飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控與故障預(yù)測(cè)

龔琦

【摘 要】AIRBUS將其廣泛的飛機(jī)專業(yè)知識(shí)與航空公司收集的大量數(shù)據(jù)相結(jié)合，為他們盡可能的提供了預(yù)測(cè)維護(hù)需求并最大化其運(yùn)行效率。

近年來(lái)，飛機(jī)越來(lái)越復(fù)雜，通過(guò)無(wú)數(shù)參數(shù)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，特別是有了A380和A350 XWB以來(lái)。與此同時(shí)，運(yùn)營(yíng)效率從來(lái)沒(méi)有對(duì)航空公司如此重要。 航班更頻繁，目的地?cái)?shù)量增加，由于計(jì)劃外維護(hù)而延誤或取消航班比以往任何時(shí)候都對(duì)航空公司造成影響更嚴(yán)重。航空公司主要股份現(xiàn)在是通過(guò)將非計(jì)劃維護(hù)轉(zhuǎn)為定期維護(hù)，從無(wú)效模式轉(zhuǎn)移到主動(dòng)模式。在此背景下，AIRBUS提供了一套完整的監(jiān)測(cè)飛機(jī)健康并能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)所需要解決的方案和服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù) ；故障預(yù)測(cè)

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在許多行業(yè)有著不同的運(yùn)用，它在航空航天業(yè)有著巨大的潛力。 在航前，飛行中和航后的分析數(shù)據(jù)可以更好地了解飛機(jī)的狀態(tài)并優(yōu)化其運(yùn)行。

利用這些日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)改進(jìn)飛行運(yùn)行，可靠性，維護(hù)和最終的安全性。運(yùn)營(yíng)商和維護(hù)商的一個(gè)顯著的成果是能夠通過(guò)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)故障。

然而，這些技術(shù)只有與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合才能帶來(lái)價(jià)值：空客對(duì)航空器的獨(dú)特了解和對(duì)航空公司飛機(jī)運(yùn)行的了解。不僅是發(fā)出警報(bào)預(yù)測(cè)故障，而且還提出了可行的排故方案。

一、The Airbus difference

首先，作為主要的飛機(jī)制造商，AIRBUS一直在飛機(jī)健康監(jiān)測(cè)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并享有全球機(jī)隊(duì)的特權(quán)和對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)非常深入的了解。

其次，通過(guò)Airbus SmarterFleet?，AIRBUS與IBM合作，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)收集，分析和流程。 Airbus SmarterFleet?是一個(gè)獨(dú)特的集成處理平臺(tái)，其中所有服務(wù)都通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)分享有價(jià)值的信息，并可根據(jù)客戶要求定制特殊的需求。

基于這種方法，AIRBUS一直在開發(fā)覆蓋飛機(jī)健康監(jiān)測(cè)價(jià)值鏈的應(yīng)用程序和服務(wù)，從預(yù)測(cè)到診斷和從技術(shù)支援到故障。目標(biāo)是為航空公司提供最有價(jià)值的信息，以便他們有效地管理飛行中的不安全事件，甚至能夠預(yù)測(cè)其發(fā)生。 使用這些健康監(jiān)控工具，航空公司可以避免運(yùn)行中不安全事件。

二、故障診斷和排故的技術(shù)支援

當(dāng)故障發(fā)生時(shí)首先是做一個(gè)快速和可靠的診斷，以確?？焖倥懦收?，減少飛機(jī)延誤。

AIRMAN網(wǎng)絡(luò)由超過(guò)140個(gè)客戶在大約7000架飛機(jī)上使用。AIRBUS飛機(jī)健康監(jiān)測(cè)不斷監(jiān)控飛機(jī)系統(tǒng)的健康狀況，并將故障和警告信息傳送到地面控制，以提供維修依據(jù)和快速排故步驟的方法。

與AIRMAN網(wǎng)絡(luò)并行，AIRBUS提供一項(xiàng)名為AiRTHM的服務(wù)，專門為A380和A350 XWB運(yùn)營(yíng)商。 在這種情況下，AIRBUS內(nèi)部團(tuán)隊(duì)管理航空公司的機(jī)隊(duì)，并提供有關(guān)優(yōu)化維護(hù)和實(shí)時(shí)故障排除的指導(dǎo)。

基于AIRMAN-Web和AiRTHM的優(yōu)勢(shì)，AIRBUS公司決定通過(guò)AIRMAN網(wǎng)絡(luò)提供用于AiRTHM服務(wù)的AIRBUS的專業(yè)技術(shù)，使航空公司的用戶能夠進(jìn)一步準(zhǔn)確的診斷和排故。

三、AiRTHM服務(wù)

AiRTHM是專門為A380和A350 XWB提供的服務(wù)，用于支持診斷和故障排除。該服務(wù)包括一個(gè)AIRTAC中心的AIRBUS專業(yè)團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)監(jiān)控航空公司的機(jī)隊(duì)，分析飛機(jī)數(shù)據(jù)，并在發(fā)生事件時(shí)向航空公司及時(shí)提供建議。

AiRTHM目前提供兩種服務(wù)，即航前檢查和飛行監(jiān)控。

對(duì)于航前檢查，AIRBUS監(jiān)測(cè)飛機(jī)離開廊橋之前可能會(huì)影響放行的因素。他們特別考慮了航前準(zhǔn)備期間的潛在故障，出發(fā)前延誤的實(shí)際原因，并在返回橋位的后提供相應(yīng)的排故方案。

