人工智能技術(shù)將助力MRO

Henry Canaday

人工智能作為21世紀(jì)最熱門的先進(jìn)技術(shù)之一，在基礎(chǔ)制造業(yè)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，且早有布局。但在航空維修業(yè)也并非空白，而且除了傳統(tǒng)制造商在不斷研發(fā)之外，有許多新進(jìn)入者也在花大力氣開發(fā)新產(chǎn)品，助力維修業(yè)。

近年來(lái)，維修業(yè)中呼聲最高的將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于預(yù)測(cè)性維修。通過(guò)對(duì)飛機(jī)部件失效的可能性進(jìn)行預(yù)測(cè)，將以前很多不可控的非計(jì)劃維修轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)劃性維修。盡管如此，但是突發(fā)故障仍然無(wú)法完全避免，鑒于人工智能技術(shù)能夠通過(guò)多種形式最大程度提高故障診斷水平，所以維修業(yè)希望利用人工智能（hi）技術(shù)可以使排故工作變得更快捷、更高效。

例如，自然語(yǔ)言處理技術(shù)（naturallanguage processing）能將技術(shù)人員的口頭詢問(wèn)轉(zhuǎn)化為文本，進(jìn)而找到最佳的解決方案。同時(shí)，也可以將維修歷史報(bào)告直接轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，或者在消化維修手冊(cè)的基礎(chǔ)上快速給出相關(guān)修理建議。再如，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)（machine learning）可以篩選排故經(jīng)驗(yàn)，排查出最有可能發(fā)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)并及時(shí)提出最佳的解決辦法。在航線排故過(guò)程中，能夠更好地使航線技術(shù)人員與技術(shù)專家合作、更便捷地運(yùn)用文檔化的專業(yè)工具，特別是對(duì)于一些長(zhǎng)期性的復(fù)雜技術(shù)難題，人工智能技術(shù)有助于更好地集中人力、物力，并快速提出解決方案。排故應(yīng)用

一直以來(lái)，大型飛機(jī)制造商都在提供相關(guān)的排故技術(shù)服務(wù)，而當(dāng)前越來(lái)越多的高科技企業(yè)和創(chuàng)業(yè)公司也開始投身其中。

波音公司曾測(cè)試將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于智能眼鏡，為維修人員提供交互式的3D電纜接線圖，徹底解放工作人員的雙手，改變維修過(guò)程中不得不隨時(shí)查看手冊(cè)的常規(guī)方法，且在維修時(shí)還可隨時(shí)保存相關(guān)信息。波音公司指出，通過(guò)測(cè)試分析顯示，該技術(shù)在首次修理時(shí)效率提高了90%，減少約30%的維修時(shí)間。當(dāng)然，波音公司現(xiàn)行的航線維修APP也能夠?yàn)榫S修人員提供迅速查閱手冊(cè)、零件號(hào)和關(guān)鍵排故信息的服務(wù)。再有，名為“Toolbox”的工具箱也在通過(guò)智能文檔和可視化導(dǎo)航為故障診斷提供幫助，記錄結(jié)構(gòu)修理信息及管理部件和工作卡，現(xiàn)已在200多家客戶中獲得應(yīng)用?！肮ぞ呦洹眱?nèi)收集了維修手冊(cè)和航空公司自建的內(nèi)容，使用戶可以便捷地查閱相關(guān)部件信息和故障歷史數(shù)據(jù)。

與此同時(shí)，波音公司的“Turn Time”APP也在通過(guò)移動(dòng)設(shè)備使航線維修人員與工程技術(shù)人員建立密切聯(lián)系，如通過(guò)上傳損壞零件的照片，實(shí)現(xiàn)信息共享，幫助排故人員更快速地獲得維修方案。

創(chuàng)新永無(wú)止步。5年前成立的SparkCognition公司與波音公司和美國(guó)空軍也在合作開展預(yù)測(cè)性維修和排故研究。該公司指出，它們可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)自動(dòng)建立程序化模型的運(yùn)算速度比數(shù)據(jù)專家的運(yùn)算快很多。該公司能夠運(yùn)用自然語(yǔ)言處理技術(shù)充分整合維修手冊(cè)的要求和維修人員的歷史經(jīng)驗(yàn)。首次試運(yùn)行顯示，這套系統(tǒng)的故障預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性達(dá)70%～80%，并且隨著運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累以及公司聘用大數(shù)據(jù)專家和航空專家對(duì)其改進(jìn)，該系統(tǒng)正在成為一站式解決方案。快速解決方案

