftig teknikutveckling som gjort det möjligt att arbeta modellbaserat, vilket i sin tur medfört att man kunnat analysera kunders underhållsbehov utifrån deras taktiska loop tidigt i designarbetet. Detta har inneburit att man redan i designskedet av produktutvecklingen kunnat skapa modeller, för att på ett relativt enkelt sätt pröva och bedöma olika typer av system och tekniklösningar.

De komponenter och deras inbördes beroenden som behöver ingå i bra underhållslösningar kan delas upp enligt följande:

Grundläggande avseende prestanda för genomförande av operativa uppdrag är:

  1. Systemprestanda

Den förmåga som behövs för att utföra underhåll inkluderar:

  1. Underhållsmässighet
  2. Produktdesign utifrån ett underhålls- och driftperspektiv
  3. En specifik underhållslösning för aktuell kund

För att hålla bra prestanda över tid krävs att man tar hänsyn till följande komponenter:

  1. Systemprestanda
  2. Systemtillförlitlighet
  3. Underhållsmässighet
  4. Produktdesign utifrån ett underhålls- och driftperspektiv
  5. En specifik underhållslösning för aktuell kund
  6. Producerbarhet
  7. Produktionslösningar

I verkliga produktförmågor inkluderas

  1. Systemtillförlitlighet
  2. Underhållsmässighet
  3. Produktdesign utifrån ett underhålls- och driftperspektiv

De komponenter som berör förmåga att producera är:

  1. Producerbarhet
  2. Produktionslösningar

Underhållsmässighet och producerbarhet för underhållslösningar har i princip samma krav som man har på hela flygplanet.

Både design av en underhållsprodukt och design för en produktionsartikel har i stor utsträckning samma grundläggande krav.

Utifrån denna analys definieras designfilosofierna för produkten och underhållskonceptet.

Produktperspektiv på underhållskoncept

Vid designarbetet för Gripen E utformades underhållsprodukterna som en integrerad del av både flygplanet och hela materiel- och underhållssystemet. Designbesluten baserades på den operativa förmåga som produkten skall ha hos kunden i dennes taktiska loop. Vid uppbyggnad av underhållssystemet var det därför nödvändigt att genomföra analyser och simuleringar av olika kundkrav, för att se hur dessa skulle påverka designarbetet.

Produktansvaret för Gripen E omfattar inte enbart flygplanet, utan även den del av materielsystemet som finns reglerat i kontraktet. I produktansvaret ingår dessutom att ansvara för att realisera kundens underhållssystem.

Arbetet med ILS för Gripen E genomfördes som en integrerad och iterativ process, för att påverka konstruktionsprocessen samt att utveckla system och produkt.

Uppdraget var att utforma ett tekniskt system som möjliggör genomförande av en kunds operativa uppdrag med ett minimalt underhåll till låg kostnad. De designparametrar som då berörs är systemprestanda, systemtillförlitlighet, underhållsmässighet samt utformning av bra underhållsprodukter.

För att realisera kundens underhållssystem, utvecklades resurser för att leverera och installera underhållssystemet vid driftsättning. Dessutom utvecklades resurser för att utbilda personal och för att säkra kontinuerlig drift av underhållssystemet.

Arbetssättet för design av Gripen E innebar därmed att en helhetsbedömning av underhåll och driftskrav gjorts redan i designarbetet. Den rent kundunika optimeringen för drifts- och underhållsåtgärder hanterades i samråd med kunden, med hänsyn till dennes organisation och förmåga.

Sammanfattningsvis får man härigenom ett överordnat designperspektiv utifrån krav på operativ förmåga, därefter får man två huvuddelar som utgör totallösningen. Den ena utgörs av systemdesignen utifrån driftsäkerhetsaspekter för design av det tekniska systemet och den andra delen utgörs av underhållslösningen som den skall vara realiserad hos kunden, med hänsyn till kundens specifika krav och förhållanden.

Hela ILS-konceptet är en delmängd av produktansvaret. ILS För Gripen E avser helheten från design till genomförande av uppdrag och inkluderar två huvudkomponenter.

  1. Design av det tekniska systemet
  2. Realisering av kundens underhållssystem

Designen av det tekniska systemet utgörs av apparatintegration i flygplanet och för hela vapensystemet. Inom varje teknikområde och materielgrupp har man utvecklat alla ingående delsystem. Ansvaret för att säkra hela underhållslösningen görs inom en specifik materielgrupp.

