飛機狀態監控與故障預測

龔琦

【摘 要】AIRBUS將其廣泛的飛機專業知識與航空公司收集的大量數據相結合，為他們盡可能的提供了預測維護需求并最大化其運行效率。

近年來，飛機越來越復雜，通過無數參數產生大量數據，特別是有了A380和A350 XWB以來。與此同時，運營效率從來沒有對航空公司如此重要。 航班更頻繁，目的地數量增加，由于計劃外維護而延誤或取消航班比以往任何時候都對航空公司造成影響更嚴重。航空公司主要股份現在是通過將非計劃維護轉為定期維護，從無效模式轉移到主動模式。在此背景下，AIRBUS提供了一套完整的監測飛機健康并能準確地預測未來所需要解決的方案和服務。

【關鍵詞】大數據 ；故障預測

大數據分析技術在許多行業有著不同的運用，它在航空航天業有著巨大的潛力。 在航前，飛行中和航后的分析數據可以更好地了解飛機的狀態并優化其運行。

利用這些日益增長的數據改進飛行運行，可靠性，維護和最終的安全性。運營商和維護商的一個顯著的成果是能夠通過監控數據來預測故障。

然而，這些技術只有與專業知識相結合才能帶來價值：空客對航空器的獨特了解和對航空公司飛機運行的了解。不僅是發出警報預測故障，而且還提出了可行的排故方案。

一、The Airbus difference

首先，作為主要的飛機制造商，AIRBUS一直在飛機健康監測方面積累了豐富的經驗，并享有全球機隊的特權和對飛機系統非常深入的了解。

其次，通過Airbus SmarterFleet?，AIRBUS與IBM合作，簡化數據收集，分析和流程。 Airbus SmarterFleet?是一個獨特的集成處理平臺，其中所有服務都通過大數據技術分享有價值的信息，并可根據客戶要求定制特殊的需求。

基于這種方法，AIRBUS一直在開發覆蓋飛機健康監測價值鏈的應用程序和服務，從預測到診斷和從技術支援到故障。目標是為航空公司提供最有價值的信息，以便他們有效地管理飛行中的不安全事件，甚至能夠預測其發生。 使用這些健康監控工具，航空公司可以避免運行中不安全事件。

二、故障診斷和排故的技術支援

當故障發生時首先是做一個快速和可靠的診斷，以確保快速排除故障，減少飛機延誤。

AIRMAN網絡由超過140個客戶在大約7000架飛機上使用。AIRBUS飛機健康監測不斷監控飛機系統的健康狀況，并將故障和警告信息傳送到地面控制，以提供維修依據和快速排故步驟的方法。

與AIRMAN網絡并行，AIRBUS提供一項名為AiRTHM的服務，專門為A380和A350 XWB運營商。 在這種情況下，AIRBUS內部團隊管理航空公司的機隊，并提供有關優化維護和實時故障排除的指導。

基于AIRMAN-Web和AiRTHM的優勢，AIRBUS公司決定通過AIRMAN網絡提供用于AiRTHM服務的AIRBUS的專業技術，使航空公司的用戶能夠進一步準確的診斷和排故。

三、AiRTHM服務

AiRTHM是專門為A380和A350 XWB提供的服務，用于支持診斷和故障排除。該服務包括一個AIRTAC中心的AIRBUS專業團隊，負責監控航空公司的機隊，分析飛機數據，并在發生事件時向航空公司及時提供建議。

AiRTHM目前提供兩種服務，即航前檢查和飛行監控。

對于航前檢查，AIRBUS監測飛機離開廊橋之前可能會影響放行的因素。他們特別考慮了航前準備期間的潛在故障，出發前延誤的實際原因，并在返回橋位的后提供相應的排故方案。

