調(diào)研論述了大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，國內(nèi)外制造商和航空公司健康管理技術(shù)的演化歷程，并對民機(jī)健康管理技術(shù)進(jìn)行展望，在分析民航業(yè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，提出了面向民機(jī)健康管理應(yīng)用的大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)與規(guī)劃，闡述了民機(jī)健康管理服務(wù)模式和生態(tài)鏈。
自上世紀(jì)90年代國際領(lǐng)先的民用飛機(jī)制造商引入飛機(jī)健康管理的概念和技術(shù)以來，經(jīng)過了20多年的發(fā)展，目前已建立起基于空地雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與健康管理系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)收集飛機(jī)的狀態(tài)信息，及時(shí)獲取飛機(jī)的健康狀態(tài)，并對飛機(jī)全壽命周期內(nèi)的健康狀態(tài)進(jìn)行有效管理。目前，預(yù)測與健康管理技術(shù)（PHM）在美國、歐洲的主要航空發(fā)達(dá)國家的工業(yè)界和研究機(jī)構(gòu)得到了充分的認(rèn)可和推廣應(yīng)用，并且朝著更加綜合化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化的方向發(fā)展。健康管理演化至今，從2010年以后，特別是工業(yè)4.0等概念提出以來，正在從以組件/機(jī)器為中心，轉(zhuǎn)向以客戶為中心的健康管理，其核心是預(yù)測分析，其中大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用、基于人工智能與云計(jì)算的健康管理將發(fā)揮重要作用。大數(shù)據(jù)時(shí)代下，提高健康管理技術(shù)研究和服務(wù)水平，可以更好地為我國大型客機(jī)提供全球化服務(wù)和全壽命周期服務(wù)解決方案，從而達(dá)到高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、實(shí)時(shí)化和智能化的運(yùn)營支持服務(wù)的目標(biāo)。
隨著新一代數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備在民機(jī)上應(yīng)用，機(jī)載系統(tǒng)及發(fā)動機(jī)的監(jiān)控能力不斷提升，空客A350飛機(jī)監(jiān)控參數(shù)達(dá)到40萬個(gè)，波音787飛機(jī)的監(jiān)控參數(shù)達(dá)到15萬個(gè)，航空公司運(yùn)營維護(hù)歷史數(shù)據(jù)日益增長，國內(nèi)三大航的年運(yùn)行數(shù)據(jù)累計(jì)達(dá)數(shù)十TB，這些海量數(shù)據(jù)將進(jìn)一步改變飛機(jī)的維護(hù)方式，提升飛機(jī)的運(yùn)營表現(xiàn)。大數(shù)據(jù)時(shí)代下，在航空維修領(lǐng)域中會有越來越多的數(shù)據(jù)收集和分析工具加入到航空公司運(yùn)營管理中，為維修保障人員及時(shí)確定故障原因和維修措施、合理安排維護(hù)時(shí)間提供技術(shù)支持，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維修，提高飛機(jī)簽派率，降低維護(hù)成本。
大數(shù)據(jù)背景下民機(jī)健康管理技術(shù)的演化
波音公司：從AHM到BGS
在20世紀(jì)80年代，波音757飛機(jī)出現(xiàn)之前，系統(tǒng)的故障多是在飛機(jī)著陸之后發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行診斷的。波音757/767中引入了發(fā)動機(jī)指示和機(jī)組告警系統(tǒng)，在飛行過程中可以記錄3000個(gè)參數(shù)，向飛行員報(bào)告一些系統(tǒng)的故障信息，但是無法自動通知地面的維修人員。波音747-400引入了中央維修計(jì)算機(jī)，可將飛行過程中的各種維修信息傳遞給地面的維修和工程人員，以快速地查找故障原因，一旦飛機(jī)落地，便可進(jìn)行修理。到2004年，波音777-300ER引入健康管理系統(tǒng)（HMS），每架飛機(jī)可以處理10萬個(gè)機(jī)載系統(tǒng)性能參數(shù)。到2011年波音787投入運(yùn)營時(shí)，健康管理系統(tǒng)監(jiān)測的參數(shù)大約又增加了50%。
