飛行試驗(yàn)機(jī)務(wù)維修保障信息化發(fā)展思考

■ 王希 葉耀祖 鞏美娟/中國飛行試驗(yàn)研究院

0 引言

新機(jī)的飛行試驗(yàn)是飛機(jī)研制中最危險(xiǎn)和關(guān)鍵的階段。隨著航空工業(yè)的飛速發(fā)展，新機(jī)型日益增多，型號(hào)多、任務(wù)緊、工作量大和管理流程復(fù)雜等問題隨之而來。試飛維修保障工作作為保障試飛任務(wù)完成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如何通過信息化建設(shè)對(duì)跨地域、多機(jī)隊(duì)進(jìn)行有效統(tǒng)一的管理，保障型號(hào)任務(wù)試飛順利完成，已成為當(dāng)前試飛維修保障系統(tǒng)的重要課題。

1 試飛維修保障信息化概述

試飛維修保障信息化是在飛行試驗(yàn)中機(jī)務(wù)維修保障人員以現(xiàn)代化信息技術(shù)為手段，對(duì)試驗(yàn)機(jī)、飛行任務(wù)和保障設(shè)備各方面實(shí)施計(jì)劃、指揮、協(xié)調(diào)和管理的活動(dòng)。近年來，我國航空事業(yè)蓬勃發(fā)展，科研試飛工作正處在信息化轉(zhuǎn)型的重要時(shí)期，航空機(jī)務(wù)維修作為保障科研試飛的基石，其基礎(chǔ)性地位和作用日益突出，對(duì)于促進(jìn)維修體制創(chuàng)新、促進(jìn)科學(xué)維修和提高試飛保障能力具有十分重要的作用。

目前，科研試飛中信息化建設(shè)逐步向維修指揮網(wǎng)絡(luò)化、管理精細(xì)化、保障精確化延伸，機(jī)務(wù)維修信息化管理和保障水平有大幅提高。但是，隨著試飛任務(wù)的日益增多，各型號(hào)技術(shù)狀態(tài)更新更加頻繁，外場(chǎng)試飛地域跨度較大，如何保障飛行安全且高效完成試飛任務(wù)是目前亟需解決的問題。

2 試飛維修保障信息化發(fā)展目標(biāo)

信息化建設(shè)在航空維修保障工作中是一項(xiàng)綜合性的應(yīng)用，是指導(dǎo)航空機(jī)務(wù)提高效率和維修水平，保證戰(zhàn)斗力提高的一項(xiàng)重要措施。作為機(jī)務(wù)系統(tǒng)，要做好試飛保障信息化建設(shè)，必須保持全局觀念、一體化融合，向智能化和實(shí)時(shí)化方向發(fā)展。以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，以通信網(wǎng)絡(luò)為橋梁，堅(jiān)持一體化和最優(yōu)化原則，建立共享的物理接口和電子接口。統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，實(shí)現(xiàn)縱向與橫向的無縫鏈接，從而對(duì)維修保障裝備進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的指揮、協(xié)調(diào)和控制[1，2]。

2.1 體系標(biāo)準(zhǔn)化

航空機(jī)務(wù)維修信息化建設(shè)需要結(jié)合飛行試驗(yàn)工作實(shí)際，構(gòu)建一套適用于管理和技術(shù)方面的頂層標(biāo)準(zhǔn)體系，涵蓋試驗(yàn)機(jī)全生命周期的動(dòng)態(tài)管控。在制定標(biāo)準(zhǔn)后，對(duì)各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化分解，保證各項(xiàng)內(nèi)容都存在有效和科學(xué)的依據(jù)。不斷探索新型裝備的維修管理模式，引進(jìn)更加先進(jìn)的信息技術(shù)，通過標(biāo)準(zhǔn)體系的實(shí)施和評(píng)估，對(duì)各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化和完善。

2.2 管理可視化

科研試飛工作需要各部門協(xié)同開展，機(jī)務(wù)維修部門作為一線保障單位，需要及時(shí)向調(diào)度、機(jī)關(guān)等部門提供試驗(yàn)機(jī)的最新狀態(tài)并具有高效的數(shù)據(jù)交換能力。因此，不論是維修保障工作的頂層任務(wù)規(guī)劃，還是維修保障工作的協(xié)調(diào)與實(shí)施，都應(yīng)達(dá)到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可視化管控的狀態(tài)，使上層決策人員全局掌握維修保障中的狀態(tài)、過程、元素等，以便有效、合理、直觀地進(jìn)行管理。

