民機數字化運營支持研究與方案設計

劉 衣,任 融,魏嚴鋒,王志強

(1.上海飛機客戶服務有限公司，上海 200241; 3.中航飛機西安民機有限責任公司，西安 710089)

民機數字化運營支持研究與方案設計

劉 衣1,任 融1,魏嚴鋒2,王志強1

(1.上海飛機客戶服務有限公司，上海 200241; 3.中航飛機西安民機有限責任公司，西安 710089)

數字化運營支持是未來民機客戶服務市場競爭的核心因素;未來民機型號的成功，不僅需要飛機設計于與制造的成功，更需要可持續數字化運營支持技術的成功;基于大數據分析的云端交付模式與信息安全防護體系，構建數字航空環境提供“智能服務”，搭建適合國產民機的數字化運營支持體系，保障國產民機商業成功;概述了數字化運營支持技術，總結出其定量化、實時化、綜合化、智能化的特點;民機數字化運營支持以先進信息技術為基礎，為航空公司提供數據分析、知識關聯、智能輔助工具及預見性軟件應用，變革運營信息的收集、傳輸與利用模式，從而不斷提高民機安全性、可靠性、經濟性與環保性；數字化運營支持是當前國際民機客戶服務領域重要的技術手段與商業模式，更是未來民機客服的發展方向。

民機；運營支持；數字化客戶服務

0 引言

飛機曾是信息與計算的“孤島”，如今已成為數字化運營支持環境中不可或缺的“節點”。駕駛員與乘務人員可隨環境調整操作，以降低燃油消耗、優化飛行操作，航空公司可實時獲取飛行數據進行飛機實時監控與健康管理。數字化運營支持技術是隨著B787、A350為代表的新一代民機出現的運營服務理念[1]，依托波音e-Enabled戰略、空客e-Solution解決方案融合民機運營支持與先進信息技術集成發展。

數字化運營支持與數字化飛機是相輔相成的統一整體(如圖1)：一方面，飛機本身新增大量功能特性，軟件與計算需求隨之增加，系統集成復雜度也相應增大；另一方面，主制造商將數字化理念整合貫穿到運營服務價值鏈下游，為航空公司、MRO(Maintenance, Repair and Overhaul, 維修廠商)和供應商等提供“面向客戶的全壽命周期數字化服務”。

圖1 數字化運營支持與數字化飛機

本質上，數字化運營支持技術是主制造商應對民機市場激烈競爭的一種策略與愿景。飛機技術、使用性能趨同化[2]，服務產品、市場定位同質化更激化了民機市場的競爭程度。為保證機型市場競爭力，主制造商需在飛機研制初期搭建數字化運營支持平臺，采用并行工程的思想與系統方法[3]實現產品設計、制造、服務過程的協同化。在市場和技術的雙重驅動作用下，“方案化、信息化、實時化”的數字化運營支持技術將成為未來民機發展的主要方向。

1 民機數字化運營支持定義與特點

1.1 民機數字化運營支持定義

民機數字化運營支持是以“互聯網+、云計算、大數據分析、人工智能”等先進技術手段為基礎，通過數據分析、知識關聯、預見性軟件及智能輔助工具變革飛機運營信息的獲取、傳遞與利用模式，為航空公司增強飛行安全、提高簽派可靠度、降低運營成本。從而不斷提高民機運營的安全性、可靠性、經濟性與環保性。

1.2 民機數字化運營支持特點

民機數字化運營支持是一種面向超復雜系統提供信息與技術支持的服務模式，通過系統互聯與系統集成提高民機運營效率，增強飛機市場競爭力。從實踐來看，數字化運營支持技術可有效拓展民機客戶服務范圍(如圖2)，為新型客戶服務產品研制奠定基礎。民機數字化運營支持具有定量化[4]、實時化、綜合化、智能化的特點。

圖2 數字化運營支持環境

1)定量化：數字化運營支持通過模型化、定量化傳輸與解決實際運營問題，支持各類問題的定量化分析與處理；

2)實時化：實時接收飛機數據信息，分析運行及維護數據、故障信息，結合設計信息、制造信息、知識庫及專家團隊提供相關專業知識、歷史數據、排故措施、維修方案等信息，依托電子化手段實現數據實時化支援，有效提高航空公司運行效率；

3)綜合化：建立空天地一體的數字化、網絡化數據交互及分發環境，實現將飛機與地面的實時連接，完成主制造商、航空公司、機場、MRO、供應商信息與數據的高效互聯互通；

4)智能化：通過云計算、大數據分析等手段輔助客戶從海量運營數據中挖掘隱藏關系與運營規律，預測維修計劃及航材需求，通過空天地一體化和數據實時化實現運營智能化。

2 數字化運營技術發展現狀

2.1 國外技術發展現狀

2.1.1 波音公司E化戰略

波音公司認為在21世紀ATS(Air Traffic Services，航空運輸系統)最重要的改進來自集成信息的智能化應用，集成(Integration)和關聯(Connectivity)是兩個關鍵因素。為此，波音公司于2003年6月推出e-Enabled(E化)戰略，借此整合價值鏈的各個環節，將飛機信息與地面系統、服務及解決方案形成網絡，幫助改善航空公司經營效率和盈利水平，同時差異化波音公司服務產品。E化戰略思想是將飛行中的飛機納入航空公司網絡中，完美連接所有與飛機維護、飛行運行和乘客需求相關的數據和信息系統，整合民機下游價值鏈，進而實現利益相關方的互利共贏。