波音的飛機(jī)健康管理體系架構(gòu)基于“機(jī)載中央維護(hù)系統(tǒng)OMS+空地?cái)?shù)據(jù)鏈+地面軟件平臺AHM”，如圖1所示。中央維護(hù)計(jì)算機(jī)及飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集各系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行機(jī)載必要的信息判斷和處理，下傳工作由飛機(jī)的ACARS數(shù)據(jù)鏈完成，并通過MyBoeingFleet網(wǎng)站實(shí)時(shí)向客戶指定的地點(diǎn)發(fā)送報(bào)警或者通知地面維護(hù)人員，在飛機(jī)降落前準(zhǔn)備好零備件和資料，同時(shí)還可幫助航空公司識別一些重復(fù)出現(xiàn)的故障和性能趨勢，支持機(jī)隊(duì)長期可靠性計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)。這套體系覆蓋范圍很廣，可以實(shí)現(xiàn)空地一體化的管理，提高飛行安全和航班運(yùn)營效率。AHM支持機(jī)型眾多，目前主要有波音737NG、波音747、波音757、波音767、波音777、波音787等。
波音每年會根據(jù)用戶需求持續(xù)升級完善，及時(shí)發(fā)布新版本，確保AHM系統(tǒng)的生命力和競爭力，也為航空公司帶來持續(xù)的使用價(jià)值。波音的AHM系統(tǒng)，為全球42%以上的波音777飛機(jī)和28%以上的波音747-400飛機(jī)提供實(shí)時(shí)監(jiān)控和決策支持服務(wù)，并以AHM服務(wù)為重要組成部分推出了Gold Care服務(wù)包，提高飛行安全和航班運(yùn)營效率。據(jù)波音的初步估計(jì)，通過使用AHM可使航空公司節(jié)省約25%的因航班延誤和取消而導(dǎo)致的費(fèi)用。
2016年波音宣布成立波音全球服務(wù)集團(tuán)（BGS），業(yè)務(wù)主要集中在供應(yīng)鏈、工程/改裝和維修、數(shù)字航空與分析、培訓(xùn)和專業(yè)服務(wù)等4個(gè)領(lǐng)域。在2017年巴黎航展上，波音啟動了名為AnalytX的數(shù)據(jù)分析服務(wù)，將分散在公司各個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的800余名數(shù)據(jù)分析專家集中在一起，利用科學(xué)的程序和方法，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的見解和客戶解決方案，并與多個(gè)客戶簽訂了涉及機(jī)隊(duì)健康管理、機(jī)隊(duì)油耗分析、疲勞風(fēng)險(xiǎn)管理等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析協(xié)議。
波音作為整機(jī)制造業(yè)巨頭，立足制造優(yōu)勢，抓住數(shù)據(jù)先機(jī)，上世紀(jì)90年代開始布局?jǐn)?shù)字化應(yīng)用，與大學(xué)合作組建航空數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)室開展大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究，從行業(yè)應(yīng)用軟件AHM到AnalytX更是積累了眾多客戶資源和基礎(chǔ)，諸多條件皆具備的情況下，相信波音會一直走在數(shù)據(jù)互聯(lián)應(yīng)用隊(duì)伍的前列。
空客公司：從AIRMAN到Skywise
空客飛機(jī)健康管理體系與波音類似，主要架構(gòu)基于“機(jī)載中央維護(hù)系統(tǒng)OMS+空地?cái)?shù)據(jù)鏈+地面軟件平臺AIRMAN”，如圖2所示。各機(jī)載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引入機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)中，經(jīng)過機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)各模塊處理和計(jì)算得出故障維護(hù)信息，經(jīng)ACARS空地?cái)?shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)下傳，由地面操作和服務(wù)中心獲得信息。AIRMAN開發(fā)的初衷是為了彌補(bǔ)機(jī)載中央維護(hù)系統(tǒng)的不足，消除各機(jī)載子系統(tǒng)BITE大量的虛警。AIRMAN通過監(jiān)測飛機(jī)系統(tǒng)在飛行途中的狀況，把實(shí)時(shí)信息傳送給地面維護(hù)部門，依靠這些早期信息，維護(hù)人員在飛機(jī)著陸前就能清楚判斷出故障所在，最大程度地縮短由于飛機(jī)維護(hù)而造成的運(yùn)營時(shí)間延誤，從而保證準(zhǔn)點(diǎn)簽派，這種技術(shù)先進(jìn)的系統(tǒng)也有助于降低飛機(jī)的計(jì)劃外維修次數(shù)。目前，AIRMAN支持的機(jī)型包括空客A320、空客A330、空客A340、空客A380及空客A350。