2.3 維修遠(yuǎn)程化

科研試飛工作具有機(jī)型多、試飛地點(diǎn)多等特點(diǎn)，跨地域保障已成為常態(tài)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，試驗(yàn)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)越來越復(fù)雜和先進(jìn)，維修工作涉及的專業(yè)領(lǐng)域越來越寬，難度也越來越大，通過信息化手段實(shí)現(xiàn)維修遠(yuǎn)程化是必然趨勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)即時(shí)反應(yīng)、資源共享、協(xié)同工作、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)以及遠(yuǎn)程診斷。

2.4 保障智能化

在管理可視化和維修遠(yuǎn)程化的基礎(chǔ)上，機(jī)務(wù)維修保障還應(yīng)向智能化方向發(fā)展，充分利用機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)試飛過程產(chǎn)生的維修保障大數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與挖掘，實(shí)現(xiàn)故障智能檢測(cè)、預(yù)防預(yù)測(cè)性維修和故障預(yù)測(cè)診斷等功能，并提供輔助決策功能。同時(shí)，通過物聯(lián)網(wǎng)，利用條形碼、射頻識(shí)別（RFID）等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)查尋和自動(dòng)定位等功能，從而達(dá)到維修工作智能化和設(shè)備保障智能化。

3 試飛機(jī)務(wù)維修信息化建設(shè)思路

現(xiàn)階段，應(yīng)貼合維修保障實(shí)際，加強(qiáng)思想重視度，強(qiáng)化技能培訓(xùn)，梳理機(jī)務(wù)維修保障工作流程，規(guī)范過程管理，重視數(shù)據(jù)積累，總體規(guī)劃、分步建設(shè)，為維修保障信息系統(tǒng)發(fā)展提供基礎(chǔ)，推動(dòng)維修保障模式改革深入發(fā)展。

3.1 加強(qiáng)思想重視，強(qiáng)化技能培訓(xùn)

從信息化系統(tǒng)建設(shè)時(shí)的需求進(jìn)行梳理，到系統(tǒng)建成后的試用及使用，都需要既了解維修保障業(yè)務(wù)又具有一定信息化基礎(chǔ)能力的人員。在系統(tǒng)推進(jìn)的過程中，還會(huì)逐漸暴露一些傳統(tǒng)工作模式的缺陷，進(jìn)而需要對(duì)業(yè)務(wù)模式進(jìn)行改進(jìn)和適應(yīng)。信息化系統(tǒng)的主要用戶為維修保障工作人員，為了適應(yīng)維修保障信息化工作模式，需提升他們的能力水平。

首先，要從思想上高度重視，新的工作模式可能帶來顛覆性的改變。系統(tǒng)規(guī)劃部門要做好信息化基礎(chǔ)知識(shí)的普及工作，提高信息化系統(tǒng)的接受程度，建立信息化建設(shè)及使用規(guī)章制度，充分收集系統(tǒng)直接用戶的需求和建議意見，迭代完善信息化規(guī)劃；讓系統(tǒng)的直接用戶參與到系統(tǒng)的建設(shè)過程中，充分收集其使用需求和建議意見，盡早適應(yīng)新模式。其次，要強(qiáng)化信息化技能培訓(xùn)，范圍應(yīng)包含但不限于信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)部署、網(wǎng)絡(luò)通信、基本軟硬件使用方法等。確定培訓(xùn)對(duì)象，針對(duì)不同類型的系統(tǒng)用戶，制訂培訓(xùn)計(jì)劃，由淺入深、由簡(jiǎn)到繁，結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景操作應(yīng)用，開展培訓(xùn)工作。

