沈新剛 田林 呂鎮(zhèn)邦

摘要：民用飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)（OMS）可有效提高飛機(jī)安全飛行、降低運(yùn)營和維修成本，航空工業(yè)部門愈發(fā)重視機(jī)載維護(hù)技術(shù)的發(fā)展，但由于國內(nèi)民機(jī)發(fā)展較晚，其頂層架構(gòu)技術(shù)尚處在探索中。本文簡要介紹了機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)典型架構(gòu)和系統(tǒng)組成，提出面向二級用戶目標(biāo)的系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、層次化OSA-CBM功能模型設(shè)計(jì)、基于機(jī)載信息系統(tǒng)（AIS）處理平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及闡述對成員系統(tǒng)的維護(hù)設(shè)計(jì)需求，最后對未來機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行了討論。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)體系架構(gòu)的研究對新一代民機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的研制將具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)；健康管理；故障診斷；故障預(yù)測；體系結(jié)構(gòu)

中圖分類號：V243文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2020.09.004

基金項(xiàng)目：工信部民機(jī)科研項(xiàng)目（MJ-2017-S-58）

隨著機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)（onboard maintenance system， OMS）在飛機(jī)維修領(lǐng)域的廣泛使用，早期由于無法測知故障源頭而產(chǎn)生維修困難的現(xiàn)象已經(jīng)不復(fù)存在。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)作為現(xiàn)代民用飛機(jī)航空電子系統(tǒng)必備的子系統(tǒng)之一，通過對飛機(jī)故障準(zhǔn)確定位，幫助維護(hù)人員實(shí)施準(zhǔn)確、及時維修，保持飛機(jī)的持續(xù)適航性，從而保障飛機(jī)安全運(yùn)營，減少航班延誤，提高飛機(jī)使用效益，降低飛機(jī)使用成本[1]。

機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)通過監(jiān)控航線可更換單元（LRU），對飛機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行故障探測和處理、分析與整合，實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)系統(tǒng)及時且準(zhǔn)確的故障報(bào)告與診斷，提高飛機(jī)的維護(hù)與維修效率，進(jìn)而降低航空公司的維護(hù)成本。隨著故障預(yù)測與健康管理（PHM）相關(guān)技術(shù)在航空領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用且顯現(xiàn)成效，視情維修的目標(biāo)需求也出現(xiàn)在機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。具備實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)工作狀況、專家級的故障診斷能力，以及對系統(tǒng)工作狀況的預(yù)測功能等，能夠幫助機(jī)組人員實(shí)時掌握飛機(jī)的工作狀況，幫助維修人員及時制訂維修保障方案，準(zhǔn)確快速地維修故障部件，判斷飛機(jī)預(yù)計(jì)的工作狀況并制訂可能的保障預(yù)案，從而提高飛機(jī)的維修性、可用性、保障性，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)從事后維修和定期維修向視情維修的轉(zhuǎn)變[2]。

從機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的市場應(yīng)用情況來看，空客A380和波音787均裝備了OMS，代表著機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的較高水平。國內(nèi)民用飛機(jī)ARJ21和C919也都配備了OMS，可以看出OMS已經(jīng)成為民用飛機(jī)的標(biāo)配。然而包括ARJ21和C919在內(nèi)，主要服役和在研飛機(jī)的OMS均為國外廠商所壟斷，因此，開展機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)體系架構(gòu)的研究，掌握民機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)，提高國內(nèi)系統(tǒng)供應(yīng)商的研制能力，對于打破國外公司對民機(jī)維護(hù)系統(tǒng)市場的壟斷局面具有重要意義。本文在分析典型機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從用戶級的系統(tǒng)功能確立、依據(jù)OSA-CBM模型縱向進(jìn)行的功能分解、機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)核心處理的架構(gòu)設(shè)計(jì)，以及全機(jī)范圍的成員系統(tǒng)設(shè)計(jì)4個方面討論了民用飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)。

1典型民用飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)