AIRMAN作為空客設(shè)計(jì)研發(fā)的專業(yè)數(shù)字化排故及維護(hù)管理軟件，其主要作用是：幫助地面航站基地對整個(gè)機(jī)隊(duì)的維修信息進(jìn)行跟蹤管理；簡化和優(yōu)化排故維修工作，提高排故效率；提供更為積極的預(yù)防性維修措施，減少非定期的排故維修任務(wù)，從而提高調(diào)度可靠性，降低維修成本。
空客新的實(shí)時(shí)健康監(jiān)控軟件（AiRTHM）更進(jìn)一步，為新型飛機(jī)的系統(tǒng)提供更多參數(shù)。例如，AiRTHM系統(tǒng)地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)（ACARS）能處理空客A380飛機(jī)產(chǎn)生的25萬個(gè)參數(shù)的信息量，以及空客A350飛機(jī)產(chǎn)生的40多萬個(gè)參數(shù)的信息量。通過地面支持系統(tǒng)收集和分析海量數(shù)據(jù)，AiRTHM與空客維護(hù)控制中心的飛機(jī)停場技術(shù)中心系統(tǒng)集成，能夠提供實(shí)時(shí)排故支援，指導(dǎo)備件供應(yīng)，監(jiān)控預(yù)期故障下的系統(tǒng)健康狀態(tài)。
2017年空客發(fā)布了全新航空數(shù)據(jù)開放平臺“智慧天空（Skywise)”，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是整合運(yùn)營商、維修企業(yè)和制造商擁有的數(shù)據(jù)，再利用全面的數(shù)據(jù)為他們進(jìn)行運(yùn)營分析并提供決策參考，同時(shí)支持他們進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。該平臺整合的航空數(shù)據(jù)非常廣泛，包括運(yùn)營終端歷史、機(jī)載傳感器數(shù)據(jù)、機(jī)組報(bào)告、服務(wù)通告，甚至空客飛機(jī)的研發(fā)數(shù)據(jù)?？湛瓦€將其現(xiàn)有的數(shù)字產(chǎn)品（如飛機(jī)實(shí)時(shí)健康監(jiān)控系統(tǒng)AiRTHM）移至新數(shù)據(jù)平臺上，并且正在增加服務(wù)項(xiàng)目，擴(kuò)展新的合作伙伴。
空客作為整機(jī)制造業(yè)另一巨頭，始終保持跟蹤博弈狀態(tài)，大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究同樣起步較早?？湛团cOracle、Google等公司合作構(gòu)建了強(qiáng)大的數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化的平臺，從AHM進(jìn)化到Skywise，積累了豐富的數(shù)據(jù)資源和應(yīng)用案例，加劇了民機(jī)健康管理服務(wù)市場的競爭。發(fā)動機(jī)健康監(jiān)控：三足鼎立
普惠、羅羅、GE作為全球動力系統(tǒng)和服務(wù)的供應(yīng)商三巨頭，在全面占領(lǐng)民用噴氣式發(fā)動機(jī)市場的同時(shí)，也致力于提供發(fā)動機(jī)管理、狀態(tài)監(jiān)測與維護(hù)維修的一整套服務(wù)，其遠(yuǎn)程監(jiān)測的傳感器大數(shù)據(jù)則是服務(wù)的基礎(chǔ)核心。
普惠發(fā)動機(jī)健康管理軟件（EHM系統(tǒng)）適用于普惠設(shè)計(jì)研發(fā)的各型號民用發(fā)動機(jī)，包括JT8D、JT9D、PW2000系列、PW4000系列以及PW6000系列。在航線運(yùn)營中，EHM對各機(jī)隊(duì)中的發(fā)動機(jī)的主要性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控統(tǒng)計(jì)，航空公司工程師分析發(fā)動機(jī)參數(shù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，判斷發(fā)動機(jī)健康狀態(tài)，對有故障的發(fā)動機(jī)提出合理的排故方案，從而有效保證飛機(jī)飛行安全，降低發(fā)動機(jī)維護(hù)成本，避免非計(jì)劃性換發(fā)（非計(jì)劃性換發(fā)將給航空公司帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失）。
