飛機維修引入自動化 “智修時代”正式來臨

XIAOZHONGMING

在飛機維修產業發展的新時期，固有的MRO，航空公司的維修廠正遇到著前所未有的巨大挑戰。國外OEM廠商加力發展飛機售后維修業務，對傳統的維修單位實施大規模的產品封鎖，技術限制，極大限制了傳統飛機維修企業的做強做大。


    然而，困境往往與機遇并存，在現有智能化技術蓬勃發展的今天，將智能化技術引入飛機維修領域而形成的飛機智修概念，將重新優化現有的維修模式，降低成本，提高安全與效率，帶來傳統飛機維修行業的新發展。


    下面，我們初步了解一下什么是智能化、智能化技術以其這些技術在飛機維修方面應用，探討“智修時代”的幾大特征。


    一、什么是智能化技術？


    智能化技術指由現代通信與信息技術、計算機網絡技術、精密傳感技術、人工智能技術匯集而成的針對某一個方面的應用。


    從感覺到記憶再到思維這一過程稱為“智慧”，智慧的結果產生了行為和語言，將行為和語言的表達過程稱為“能力”，兩者合稱“智能”。


    智能一般具有這樣一些特點：


    1、是具有感知能力，即具有能夠感知外部世界、獲取外部信息的能力，這是產生智能活動的前提條件和必要條件；


    2、是具有記憶和思維能力，即能夠存儲感知到的外部信息及由思維產生的知識，同時能夠利用已有的知識對信息進行分析、計算、比較、判斷、聯想、決策；


    3、是具有學習能力和自適應能力，即通過與環境的相互作用，不斷學習積累知識，使自己能夠適應環境變化；




    4、是具有行為決策能力，即對外界的刺激作出反應，形成決策并傳達相應的信息。


    具有上述特點的技術則為智能化技術。


    二、目前智能化技術有哪些代表技術產品？


    智能化技術的代表產品非常多，本文僅舉出其中一些與飛機維修相關的技術做為案例進行講解。


    1、RFID（Radio Frequency Identification）


    這是是一種無線通信技術，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。


     無線電的信號是通過調成無線電頻率的電磁場，把數據從附著在物品上的標簽上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。某些標簽在識別時從識別器發出的電磁場中就可以得到能量，并不需要電池；也有標簽本身擁有電源，并可以主動發出無線電波（調成無線電頻率的電磁場）。標簽包含了電子存儲的信息，數米之內都可以識別。與條形碼不同的是，射頻標簽不需要處在識別器視線之內，也可以嵌入被追蹤物體之內。


    2、增強現實技術


    利用計算機算法，配合投影感應技術實現的一種輔助人員進行分析，判斷的技術。可以作為維修輔助設備廣泛應用于飛機維修領域。它不僅是一種硬件設備，更是通過軟件支持以及數據交互、云端交互來實現強大的功能。


    在實際工作當中，計算機系統首先通過虛擬仿真，迭代出施工方案，自動設置好相應的工具設備，并將虛擬操作影像傳送到工作者電子眼鏡上，實現維修工作的“所見即所得”。同時，輔助設備也可以實時收集維修過程數據。維修輔助設備將極大地提高維修人員工作效率、減少人為差錯、提高維修質量。


    3、3D打印機技術


    3D打印機又稱三維打印機(3DP)，是一種累積制造技術，即快速成形技術的一種機器，它是一種數字模型文件為基礎，運用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。現階段三維打印機被用來制造產品。逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印機的原理是把數據和原料放進3D打印機中，機器會按照程序把產品一層層造出來。

    4、智能機器人（不展開解釋，地球人都知道啦。）


    5、物聯網技術


    指通過各種信息傳感設備，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。


    智能技術目前有很多，總體上其實還包括云計算、大數據、人工智能、工業自動化、網絡安全等技術，這一切就構造了工業4.0的技術核心。
三、現有智能化技術在飛機維修領域的實際應用


    目前，在眾多智能化技術中，上文提過的無線射頻技術和增強現實技術將是應用于飛機維修領域的最優選擇。


    首先，我們先了解一下RFID無線射頻技術的實際應用案例。


    某飛機維修單位采用較原始的工具管理模式，工具的領用和發放均是人工操作，導致效率低下，人員疲憊。而后，經過無線射頻技術的改善后，形成了新型的智能化工具管理系統，大大減化了人員的操作頻率，提高了工具管理的效率和準確度。


    RFID是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預。RFID技術可以通過射頻信號自動識別對象，無需可見光源，具有穿透性，可通過外部包裝材料直接讀取數據。對應用環境的要求低；讀取距離遠，無需與目標接觸就可以得到數據，同時支持寫入數據，無需重新制作新標簽。同時，RFID技術還能夠追蹤工具的位置，避免工具遺失風險。另外，實現快速采集出入庫的工具信息，提高工作效率。更重要的是，RFID技術的工具管理系統可以利用電子化標簽對每件工具和所有存儲架進行標記管理，能夠實時了解每件工具設備的性能，狀態，位置和歷史變化等信息，并根據這些信息進行計算機自動處理，已以采取相應的管理對策和措施的目的。


    在飛機維修領域，RFID技術可以廣泛應用于零部件周轉管理，航材管理，工具管理，附件維修的檢驗等專業。現在在一些新型的飛機設計環節，該技術已經應用到了飛機的一些重要的零部件上面，后續飛機維修領域，將無可避免的要廣泛應用到這個技術，未來，飛機的每一個零部件將會有自己的記憶，有自己的使用記錄，也會有自己的自檢、自測、自修等行為。現在，很多先進的飛機計算機組件已經具備了上述一定功能。


