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本文简要介绍了南航飞机健康管理系统的发展及现状，对南航飞机健康管理系统未来高质量发展进行研究、规划和设计，利用飞机大数据和数字信息技术构建智能故障诊断、预测和维修具有决策机制的新一代飞机健康管理系统重塑了飞机健康维修新模式，为当今民航飞机健康管理体系建设提供了新思路。
0 前言
随着民航运输业的快速发展，机队数量不断增加。 民用客机及其零部件的安全性、可靠性、持续适航性、维护效率、经济性等多重需求越来越受到飞机制造商和航空公司的关注。 公司的关注。 为此，飞机健康管理系统应运而生。 通过该系统，可以深入解读飞机传感器触发的各类数据，包括数据采集、数据融合、数据分析与诊断、故障预测与决策等，分析飞机的健康状况。 开展精准预测、诊断和评估，提高飞机维修质量、飞机安全水平、航班正常率和飞机利用率。
如今，飞机健康管理系统已进入蓬勃发展阶段。 除了波音、空客、中国商飞等飞机制造商外，各家航空公司也在建设和开发自己的健康管理系统飞机状态监控系统，并取得了显著成效。 南航作为国内飞机健康管理系统的先行者，必须再接再厉，在飞机健康管理领域进行深入的探索和研究，用更完整的设计理念和更有效的技术手段，确保飞机健康管理更高的水平。 升级。
1 飞机健康管理概述
航空航天领域的“健康管理”概念最早源于20世纪90年代美国国家航空航天局（NASA）提出的空天飞机安全飞行计划。 通过采集并处理飞机的各种传感器信号，可以检测出故障。 将诊断预测功能和后端地面后勤保障决策执行的整个过程整合到一个综合系统中进行统一管理，从而实现故障预测、诊断预测、后勤维护决策的高度智能化和自动化。 飞机健康管理也采用类似的综合系统飞机状态监控系统，解读飞机发射的各种信号，实时跟踪分析飞机的运行状态和故障情况，实现飞机的优质高效维护，提高飞机的运行效率。飞机并延长飞机的使用寿命。
1.1 民航体系的演变
民用飞机健康管理技术经历了漫长的发展过程。 从最初的内置测试（BIT：Built-In Test）依靠各个系统和设备自身的电路和程序来完成故障诊断和隔离，到发动机指示和警告系统（EICAS）和中央维护计算机（EICAS） ）20世纪80年代后CMC的成功应用意味着民航正式进入飞机健康监测时代。 20世纪90年代初，飞机ACARS数据链开始在更多航空公司得到应用。 20世纪90年代末，波音和空客公司在波音777飞机和空客A320飞机的机载维护系统上使用了数据链通信技术。 提供民航飞机与地面基站之间的实时数据传输，将传统的飞机落地后维护转变为飞机运行实时监控，将安全屏障前移，提高飞机维护效率。 波音和空客这两家民用飞机制造商在20世纪90年代末率先引入飞机健康管理理念和技术，开创了飞机健康监测的新领域。 波音公司的飞机健康管理系统用于监控波音飞机。 系统架构基于“机载中央维护系统OMS+空地数据链+地面软件平台AHM”。 中央维修计算机和飞机状态监控系统负责采集各系统的状态数据，飞机上的ACARS数据链完成数据的下载，并通过AHM实时发出警报或通知地面维修人员。 波音每年都会根据用户需求不断升级完善，及时发布新版本，保证AHM系统的生命力和竞争力。 空客的飞机健康管理系统与波音的类似。 不同的是，空客的飞机健康管理系统用于监控空客飞机，并且不断更新和改进。 其他飞机和发动机制造商也开发了健康管理系统来监控飞机和内部设备。 例如巴西航空工业公司的AHEAD、劳斯莱斯的发动机健康管理系统（EHM）等。
南航是国内最早从事飞机健康系统研发的航空公司。 1999年底开始自主研发，从单一机型入手，开发出具有南航特色的飞机健康管理系统“南航远程诊断实时跟踪系统”。 该系统是中国民航首个获得国家“发明专利证书”的健康管理系统。 并荣获民航科学技术进步奖二等奖，打破了波音AHM、空客等国际航空制造商的技术垄断，填补了我国空白。 该领域的空白。
1.2 南航系统发展及现状