羅羅公司全球發(fā)動機(jī)健康監(jiān)測中心建立了發(fā)動機(jī)健康管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測上千臺遄達(dá)發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)，并預(yù)測出發(fā)動機(jī)未來的飛行時(shí)間，幫助工程師了解每臺發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)以便合理安排其使用和維修時(shí)間，并且這些數(shù)據(jù)可以被用來設(shè)計(jì)更加高效低耗的發(fā)動機(jī)，因此，羅羅的發(fā)動機(jī)被稱為“大數(shù)據(jù)引擎”，羅羅公司60％的銷售收入來自于其提供的售后數(shù)據(jù)服務(wù)市場。
GE公司基于Windows平臺開發(fā)了交互式發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于監(jiān)控CF6、CFM56、GE90、CF34等型號。此發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)可對巡航階段性能參數(shù)趨勢偏差進(jìn)行監(jiān)控，還可針對起飛狀態(tài)的性能參數(shù)分析評估發(fā)動機(jī)狀態(tài)和剩余在翼時(shí)間。工程人員可通過軟件監(jiān)控評估發(fā)動機(jī)的性能，分析各部件的健康狀況。以GE為東航機(jī)隊(duì)500臺發(fā)動機(jī)提供監(jiān)控為例，可將診斷周期縮短90%，狀態(tài)分析準(zhǔn)確率達(dá)到80%，大大減少了發(fā)動機(jī)離翼檢修的時(shí)間。
GE從2011年投入巨資啟動大數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目，如今面向航空乃至整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)與分析解決方案。Predix可應(yīng)用于航空公司和飛機(jī)運(yùn)營商的現(xiàn)有信息分析，實(shí)現(xiàn)對30000架噴氣發(fā)動機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和危機(jī)響應(yīng)，幫助發(fā)動機(jī)更好地運(yùn)行、消耗更少的燃料，并且最大限度地減少意外停機(jī)時(shí)間，這些數(shù)據(jù)涉及的資產(chǎn)價(jià)值達(dá)到萬億美元。更為重要的是，GE目前已開始在全球工業(yè)領(lǐng)域推廣使用其Predix應(yīng)用工廠，可為大規(guī)?？焖匍_發(fā)自定義行業(yè)應(yīng)用、提升資產(chǎn)管理績效提供支持，為進(jìn)行快速的原型設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和開發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供先進(jìn)的方式，并將開發(fā)周期從幾個(gè)月縮短到幾周。2018年3月，GE與東航簽署全面數(shù)字化合作協(xié)議，基于Predix平臺為東航700多家飛機(jī)提供發(fā)動機(jī)和飛機(jī)維修、飛行安全、運(yùn)營效率以及營銷分析等50多個(gè)數(shù)字化服務(wù)項(xiàng)目，共同研發(fā)飛行數(shù)據(jù)應(yīng)用軟件并對發(fā)動機(jī)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。
以上三家OEM基本壟斷了航空業(yè)發(fā)動機(jī)制造和服務(wù)的市場，以傳感器數(shù)據(jù)為核心，可提供涵蓋制造、狀態(tài)監(jiān)控、維護(hù)維修一系列服務(wù)。對國內(nèi)航空公司來說，過多的依賴OEM廠家提供的技術(shù)保障服務(wù)，一方面運(yùn)營成本較高，另一方面若國內(nèi)不研發(fā)具有獨(dú)立自主產(chǎn)權(quán)的監(jiān)控技術(shù)，一旦將來由于某種原因?qū)е翺EM的服務(wù)中斷，帶來的影響無法預(yù)估。
國內(nèi)民航業(yè)：積極嘗試，多點(diǎn)開花
國內(nèi)航空公司積極探索機(jī)務(wù)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，國航建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的飛機(jī)狀態(tài)預(yù)測和維修作業(yè)管理（APCM）平臺，實(shí)現(xiàn)維修活動閉環(huán)管理的無紙化工具；南方航空公司于2006年開發(fā)了飛機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)并獲得專利，其開發(fā)的系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于南方航空公司機(jī)務(wù)工程部維修控制中心、運(yùn)行控制中心以及各分公司維修基地，改變了民航機(jī)務(wù)維修排故的傳統