3.2 梳理工作內(nèi)容，優(yōu)化工作流程

信息化建設(shè)是為試飛維修保障業(yè)務(wù)服務(wù)的，其以業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化和重構(gòu)為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，控制和集成化管理試飛維修保障中的各種信息，通過將技術(shù)應(yīng)用于個(gè)別資源或流程來提高效率。因此，為了提高信息化系統(tǒng)與實(shí)際維修保障工作業(yè)務(wù)的匹配度，應(yīng)以保障試飛為中心，基于試驗(yàn)機(jī)技術(shù)狀態(tài)基線，充分梳理整個(gè)基線中維修保障工作內(nèi)容。將這些內(nèi)容進(jìn)行最小任務(wù)單元分解，針對(duì)每項(xiàng)任務(wù)單元，明確工作要點(diǎn)、工作人員，精確梳理工作流程，明確工作流的輸入、產(chǎn)出和輸出，形成清晰的信息流，對(duì)有信息流交互的不同任務(wù)單元，分析信息流交互內(nèi)容，最終形成豐富全面的試飛維修保障業(yè)務(wù)流圖。同時(shí)，對(duì)梳理過程中發(fā)現(xiàn)的不足與缺陷，及時(shí)制訂措施進(jìn)行業(yè)務(wù)流程修正，并完善管理制度體系，為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化、簡(jiǎn)單問題流程化、流程問題信息化奠定基礎(chǔ)。

3.3 規(guī)范過程管理，重視數(shù)據(jù)積累

試飛維修保障過程中會(huì)產(chǎn)生大量的飛參數(shù)據(jù)、故障信息、排故經(jīng)驗(yàn)等信息，這些數(shù)據(jù)之間可能存在很多未被發(fā)現(xiàn)的內(nèi)在聯(lián)系，這些內(nèi)在聯(lián)系能夠?yàn)轭A(yù)防預(yù)測(cè)性維修提供有效的支撐。因此，首先應(yīng)規(guī)范維修保障過程管理，重視數(shù)據(jù)積累，形成過程數(shù)據(jù)管理要求，對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，將維修保障過程中的數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)及時(shí)保存，統(tǒng)一管理?？赏ㄟ^分布式采集、大數(shù)據(jù)架構(gòu)等手段存儲(chǔ)維修保障過程中產(chǎn)生的多源維修數(shù)據(jù)，逐步形成試飛維修保障數(shù)據(jù)中心，為數(shù)據(jù)的挖掘利用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4 開展數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值

隨著試飛維修保障數(shù)據(jù)中心的建立，數(shù)據(jù)類型越來越多，數(shù)量也越來越大。應(yīng)結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法，梳理業(yè)務(wù)需求，深入開展多源維修數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)揮海量數(shù)據(jù)的價(jià)值，應(yīng)用于飛行階段保障、故障快速定位、故障排除、試驗(yàn)機(jī)健康評(píng)估、維修決策評(píng)估、預(yù)防預(yù)測(cè)性維修等方面，有效提升試飛維修保障能力和保障效率。

3.5 總體規(guī)劃，分步建設(shè)

圍繞機(jī)務(wù)維修業(yè)務(wù)與信息化現(xiàn)狀，采用自頂向下逐步分解與自下向上匯總相交聯(lián)的方式，結(jié)合先進(jìn)的信息化算法與技術(shù)，總體規(guī)劃試飛機(jī)務(wù)維修保障信息化平臺(tái)的架構(gòu)，完善網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、存儲(chǔ)環(huán)境、采集方式等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；針對(duì)核心業(yè)務(wù)，劃分業(yè)務(wù)模塊，梳理業(yè)務(wù)之間數(shù)據(jù)與流程交聯(lián)，明確接口關(guān)系，根據(jù)業(yè)務(wù)需求的緊急程度和必要條件的健全程度，確定建設(shè)的優(yōu)先程度，分步、有序地開展核心業(yè)務(wù)模塊的建設(shè)和推進(jìn)工作。

1）構(gòu)建試驗(yàn)機(jī)技術(shù)狀態(tài)管理子系統(tǒng)。建立以技術(shù)狀態(tài)管理為核心的信息化平臺(tái)，對(duì)試驗(yàn)機(jī)全生命維修保障工作項(xiàng)目進(jìn)行分解，梳理工作流程，以“標(biāo)識(shí)、控制、紀(jì)實(shí)、審核”4個(gè)要素為核心，以“接機(jī)—維修保障—移交”3個(gè)階段為主線，實(shí)現(xiàn)對(duì)接機(jī)狀態(tài)建立、技術(shù)狀態(tài)變更、維修作業(yè)管理等技術(shù)狀態(tài)的全面管理。

