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自上世紀90年代國際領(lǐng)先的民用飛機制造商引入飛機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)的實時監(jiān)控與健康管理系統(tǒng)，可實時收集飛機的狀態(tài)信息，及時獲取飛機的健康狀態(tài)，并對飛機全壽命周期內(nèi)的健康狀態(tài)進行有效管理。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)達國家的工業(yè)界和研究機構(gòu)得到了充分的認可和推廣應(yīng)用，并且朝著更加綜合化、標準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算的健康管理將發(fā)揮重要作用。大數(shù)據(jù)時代下，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提供全球化服務(wù)和全壽命周期服務(wù)解決方案，從而達到高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、實時化和智能化的運營支持服務(wù)的目標。
隨著新一代數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備在民機上應(yīng)用，機載系統(tǒng)及發(fā)動機的監(jiān)控能力不斷提升，空客A350飛機監(jiān)控參數(shù)達到40萬個，波音787飛機的監(jiān)控參數(shù)達到15萬個，航空公司運營維護歷史數(shù)據(jù)日益增長，國內(nèi)三大航的年運行數(shù)據(jù)累計達數(shù)十TB，這些海量數(shù)據(jù)將進一步改變飛機的維護方式，提升飛機的運營表現(xiàn)。大數(shù)據(jù)時代下，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營管理中，為維修保障人員及時確定故障原因和維修措施、合理安排維護時間提供技術(shù)支持，從而實現(xiàn)預(yù)測性維修，提高飛機簽派率，降低維護成本。
大數(shù)據(jù)背景下民機健康管理技術(shù)的演化
波音公司：從AHM到BGS
在20世紀80年代，波音757飛機出現(xiàn)之前，系統(tǒng)的故障多是在飛機著陸之后發(fā)現(xiàn)并進行診斷的。波音757/767中引入了發(fā)動機指示和機組告警系統(tǒng)，在飛行過程中可以記錄3000個參數(shù)，向飛行員報告一些系統(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引入了中央維修計算機，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，一旦飛機落地，便可進行修理。到2004年，波音777-300ER引入健康管理系統(tǒng)（HMS），每架飛機可以處理10萬個機載系統(tǒng)性能參數(shù)。到2011年波音787投入運營時，健康管理系統(tǒng)監(jiān)測的參數(shù)大約又增加了50%。
波音的飛機健康管理體系架構(gòu)基于“機載中央維護系統(tǒng)OMS+空地數(shù)據(jù)鏈+地面軟件平臺AHM”，如圖1所示。中央維護計算機及飛機狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)負責(zé)收集各系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，進行機載必要的信息判斷和處理，下傳工作由飛機的ACARS數(shù)據(jù)鏈完成，并通過MyBoeingFleet網(wǎng)站實時向客戶指定的地點發(fā)送報警或者通知地面維護人員，在飛機降落前準備好零備件和資料，同時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，支持機隊長期可靠性計劃的實現(xiàn)。這套體系覆蓋范圍很廣，可以實現(xiàn)空地一體化的管理，提高飛行安全和航班運營效率。AHM支持機型眾多，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)的使用價值。波音的AHM系統(tǒng)，為全球42%以上的波音777飛機和28%以上的波音747-400飛機提供實時監(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營效率。據(jù)波音的初步估計，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)致的費用。
2016年波音宣布成立波音全球服務(wù)集團（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，并與多個客戶簽訂了涉及機隊健康管理、機隊油耗分析、疲勞風(fēng)險管理等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析協(xié)議。
波音作為整機制造業(yè)巨頭，立足制造優(yōu)勢，抓住數(shù)據(jù)先機，上世紀90年代開始布局數(shù)字化應(yīng)用，與大學(xué)合作組建航空數(shù)據(jù)分析實驗室開展大數(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)用隊伍的前列。
空客公司：從AIRMAN到Skywise
空客飛機健康管理體系與波音類似，主要架構(gòu)基于“機載中央維護系統(tǒng)OMS+空地數(shù)據(jù)鏈+地面軟件平臺AIRMAN”，如圖2所示。各機載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引入機載維護系統(tǒng)中，經(jīng)過機載維護系統(tǒng)各模塊處理和計算得出故障維護信息，經(jīng)ACARS空地數(shù)據(jù)鏈實時下傳，由地面操作和服務(wù)中心獲得信息。AIRMAN開發(fā)的初衷是為了彌補機載中央維護系統(tǒng)的不足，消除各機載子系統(tǒng)BITE大量的虛警。AIRMAN通過監(jiān)測飛機系統(tǒng)在飛行途中的狀況，把實時信息傳送給地面維護部門，依靠這些早期信息，維護人員在飛機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維護而造成的運營時間延誤，從而保證準點簽派，這種技術(shù)先進的系統(tǒng)也有助于降低飛機的計劃外維修次數(shù)。目前，AIRMAN支持的機型包括空客A320、空客A330、空客A340、空客A380及空客A350。
AIRMAN作為空客設(shè)計研發(fā)的專業(yè)數(shù)字化排故及維護管理軟件，其主要作用是：幫助地面航站基地對整個機隊的維修信息進行跟蹤管理；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。
空客新的實時健康監(jiān)控軟件（AiRTHM）更進一步，為新型飛機的系統(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飛機產(chǎn)生的25萬個參數(shù)的信息量，以及空客A350飛機產(chǎn)生的40多萬個參數(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與空客維護控制中心的飛機停場技術(shù)中心系統(tǒng)集成，能夠提供實時排故支援，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)。 www.aero.cn 航空翻譯 www.aviation.cn 本文鏈接地址：大數(shù)據(jù)時代的民機健康管理技術(shù)革新