飛行監控服務在飛行期間提供對飛機的監控，在這種情況下，AIRBUS跟蹤飛機發出的ECAM（電子集成飛機監視器）警報和故障信息。

AIRBUS可以收集更多的數據，如飛機狀態監測系統（ACMS）報告，智能存取記錄儀（SAR）和快速存取記錄儀（QAR）文件，并自動執行數據上傳。 收集到的數據使AIRBUS能夠進行精確的分析，并向航空公司提供相應的技術支持和排故建議。所有監控的事件都會在案例分析模板（CAT）文件中備注，以構建數據庫。

四、AIRMAN-web Expert

AIRMAN-web Expert提供一個軟件來加強對A380的故障排除，并且即將使用在A350 XWB上。

它的目標是讓客戶從飛機的廣泛數據中受益，并從客戶要求中優化AIRMAN-web中的信息。通過提供對數據庫的訪問來指導維修控制中心（MCC）進行診斷和排故。

該數據庫包含豐富的數據和功能，如多個故障代碼的關聯，直接訪問必要的技術文檔和ACMS數據上傳功能。MCC用戶可以根據AIRBUSCAT闡釋與故障相關的所有信息，提出預防的措施。 它們還能上傳特定的ACMS參數，以確定故障的根本原因。AIRMAN-Web Expert中共享的數據基于AiRTHM，將不斷豐富空客和航空公司的經驗。通過這個新模塊，MCC可以加快診斷速度，節省排故時間，從而最終減少運行中斷以改善飛機的可用性。

五、預判

航空公司使用預測功能目標是通過在故障發生之前檢測系統狀態來避免計劃外的事件。AIRBUS開發了一種名為“預測與風險管理”（PRM）的應用程序，可以提供故障的早期檢測，增強飛機的可用性并減少非計劃的維護。

對A330機隊的研究顯示，使用PRM等預后解決方案可以避免整個運行中斷的率高達15%。

六、預測與風險管理

PRM的原理很簡單。 它使用飛行數據接口管理單元（FDIMU）功能及其飛機狀態監測系統（ACMS）功能，在飛行中非常精確的記錄一組特定的數據，其特征是具有特定的簽名的數據信號。

在ACMS數據裝載中，定制數據庫，所有這些需要的數據都被定義為其相關的記錄條件。 由AIRBUS向PRM客戶提供的數據裝載必須安裝在由PRM監控的飛機的FDIMU系統上。在飛行結束時，由FDIMU合并的所有記錄數據都作為一個獨特的ACMS報告。 該報告使用ACARS網絡自動傳輸到AIRBUS服務器。

最后，由于數據分析師與AIRBUS技術專家和AIRBUS客戶支持專家合作確定的算法，PRM計算所收集的參數并顯示飛機系統狀態。 根據空客公司定義的閾值和目標值，它可以提醒工程師團隊所發生故障。

其他數據，如EXAM警報和BITE（內置測試設備）的信息從航后報告，也可以用于預設維修計劃與故障的檢測。PRM可用于改善排故信息， ECAM警報可以顯示在與預測趨勢相關的圖表上，因此可以更好地定制警報閾值。PRM是任何用戶可以從任何位置訪問的Web應用程序，只需要Internet連接即可使用。該應用程序使用方便，根據航空公司的風險管控策略，預測警報可基于空客預定義或自定義的閾值。

空客展望未來，并不斷提出倡議，以提高其模型和預測的準確性和有效性。 PRM和AiRTHM模型基于系統設計和ACMS數據，這種新方法將以統計方式分析飛機數據，以發現故障和癥狀之間的相關性，并能夠建立預測模型。

大數據分析和飛機維護相結合是提高維修效率的關鍵成功因素。基于其研發實驗室的專業能力，并得到多家運營商的支持，空客現在將自己定位在這個非常有前途的市場上。

可預見明天的飛機維修將與之前大相徑庭。 預測不僅是一個新概念， 而是未來飛機維修的全新范例。

參考文獻：

[1]《Airbus technical magazine》.endprint