2）構(gòu)建飛參數(shù)據(jù)中心。通過分布式計(jì)算與存儲(chǔ)技術(shù)，高效管理飛參數(shù)據(jù)，結(jié)合虛擬化技術(shù)對(duì)底層服務(wù)器硬件、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等進(jìn)行虛擬化，形成統(tǒng)一的飛參數(shù)據(jù)私有云平臺(tái)，提供歷史飛參數(shù)據(jù)的共享與應(yīng)用。同時(shí)，考慮關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全保密問題，按照信息系統(tǒng)建設(shè)保密規(guī)定及要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與共享的安全。

3）構(gòu)建多源維修“知識(shí)庫”。針對(duì)海量維修數(shù)據(jù)利用率低、數(shù)據(jù)查詢和應(yīng)用困難等難題，構(gòu)建包含維修數(shù)據(jù)、維修手冊(cè)資料、專家經(jīng)驗(yàn)等在內(nèi)的試驗(yàn)機(jī)全生命周期多源維修數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合維修數(shù)據(jù)挖掘算法，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)維修數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析及潛在價(jià)值挖掘。

4）構(gòu)建遠(yuǎn)程專家子系統(tǒng)。針對(duì)異地試飛出現(xiàn)緊急故障需本場(chǎng)專家配合定位與排除的問題，基于AR、5G等技術(shù)，構(gòu)建遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)。通過視覺增強(qiáng)技術(shù)快速定位和排除故障，達(dá)到即時(shí)反應(yīng)、資源共享、協(xié)同工作、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)以及遠(yuǎn)程診斷的目的。

5）構(gòu)建保障資源管理子系統(tǒng)。利用物聯(lián)網(wǎng)、5G和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)保障資源精細(xì)化管理，管理設(shè)備設(shè)施的技術(shù)狀態(tài)，將地面保障設(shè)備、工具、飛行裝具以及攜帶無線終端的人或保障車輛進(jìn)行互聯(lián)互通，實(shí)時(shí)反映資源狀態(tài)、定位及使用情況。在需使用資源時(shí)，由系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)上述信息智能調(diào)配決策，保障資源在線監(jiān)控、定位跟蹤、調(diào)度指揮、決策支持。

6）構(gòu)建試驗(yàn)機(jī)地面健康管理平臺(tái)。構(gòu)建分布式采集網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘、綜合診斷技術(shù)和可視化手段，構(gòu)建試驗(yàn)機(jī)地面健康管理平臺(tái)，基于多源維修“知識(shí)庫”，充分分析和挖掘各類維修保障數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)地面健康狀態(tài)分析、監(jiān)控和管理。提供可視化界面，在機(jī)庫、塔臺(tái)等地點(diǎn)即時(shí)展示試驗(yàn)機(jī)健康狀態(tài)，智能規(guī)劃維修任務(wù)，自動(dòng)預(yù)警異常情況，提供維修輔助決策，利用AR眼鏡等可視化交互設(shè)備，結(jié)合遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)，對(duì)維修保障過程中產(chǎn)生的故障快速定位和輔助排故，并將故障及排故信息輸入知識(shí)庫完成自學(xué)習(xí)，加強(qiáng)試驗(yàn)機(jī)全生命周期健康監(jiān)視和管理手段。

4 結(jié)束語

試飛維修保障信息化的發(fā)展需要立足維修保障現(xiàn)狀，梳理不足與痛點(diǎn)，采用多種信息化手段相結(jié)合的方式，逐步建立起完善、高效的試飛維修保障平臺(tái)。本文通過分析試飛維修保障工作面臨的問題，結(jié)合實(shí)際試飛情況，提出了體系標(biāo)準(zhǔn)化、管理可視化、維修遠(yuǎn)程化、保障智能化的發(fā)展目標(biāo)，并提出了相應(yīng)建設(shè)思路。在未來的實(shí)踐探索中，將不斷總結(jié)試飛維修保障信息化建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，早日建成可視化、高效化、科學(xué)化和智能化的維修保障平臺(tái)。