(tǒng)模式；東方航空公司于2007年實(shí)現(xiàn)了無線QAR技術(shù)，與GE合作開發(fā)FlightPulse軟件進(jìn)行飛行品質(zhì)分析，這些監(jiān)控系統(tǒng)和技術(shù)的開發(fā)都大大促進(jìn)了航空公司對飛機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控和健康管理的能力；海航打造了飛機(jī)健康管理大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，通過對飛機(jī)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和健康管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱性故障、運(yùn)行不正常事件，優(yōu)化機(jī)隊(duì)維修和工程管理水平。
中國商飛作為國產(chǎn)民機(jī)產(chǎn)業(yè)化的主要載體，致力于研制更經(jīng)濟(jì)、更安全、更環(huán)保、更舒適的國產(chǎn)民機(jī)，針對ARJ21、C919等型號也相繼開展了健康管理系統(tǒng)的研制工作，通過健康管理系統(tǒng)的應(yīng)用可為主制造商提供獲取飛機(jī)大量運(yùn)營信息和飛行數(shù)據(jù)的手段，通過獲取這些寶貴的數(shù)據(jù)和信息，飛機(jī)主制造商能及時(shí)掌握機(jī)隊(duì)飛機(jī)的健康狀況，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，同時(shí)不斷提升自身的飛機(jī)設(shè)計(jì)水平。
大數(shù)據(jù)時(shí)代民機(jī)健康管理技術(shù)展望
機(jī)載健康管理數(shù)據(jù)類型
與飛機(jī)健康狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)種類多、量級大，飛機(jī)各個(gè)機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備在飛行各階段都會源源不斷的產(chǎn)生數(shù)據(jù)，但較老的機(jī)型限于數(shù)據(jù)采集及通信能力，航空公司能夠獲得的數(shù)據(jù)量則更少，渠道也局限于ACARS、QAR、EFB等。隨著機(jī)載采集手段、通信能力以及記錄設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，空客A350、波音787機(jī)型在參數(shù)量級上已突破數(shù)十萬，未來待空地寬帶等實(shí)時(shí)通信技術(shù)成熟后，在地面實(shí)時(shí)獲取想要的數(shù)據(jù)已經(jīng)不是問題。因此，健康管理所面臨的瓶頸問題在于機(jī)載系統(tǒng)是否記錄了需要的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲得后如何進(jìn)行處理和分析，如何通過數(shù)據(jù)挖掘到有價(jià)值的決策信息。圖3簡要描述了機(jī)載健康數(shù)據(jù)來源及去向。
當(dāng)前情況下，民機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)根據(jù)產(chǎn)生時(shí)間和傳輸方式可分為以下三類：當(dāng)飛機(jī)在空中飛行時(shí)，飛機(jī)和地面健康管理系統(tǒng)之間通過空地ACARS數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)交聯(lián)，未來還可能應(yīng)用空地寬帶實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的空地實(shí)時(shí)傳輸；當(dāng)飛機(jī)落地后，飛機(jī)和地面健康管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交聯(lián)方式以無線數(shù)據(jù)傳輸方式（無線Wi-Fi/3G）為主；飛機(jī)在停場及定檢過程中會產(chǎn)生大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，根據(jù)不同航空公司的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)存儲。數(shù)據(jù)的不同類型和說明如表1所示。
面向民機(jī)健康管理應(yīng)用的地面大數(shù)據(jù)平臺
