飛機(jī)維修培訓(xùn)技能提升的探索

楊來成

摘 要

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國民航業(yè)在世界中的角色逐漸從跟隨者轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則制定的參與者，同時對維修人員的要求也越來越高。本文通過分析民航維修人員的現(xiàn)狀，比較傳統(tǒng)的教學(xué)模式到計算機(jī)輔助教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)和模擬機(jī)輔助教學(xué)以及虛擬仿真技術(shù)等培訓(xùn)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，對未來飛機(jī)維修培訓(xùn)的技能提升進(jìn)行了探索，旨在找到一條高效便捷的培訓(xùn)方式助推我國的民航業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞

飛機(jī)維修培訓(xùn);計算機(jī)輔助教學(xué);模擬機(jī)輔助教學(xué);虛擬仿真技術(shù)

中圖分類號： V267 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 55

Abstract

With the rapid development of economy， the role of China's civil aviation industry has gradually changed from a follower to a rule-maker in the world. And the requirements for maintenance personnel are getting higher and higher. This paper analyzes the main ways and status of civil aviation maintenance personnel， the advantages and disadvantages of training methods from traditional teaching mode to Computer Based Training， Web Based Training Simulation Based Training and Virtual technology. The skills improvement of future aircraft maintenance training were explored for finding an efficient and convenient training method to boost the development of civil aviation industry in China.

Key words

Aircraft Maintenance Training; Computer Based Training; Simulation Based Training; Virtual Reality

隨著我國經(jīng)濟(jì)的繁榮，人們生活水平日益提高，民航業(yè)得到了飛速發(fā)展，然而保障飛機(jī)的安全運(yùn)行，不僅是各航空公司工作的重中之重，還是國家安全的重要保證，是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平的重要體現(xiàn)。除飛行人員外，維修人員業(yè)務(wù)能力的高低，直接決定了飛機(jī)的運(yùn)行品質(zhì)。因此，對維修人員的培養(yǎng)顯得日益重要。

早期的飛機(jī)，系統(tǒng)相對簡單，維修人員的培養(yǎng)主要靠傳統(tǒng)的教學(xué)模式，其教學(xué)手段歸根結(jié)底就是教和聽，教學(xué)效果的唯一檢測方式是考試，傳統(tǒng)的理實一體化教學(xué)雖然能取得一定的教學(xué)成果，但是學(xué)生知識不能很好地與實踐結(jié)合，而且對人員的培養(yǎng)周期也相對較長。從2009年底到2018年底，我國在冊的航空器數(shù)量劇增，隨之而來的就是對維修人員的需求也逐年增加，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已不能適應(yīng)航空業(yè)的發(fā)展。伴隨著飛機(jī)性能及舒適度的提升，飛機(jī)的系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，維修人員不僅要求知識面廣、動手能力強(qiáng)，還要知識技能與實際應(yīng)用相結(jié)合。同時每個人邏輯思維和記憶互不相同，傳統(tǒng)的教學(xué)模式就會造成維修人員對系統(tǒng)的理解不夠透徹，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果[1]。