由于飛機(jī)設(shè)備復(fù)雜性和系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜性的不斷提高，對維護(hù)系統(tǒng)的要求也進(jìn)一步提高，隨著設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步，飛機(jī)維護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段。第一階段對飛機(jī)重要子系統(tǒng)和部件狀態(tài)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化顯示，使得維修人員可以交互式的方式完成對設(shè)備部件的維護(hù)。第二階段采用聯(lián)合式的數(shù)字化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和專用的中央維護(hù)計(jì)算機(jī)（CMC），基本實(shí)現(xiàn)對全機(jī)大部分子系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控和維護(hù)管理。第三階段以A380和波音787機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)為標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)系統(tǒng)和航電系統(tǒng)的高度綜合，先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)以及健康管理技術(shù)的應(yīng)用使得綜合故障診斷和更深層次故障診斷、狀態(tài)分析得以實(shí)施，測試覆蓋率、故障隔離率和虛警率等方面性能有了明顯提高[2]。

根據(jù)ARINC624-1的定義，OMS提供故障診斷、飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)加載功能。OMS通過監(jiān)控LRU的機(jī)內(nèi)測試（BIT）及相關(guān)數(shù)據(jù)，對飛機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行故障探測和處理、分析與整合，實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)系統(tǒng)及時且準(zhǔn)確的故障報(bào)告與診斷；通過對飛機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測，并記錄特定情況下的狀態(tài)，為評估飛機(jī)健康狀態(tài)、部件維修、產(chǎn)品改進(jìn)提供支持；通過提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)加載接口，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)各部件和系統(tǒng)的軟件、數(shù)據(jù)庫的更新[3]。這些功能都能夠顯著提高飛機(jī)的維護(hù)與維修效率，進(jìn)而降低航空公司的維護(hù)成本。

一個典型的機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)如圖1所示，由以下幾部分組成：（1）支持機(jī)內(nèi)自檢的成員系統(tǒng)；（2）裝有用于狀態(tài)監(jiān)測傳感器的成員系統(tǒng)；（3）承擔(dān)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)核心處理的計(jì)算機(jī)或計(jì)算資源；（4）座艙中用于顯示的終端設(shè)備；（5）機(jī)載數(shù)據(jù)存儲訪問接口；（6）座艙打印機(jī)接口；（7）數(shù)據(jù)鏈接口；（8）數(shù)據(jù)加載/下載接口；（9）人工控制板接口；（10）便攜式顯示終端設(shè)備。

2民用飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著PHM技術(shù)的不斷發(fā)展和相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，民用飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)在具體實(shí)現(xiàn)層面上會融合更多的新技術(shù)、新方法。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)勢必會在功能、架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)方法上進(jìn)行改進(jìn)，以滿足新一代民用飛機(jī)低運(yùn)營成本、高維修效率的需求。

2.1基于用戶目標(biāo)的功能設(shè)計(jì)

民用飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)的確立是其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的主要用戶可以分為兩類：外場維護(hù)人員、與維護(hù)工作相關(guān)的其他人員。

外場維護(hù)人員的主要責(zé)任是修正飛行日志中的差異，并恢復(fù)適航，包括修理或更換有差異的部件，按照適航當(dāng)局批準(zhǔn)的最小設(shè)備清單（minimum equipment list， MEL）要求推遲維修。外場維護(hù)人員的工作環(huán)境是計(jì)劃驅(qū)動的，即如何安全滿足發(fā)布的起飛時間要求。所以維護(hù)人員必須盡快地完成維護(hù)活動，很少有時間進(jìn)行詳細(xì)分析，維護(hù)工作僅限于那些可直接通過維護(hù)消息、駕駛艙效應(yīng)（FDE）和飛行日志定位的故障。