為了更好地挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，創(chuàng)造無限可能，需要在機(jī)載和地面構(gòu)建大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，提高數(shù)據(jù)分析處理能力，此處重點(diǎn)討論面向民機(jī)健康管理應(yīng)用的地面大數(shù)據(jù)平臺。其核心是收集分析民機(jī)運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)以及航后維護(hù)中產(chǎn)生的海量信息，借助各種算法和智能模型，完成系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷及預(yù)測，然后依據(jù)診斷或預(yù)測信息、可用的資源以及使用需求對維修活動做出適當(dāng)?shù)臎Q策，避免“過修”和“失修”問題，提高系統(tǒng)的利用率，從而合理地權(quán)衡使用、維修中安全和經(jīng)濟(jì)的矛盾，確保全壽命周期的成本最低。面向民機(jī)健康管理應(yīng)用的大數(shù)據(jù)平臺的組成要素如圖4所示。
面向民機(jī)健康管理應(yīng)用的大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)示意如圖5所示，基礎(chǔ)層主要引入工業(yè)大數(shù)據(jù)架構(gòu)（如Hadoop、Spark等）完成數(shù)據(jù)采集、存儲、處理及可視化等；數(shù)據(jù)層涉及飛機(jī)健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)種類多、量級大、格式復(fù)雜，包括機(jī)載監(jiān)控傳感器數(shù)據(jù)、機(jī)組數(shù)據(jù)、故障報(bào)告、維護(hù)數(shù)據(jù)、服務(wù)通告等；業(yè)務(wù)邏輯層通過對各類健康數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合收集和管理，分析典型系統(tǒng)故障特點(diǎn)及數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，研究運(yùn)用各種數(shù)據(jù)驅(qū)動的AI模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、識別、推理、預(yù)測等處理，對飛機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控、故障定位、趨勢分析以及健康狀態(tài)評估；決策輸出層形成健康分析報(bào)告與維修派遣決策，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為航空公司可直接識別與應(yīng)用的維修保障工作指令，與運(yùn)行控制、維修控制、機(jī)務(wù)維修等主要業(yè)務(wù)流程高度融合，提高航空公司運(yùn)營效率，節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本。
民機(jī)健康管理服務(wù)生態(tài)鏈
基于大數(shù)據(jù)分析平臺，可不斷形成面向民機(jī)健康管理應(yīng)用的智慧服務(wù)生態(tài)鏈，聚焦多維大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)發(fā)展，協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈資源，推動民機(jī)向“制造+服務(wù)”轉(zhuǎn)型，生態(tài)鏈組成如圖6所示。
1) 大數(shù)據(jù)平臺：民機(jī)健康管理服務(wù)生態(tài)鏈核心，動態(tài)捕獲空地?cái)?shù)據(jù)鏈、地面數(shù)據(jù)鏈以及運(yùn)營數(shù)據(jù)，應(yīng)用較為成熟的數(shù)據(jù)存儲分析工具、定制的AI算法模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和挖據(jù)，提供實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控、故障定位智能推理、性能狀態(tài)預(yù)測、機(jī)隊(duì)健康狀態(tài)評估、維修決策優(yōu)化等服務(wù)，為民機(jī)健康管理生態(tài)鏈的各個(gè)部門和角色完成工作任務(wù)和決策提供支撐。
2) 運(yùn)行控制部門：簽派和調(diào)度人員參考平臺所監(jiān)控計(jì)算飛機(jī)健康狀態(tài)和排故情況修訂簽派計(jì)劃，保障機(jī)隊(duì)安全可靠、高效運(yùn)營，如根據(jù)發(fā)動機(jī)性能狀態(tài)、飛機(jī)狀態(tài)、駕駛員狀態(tài)、機(jī)場條件、天氣條件等綜合制定優(yōu)化的派遣計(jì)劃，并可提前做好預(yù)防性保障措施。
3) 維修控制部門：航行動態(tài)管理人員、維修工作組織決策人員參考平臺歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和最新實(shí)時(shí)動態(tài)數(shù)據(jù)快速決策，判斷飛機(jī)是否需要維修，何時(shí)維修，制定預(yù)測性維修計(jì)劃及備品備件計(jì)劃，減少非計(jì)劃停場；完善優(yōu)化維修定檢計(jì)劃，合理安排維修間隔時(shí)間，提高利用率。