由于計算機(jī)技術(shù)的普及，維修人員的培訓(xùn)方式也正悄然發(fā)生著變革，一種新型的輔助教學(xué)手段應(yīng)運(yùn)而生，伴隨著波音777及空客330的引進(jìn)，計算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Based Training，CBT），網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)（Web Based Training，WBT）和模擬機(jī)輔助教學(xué)（Simulation Based Training，SBT）等新的培訓(xùn)方式逐漸被國內(nèi)機(jī)務(wù)培訓(xùn)人員所熟知。相比于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，計算機(jī)輔助教學(xué)能提供一種系統(tǒng)的、因人而異的教學(xué)方法。CBT利用計算機(jī)的新技術(shù)，給維修人員的培訓(xùn)帶來了革命性變化，相比傳統(tǒng)教學(xué)有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）CBT教材圖文并茂，并配以動態(tài)的系統(tǒng)原理圖，使學(xué)員對系統(tǒng)知識的學(xué)習(xí)有更直接的感官認(rèn)識，更易于理解和掌握，增強(qiáng)了培訓(xùn)效果;（2）CBT的出現(xiàn)讓教師從書寫中解放出來，提高了教師培訓(xùn)的針對性和效率，增強(qiáng)了學(xué)生的互動性;（3）CBT學(xué)習(xí)只需有一臺便攜式電腦，隨時隨地都可以進(jìn)行，讓學(xué)習(xí)更便捷。根據(jù)美國密歇根州大學(xué)的一份調(diào)查顯示：與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法比較，用CBT教學(xué)提供的信息至少多30%，減少教學(xué)時間26%，減少成本30%，學(xué)員信息的長期鞏固率多15%，學(xué)員的考試成績比傳統(tǒng)課堂教學(xué)法要好26%～37%[2]。雖然CBT相比傳統(tǒng)教學(xué)有如此多的優(yōu)點(diǎn)，但是它的缺點(diǎn)也很明顯，那就是CBT所演示和模擬的系統(tǒng)操作只局限在設(shè)計者事先所設(shè)定好的邏輯和范圍內(nèi)，它所展示的東西，無論是深度還是廣度都是有限的，使用者都無法去更改。然而在實際的教學(xué)中，學(xué)生對飛機(jī)各部件位置的識別及駕駛艙儀表的操作有著強(qiáng)烈的需求，顯然以CBT為主的教學(xué)模式已不能滿足這一要求。目前，在航空維修培訓(xùn)領(lǐng)域WBT正在逐步替代傳統(tǒng)的CBT訓(xùn)練手段。因為WBT軟件一般包含了文本、圖像、視頻和音頻等，具有圖文并茂、聲色俱全的效果，可以將復(fù)雜的理論形象表示出來，借助網(wǎng)絡(luò)化的WBT可以獲得最新機(jī)型的培訓(xùn)材料，加深學(xué)員的理解，人機(jī)互動的效果要比單純的書本更加吸引學(xué)生的興趣，因此訓(xùn)練效率得以提高[3]。但是網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展的現(xiàn)代，飛機(jī)的智能化多元化和先進(jìn)性，使得飛機(jī)的相關(guān)信息的能否及時在線更新成了一個難題，此時SBT的出現(xiàn)完美地解決了這一難題。

SBT的核心是一臺MTD（維修訓(xùn)練模擬機(jī)），它可以提供虛擬駕駛艙操作，通過鼠標(biāo)，可以選擇不同的面板來完成相應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和測試。學(xué)員可以通過操作駕駛艙面板來熟悉相應(yīng)的系統(tǒng)，維修人員在駕駛艙所做的幾乎全部工作均能得到模擬，它還能提供高仿真的排故練習(xí)。另外它還能通過操作鼠標(biāo)，在一架虛擬的三維飛機(jī)上漫游，使學(xué)員通過操作電子艙門等勤務(wù)門，近距離觀察飛機(jī)各部件。相比與以往的CBT模式，SBT能提供更真實的體驗和更自主的操作，這也是當(dāng)今機(jī)務(wù)培訓(xùn)系統(tǒng)所采用的主流模式。SBT從種類分主要有二維MTD和三維MTD，二維的MTD主要采用電腦雙屏顯示，通過鼠標(biāo)操作駕駛艙各面板上的電門，來動態(tài)展示飛機(jī)當(dāng)前狀態(tài)并能給出實時地響應(yīng)及告警信息。而三維MTD則是對駕駛艙各面板及布局按1：1的仿真模擬，使學(xué)員能置身其中形成三維的模擬空間[4]。相比較于二維MTD，三維MTD的空間感和操作性更強(qiáng)，對于一些特殊的培訓(xùn)能起到事半功倍的效果。例如發(fā)動機(jī)試車培訓(xùn)，一個專業(yè)的發(fā)動機(jī)試車員除了要有豐富的理論知識還要經(jīng)過長時間的實作訓(xùn)練，來練習(xí)應(yīng)急反應(yīng)，專業(yè)的模擬機(jī)成本太高，而真機(jī)的操作有限且風(fēng)險太大。基于此，三維MTD恰恰能發(fā)揮出它的優(yōu)勢。雖然SBT培訓(xùn)模式優(yōu)點(diǎn)很多，但是它依然存在開發(fā)周期長、只能模擬駕駛艙內(nèi)操作的缺陷。