Det tekniska systemet inkluderar systemdesign och driftsäkerhet, vilka innehåller komponenterna:

  • Systemprestanda
  • Systemtillförlitlighet
  • systemunderhåll
  • underhållsprodukter

Realisering av kundens underhållssystem som utgör underhållslösningen, inkluderar komponenterna:

  • Definition underhållssystem.
  • Produktion och leverans av underhållsresurser.
  • Leverans och installation av driftresurser.
  • Stöd för kontinuerlig drift.

Designperspektiv - bygga in egenskaper för effektivt underhållsarbete

För att göra en bra produkt- och systemdesign är det väsentligt att förstå några olika designperspektiv.

I en funktionsorienterad design som fokuserar på tillgänglighet och prestanda, byggs egenskaper för att kunna:

  • Kontrollera funktioner och upptäcka eventuella fel genom funktionsövervakning, funktionskontroller och tester.
  • Verifiera en funktion efter korrigerande åtgärder genom funktionsövervakning, funktionskontroller och tester.
  • Ha kontroll över mekanisk förslitning och annan påverkan genom visuella inspektioner.
  • Identifiera och avskilja fel på system i flygplanet.
  • Spela in olika typer av ”händelser” i de olika systemen för att bedöma status och identifiera eventuella service- eller åtgärdsbehov.

Det gäller att balansera en designlösning och ha ett helhetsperspektiv, för att bedöma underhållsbarhet i form av behov och frekvens på åtgärder gällande service eller felavhjälpning.

Konstruktionslösningar ur ett ”installationsperspektiv”

Ur ett installationsperspektiv granskas design- och konstruktionslösningar genom att se hur det praktiskt går att komma åt utrustning/apparater (utbytesenheter) utan stora åtgärder gällande service, felavhjälpning eller reparation.

Ett annat perspektiv som man har att ta ställning till vid designarbetet är hur den funktionella integrationen skall lösas för att få en användbar underhållslösning. Här är viktigt att konstruktionen utformas på sådant sätt, att kompatibilitet säkras mellan flygplanets system och de system som används vid verkstadsåtgärder, detta inte minst för att kunna hantera indikationer på fel i flygplanet.

Konstruktionslösningar ur ett ”apparatperspektiv”

Ur ett apparatperspektiv är det väsentligt att beakta hur tester, fellokalisering och felidentifiering av flygplanets olika system skall kunna hanteras, i synnerhet när man behöver genomföra verkstadsåtgärder.

För att få kostnadseffektivitet görs analyser av olika alternativ på hur arbetet skall genomföras för att reparera utrustning, system eller byta apparater på flygplanet i underhållsverkstäder.

Underhållsrelaterad design – tekniska eller logistiska systemet

Underhållsrelaterad design kan delas in i två delar, det tekniska systemet och logistiksystemet.

Det tekniska systemet innehåller underhållsprodukter vilka är utformade som en integrerad del av flygplansdesignen. Grunden för detta är att designbeslut skall vara utformade för att få en effektiv operativ användning av produkten.

Logistiksystemet utformas för en effektiv försörjning av reservmateriel och för rationell service- och reparationsverksamhet i verkstadsmiljö. Förutsättningarna för design av logistiksystemet är baserat på kundspecifika krav.

Realisering av underhållssystemet görs genom att bedöma omfattning på verksamheten (antal flygplan), kundens organisation (storlek och kompetens), hur arbetssätt är utformade och vilka resurser som finns till förfogande, baserat på kundens specifika krav som ej är kopplade till operativ verksamhet.

Att arbeta med underhållsrelaterad design kräver att berörda utvecklingsteam har ett integrerat arbetssätt och förstår hur man skall åstadkomma en effektiv försörjningskedja. Då det tekniska systemet omfattar hela underhållsystemet, gäller det att designa effektiva flöden för hela det logistiska systemet, inkluderat alla underhållsprodukter.

Detta arbetssätt har varit en viktig del i arbetet inom Gripen E för att skapa rätt tillgänglighet och prestanda på alla olika system och underhållsprodukter, som kunden behöver för sin operativa förmåga i både freds-, kris- eller krigstider.

Högst väsentligt vid allt designarbete är att bedöma hur service, underhåll och reparationsåtgärder skall utföras och vilken miljö som är lämplig beroende på situation. Särskilt viktigt är att bedöma när serviceåtgärder kan ske i en utomhusmiljö eller om det erfordras verkstadsresurser.

I utvecklingsarbetet av flygplanet finns integrerade utvecklingsteam från olika teknikdiscipliner som tillsammans gör dessa bedömningar under designarbetet, detta arbetssätt har utvecklats långt inom ramen för projekt Gripen E.

