飞机状态监控与故障预测

龚琦

【摘 要】AIRBUS将其广泛的飞机专业知识与航空公司收集的大量数据相结合，为他们尽可能的提供了预测维护需求并最大化其运行效率。

近年来，飞机越来越复杂，通过无数参数产生大量数据，特别是有了A380和A350 XWB以来。与此同时，运营效率从来没有对航空公司如此重要。 航班更频繁，目的地数量增加，由于计划外维护而延误或取消航班比以往任何时候都对航空公司造成影响更严重。航空公司主要股份现在是通过将非计划维护转为定期维护，从无效模式转移到主动模式。在此背景下，AIRBUS提供了一套完整的监测飞机健康并能准确地预测未来所需要解决的方案和服务。

【关键词】大数据 ；故障预测

大数据分析技术在许多行业有着不同的运用，它在航空航天业有着巨大的潜力。 在航前，飞行中和航后的分析数据可以更好地了解飞机的状态并优化其运行。

利用这些日益增长的数据改进飞行运行，可靠性，维护和最终的安全性。运营商和维护商的一个显著的成果是能够通过监控数据来预测故障。

然而，这些技术只有与专业知识相结合才能带来价值：空客对航空器的独特了解和对航空公司飞机运行的了解。不仅是发出警报预测故障，而且还提出了可行的排故方案。

一、The Airbus difference

首先，作为主要的飞机制造商，AIRBUS一直在飞机健康监测方面积累了丰富的经验，并享有全球机队的特权和对飞机系统非常深入的了解。

其次，通过Airbus SmarterFleet?，AIRBUS与IBM合作，简化数据收集，分析和流程。 Airbus SmarterFleet?是一个独特的集成处理平台，其中所有服务都通过大数据技术分享有价值的信息，并可根据客户要求定制特殊的需求。

基于这种方法，AIRBUS一直在开发覆盖飞机健康监测价值链的應用程序和服务，从预测到诊断和从技术支援到故障。目标是为航空公司提供最有价值的信息，以便他们有效地管理飞行中的不安全事件，甚至能够预测其发生。 使用这些健康监控工具，航空公司可以避免运行中不安全事件。

二、故障诊断和排故的技术支援

当故障发生时首先是做一个快速和可靠的诊断，以确保快速排除故障，减少飞机延误。

AIRMAN网络由超过140个客户在大约7000架飞机上使用。AIRBUS飞机健康监测不断监控飞机系统的健康状况，并将故障和警告信息传送到地面控制，以提供维修依据和快速排故步骤的方法。

与AIRMAN网络并行，AIRBUS提供一项名为AiRTHM的服务，专门为A380和A350 XWB运营商。 在这种情况下，AIRBUS内部团队管理航空公司的机队，并提供有关优化维护和实时故障排除的指导。

基于AIRMAN-Web和AiRTHM的优势，AIRBUS公司决定通过AIRMAN网络提供用于AiRTHM服务的AIRBUS的专业技术，使航空公司的用户能够进一步准确的诊断和排故。

三、AiRTHM服务

AiRTHM是专门为A380和A350 XWB提供的服务，用于支持诊断和故障排除。该服务包括一个AIRTAC中心的AIRBUS专业团队，负责监控航空公司的机队，分析飞机数据，并在发生事件时向航空公司及时提供建议。

AiRTHM目前提供两种服务，即航前检查和飞行监控。

对于航前检查，AIRBUS监测飞机离开廊桥之前可能会影响放行的因素。他们特别考虑了航前准备期间的潜在故障，出发前延误的实际原因，并在返回桥位的后提供相应的排故方案。

飞行监控服务在飞行期间提供对飞机的监控，在这种情况下，AIRBUS跟踪飞机发出的ECAM（电子集成飞机监视器）警报和故障信息。

AIRBUS可以收集更多的数据，如飞机状态监测系统（ACMS）报告，智能存取记录仪（SAR）和快速存取记录仪（QAR）文件，并自动执行数据上传。 收集到的数据使AIRBUS能够进行精确的分析，并向航空公司提供相应的技术支持和排故建议。所有监控的事件都会在案例分析模板（CAT）文件中备注，以构建数据库。

四、AIRMAN-web Expert

AIRMAN-web Expert提供一个软件来加强对A380的故障排除，并且即将使用在A350 XWB上。

它的目标是让客户从飞机的广泛数据中受益，并从客户要求中优化AIRMAN-web中的信息。通过提供对数据库的访问来指导维修控制中心（MCC）进行诊断和排故。

该数据库包含丰富的数据和功能，如多个故障代码的关联，直接访问必要的技术文档和ACMS数据上传功能。MCC用户可以根据AIRBUSCAT阐释与故障相关的所有信息，提出预防的措施。 它们还能上传特定的ACMS参数，以确定故障的根本原因。AIRMAN-Web Expert中共享的数据基于AiRTHM，将不断丰富空客和航空公司的经验。通过这个新模块，MCC可以加快诊断速度，节省排故时间，从而最终减少运行中断以改善飞机的可用性。

五、预判

航空公司使用预测功能目标是通过在故障发生之前检测系统状态来避免计划外的事件。AIRBUS开发了一种名为“预测与风险管理”（PRM）的应用程序，可以提供故障的早期检测，增强飞机的可用性并减少非计划的维护。

对A330机队的研究显示，使用PRM等预后解决方案可以避免整个运行中断的率高达15%。

六、预测与风险管理

PRM的原理很简单。 它使用飞行数据接口管理单元（FDIMU）功能及其飞机状态监测系统（ACMS）功能，在飞行中非常精确的记录一组特定的数据，其特征是具有特定的签名的数据信号。

在ACMS数据装载中，定制数据库，所有这些需要的数据都被定义为其相关的记录条件。 由AIRBUS向PRM客户提供的数据装载必须安装在由PRM监控的飞机的FDIMU系统上。在飞行结束时，由FDIMU合并的所有记录数据都作为一个独特的ACMS报告。 该报告使用ACARS网络自动传输到AIRBUS服务器。

最后，由于数据分析师与AIRBUS技术专家和AIRBUS客户支持专家合作确定的算法，PRM计算所收集的参数并显示飞机系统状态。 根据空客公司定义的阈值和目标值，它可以提醒工程师团队所发生故障。

其他数据，如EXAM警报和BITE（内置测试设备）的信息从航后报告，也可以用于预设维修计划与故障的检测。PRM可用于改善排故信息， ECAM警报可以显示在与预测趋势相关的图表上，因此可以更好地定制警报阈值。PRM是任何用户可以从任何位置访问的Web应用程序，只需要Internet连接即可使用。该应用程序使用方便，根据航空公司的风险管控策略，预测警报可基于空客预定义或自定义的阈值。

空客展望未来，并不断提出倡议，以提高其模型和预测的准确性和有效性。 PRM和AiRTHM模型基于系统设计和ACMS数据，这种新方法将以统计方式分析飞机数据，以发现故障和症状之间的相关性，并能够建立预测模型。

大数据分析和飞机维护相结合是提高维修效率的关键成功因素。基于其研发实验室的专业能力，并得到多家运营商的支持，空客现在将自己定位在这个非常有前途的市场上。

可预见明天的飞机维修将与之前大相径庭。 预测不仅是一个新概念， 而是未来飞机维修的全新范例。

参考文献：

[1]《Airbus technical magazine》.endprint