隨著信息社會計算機(jī)軟件行業(yè)的不斷發(fā)展，三維立體顯示技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、虛擬跟蹤交互技術(shù)等的不斷成熟完善，三維虛擬技術(shù)正逐步應(yīng)用于現(xiàn)代化航空知識的培訓(xùn)與教學(xué)中，將三維虛擬技術(shù)應(yīng)用于民用飛機(jī)維修培訓(xùn)是解決上述傳統(tǒng)維修培訓(xùn)缺點(diǎn)的有效途徑。近年來，航空業(yè)一直在研究如何利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）來更好的培訓(xùn)維修人員，國外很多知名公司像波音、日本航空等已經(jīng)在使用這一技術(shù)來培養(yǎng)新的工程師。VR可對飛機(jī)整體和部件的原理和維護(hù)程序進(jìn)行虛擬展示與交互體驗，實現(xiàn)飛機(jī)維修培訓(xùn)科目的沉浸式輔助教學(xué)。利用三維虛擬技術(shù)制作的維修培訓(xùn)課件，通過賦予學(xué)員強(qiáng)烈的感官刺激，可生動、形象、真實再現(xiàn)真機(jī)場景，給學(xué)員以身臨其境的沉浸式學(xué)習(xí)體驗，使其由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí);學(xué)員通過頭戴式VR顯示終端和傳感器手柄沉浸于仿真的訓(xùn)練環(huán)境[5]，讓他們在一個維護(hù)場景中多次練習(xí)，直到熟悉這個過程而無須在真機(jī)上練習(xí)，有助于引導(dǎo)學(xué)員快速融入教學(xué)內(nèi)容中，提高學(xué)習(xí)效率;利用VR中的各種特效技巧，有助于鞏固強(qiáng)化學(xué)員的學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高訓(xùn)練質(zhì)量;功能完備的仿真訓(xùn)練可代替相當(dāng)數(shù)量的真機(jī)實習(xí)，能夠大幅度節(jié)省上機(jī)實訓(xùn)的成本，同時可大大減少誤操作所造成的飛機(jī)和人員的損傷。該項技術(shù)的應(yīng)用將大大提高客戶培訓(xùn)效率，降低客戶培訓(xùn)成本，最終全面提高維修人員的教學(xué)質(zhì)量[6-7]。

另外，國內(nèi)很多航空公司為了細(xì)分維修人員等級，要求每一等級的人員都需要在一段時間內(nèi)完成特定的維修項目才能晉升。隨著飛機(jī)可靠性越來越高，維修人員接觸到這些維修項目的機(jī)會也越來越少，完成難度很大。比如客艙火警、發(fā)動機(jī)喘振等很多機(jī)務(wù)人員一生中都未曾見過，并且在實踐中有些危險故障是無法復(fù)現(xiàn)的，機(jī)務(wù)人員只能憑理論和現(xiàn)象來判別，缺乏對故障現(xiàn)象的全方位了解，不利于維修人員的成長。而且由于當(dāng)前訓(xùn)練設(shè)備有限，維修人員實踐機(jī)會很少，往往只能通過書本和CBT進(jìn)行記憶，很難形成有效的技能遷移。而VR的特性恰恰是維修人員可以在虛擬的環(huán)境中通過反復(fù)的練習(xí)最終完成技能遷移。雖然VR優(yōu)點(diǎn)很多，但是它畢竟是一門新興的技術(shù)，有很多問題亟待解決，比方說力的反饋無法實現(xiàn)（部件拆裝及保險的安裝都需要力的反饋）、這種培訓(xùn)方式局方是否認(rèn)可、長期穿戴是否會對眼睛造成傷害等。

綜上，飛機(jī)維修技能的提升是一個循序漸進(jìn)、不斷進(jìn)步的過程，我們認(rèn)為VR技術(shù)在培訓(xùn)方面會有很大的應(yīng)用前景，但是與所有的技術(shù)行業(yè)一樣，VR行業(yè)需要時間讓整個社會去慢慢接納，更需要我們有耐心，腳踏實地的不斷探索、思考和實踐，等到技術(shù)被社會所認(rèn)同，才能得以廣泛應(yīng)用。只有在培訓(xùn)中合理的利用好這些技術(shù)，取長補(bǔ)短，有效結(jié)合，才能使我們的飛機(jī)維修培訓(xùn)更高效、更快速，來助推我國民航業(yè)的發(fā)展。

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