與維護(hù)工作相關(guān)的其他人員包括基地和機(jī)庫維護(hù)人員、部件修理和設(shè)備檢查人員（包括第三方專業(yè)維修機(jī)構(gòu)）、設(shè)備供應(yīng)商的工程設(shè)計(jì)和功能測試人員、維護(hù)管理和計(jì)劃人員等。通常開展詳細(xì)的故障隔離、工程分析、系統(tǒng)測試等定期維護(hù)相關(guān)的活動。

對于兩類目標(biāo)用戶提供有針對性的系統(tǒng)功能是機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。圖2為面向兩類用戶目標(biāo)的機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)功能分配。

（1）故障診斷

提供故障檢測、級聯(lián)故障消除、故障綜合診斷和隔離、故障報(bào)告、FDE關(guān)聯(lián)、故障排故信息索引，外場維護(hù)人員可以根據(jù)維護(hù)消息和操作指示執(zhí)行故障排除任務(wù)。

（2）地面測試

提供診斷測試程序啟動、參數(shù)調(diào)零和校準(zhǔn)、非易失存儲（NVM）維修數(shù)據(jù)下載和傳輸，外場維護(hù)人員可以執(zhí)行故障診斷和隔離、系統(tǒng)驗(yàn)證測試、LRU替換驗(yàn)證測試、參數(shù)調(diào)零和校準(zhǔn)操作。

（3）數(shù)據(jù)加載

提供軟件、數(shù)據(jù)加載，外場維護(hù)人員可以完成軟件和數(shù)據(jù)的更新。

（4）構(gòu)型報(bào)告

提供飛機(jī)系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)型狀態(tài)收集和報(bào)告，外場維護(hù)人員可以掌握和確認(rèn)飛機(jī)構(gòu)型信息。

（5）飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控

提供數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、趨勢/超限數(shù)據(jù)捕獲、系統(tǒng)參數(shù)顯示/記錄、生命周期數(shù)據(jù)記錄、飛機(jī)狀態(tài)信息生成，為地面維護(hù)提供基礎(chǔ)維護(hù)數(shù)據(jù)，為航空公司地面維護(hù)、設(shè)備供應(yīng)商維修和產(chǎn)品改進(jìn)提供幫助。

（6）地面健康管理

提供健康狀態(tài)實(shí)時評估、剩余壽命RUL計(jì)算、維修建議、備件庫管理、飛行和維護(hù)數(shù)據(jù)分析，維護(hù)管理和計(jì)劃人員依據(jù)維修建議開展視情維修活動。

2.2層次化OSA-CBM功能模型

民用飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)作為飛機(jī)級健康管理系統(tǒng)，同樣在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)層面也應(yīng)參考OSA-CBM的層次架構(gòu)[4]，分成7個層次，如圖3所示。

（1）數(shù)據(jù)獲取層

數(shù)據(jù)獲取層可以考慮三方面的內(nèi)容。一是安排傳感器去獲得監(jiān)測對象的狀態(tài)數(shù)據(jù)，如溫度、壓力等，這些數(shù)據(jù)可能是較為原始的電壓/電流形態(tài)，需要進(jìn)一步的處理。二是被檢設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通常是通過機(jī)內(nèi)自檢程序產(chǎn)生的。三是連接被檢設(shè)備各種輸入/輸出總線上的數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層需要考慮接收來自數(shù)據(jù)獲取層的數(shù)據(jù)并進(jìn)行必要的加工處理，包括過濾傳感器數(shù)據(jù)、頻譜、轉(zhuǎn)換實(shí)際的傳感器信號，提取特征值等處理。

（3）狀態(tài)監(jiān)測層

狀態(tài)監(jiān)測層需要考慮過濾前兩層傳來的數(shù)據(jù)，依據(jù)閾值等過濾算法，發(fā)現(xiàn)存在的異常狀態(tài)，并且形成異常狀態(tài)報(bào)告。

（4）健康評估層

健康評估層可以考慮在機(jī)載端依據(jù)健康狀態(tài)評估模型形成機(jī)載健康狀態(tài)報(bào)告，供機(jī)組人員和外場維護(hù)人員使用。