自1999年以來(lái)，Casebank技術(shù)公司一直在為航空公司提供故障診斷服務(wù)。到目前為止，該公司已為300家公司的1萬(wàn)多架飛機(jī)提供了技術(shù)支持。據(jù)介紹，Casebank技術(shù)公司擁有兩款基礎(chǔ)性應(yīng)用產(chǎn)品——Spotlight和ChronicX。

Spotlight能夠儲(chǔ)存故障癥候、原因以及部件失效的解決方案等數(shù)據(jù)信息。隨后，通過(guò)分析診斷提出最優(yōu)化的排故方案。這些數(shù)據(jù)一部分來(lái)自原始制造商的維修手冊(cè)，一部分來(lái)自航空公司的經(jīng)驗(yàn)積累。Spotlight并不是直接的維修工具，而是為航空公司或維修企業(yè)提供維修診斷建議。該公司指出，試驗(yàn)證明，對(duì)于初級(jí)機(jī)械員而言，Spotlight可以大幅降低排故時(shí)間，節(jié)省約75%的工作時(shí)間，這幾乎是一位沒(méi)有獲得任何Spotlight幫助的熟練技師所用時(shí)間的一半。

ChronicX能夠檢測(cè)和管理反復(fù)出現(xiàn)的故障，并根據(jù)出現(xiàn)的故障預(yù)測(cè)未來(lái)的故障趨勢(shì)。通過(guò)運(yùn)用自然語(yǔ)言處理技術(shù)，從飛行員語(yǔ)音和維修記錄中解讀出非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)，然后找出重復(fù)出現(xiàn)的故障。通過(guò)定期上傳的最新維修記錄，ChronicX能夠?yàn)橛脩籼峁┳钚碌臐撛诠收馅厔?shì)信息。維修人員可以直接檢修這些預(yù)測(cè)的故障點(diǎn)，省去大量無(wú)效的排查工作。

Casebank技術(shù)公司表示，將Spotlight和ChronicX結(jié)合應(yīng)用可以形成一套獨(dú)一無(wú)二的維修解決方案，大幅提升首次排故成功率、降低未發(fā)現(xiàn)故障（NFF）比例。通常，casebank技術(shù)公司的這些產(chǎn)品是由OEM提供給航空公司使用，如龐巴迪和普惠公司等OEM推薦給航空公司使用。到目前為止，這些技術(shù)在航線維修方面已得到廣泛應(yīng)用。未來(lái)，Casebank還將把產(chǎn)品延伸至飛機(jī)大修領(lǐng)域，為航空公司提供更加全面的服務(wù)。

再有，IBM公司開發(fā)出的“認(rèn)知計(jì)算”（cognitive computing）技術(shù)，是基于歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)運(yùn)算模型，使技術(shù)人員能夠獲得最有可能完成故障檢修的方法和實(shí)施步驟。IBM公司認(rèn)為，該技術(shù)可提高首檢一次性成功率，縮短維修周期達(dá)90%，進(jìn)而節(jié)約大量的維修支出。4年前，韓國(guó)航空公司就已經(jīng)開始在單架飛機(jī)上運(yùn)用認(rèn)知計(jì)算技術(shù)，并很快推廣到全機(jī)隊(duì)。目前，IBM已與眾多航空公司建立合作關(guān)系。IBM公司認(rèn)為其解決方案更適SparkCognition公司能夠運(yùn)用自然語(yǔ)言處理技術(shù)，充分整合維修手冊(cè)的要求和維修人員的歷史經(jīng)驗(yàn)。

用于具備自主維修能力的航空公司，因?yàn)檫@些解決方案需要大量的維修數(shù)據(jù)。

Acsis的另一項(xiàng)服務(wù)APP名為“Crosssense”。這種最新的交互式技術(shù)能夠提醒工程師注意飛機(jī)維護(hù)過(guò)程中可能重復(fù)發(fā)生的問(wèn)題，因?yàn)檫@些隱患經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)緊急停場(chǎng)（AOG）、航班取消或延誤。盡管一般情況下管理人員和工程人員會(huì)在早會(huì)上討論昨晚發(fā)生的較大技術(shù)故障或存在的隱患，但是一線維修人員并不直接參與討論，甚至可能毫不知情，所以如果再次執(zhí)行檢修時(shí)也很難察覺(jué)這些尚未造成重大影響的潛在隱患。