南航飞机健康管理系统的起步阶段是在1999年7月中旬左右。在偶然收到空客公司的宣传材料后，南航开始探索对波音777飞机传输的飞机技术信息进行解码、转换和分析的可能性。 设想的系统被命名为“飞机维修支持系统”，后更名为“飞机远程诊断实时跟踪系统”（以下简称“系统”）。 初步设想是建立一个兼容各机型下载的数字信息规范的计算机系统，能够实现飞机技术状态跟踪（健康状态诊断分析）、故障自动报警、飞行跟踪、发动机性能监测等功能，以便及早发现并消除问题。 故障，确保飞行安全。 2001年以后，南航的维修系统设计方案进行了升级和完善，解决了多系统配置数据的解码问题。 2002年4月在南航深圳分公司率先试运行并取得成功。 随后于2002年10月11日申请了“一种远程诊断实时跟踪系统及其方法”专利，并于2006年4月19日成功获得授权。 2002年11月26日，与中国民航大学合作开发的“飞机远程诊断与实时跟踪系统”通过了中国民航总局组织的专家技术鉴定。 鉴定结论为：该项目技术先进，应用前景广阔，社会影响明显。 效率和经济效益国内首创，达到国际先进水平。 该系统荣获2003年民航科技进步二等奖。
该系统在波音777和空客A320飞机上取得成果后，南航机务不仅仅满足于监测标准报文数据。 在获得飞机状态监测系统（ACMS）、航空公司运行控制（AOC）、虚假故障信息过滤数据库（CFDIU）等机载软件定制化变更授权后，我们开始尝试机载软件定制化，包括统一报告文档格式、研发系统专项监测等，致力于打造具有“南航标准”的飞机健康监测模式并延续至今。 同时，系统不断解码新机型的报文数据，将新机型纳入监控范围。 2007年之前，已将南航现有所有机型纳入监控范围。 远程诊断系统的总体架构如图1所示。
图1 南航飞机远程诊断系统总体架构图
此后系统进入快速发展阶段，在监控系统的深度、监控模型的广度、监控功能的多样性等方面都取得了长足的进步。 在监控深度方面，南航凭借维修水平和经验，开发了飞机灵活位置报警监控、飞机空调流量控制阀监控、波音737飞机虚拟中央维修系统监控、辅助动力装置运行状态等专项监控系统监控。 ，并获国家专利、民航科技进步二等奖、计算机软件著作权等多项成果； 从监测机型的广度来看，新机型的推出基本上可以在两年内解码并纳入监测。 例如船舶配件，2013年南航维修空客A380模块开发成功，2015年波音787模块开发成功。在监控功能的多样性上，后续系统增加了故障实时订阅和推送功能信息、故障等级报警功能、定制监控功能。 最值得关注的是，南航克服了国内外飞机健康管理系统无移动平台的弊端，勇于尝试移动平台的开发，丰富监控人员的操作方式。
2022年船用物资，该系统将正式更名为南航“天通”系统，采用最新的维修云平台技术和更高效稳定的分布式微服务架构，数据服务和接口响应时间不超过10秒。 “天通”系统已成为PC/移动双平台，可同时监控波音、空客、巴西航空工业、中国商飞四大主流机型。 功能全面，拥有多项国家专利和计算机软件著作权。 飞机健康管理系统，如图2所示。
图2 “天通”移动平台监控效果示例
2 未来系统构建思路
国民经济和社会发展“十四五”规划和2035年中长期目标纲要，将数字经济发展和数字化转型的目标和作用上升到国民经济层面。 要充分发挥海量数据和丰富应用场景的优势，推动数字技术与实体经济深度融合，赋能传统产业转型升级。 对于民航维修来说，要充分利用先进科技手段，注重智能化发展，增强创新和再创新能力，才能实现“劳动密集型产业陷阱”的跨越。 飞机健康管理系统也需要遵循这个方向，向更高水平发展。
2.1 现状及不足
如今，民航领域开发的飞机健康管理系统基本可以实现飞机ACARS触发消息数据（故障报告、ACMS报告、AOC报告等）的准确高效呈现，故障信息可以快速与故障排除手册关联，并且可以生成相对详细、完整的数据分析图表，供监控人员参考，但在故障预测和智能维护决策方面还有很大的改进空间。 如今的故障预测大多体现在ACMS消息中，即通过设置飞机参数阈值和具体的触发逻辑，当超过监控阈值时，触发消息供监控人员学习，达到了一定的故障预测效果。 然而，大多数故障报告是无法预测的。 触发故障报告意味着故障已经发生。 如果能够在某些重要故障发生之前以一定的概率预测并提前做出决策，将有可能减少部件更换的概率和飞机延误时间，降低维修成本，提高飞机维修水平。 事实上，目前的维护决策大多依靠人的判断，有相关手册或ISI、TFU等一些技术文档可供参考。 系统不提供智能故障处理方案来缩短一线工作人员的决策时间并提高故障排除能力。 所以质量和效率。 除了某架飞机的具体故障外，该系统还缺乏对整个机队所有飞机历年故障信息进行深入分析并生成维修决策的功能。 因此，本文认为“故障预测”和“智能决策”是南航“天通”系统未来最需要突破的研究方向。
2.2 规划设计
未来什么样的飞机健康管理系统将符合“数字化驾驶、智能维护”？ 本文认为需要满足以下几个特点：
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