（5）預(yù)測層

預(yù)測層在機(jī)載端考慮收集健康狀態(tài)、故障診斷和記錄數(shù)據(jù)，為地面的部件壽命預(yù)測提供支持。

（6）決策支持層

決策支持層在機(jī)載端考慮對故障及發(fā)生異常的處置進(jìn)行決策支持，給機(jī)組和維護(hù)人員提供行動指南。

（7）表達(dá)層

表達(dá)層在機(jī)載端考慮實(shí)現(xiàn)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的人機(jī)接口，包括座艙內(nèi)機(jī)組人員使用的人機(jī)接口和維護(hù)人員使用的便攜式人機(jī)接口方式。

在地面端機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)需要考慮的功能包括三方面的內(nèi)容。一是飛行和維護(hù)數(shù)據(jù)分析功能。通過對歷史故障數(shù)據(jù)、地面診斷模型、知識庫數(shù)據(jù)的處理，包括數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)融合、故障預(yù)測、健康狀態(tài)評估。這些可以認(rèn)為是跨過數(shù)據(jù)獲取層、數(shù)據(jù)處理層、狀態(tài)監(jiān)測層、健康評估層和預(yù)測層。二是維修決策支持，以健康評估和故障預(yù)測結(jié)果為依據(jù)，形成維修計(jì)劃和維護(hù)數(shù)據(jù)庫，以指導(dǎo)維修活動。三是建立地面健康管理人機(jī)接口[5-7]。

2.3基于信息系統(tǒng)處理平臺的系統(tǒng)架構(gòu)

機(jī)載信息系統(tǒng)（airborne information system， AIS）處理平臺是新興的機(jī)載系統(tǒng)，它通過與機(jī)載數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的高效集成，提供包括飛機(jī)通用信息、駕駛艙信息、維護(hù)信息和視頻音頻監(jiān)視信息的高集成度信息化平臺[8]。新一代民用飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的核心處理可以考慮建立在機(jī)載信息系統(tǒng)處理平臺之上，充分利用其提供的豐富資源。圖4為基于機(jī)載信息系統(tǒng)處理平臺的OMS系統(tǒng)架構(gòu)。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)可利用平臺資源包括以下5方面內(nèi)容。

（1）模塊化通用計(jì)算處理環(huán)境

機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)核心處理軟件可以駐留在通用計(jì)算處理環(huán)境中，利用通用計(jì)算處理環(huán)境提供的豐富計(jì)算資源，如高速CPU、大容量內(nèi)存、大容量存儲、系統(tǒng)服務(wù)等。同時由于機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的研保等級可以是DAL D及以下，因此系統(tǒng)的研制成本可以大大降低。

（2）飛機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全網(wǎng)關(guān)接口

安全網(wǎng)關(guān)將飛機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)載信息系統(tǒng)平臺隔離開來，這樣機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)可以安全地訪問飛機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)，而不會帶來安全問題。

（3）機(jī)上信息大容量存儲

相比較綜合航電系統(tǒng)（IMA），機(jī)載信息系統(tǒng)能夠提供更大容量的存儲能力，這一點(diǎn)正是可以滿足未來機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)對海量維護(hù)數(shù)據(jù)存儲的需求。

（4）機(jī)場無線通信

機(jī)載信息處理平臺提供機(jī)組無線網(wǎng)絡(luò)和機(jī)場無線網(wǎng)絡(luò)作為兩個無線接入點(diǎn)。飛機(jī)在著陸后可以迅捷地接入到機(jī)場網(wǎng)絡(luò)，與地面進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。便攜式設(shè)備在地面也可以快捷地通過機(jī)組無線網(wǎng)絡(luò)連接到機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)，方便開展飛機(jī)維護(hù)活動。

（5）機(jī)上顯示

機(jī)載信息處理平臺提供座艙側(cè)顯（MAT）、座艙打印機(jī)、便攜式設(shè)備（PMAT）作為機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的人機(jī)接口，分別承擔(dān)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的座艙固定顯示、移動設(shè)備顯示和報(bào)告打印輸出的角色。