4) 機(jī)務(wù)工程部門：地面機(jī)務(wù)人員根據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化的維修計(jì)劃完成排故任務(wù)，排故過程中通過平臺查詢各類手冊資源，并可及時(shí)、快速還原疑難故障歷史數(shù)據(jù)，輔助完成故障定位和維修工作，并反饋記錄；基于機(jī)務(wù)人員歷史排故案例形成專家經(jīng)驗(yàn)庫，指導(dǎo)故障快速定位，節(jié)省維修時(shí)間和成本。
5) 質(zhì)量管理部門：基于平臺定制故障率、可靠性、維修性等分析指標(biāo)，對飛機(jī)健康狀態(tài)、故障信息等進(jìn)行多維度統(tǒng)計(jì)分析，為航線運(yùn)行提供更為可靠及時(shí)的決策和指導(dǎo)；全面掌握航空公司在役飛機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)狀態(tài)，為下發(fā)、構(gòu)型選擇、客改貨等商務(wù)運(yùn)營決策提供依據(jù)。
6) 主制造商和OEM：通過系統(tǒng)開放的功能和接口，獲取飛機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為改善飛機(jī)健康監(jiān)控需求與機(jī)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)；主制造商通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果掌握全球機(jī)隊(duì)健康狀態(tài)，以便及時(shí)給予維修支持和服務(wù)支持；同時(shí)基于飛機(jī)故障原理對模型升級、數(shù)據(jù)分析工具提供指導(dǎo)和幫助。
7) 信息技術(shù)部門：配置維護(hù)系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境，包括數(shù)據(jù)采集接口、模型更新升級、工作流程優(yōu)化等。
結(jié)束語
民用飛機(jī)健康管理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及機(jī)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)、整機(jī)集成、航線飛行、運(yùn)營管理和維護(hù)支持。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，國外先進(jìn)民機(jī)機(jī)型機(jī)載實(shí)時(shí)監(jiān)控參數(shù)都已經(jīng)達(dá)到數(shù)十萬量級，地面運(yùn)營維護(hù)數(shù)據(jù)也與日俱增，只有將民機(jī)健康管理與大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，才能更好地提供數(shù)字化、集成化、實(shí)時(shí)化和智能化的民機(jī)健康管理服務(wù)，為航空公司降低維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益和客戶滿意度提供支持。
不論波音、空客等整機(jī)制造商，還是普惠、羅羅、GE等發(fā)動機(jī)供應(yīng)商，都在生產(chǎn)制造利潤空間不斷壓縮的情況下將利益增長點(diǎn)延伸至提供健康保障服務(wù)上來，從數(shù)據(jù)出發(fā)，為客戶提供健康管理基礎(chǔ)服務(wù)、初級服務(wù)、高級服務(wù)乃至全面服務(wù)，這些儼然成為民機(jī)市場新的產(chǎn)品競爭力和利潤增長點(diǎn)。對于國內(nèi)航空公司來說，如果技術(shù)長期依賴國外供應(yīng)商，勢必逐漸削弱自身的飛機(jī)健康監(jiān)控技術(shù)能力，一旦將來由于某種原因?qū)е聡夤?yīng)商提供的服務(wù)中斷，對民航安全運(yùn)營將帶來無法預(yù)估的影響。對于中國商飛來說，民機(jī)產(chǎn)業(yè)剛剛起步，ARJ21支線飛機(jī)已正式交付運(yùn)行，C919大型客機(jī)正處于試飛階段，遠(yuǎn)程寬體客機(jī)開始研制攻關(guān)，需要緊握時(shí)代脈搏進(jìn)一步提升我國民用飛機(jī)的健康管理能力，加速向“制造+服務(wù)”轉(zhuǎn)型，才能在競爭激烈的民機(jī)市場取得商業(yè)成功，占有一席之地。
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作者簡介
王兆兵，工程師，主要從事民機(jī)健康管理工作。
高麗敏，高級工程師，主要從事民機(jī)健康管理工作。
（更多詳細(xì)內(nèi)容參見《航空維修與工程》2018年第4期雜志）返回搜狐，查看更多