Exempel på frågeställningar där ansvaret för att finna svar, ligger på de integrerade funktionsteamen är följande:

  • Hur skall service, underhållsåtgärder och reparationer hanteras.
  • När är flottan av flygplan insatta i uppgiften ”Incidentberedskap” och hur hanteras detta på daglig basis.
  • Hur skall inspektioner av flygplanet ske inför start.
  • Hur utformas inspektioner av flygplanet efter uppdrag.
  • Hur hanteras fellokaliseringar.
  • Hur skall felavhjälpning och reparationer ske.
  • Hur skall förebyggande underhåll med olika intervall utformas.

Samma typ av frågeställning finns för många olika operativa lägen som kunden har, några exempel är användning i fredstid, användning i ”skymningsläge/krisläge” eller krig, men också vid deltagande i internationella insatser etc.

De huvudkomponenter som påverkar designarbetet är typ av operativa uppdrag och vilka typer av externa laster som erfordras (t.ex. vapen, extra bränsle, spaningsutrustning etc.).

Man behöver dessutom specificera vilka resurser som behövs i form av utrustning för att göra underhåll och service, dessutom måste man specificera vilka kompetenser som behövs för underhållsåtgärder, vilken personal som erfordras samt var och när den skall finnas till hands. Viktigt är att man har kontroll över när olika schemalagda underhållsgärder skall göras för respektive flygplansindivid, för att inte detta skall hindra uppdragets genomförande. Logistikflödet med reservdelar till underhållsverkstäder och depåer måste också finnas i planeringen.

Realisering av underhåll - vem gör vad

Designbeslut inkluderar hänsyn till kundspecifika krav på logistiksystemet. Ett väl fungerande logistiksystem är en förutsättning för att praktiskt kunna erhålla önskad operativ förmåga.

Det är därför nödvändigt att beakta hur underhållsprodukterna kan nyttjas i kundens anläggningar. Utformningen av kundens logistiska system är centralt för försörjning av underhåll och reservmateriel, för både flygplanet och för hela materielsystemet (inkluderat vapensystemet).

Detta innebär bedömningar av hur flexibelt och omfattande underhållssystemet behöver vara, med hänsyn till användarens specifika krav och hur redan existerande underhållsverksamhet är organiserad.

Man måste dessutom definiera vilka underhållsåtgärder som inte har något annat alternativ, än att utföras på Saab eller hos en OEM (Original Equipment Manufacturer).

Underhållslösningen (se principfiguren nedan) innehåller både de aktiviteter som utförs av kunden och sådana som måste utföras av tillverkaren eller en OEM. All erforderlig logistik kan ofta utföras av tredje part och är också en mycket viktig del av underhållssystemet.

Principskiss över underhållslösning

Design för operativa uppdrag - prestandaanalys, tillgänglighet och system

Vid utvecklingsarbetet av Gripen E genomfördes ett stort antal analyser och simuleringar för att förstå hur olika systemsäkerhetskrav skulle hanteras. Många ingående analyser av hela materielsystemet har genomförts för att kunna balansera systemsäkerhetskrav mot tillgänglighet och funktionskrav.

För flygplanet var utveckling av test och funktionsövervakning mycket centralt i arbetet, specifika tester gjordes för att bedöma uppfyllnad av de verkliga kraven som grundas på prestandaanalys, tillgänglighet och systemsäkerhet.

I detta arbete balanserades krav på att genomföra säkra fredsoperationer, mot kraven på effektiv operativ verksamhet under krigsförhållanden, med bedömningar av hur materielsystemet skall fungera under hela driftsfasen.

Figuren visar två loopar för driftsfasen. Den ena berör feedback från kunder och erfarenhet genom driftövervak-ning. Den andra utgörs av teknisk utveckling och inför-ande av ny teknik under driftsfasen. Designförbätt-ringar genereras från båda looparna. Dessa kan påverka antingen flygplanet, underhållslösningen eller båda.

Validera krav och utformning – dimensionera huvudkomponenter

För att säkerställa den praktiska användbarheten av Gripen E gjordes simuleringar för att bedöma dimensionerande faktorer för ingående huvudkomponenter i hela materielsystemet.

Exempel på huvudkomponenter vid en simulering kan utgöras av följande parametrar:

  • Uppdragets karaktär och omfattning.
  • Tidsåtgång för åtgärder som krävs efter fullgjort uppdrag för att ha beredskap att genomföra ett nytt uppdrag (klargöring av flygplan).
  • Vilka behov av förebyggande eller avhjälpande underhåll ska täckas.
  • Vilka resurser i form av fältmässig service som krävs.
  • Vilken typ av verkstäder och vilken typ av kompetens personalen behöver ha för att genomföra reparationer och underhållsåtgärder.
  • Vilka typer av markutrustningar, reservmateriel och logistik krävs.