2.4對成員系統(tǒng)的需求

機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)需要覆蓋飛機(jī)全機(jī)的維護(hù)保障活動，飛機(jī)各系統(tǒng)和設(shè)備被視為機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的成員系統(tǒng)而納入到機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)體系當(dāng)中。如圖5所示，組成機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)有兩個部分：一是成員系統(tǒng)，二是機(jī)載維護(hù)核心處理系統(tǒng)。成員系統(tǒng)好比人體全身的神經(jīng)末梢，承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集處理、故障檢測隔離等基礎(chǔ)任務(wù)；而機(jī)載維護(hù)核心處理系統(tǒng)好比大腦，綜合處理來自飛機(jī)各系統(tǒng)的維護(hù)數(shù)據(jù)，形成可支持維護(hù)活動的結(jié)論并提供給機(jī)組和維護(hù)人員使用。

成員系統(tǒng)和核心處理系統(tǒng)的協(xié)同工作是機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。在成員系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要考慮5個方面的內(nèi)容：（1）故障檢測、隔離、報(bào)告：對于內(nèi)部故障的檢測和隔離；對外部接口故障的檢測和報(bào)告。（2）故障記錄和報(bào)告：定義實(shí)時報(bào)告過程、FDE關(guān)聯(lián)方法、NVM數(shù)據(jù)記錄與訪問。（3）地面測試：定義測試過程、測試頁面設(shè)計(jì)方法、測試報(bào)告過程；（4）構(gòu)型數(shù)據(jù)和報(bào)告過程。（5）成員系統(tǒng)數(shù)據(jù)加載：定義加載管理端與目標(biāo)機(jī)之間的加載協(xié)議、加載狀態(tài)、數(shù)據(jù)加載顯示等數(shù)據(jù)加載過程，以及建立可加載數(shù)據(jù)包指南[9]。

從系統(tǒng)層面規(guī)范和指導(dǎo)成員系統(tǒng)對核心處理系統(tǒng)的支持，主要包括在線數(shù)據(jù)存儲和通信以及離線數(shù)據(jù)建模兩方面的內(nèi)容。在線數(shù)據(jù)存儲和通信接口有：（1）周期性BIT、狀態(tài)參數(shù)；（2）加電BIT、異常檢測；（3）啟動BIT；（4）構(gòu)型數(shù)據(jù)；（5）歷史數(shù)據(jù)。離線數(shù)據(jù)建模則主要包括：（1）在設(shè)計(jì)階段，基于測試性、可靠性和安全性分析，利用輔助工具完成模型的開發(fā)；（2）狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、測試與維護(hù)等相關(guān)模型的驗(yàn)證與集成；（3）在設(shè)計(jì)后期和維護(hù)使用階段，通過對產(chǎn)品試驗(yàn)和歷史數(shù)據(jù)的挖掘，不斷熟化模型。

3機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展與挑戰(zhàn)

今后的機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)會朝著更加綜合化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。更多傳感器的布局和數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用帶來系統(tǒng)綜合能力的提高；人工智能算法的成熟和廣泛應(yīng)用帶來故障診斷、預(yù)測、健康評估、維修方面智能化的提升；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用則使得飛機(jī)、地面維護(hù)、機(jī)隊(duì)、專業(yè)維修機(jī)構(gòu)、航空公司、飛機(jī)制造商、航空管理部門形成一體化的整體。

機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)技術(shù)需要在以下幾個方面加大研究力度：（1）采用體系化的設(shè)計(jì)方法，統(tǒng)籌機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)與成員系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)要求貫徹進(jìn)全機(jī)各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)中[10]；（2）強(qiáng)化BIT等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)者的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)源的監(jiān)測精度，使用可靠的傳感器設(shè)備[11]；（3）進(jìn)一步提高預(yù)測系統(tǒng)的綜合性能，多種故障預(yù)測算法相結(jié)合可以有效提高故障預(yù)測的可靠性，降低故障虛警率[12]；（4）加大機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證系統(tǒng)的研制，支撐故障預(yù)測算法的開發(fā)和驗(yàn)證[13-15]。