    其次，增強現實技術也在飛機維修領域有著廣泛的應用前景。


     它是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，是把原本在現實世界的一定時間空間范圍內很難體驗到的實體信息(視覺信息,聲音,觸覺等),通過電腦等科學技術，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界，真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在，從而達到超越現實的感官體驗。


    依托增強現實技術設計而成的工作輔助系統可以在工作、管理、培訓、和知識積累這幾方面展示出智能化維修的優勢。下面幾點是有關增強現實技術在實際中的應用。


    1，實時指導：結合手冊，可以將飛機維修工作程序或者工卡導入智能眼鏡工作輔助系統內，結合增強現實技術工作將工作過程和要求可視化，流程規范化，節省時間，提高效率，降低成本，避免重復勞動。

    2，透明管理：管理人員通過智能終端設備，同時可以和維修計劃系統、工時工卡管理系統、航材系統對接，對工作過程中從人到物的各個環節加以控制和管理，保證工作結果的高效率和高質量。工作輔助系統可以對員工做績效，技能考核。通過先進的工作輔助系統和智能設備實現智能管理。


    3，員工培訓：將工作程序或者工卡導入智能眼鏡工作輔助系統內，結合增強現實技術工作將工作過程和要求可視化，流程規范化，讓學習場景與工作場景無限接近直至重疊，真正的互動式和沉浸式的場景與模擬訓練，強化培訓重點，改變對培訓效果的評估模式，解決傳統在線學習理論和實際脫節，“學時不能用，用時不能學”和“遺忘曲線”的困境,實現智能化培訓.


    4，知識積累：實時捕獲員工維修過程中的好的經驗和技能，對一線員工維修大數據進行收集與分析，讓輔助工作系統成為維修知識管理的過濾器和沉淀器，實現知識管理智能化。


    智能化穿戴設備目前很多在國內已經開始進入工業領域使用，需要感謝游戲行業，因為這個行業，智能化的穿戴設備發展會更加迅速，由此逐步進入到工業的領域。


     第三，看看高效機身故障掃描系統的應用。


    以法荷航工程維修公司（AFI KLM E&M）的一些小改進為例，其利用三維掃描儀在波音777飛機超過120平方米的機體上進行機體損傷檢查。掃描儀可將獲得的三維圖像傳輸至維修人員的便攜式電腦，并以損傷報告的形式發送給工程師。更重要的是，相比于人工檢查每平米機體區域需要4~5小時，三維掃描儀僅需30分鐘，由此就可以大大提高可靠性、準確性和生產效率。


    第四，附件倉儲管理機器人的應用。


    漢莎技術將機器人應用于維修實踐，目前，漢莎技術的AutoStore中有19臺機器人正在德國漢堡工廠工作，主要負責執行小部件倉儲和接收工作。該項目研究組成立于2011年，旨在實現完全自動檢查并評估燃燒室組件缺陷。當前執行的該類型維修和檢修程序非常復雜、能耗高、且對生態非常有害，在實現自動化后可幫助企業極大地降低維修成本、提高維修質量。


    最后，就是3D打印技術在客艙部件制造方面的應用。


    易捷航空正在測試3D打印客艙部件，如扶手、托盤和窗簾等，以加快部件更換速度，減少備件庫存。易捷航空認為未來航空公司也會考慮使用3D打印技術制造關鍵安全性部件。易捷航空也會繼續探索3D打印并尋找更多的合作伙伴，致力于更高效的供應鏈解決方案。


    目前國內也有多家激光加工技術的企業，其實也就是3D打印機的一個分支，而且有些企業也已經開始在工業領域乃至航空領域里面應用，尤其是3D掃描儀早就在廣泛應用，后續結合3D打印機技術，前景無限。


    四、“智修時代”的幾大特征探討


    上面所介紹的智能化技術及其產品僅僅是未來智修時代的一部分，隨著時間、科技的發展，將會有越來越多的智能化技術得以開發和應用。


    同時，在“智造時代”，智修其實應該是智造的一很很小的分支而已，從產業鏈而言，智修其實是智造的下游環節，因此智修也具有自己獨特的特征。


    1、智修企業，應該具有智造企業的大部分特征：人機一體化，虛擬現實，具有自組織和超融性的能力，具有學習能力和自我維護能力，有自律的能力。


    智能制造系統不僅有邏輯思維、形象思維，而且具有靈感。它能夠獨立地承擔起分析、判斷、決策的任務。人機一體化的智能系統，在智能機器的配合下能夠更好的發揮出人的潛力，使人機之間表現出一種平等共事、互相理解、互相協作的關系。


    2、智修企業，如果在航空器本身還沒有很好的融合具有智能化特性的階段，智修時代更多體現在維修的信息流、物流、工具設備等方面，比如智能維修工具設備的使用、互聯網信息系統的使用等等；現在對于飛機維修行業而言，在這個階段是大有潛力可為。這個階段，我們可以稱之為“智修時代1.0”


    3、智修企業，如果航空器本身已經具備了一定的智能化特征以后，遠程監控、遠程診斷、自我檢測、自我維修和自我放行將成為顯著特色，這是我們可以稱之為“智修時代2.0”。


    目前僅僅可以做到前面兩步，異地AOG外派機務排故依然還會存在很長的一段時間；畢竟飛機維修行業是飛機制造、航空運輸的下游產業，智修不得不建立在智造的基礎之上。


    工業4.0時代、智造時代已經拉開序幕，飛機維修行業的“智修時代”也正在逐步來臨，我們認為，技術的革新永遠是傳統MRO企業應對未來市場競爭的有效手段之一。


    而目前技術的革新方向就是智能化在維修領域的應用，通過互聯網技術與傳統的維修技術融合，最后經過實踐驗證能解決實際問題，也就是飛機維修行業進入“智修時代1.0”，從而意味著MRO的“智修時代”正式來臨。（來源：中國航空新聞網）