飛行監(jiān)控服務(wù)在飛行期間提供對(duì)飛機(jī)的監(jiān)控，在這種情況下，AIRBUS跟蹤飛機(jī)發(fā)出的ECAM（電子集成飛機(jī)監(jiān)視器）警報(bào)和故障信息。

AIRBUS可以收集更多的數(shù)據(jù)，如飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ACMS）報(bào)告，智能存取記錄儀（SAR）和快速存取記錄儀（QAR）文件，并自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)上傳。 收集到的數(shù)據(jù)使AIRBUS能夠進(jìn)行精確的分析，并向航空公司提供相應(yīng)的技術(shù)支持和排故建議。所有監(jiān)控的事件都會(huì)在案例分析模板（CAT）文件中備注，以構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。

四、AIRMAN-web Expert

AIRMAN-web Expert提供一個(gè)軟件來(lái)加強(qiáng)對(duì)A380的故障排除，并且即將使用在A350 XWB上。

它的目標(biāo)是讓客戶從飛機(jī)的廣泛數(shù)據(jù)中受益，并從客戶要求中優(yōu)化AIRMAN-web中的信息。通過(guò)提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)來(lái)指導(dǎo)維修控制中心（MCC）進(jìn)行診斷和排故。

該數(shù)據(jù)庫(kù)包含豐富的數(shù)據(jù)和功能，如多個(gè)故障代碼的關(guān)聯(lián)，直接訪問(wèn)必要的技術(shù)文檔和ACMS數(shù)據(jù)上傳功能。MCC用戶可以根據(jù)AIRBUSCAT闡釋與故障相關(guān)的所有信息，提出預(yù)防的措施。 它們還能上傳特定的ACMS參數(shù)，以確定故障的根本原因。AIRMAN-Web Expert中共享的數(shù)據(jù)基于AiRTHM，將不斷豐富空客和航空公司的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)這個(gè)新模塊，MCC可以加快診斷速度，節(jié)省排故時(shí)間，從而最終減少運(yùn)行中斷以改善飛機(jī)的可用性。

五、預(yù)判

航空公司使用預(yù)測(cè)功能目標(biāo)是通過(guò)在故障發(fā)生之前檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)來(lái)避免計(jì)劃外的事件。AIRBUS開發(fā)了一種名為“預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)管理”（PRM）的應(yīng)用程序，可以提供故障的早期檢測(cè)，增強(qiáng)飛機(jī)的可用性并減少非計(jì)劃的維護(hù)。

對(duì)A330機(jī)隊(duì)的研究顯示，使用PRM等預(yù)后解決方案可以避免整個(gè)運(yùn)行中斷的率高達(dá)15%。

六、預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)管理

PRM的原理很簡(jiǎn)單。 它使用飛行數(shù)據(jù)接口管理單元（FDIMU）功能及其飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ACMS）功能，在飛行中非常精確的記錄一組特定的數(shù)據(jù)，其特征是具有特定的簽名的數(shù)據(jù)信號(hào)。

在ACMS數(shù)據(jù)裝載中，定制數(shù)據(jù)庫(kù)，所有這些需要的數(shù)據(jù)都被定義為其相關(guān)的記錄條件。 由AIRBUS向PRM客戶提供的數(shù)據(jù)裝載必須安裝在由PRM監(jiān)控的飛機(jī)的FDIMU系統(tǒng)上。在飛行結(jié)束時(shí)，由FDIMU合并的所有記錄數(shù)據(jù)都作為一個(gè)獨(dú)特的ACMS報(bào)告。 該報(bào)告使用ACARS網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)傳輸?shù)紸IRBUS服務(wù)器。

最后，由于數(shù)據(jù)分析師與AIRBUS技術(shù)專家和AIRBUS客戶支持專家合作確定的算法，PRM計(jì)算所收集的參數(shù)并顯示飛機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)。 根據(jù)空客公司定義的閾值和目標(biāo)值，它可以提醒工程師團(tuán)隊(duì)所發(fā)生故障。

其他數(shù)據(jù)，如EXAM警報(bào)和BITE（內(nèi)置測(cè)試設(shè)備）的信息從航后報(bào)告，也可以用于預(yù)設(shè)維修計(jì)劃與故障的檢測(cè)。PRM可用于改善排故信息， ECAM警報(bào)可以顯示在與預(yù)測(cè)趨勢(shì)相關(guān)的圖表上，因此可以更好地定制警報(bào)閾值。PRM是任何用戶可以從任何位置訪問(wèn)的Web應(yīng)用程序，只需要Internet連接即可使用。該應(yīng)用程序使用方便，根據(jù)航空公司的風(fēng)險(xiǎn)管控策略，預(yù)測(cè)警報(bào)可基于空客預(yù)定義或自定義的閾值。

空客展望未來(lái)，并不斷提出倡議，以提高其模型和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和有效性。 PRM和AiRTHM模型基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和ACMS數(shù)據(jù)，這種新方法將以統(tǒng)計(jì)方式分析飛機(jī)數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)故障和癥狀之間的相關(guān)性，并能夠建立預(yù)測(cè)模型。

大數(shù)據(jù)分析和飛機(jī)維護(hù)相結(jié)合是提高維修效率的關(guān)鍵成功因素?；谄溲邪l(fā)實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)能力，并得到多家運(yùn)營(yíng)商的支持，空客現(xiàn)在將自己定位在這個(gè)非常有前途的市場(chǎng)上。

可預(yù)見(jiàn)明天的飛機(jī)維修將與之前大相徑庭。 預(yù)測(cè)不僅是一個(gè)新概念， 而是未來(lái)飛機(jī)維修的全新范例。

參考文獻(xiàn)：

[1]《Airbus technical magazine》.endprint