“AR+VR”塑造航空新業態

劉思靜

航空產品由于系統復雜、精度要求高，其質量非常依賴工程人員的技術水平。因此，現代航空產品的高質量要求與產品研制周期和人員培訓之間的矛盾越來越突出。為了解決這些問題，勇于創新的工程師們開始向其他行業借鑒經驗，通過虛擬現實技術（VR）、增強現實技術（AR）和大數據的應用，徹底顛覆了傳統的飛機制造、維修、培訓方式，航空智能制造的發展翻開了新篇章。

VR培訓模擬器

相對于制造企業，航空公司在VR技術的應用方面走在了前列，一些公司很早就將VR技術應用于提升乘客的乘機體驗。以新加坡航空為例，公司為每位機組人員配備了一副微軟公司的VR眼鏡，能夠方便地識別每位乘客的身份信息，包括旅程終點、同伴旅客、餐飲喜好、過敏史或其他健康信息等。如此一來，空乘就可以更快速、有效地解答乘客的常見問題。

發動機制造商普惠公司受此啟發，將VR技術應用到其最新的GTF發動機維修培訓中。2017年，普惠公司公開展示了其正在研發的GTF發動機VR培訓模擬器。普惠表示，過去傳統的發動機維修培訓需要給每位學員準備厚厚的紙質材料，有了VR培訓模擬器后，將不再需要這些材料。

借助VR技術，參加培訓的工程師和維修人員可以直接看到發動機各部件在實際工作時是如何運轉的，這是絕大多數人第一次目睹這一場景。VR培訓模擬器將發動機維修人員從過去傳統的平面二維世界帶入了立體的三維世界，通過詳盡的三維動畫短片，普惠公司可以向維修工程師直觀地展示GTF發動機中各個零部件是如何相互配合進行運轉的。例如，在培訓過程中，教員可以使用VR技術將發動機短艙移除，讓學員直觀地看到當短艙從發動機上剝離后會出現什么情況。

目前，普惠已經開始將GTF發動機VR模擬器用于員工和客戶培訓。隨著VR技術的不斷成熟和更多VR工具的推出，普惠計劃將VR技術應用于公司其他型號發動機的維修培訓。除了普惠之外，業內其他企業也在積極探索VR技術的應用。

知名航電系統供應商羅克韋爾柯林斯公司正在開發一個VR技術平臺，希望將VR技術用于從內飾座椅設計到技術人員培訓等多個業務領域。早在2014年，羅克韋爾柯林斯公司就與WorldViz虛擬現實軟件公司合作，開發了專門用于維修培訓的VR應用工具。通過虛擬現實設備Oculus Rift，使用者可以身臨其境地“進入”飛機駕駛艙，進行故障診斷與排除。

知名維修企業Magnetic公司2017年推出了一項3D可視化飛機內飾體驗服務，使VR技術成為客戶參與客艙內飾設計的強大工具。以往，客戶在挑選內飾材料時，只能通過手掌大小的皮革或地毯樣品選擇內飾方案，這就會發生客艙完工后的效果與客戶的預想出現偏差的情況。現在借助VR技術，客戶可以非常便利地查看應用不同材料后客艙的最終內飾設計效果，從而挑選出滿意的裝飾材料和方案。這一技術目前已經成為Magnetic公司為客戶提供高附加值服務的核心競爭力，也使該公司從眾多競爭對手中脫穎而出。

“AR+智能眼鏡”

增強現實（AR）技術，是通過電腦技術，將虛擬的信息應用到真實世界，真實的環境和虛擬的物體實時疊加到同一個畫面或空間，它們同時存在。

簡單來說，AR技術“增強”的是人獲取信息和利用知識的能力。比如，對復雜過程的動態、分步可視化，可減少培訓時間和人為操作失誤。如今，在與工業物聯網、智能可穿戴和移動設備相結合后，AR技術能夠讓工程人員更好地融入到航空智能制造的工作環境。

近日，GE公司將最新研發的智能扭矩扳手和增強現實技術應用到航空發動機裝配中，結果發現這些智能工具不僅能帶來效率的提升，還能有效避免裝配錯誤。

GE公司選擇業界知名的Upskill公司為其研發一種名為Skylight的增強現實AR工業軟件，該軟件可以安裝在谷歌智能眼鏡Google Glass中使用，并配合智能扳手進行項目試點。

試點工作在GE位于辛辛那提的發動機制造廠進行，有15名機械工程師參與了這項試驗。在試驗過程中，每位工程師都佩戴一副安裝了Skylight軟件的谷歌智能眼鏡，使用一個支持WiFi信號的阿特拉斯-科普柯Saltus MWR-85 TA智能扭矩扳手。