4結(jié)束語

本文在對民機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)發(fā)展階段回顧和典型機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)體系架構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，就機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)所關(guān)心的體系結(jié)構(gòu)問題給出了設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法，包括機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)面向用戶目標(biāo)的功能設(shè)計(jì)、層次化OSA-CBM功能模型設(shè)計(jì)、基于機(jī)載信息系統(tǒng)處理平臺的系統(tǒng)架構(gòu)，以及對成員系統(tǒng)的需求。同時也指出了未來機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢及需要加大研究力度的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。這些對于今后開發(fā)民用飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)會有所裨益。

參考文獻(xiàn)

[1]呂鎮(zhèn)邦，崔廣宇，王軼.民用客機(jī)健康管理系統(tǒng)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2019. Lyu Zhenbang， Cui Guangyu， Wang Yi. Civil aircraft health managementsystem[M].Shanghai：ShanghaiJiaoTong University Press， 2019. （in Chinese）

[2]呂琛，馬劍，王自力. PHM技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展情況綜述[J].計(jì)算機(jī)測量與控制， 2016， 24（9）： 1-4. Lyu Chen， Ma Jian， Wang Zili. A state of the art review on phm technology[J]. Computer Measurement & Control， 2016， 24（9）： 1-4.（in Chinese）

[3]Aeronautical Radio，Inc. ARINC 624-1 Design guidance for onboard maintenance system[S]. Aeronautical Radio，Inc.，1993.

[4]MIMOSA. OSA-CBM 3.3.1Open system architecture for condition-based maintenance[S]. MIMOSA，2010.

[5]景博，焦曉璇，黃以鋒.面向飛機(jī)PHM的大數(shù)據(jù)分析與人工智能應(yīng)用[J].空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2019， 20（1）： 46-54. Jing Bo， Jiao Xiaoxuan， Huang Yifeng. Massive data mining and artificial intelligence application for aircraft PHM[J]. Journal of Air Force Engineering University （Natural Science Edition）， 2019， 20（1）： 46-54.（in Chinese）

[6]付昕，王菲，熊毅.民用客機(jī)PHM地面支持系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究[J].計(jì)算機(jī)測量與控制， 2018， 26（10）： 57-60. Fu Xin， Wang Fei， Xiong Yi. Study of the architecture of the civil aircraft prognostics and health management ground support system[J]. Computer Measurement & Control， 2018， 26（10）： 57-60.（in Chinese）

[7]呂鎮(zhèn)邦，沈新剛，王娟.基于系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的機(jī)載診斷模型開發(fā)方法[J].電光與控制，2020，27（2）：103-106. Lyu Zhenbang， Shen Xingang， Wang Juan. Development of onboard diagnostic models based on system data analysis[J]. Electronics Optics & Control， 2020，27（2）：103-106. （in Chinese）

[8]張軍才，茹偉，胡宇凡.機(jī)載信息系統(tǒng)演進(jìn)路線分析[J].航空計(jì)算技術(shù)， 2019， 49（3）： 122-129. Zhang Juncai， Ru Wei， Hu Yufan. Analysis on roadmap of airborneinformationsystem[J].AeronauticalComputing Technique， 2019， 49（3）： 122-129.（in Chinese）

[9]崔明明，朱劍鋒.機(jī)載軟件在線維護(hù)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].航空電子技術(shù)， 2017， 48（4）： 27-31. Cui Mingming， Zhu Jianfeng. Research and design on a maintenance system of airborne equipment software[J]. Avionics Technology， 2017， 48（4）： 27-31.（in Chinese）