Nedanstående bilder visar ett principiellt scenario, där ett uppdrag genomförs med två flygplan åt gången med en passlängd av 1,5 timme. Här tar man hänsyn till med de huvudkomponenter i form av resurser som är primära.

Kommentar: Man kan också lägga in planeringsaktiviteter för hur många timmar per dag uppdraget skall innehålla och hur många dagar kampanjen omfattar.

Krav på tillgänglighet och prestanda - analyser för ett effektivt underhållsflöde

Vid bedömning av hur man skulle hantera krav på tillgänglighet och prestanda av det tekniska systemet gjordes i Gripen E en genomgång av hela värdeflödet.

Vid utvecklingsarbetet av Gripen E var analyserna av kraven på tillgänglighet och prestanda på det tekniska systemet väsentliga för att åstadkomma en ”underhållsvänlig” produktdesign. Det gjordes för detta ändamål många beskrivningar och modeller på hela underhållssystemet.

Analyser gjordes också för att få ett effektivt underhållsflöde från att ett underhållsbehov uppstår, till verifierad återställd funktion i ett flygplan.

För att kunna fånga eventuella felförekomster i flygplanet behövde test och övervakningssystem utformas på ett sådant sätt, att det säkrar möjligheten att verifiera indikerade fel på verkstadsnivå.

Man måste också säkra underhållsfunktionalitet på all stödutrustning, både sådan som används i fält respektive i verkstäder.

Därutöver definierades hur fördelning av instruktioner och produktdata skulle vara mellan flygplan, stödutrustning, publikationer och strukturerad data, LSAR (Logistic Support Analysis Record).

Resultatet av detta arbete blev att underhållsprodukter och system- och produktdesign kunde integreras och därmed resultera i både kortare ledtid för design och effektiva underhållsåtgärder.

Nytt arbetssätt – samverkan i team

För att effektivisera arbetet med underhållslösningar i Gripen E skapades flera team.

Ett team arbetade med att bedöma hur man skall lägga underhållsaspekter på produktdesign och systemlösningar så att man kan ”bygga in underhållsmässighet” i alla systemlösningar.

Ett annat team arbetade med integration av underhållslösningar där fokus var på optimering av olika typer av resurser. Man arbetade bland annat med att utveckla leverantörers förmåga att förstå hur man skall genomföra underhållsåtgärder och underhållsnivåanalyser (Level Of Repair Analysis, LORA). Det är därmed viktigt att kunna bedöma när ett objekt ska ersättas, repareras, eller kasseras baserat på kostnadsöverväganden och operativa krav.

Inom utvecklingsorganisationens olika materielgrupper låg fokus på underhåll utifrån följande aspekter:

  • Design av ingående delsystem på flygplanet.
  • Ingående delsystem för underhållsprodukterna.

Övergripande frågor för underhåll, som dokumentation av och integrationsfrågor för underhållsprodukter.

Sammanhållande team

För att hålla ihop helheten fanns ett sammanhållande team som bedömde hela designen ur ett tillgänglighets- och underhållsperspektiv. Detta omfattar ett integrationsansvar för att säkerställa både flygplanets och hela vapensystemets egenskaper och funktion med ett perspektiv på driftsäkerhetsdesign. Teamen arbetade också med att definiera hur varje enskild kunds underhållslösning för hela vapensystemet skulle utformas.

Handbok för förebyggande underhåll

Ett av de viktigaste resultaten från arbetet i teamen är en handbok för arbete med förebyggande underhåll. Handboken beskriver hur tillämpning skall ske av olika standards såsom ATA, MSG3 och S4000M för Gripen E.

Arbetet med att analysera och definiera innehåll samt omfattning på det förebyggande underhållsprogrammet, gjordes av systemspecialister och ansvariga från respektive materielgrupp. Alla analyser och förslag presenterades på olika granskningsmöten där beslut togs.

Exempel på områden i handboken som belyses är:

  • System och kraftanalys.
  • Analys av relevanta strukturer i flygplanet.
  • Analyser av effekter på säkerhet vid genomförande av uppdrag.
  • Analys av förmågor som kan nyttjas.
  • Analyser av blixt och högintensiva strålningsfält.