由于發動機的制造十分復雜，即便是一個很不起眼的螺母都有可能造成嚴重的空中事故。在制造和維修過程中，一個螺母沒有擰緊，輕則需要重新返廠維修，重則可能導致發動機在空中意外停車。而使用智能扭矩扳手則可以避免這種人為因素造成的失誤。

在工作過程中，佩戴谷歌智能眼鏡的工程師可以通過Skylight軟件，隨時查看分步指導和圖像，并且不影響他們的實際視線。在采用智能扭矩扳手進行螺母擰緊時，Skylight軟件又會通過谷歌智能眼鏡提醒他們，讓工程師可以實時調整力矩，避免出現過松或過緊的現象。在經過一段時間的試點后，GE公司發現，使用這套智能工具后，機械師在裝配過程中的錯誤率明顯下降，平均生產效率比使用傳統工作方法提高了8%～12%。

空客公司將AR技術應用到裝配質量檢查環節。在空客A350、A380的生產線上，一種名為“智能增強現實工具”（SART）可以輔助進行超過6萬個管線定位托架的安裝質量管理。操作人員利用SART訪問飛機3D模型并將操作和安裝結果與原始數字設計進行對比，以檢查是否有缺失、錯誤定位或托架損壞。檢查完畢后，SART還會自動生成一份報告，報告中包括不合格零件的細節，使工作人員能夠很快對其進行替換或者修理。利用SART，A380機身8萬個托架的檢查時間從3周縮短至3天。

數字化轉型加速

毫無疑問，大數據的應用已經成為當今航空業炙手可熱的話題。《航空周刊》最近的一份調查顯示，有超過75%的發動機維修廠商正在利用大數據技術開展發動機維修業務。而以波音、空客為代表的主制造商也在不遺余力地進行數字化轉型。

在2017年巴黎航展上，波音和空客同時發布了新的數據分析平臺，幫助航空公司縮短飛機停廠時間，為客戶提供更準確的預測性維修。

空客發布的全新航空數據開放平臺名為“智慧天空”。這個平臺的設計目標是整合運營商、維修企業和制造商所擁有的數據，再利用大數據技術為航空公司和維修企業進行運營分析，并提供決策參考，同時支持它們進行數字化轉型。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，甚至包括空客飛機的研發數據。

同時，空客還將其現有的數字產品，如飛機實時健康監控系統等轉移至新數據平臺上，并且還在不斷增加服務項目，擴展新的合作伙伴。目前，空客已經與美國Palantir科技公司就“智慧天空”平臺開展合作，并且與羅克韋爾柯林斯公司達成合作協議，由該公司為空客窄體飛機提供用于傳輸運營和維修數據的無線基礎設施。此外，已經有一些航空公司開始圍繞“智慧天空”平臺的設想開始了概念驗證試驗，以幫助空客共同打造“智慧天空”平臺。易捷航空作為“智慧天空”項目的首批參與者，其運營部門已經為該平臺完成了為期兩年的運營試驗，以幫助空客開發單通道飛機的預測性維修算法。

波音則啟動了名為AnalytX的數據分析服務項目，主要專注于維修、工程、飛行操作、機組和供應鏈效率提升等方面。該數據分析服務將把波音公司各個業務領域的800余名數據分析專家集中在一起，利用科學的程序和方法將數據轉化為可操作性的建議和客戶解決方案，并提供給客戶。在新業務啟動當天，波音與5家客戶分別簽訂了涉及機隊健康管理、機隊油耗分析、疲勞風險管理等領域的數據分析協議。

達美航空是目前唯一一家同時選擇波音和空客新數據分析平臺服務的客戶。繼2016年為其空客A330機隊選用空客的預測和風險管理（PRM）應用程序后，達美航空將與空客基于“智慧天空”平臺攜手開發預測性維修解決方案。達美航空計劃將空客的預測和風險管理應用程序與“智慧天空”平臺結合在一起。此外，達美航空還為其波音機隊選擇了飛機健康管理服務。

除了波音和空客的數據分析平臺，飛機維修市場還涌現出眾多數據分析平臺，如GE公司的Predix、漢莎技術公司的Aviatar和法荷航維修工程公司的Prognos等。其中，GE公司通過Predix平臺已經獲取了3萬臺在役發動機的數據。漢莎技術正在使用Aviatar平臺為其龐大的客戶群提供服務。法荷航維修工程公司則利用Prognos工具開展機體和發動機的預測性維修工作。目前，該平臺所能提供的維修范圍已經從發動機、機體拓展到了APU。由此可見，在不久的將來，航空數據的“產出”將成為衡量航空業發展水平的重要指標之一。