2017年空客發布了全新航空數據開放平臺“智慧天空(Skywise)”,其設計目標是整合運營商、維修企業和制造商擁有的數據,再利用全面的數據為他們進行運營分析并提供決策參考,同時支持他們進行數字化轉型。該平臺整合的航空數據非常廣泛,包括運營終端歷史、機載傳感器數據、機組報告、服務通告,甚至空客飛機的研發數據。空客還將其現有的數字產品(如飛機實時健康監控系統AiRTHM)移至新數據平臺上,并且正在增加服務項目,擴展新的合作伙伴。
空客作為整機制造業另一巨頭,始終保持跟蹤博弈狀態,大數據應用研究同樣起步較早。空客與Oracle、Google等公司合作構建了強大的數字化、信息化和網絡化的平臺,從AHM進化到Skywise,積累了豐富的數據資源和應用案例,加劇了民機健康管理服務市場的競爭。發動機健康監控:三足鼎立
普惠、羅羅、GE作為全球動力系統和服務的供應商三巨頭,在全面占領民用噴氣式發動機市場的同時,也致力于提供發動機管理、狀態監測與維護維修的一整套服務,其遠程監測的傳感器大數據則是服務的基礎核心。
普惠發動機健康管理軟件(EHM系統)適用于普惠設計研發的各型號民用發動機,包括JT8D、JT9D、PW2000系列、PW4000系列以及PW6000系列。在航線運營中,EHM對各機隊中的發動機的主要性能參數進行實時監控統計,航空公司工程師分析發動機參數統計報表,判斷發動機健康狀態,對有故障的發動機提出合理的排故方案,從而有效保證飛機飛行安全,降低發動機維護成本,避免非計劃性換發(非計劃性換發將給航空公司帶來較大的經濟損失)。
羅羅公司全球發動機健康監測中心建立了發動機健康管理系統,實時監測上千臺遄達發動機的工作狀態,并預測出發動機未來的飛行時間,幫助工程師了解每臺發動機的工作狀態以便合理安排其使用和維修時間,并且這些數據可以被用來設計更加高效低耗的發動機,因此,羅羅的發動機被稱為“大數據引擎”,羅羅公司60%的銷售收入來自于其提供的售后數據服務市場。
GE公司基于Windows平臺開發了交互式發動機狀態監控系統,廣泛應用于監控CF6、CFM56、GE90、CF34等型號。此發動機狀態監控系統可對巡航階段性能參數趨勢偏差進行監控,還可針對起飛狀態的性能參數分析評估發動機狀態和剩余在翼時間。工程人員可通過軟件監控評估發動機的性能,分析各部件的健康狀況。以GE為東航機隊500臺發動機提供監控為例,可將診斷周期縮短90%,狀態分析準確率達到80%,大大減少了發動機離翼檢修的時間。
GE從2011年投入巨資啟動大數據分析項目,如今面向航空乃至整個工業領域已經實現了大數據與分析解決方案。Predix可應用于航空公司和飛機運營商的現有信息分析,實現對30000架噴氣發動機的實時監測和危機響應,幫助發動機更好地運行、消耗更少的燃料,并且最大限度地減少意外停機時間,這些數據涉及的資產價值達到萬億美元。更為重要的是,GE目前已開始在全球工業領域推廣使用其Predix應用工廠,可為大規模快速開發自定義行業應用、提升資產管理績效提供支持,為進行快速的原型設計、驗證和開發工業互聯網應用提供先進的方式,并將開發周期從幾個月縮短到幾周。2018年3月,GE與東航簽署全面數字化合作協議,基于Predix平臺為東航700多家飛機提供發動機和飛機維修、飛行安全、運營效率以及營銷分析等50多個數字化服務項目,共同研發飛行數據應用軟件并對發動機進行大數據分析。
以上三家OEM基本壟斷了航空業發動機制造和服務的市場,以傳感器數據為核心,可提供涵蓋制造、狀態監控、維護維修一系列服務。對國內航空公司來說,過多的依賴OEM廠家提供的技術保障服務,一方面運營成本較高,另一方面若國內不研發具有獨立自主產權的監控技術,一旦將來由于某種原因導致OEM的服務中斷,帶來的影響無法預估。
國內民航業:積極嘗試,多點開花
國內航空公司積極探索機務大數據應用,國航建立了具有自主知識產權的飛機狀態預測和維修作業管理(APCM)平臺,實現維修活動閉環管理的無紙化工具;南方航空公司于2006年開發了飛機遠程診斷系統并獲得專利,其開發的系統已經應用于南方航空公司機務工程部維修控制中心、運行控制中心以及各分公司維修基地,改變了民航機務維修排故的傳統模式;東方航空公司于2007年實現了無線QAR技術,與GE合作開發FlightPulse軟件進行飛行品質分析,這些監控系統和技術的開發都大大促進了航空公司對飛機實時監控和健康管理的能力;海航打造了飛機健康管理大數據應用平臺,通過對飛機狀態的實時監控和健康管理,及時發現隱性故障、運行不正常事件,優化機隊維修和工程管理水平。
中國商飛作為國產民機產業化的主要載體,致力于研制更經濟、更安全、更環保、更舒適的國產民機,針對ARJ21、C919等型號也相繼開展了健康管理系統的研制工作,通過健康管理系統的應用可為主制造商提供獲取飛機大量運營信息和飛行數據的手段,通過獲取這些寶貴的數據和信息,飛機主制造商能及時掌握機隊飛機的健康狀況,為客戶提供更優質的服務,同時不斷提升自身的飛機設計水平。
大數據時代民機健康管理技術展望
機載健康管理數據類型

與飛機健康狀態相關的數據種類多、量級大,飛機各個機載系統和設備在飛行各階段都會源源不斷的產生數據,但較老的機型限于數據采集及通信能力,航空公司能夠獲得的數據量則更少,渠道也局限于ACARS、QAR、EFB等。隨著機載采集手段、通信能力以及記錄設備的不斷更新換代,空客A350、波音787機型在參數量級上已突破數十萬,未來待空地寬帶等實時通信技術成熟后,在地面實時獲取想要的數據已經不是問題。因此,健康管理所面臨的瓶頸問題在于機載系統是否記錄了需要的數據,數據獲得后如何進行處理和分析,如何通過數據挖掘到有價值的決策信息。圖3簡要描述了機載健康數據來源及去向。
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