[10]牟明，牛文生.共性技術(shù)在民機(jī)機(jī)載系統(tǒng)研發(fā)中的應(yīng)用模式研究[J].航空科學(xué)技術(shù)， 2019， 30（12）： 45-51. Mu Ming， Niu Wensheng. Research on the application mode of generictechnologyinairbornesystemdevelopment[J]. Aeronautical Science & Technology， 2019， 30（12）： 45-51.（in Chinese）

[11]胡亮，張堯.基于PHM的機(jī)載模塊BIT設(shè)計(jì)及故障診斷系統(tǒng)構(gòu)建[J].光電技術(shù)應(yīng)用， 2018， 33（2）： 73-78. Hu Liang， Zhang Yao. Airborne module BIT design and fault diagnosis system construction based on PHM[J]. Electro-optic TechnologyApplication， 2018， 33（2）： 73-78.（in Chinese）

[12]田存英，邱冬.基于范例推理的智能故障診斷在機(jī)載系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].航空科學(xué)技術(shù)， 2017， 28（12）： 68-72. Tian Cunying， Qiu Dong. The application research of intelligent fault diagnosis based on CBR in airborne system[J]. Aeronautical Science & Technology， 2017， 28（12）： 68-72.（in Chinese）

[13]呂鎮(zhèn)邦，孫倩，王娟，等. PHM模型的工程化驗(yàn)證方法研究[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2016，24（9）：281-283. Lyu Zhenbang， Sun Qian， Wang Juan， et al. Research on prognostic and health management （PHM） model verification engineering process[J]. Computer Measurement & Control， 2016，24（9）：281-283.（in Chinese）

[14]鄒會榮，呂鎮(zhèn)邦，沈新剛.機(jī)載維護(hù)仿真平臺的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[J].計(jì)算機(jī)測量與控制， 2019， 27（7）： 214-222. Zou Huirong， Lyu Zhenbang， Shen Xingang. Design and verification for simulation platform of onboard maintenance[J]. Computer Measurement & Control， 2019， 27（7）： 214-222.（in Chinese）

[15]呂鎮(zhèn)邦，程玉杰，張選剛，等.機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)仿真激勵環(huán)境的設(shè)計(jì)[J].測控技術(shù)，2019，38（12）：66-70.Lyu Zhenbang，Cheng Yujie，Zhang Xuangang，et al. Design of simulated excitation environment for onboard maintenance system[J]. Measurement & Control Technology， 2019，38（12）： 66-70. （in Chinese）（責(zé)任編輯陳東曉）

作者簡介

沈新剛（1968-）男，碩士，高級工程師。主要研究方向：健康管理與軟件工程。

Tel：029-88151307

E-mail：xgshen163@163.com

田林（1977-）男，碩士，工程師。主要研究方向：健康管理與軟件工程。

Tel：029-88151309E-mail：tlin@avic.com

呂鎮(zhèn)邦（1976-）男，博士，高級工程師。主要研究方向：健康管理與軟件工程。

Tel：029-88151072

E-mail：lzbang@avic.com

Analysis of Framework for the Civil Aircraft Onboard Maintenance System

Shen Xingang*，Tian Lin，Lyu Zhenbang

AVIC Xian Aeronautical Computing Technique Research Institute，Xian 710068，China

Abstract： Because the civil aircraft Onboard Maintenance System （OMS） can improve the aircraft safety， and reduce the operation and maintenance cost， the aviation sector increasingly attaches more importance to OMS technology development. But due to the late initiation of domestic commercial aircraft development， the top OMS architecture technology research is still in exploration. The typical structure and system functions of OMS are briefly introduced. Then the methods and designs for high level top architecture of OMS are provided， including system function design based two-level user objectives， the hierarchical OSA-CBM function model， the OMS architecture based on Airborne Information System（AIS） processing platform， and the interface requirement for OMS member systems. Finally， according to the characteristics of OMS， the application and development of future OMS technology are discussed. The research on OMS architecture will have important reference value for the development of OMS for new generation civil aircraft.

Key Words： onboard maintenance system； health management； fault diagnosis； fault prediction； architecture