這正是Acsis這項(xiàng)技術(shù)的使命所在。這套技術(shù)可以從航空公司的維修執(zhí)行系統(tǒng)中獲取最新的數(shù)據(jù)，通過(guò)復(fù)雜的精密運(yùn)算分析出潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)，然后將這些風(fēng)險(xiǎn)提示發(fā)送給具體負(fù)責(zé)管理的高級(jí)經(jīng)理。當(dāng)高級(jí)管理人員點(diǎn)擊問(wèn)題后，就會(huì)顯示各個(gè)問(wèn)題所涉及的飛機(jī)以及解決此類問(wèn)題的以往經(jīng)驗(yàn);再次點(diǎn)擊后，就會(huì)顯示所有相關(guān)的飛行和維修報(bào)告，包括以前的排故步驟、每次例行維修及歷史換件信息，甚至能夠提出未來(lái)飛機(jī)運(yùn)行中造成飛機(jī)延誤的概率。Acsis并不針對(duì)具體的排故步驟提出建議，但是它能夠?qū)δ切╅L(zhǎng)期從事排故的工程技術(shù)人員提出警示。

Intel公司剛剛推出了“Saffron”維護(hù)支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)用了關(guān)聯(lián)記憶，而非機(jī)器學(xué)習(xí)。因?yàn)闄C(jī)器學(xué)習(xí)需要利用海量的數(shù)據(jù)來(lái)搭建有價(jià)值的模型，而關(guān)聯(lián)記憶只需收集每起事件，不需要用數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練算法。Saffron具備兩項(xiàng)功能。其一是相似度建議功能，該功能通過(guò)尋找相似維護(hù)事件并識(shí)別出維修路徑，這些路徑甚至可能是基于很少的相似事件而形成的，但這項(xiàng)功能可以幫助制造商減少部件搜索時(shí)間，通過(guò)對(duì)復(fù)雜零件數(shù)據(jù)的整理和分類找到所需要的零部件，測(cè)試顯示采用該系統(tǒng)可將部件搜索時(shí)間從平均4小時(shí)縮短至5分鐘。Saffron的另一項(xiàng)能力是分類建議功能。通過(guò)采用全自動(dòng)化技術(shù)，能夠提高維修事件分類的準(zhǔn)確性，并檢測(cè)ATA代碼是否正確。手工作業(yè)只能保證初始兩位數(shù)70%的準(zhǔn)確率及后兩位數(shù)23%的準(zhǔn)確率，而Saffron在頭六位數(shù)上的準(zhǔn)確率達(dá)80%-90%。

目前，已經(jīng)有一家飛機(jī)制造商在使用Saffron，而JtIntel公司仍在開發(fā)Saffron的新功能。未來(lái)新功能的實(shí)現(xiàn)大概需要6～12周的時(shí)間，包括提取數(shù)據(jù)、形成方案、精煉結(jié)構(gòu)、正式程序等工作。

總部位于悉尼的1Ansah公司多年來(lái)一直為澳大利亞旋翼飛機(jī)提供維修服務(wù)。目前，該公司正將該項(xiàng)服務(wù)延伸到固定翼飛機(jī)領(lǐng)域。據(jù)1Ansah公司介紹，1Ansah公司將自然語(yǔ)言和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，使技術(shù)人員更容易查詢技術(shù)文檔，從相似的問(wèn)題中獲得幫助。該技術(shù)綜合吸收了航線維修手冊(cè)、部件手冊(cè)、服務(wù)通告、適航指令和故障隔離手冊(cè)的內(nèi)容，通過(guò)分析歸納，為維修提供具體的索引指南，該程序能夠迅速找出所有與排故工作相關(guān)的信息，能夠攝取含插圖的零件目錄圖，并將這些數(shù)據(jù)與3D模型結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)建了一個(gè)運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的識(shí)別搜索引擎。因此，1Ansah公司的這套系統(tǒng)與大多數(shù)OEM廠商的故障診斷軟件相比更勝一籌。