Analys

Det är synnerligen viktigt att alla som får designansvar har insikt om kundens praktiska och dagliga operativa verksamhet, annars är det svårt att förstå hur man skall tänka för att välja systemlösningar som är lämpliga för drift vid skarpa operativa uppdrag. För detta krävs en anpassad utbildning och inskolning vid olika kunders verksamhet vid flygflottiljer.

Denna inskolning och utbildning bör innehålla kunskap om att designa för drift, att utveckla systemlösningar anpassade för drift, ser över kostnader för nytillverkning och reservmaterielförsörjning av apparater och andra delar bedömda ur ett livscykelperspektiv.

Vid framtagande av underhållslösningar är det väsentligt att kriterierna för de olika alternativen dokumenteras på ett tydligt sätt. Det bör då framgå på vilka grunder besluten tagits för att kunna bedöma effekt, prestanda och konsekvenser av en viss lösning och för att senare kunna ompröva system- och underhållslösningar.

Modellbaserade arbetssätt

Det modellbaserade arbetssättet gör att en 3-D modell kan vara bärare av ”all” information för ett system, hur det skall användas, underhållas etc.

Det modellbaserade arbetssättet med 3D-modellering har använts under många år för konstruktion av komplexa strukturer i flygplan och för utveckling av komplexa system för att styra funktioner och apparater i flygplan. Nu och framledes kommer detta arbetssätt i stor utsträckning även att användas för utveckling av underhållslösningar. Vid konstruktion och underhållsberedning, nyttjas 3D-modellering för att verifiera åtkomst vid underhållsåtgärder, på samma sätt som 3D-modeller används för att säkra åtkomst för montering av artiklar i flygplanet. Härigenom kan en design värderas i mycket tidiga skeden utan stora konsekvenser vid eventuella behov av ändringar, varken avseende kostnader eller tid.

Vid underhållsdesign kan 3D-modeller också utnyttjas för att identifiera och visualisera underhållsåtgärder, som med hänsyn till åtkomst och hantering bör vara samordnade. Sådan visualisering förbättrar dimensionering av reservmateriel genom en tidig bedömning av mängden åtgärder som kommer att krävas.

Genom att kontinuerligt använda simuleringar kan ett systems tillgänglighet och uthållighet analyseras avseende driftsäkerhetsegenskaper, underhållsstrategier och resurstilldelning. Detta nyttjas sedan för att visa hur tillgängligheten påverkas över tid av resursbegränsningar med varierande flygtidsuttag.

Tekniktrender

Man kan förenklat säga att det är öppna metoder som gäller. Kunder kan explicit efterfråga analyser utförda i specifika optimerings- och simuleringsverktyg snarare än att efterfråga reservdelsoptimeringar. Kunden vill på detta sätt ges full insyn i hur en optimering genomförts och vilka grunddata som använts. Dessutom kan kunden sedan använda dessa data för egna analyser.

Trenden mot större serviceåtagande motsvarande PBL (Performance Based Logistics), driver på behov av förmågan att göra logistikanalyser. Det som tidigare var kundens/brukarens ansvar övergår nu till att vara leverantörens uppgift.

PBL innebär ett ökat leveransansvar för leverantören. Man kan på en skala med sex nivåer, se ett ökat ansvar enligt följande leveransåtagande.

Nivå 1 – Leverans av reservdelar.

Nivå 2 – Leverans av underhåll, reparation och översyner.

Nivå 3 – Leverans av hela försörjningskedjan.

Nivå 4 – Leverans av hela logistikflödet.

Nivå 5 – Leverans av hela systemstödet (”Turn-key solution”).

Nivå 6 – Leverans av fullt systemstöd fram till överlämning av färdigställt flygplan för ett operativt uppdrag.

PBL ger ökade möjligheter både gällande att effektivisera logistiksystemet till att analysera och förändra produkten utifrån ett helhetsperspektiv. I detta fall är organisationens förmåga att genomföra en effektiv logistikanalys på korrekta data helt avgörande för en användbar produkt och affärsframgång.

Miljöpåverkan - ”Minimal Environmental Impact”

I detta sammanhang kan man tala om ”Minimal Environmental Impact”, vilket blir en lika betydande designparameter att ta hänsyn till som exempelvis driftsäkerheten, för att nå bästa möjliga systemeffektivitet till lägsta möjliga livscykelkostnad. Höga krav ställs därför på en integrerad systemdesign och utformning av underhållslösningar, för att begränsa den miljömässiga påverkan över en produkts hela livslängd.

 

 

 

 

 

 

 

 

Författarens reflektioner