机务工作无小事。读工卡、看手册、选工具,为了守护每趟航班的起落安妥,飞机维护不仅需要面面俱到,还得细致入微。科技浪潮下,大数据、AR等技术不仅对原有民航维修场景进行了信息化改造,更实现了对工作者的智慧赋能,为机务维修工作者营造了以人为中心的“工作场”,让工作者与数字世界有机融合,为解决民航安全、运行、效率等核心问题提供了新思路。
在南航河南飞机维修厂,就有一间关注信息新技术在机务维修领域落地应用的工作室——巴翔高技能人才创新工作室(下称“工作室”)。工作室在成立之初主要从事机务相关信息系统的研发,随着创新工作不断深入,成员们深深感受到,不仅要关注小革新、小创造,更要站在更高视角,考虑南航机务未来发展,多研究战略性的新技术。近几年,工作室将自己定位为新技术的孵化站、排头兵,以敢超前、敢探索、敢创新的精神,瞄准飞行大数据分析、AI图像识别、AR智能眼镜应用研发、知识图谱等多个领域的创新攻关方向,让智慧维修成为助力发展新阶段的新动力。
挖掘“金矿” 开启机务数字化建设之路
随着新一代飞机制造不断向数字化进程迈进,飞机维修过程中的数据分析工作也越来越重要。正是看到了这个发展方向,工作室在成立之初就明确了主攻飞行大数据分析和利用的研发方向。
2019年,工作室开发了“南航737NG数据中心”,该数据中心包含波音737NG全机队的数据,完成监控项目20余个。2021年,工作室提出了开发南航自有的飞行大数据分析平台,以打破国外厂家在该领域的垄断,经过一年多的攻关,该平台于2022年开始部署。
除了深入挖掘大数据这一“金矿”,工作室还结合AR、人工智能、知识图谱等多种先进技术,赋予机务维修业全新的工作和管理视野。如今,AI图像识别技术已较为成熟,但在飞机维修领域,使用该技术实现落地的项目并不多。2021年,工作室尝试通过AI技术对飞机关键部件状态进行识别。经过半年的攻关,团队成功开发了20多个飞机关键部件的图像识别模型。
为推动飞行维修模式向智能化过渡,2020年,工作室专注于AR智能眼镜领域的研究。团队成员对纸质工卡和电子化工卡进行了优化,提出了AR工卡的概念,并以AR工卡为出发点,针对机务工卡相关的全业务链条制订了智能化改造的方案。自2021年10月起,工作室在郑州机场完成了300多次的AR工卡执行工作。该项目的成功试运行,证明AR工卡不仅实现了绿色环保无纸化,更开启飞机维修的全新模式,对机务维修工作产生了革命性的影响。2021年,南航河南飞机维修厂与中国商飞客户服务中心合作开展AR智能眼镜项目,创建ARJ21飞机的AR短停工卡,为国产大飞机构建了智能化维修新方式。
开拓思路 构筑全链条智能管理新模式
在传统飞机维修场景中,存在资源需求多、数字化水平低、柔性服务响应慢等问题,在实现了智慧维修的基础上,工作室致力于探索实现飞机维修全过程智能化管理和监控的新路径。
工欲善其事,必先利其器。对于每天和各种器械打交道的机务工作者来说,借还工具是维修工作中必不可少的程序。传统的借还工具存在工作效率低、使用成本高、工具管控风险高等问题。为解决这些问题,必须采用信息化管理手段打破传统的管理方式。工作室基于RFID(射频识别技术)开发了ITMS智能工具管理系统,按照统一编码规范对工具房所有工具和消耗品进行编码,并根据工具的种类附加条码、电子标签,对工具的入库、下架、送修、报废、计量等操作实现了电子化管理。维修工作者则使用ID卡直接借还工具,无须书写任何文字,同时,他们还可以使用任一内网电脑登录工具管理系统,查询本人、本工段、本部门的借还清单,或追踪某一工具在一个时间段内的借用情况,大大降低了时间成本。
2021年,工作室加入南航云机务系统的开发团队,投入两千多个工时,边学边干,成功突破技术难关,完成了发动机磁堵模块和人员效率考核模块的编写工作。该平台作为国内首个采用云服务平台架构的机务维修管理信息系统,为机务信息化工作搭建了统一的平台,推动该项工作迈入全新阶段。
此外,为提升机务工程技术团队的数据使用能力,工作室规划了一套机务人员数据素养课程,并于2021年面向工程技术人员正式推出,反响良好。工作室将该课程作为主要研究方向,不断完善课程内容,致力于培养一批具有数据分析能力的维修技术团队。未来,飞机维修中的人机交互将变得更为立体化,真正解放工作者的双手,让签署、拍照、测量等工具“挥手即来”,手册、经验、指引等知识“挥手触达”……
校企融合 推动智慧维修再上新台阶
智慧维修工作不能闭门造车。秉持这样的理念,工作室不断加强与院校、企业的合作,将前沿的科学技术和思想理论引入南航。
2021年10月,清华大学的两位博士生和荷兰伊拉斯姆斯大学的一位博士生应邀来到郑州机场,与工作室人员一起深入研究飞机维修人机交互的智能化改造。在3个月的时间里,他们进行了几百人次的人员访谈、数千人次的问卷调查,并设计了多个版本的南航智能工卡交互界面。这些工作拓展了工作室人员的视野,加速了南航智慧维修项目的孵化工作。
知识图谱在信息智能搜索方面具有强大功能,在认识到这一点后,工作室自2021年初起,与河南工业大学合作,针对面向飞机维修的知识图谱技术进行研发,联合培养一名研究生。他们通过对故障跟踪系统的图谱化工作,提升信息检索效率,为飞机维修建立智能化的辅助决策支持系统。2022年,工作室又与中国民航大学工程技术学院合作,开展发动机性能基线的研究,将大数据和人工智能算法的研究成果应用到发动机性能监控工作中,努力攻克厂家“卡脖子”的技术难题,深度挖掘飞行数据的价值,实现发动机的预见性维修。
正是由于工作室在飞行数据分析领域深耕多年,2021年,中国航发商用航空发动机有限责任公司希望其能为商发设计一套发动机QAR数据需求体系。QAR系统是飞机机载记录系统中的快速储存装置,以QAR原始数据为数据源,通过特定的公式及算法,可以将QAR记录的不可辨读原始数据译码为飞行参数工程值,从而弥补飞行记录器(也就是人们常说的“黑匣子”)不便于转录的缺点,实现飞机飞行数据的便利存取。经过几个月的努力,工作室提交了一份120多页、30000余字的设计需求报告,获得了商发的好评。
工作室也活跃在各地赛场上,以奋发昂扬的姿态取得智慧赋能新成绩。2021年,工作室参加了中国第三届工业互联网大赛,凭借面向复杂末端场景的飞机维修智慧工场解决方案,从1000多个项目中脱颖而出,获得了全国总决赛第10名的好成绩。在2022年的5G应用大赛中,南航与中国电信联合组成三人团队,工作室成员巴翔作为队员积极参与,最终在社会治理赛道获得全国一等奖,晋级总决赛。
近年来,工作室不断积累数据资产,盘活数据资源,打造优质创新产品,提升技术研发能力及创新力。如今,巴翔工作室扎根一线,紧贴生产,充分发挥桥梁作用,不断加快智慧化维修应用在南航的快速落地,以信息技术驱动机务维修的高质量发展。(《中国民航报》、中国民航网 记者田以丹 通讯员巴翔、张栋 转自《中国民航报》第6600期 第006版)