E化戰略核心組件包括：機載核心網絡、波音高速因特網服務、機組人員調度軟件、飛機健康管理系統、便攜式維護助理、綜合材料管理、電子飛行包、虛擬專用網絡VPN(Virtual Private Network)及MyBoeingFleet平臺。各項組件均可通過www.MyBoeingFleet.com(如圖3)網頁進行登錄使用。2012年，波音推出Boeing EDGE服務品牌，提供物料服務、機隊服務、飛行服務、信息服務、客戶支援和綜合服務解決方案。

圖3 波音E化戰略平臺

2.1.2 空客公司e-Solutions戰略

空客公司于1997年開始利用網絡技術與客戶進行溝通，先后推出通過在線航材查詢系統(Spares.airbus.com)和AOLS在線服務系統。2003年，空客公司推出e-Solutions戰略搭建airbusworld網站。相較于波音的MyBoeingFleet平臺，空客提供大量針對飛行運營工程師、飛行員、安全管理人員、維修人員和工程人員的創新軟件和模塊化工具。當波音使用Boeing EDGE作為其新一代客戶服務的品牌時，空客也相應提出了Airbus + By Airbus戰略(如圖4)，連同供應商提供維修和工程(Maintenance & Engineering)、飛行運營(Flight Operation)、培訓(Training)、集成化信息技術(Integrated Information Technology)解決方案?？湛蚭-Solutions戰略的目標是為航空公司客戶提高運營效率和機隊可用性的同時，最大化減少運營成本、最小化投資風險。

圖4 空客e-Solution解決方案

2.2 國外技術發展特點歸納

綜合波音e-Enabled戰略與空客e-Solution解決方案，可總結出國外數字化運營支持技術的發展特點如下：

1)以先進理念推動服務模式更新：配備先進設備設施與人員的同時，引進先進理念使軟/硬件相匹配，通過并行工程理念快速化產品推出，最大化先進理念與先進模式的優化效果；

2)以信息化促進服務方式進步：引入多元信息化手段替代傳統服務方式，充分縮短服務準備及服務實施時間，提高效率；

3)以集成化促進系統統一研發：將先進理念、先進模式與系統匹配形成整體化解決方案，規避不同設備或系統間的信息孤島，有效避免開發成本浪費。

2.3 國內技術發展現狀

目前，我國民機企業在數字化運營支持領域尚處于起步階段。國內數字化運營支持業務系統個體特異性強，不同類型的業務系統之間缺乏資源銜接與有機整合，存在較大的數據冗余與管理冗余，導致客戶服務成本高、效率低。另外由于缺少民機客戶服務經驗，存在數字化基礎弱、無統一標準，無完備數字化戰略等問題，與國外制造商尚存較大差距。綜合研判，可歸納出我國面臨挑戰如下：

1)國際領先企業已形成了較完備服務方案，加之累計的豐富型號經驗，數字化運營支持技術存在一定技術壁壘與準入門檻；

2)國內民機企業對數字化運營支持技術普遍認識不足，相關組織結構不完善，缺乏完相關技術研究與架構設計；

3)現存應用及系統參差不齊，零件設備管理無序且方法陳舊，但較大航空公司已適應與波音、空客等較完備的數字化運營支持服務，存在較大市場投入難度。

3 數字化運營支持技術目標

數字化運營支持技術服務于民機全生命周期運營,旨在從根本上提升民機的市場競爭能力，擬實現如下目標(如圖5)：

圖5 數字化運營支持目標

1)建立空天地信息一體化的數字航空環境：通過智能文檔、電子日志、電子飛行包、機載軟件等系統實時聯通飛機狀態信息、故障信息、運行信息等維護數據，實現飛機與地面的實時連接；

2)建立大數據分析能力：為客戶提供實時監控、飛行數據、維修數據及備件支援等服務，支持運行決策生成，提高運行安全性與經濟性，促進民機服務新業態、新模式的形成；

3)建立云端交付模式：通過移動APP、公有云、私有云、云門戶等多元化交付方式滿足客戶化需求，同時支持多種易擴展方式交付運營所需的系統、軟件及應用；

4)提供“智能服務”：通過整合知識資產(行業/領域專業知識、歷史數據庫、實時知識工具和流程)、分析能力和自動化流程，構建在線培訓、構型管理、敏捷維修、3D展示等智能服務項目，將被動的響應服務逐步轉變為主動型預測響應服務，同時開拓更多預見性智能服務交付；

5)建立信息安全防護體系[5]：集成一系列與信息技術密切相關的服務系統，需具有高安全性與高可靠性，從網絡、系統、終端、用戶、數據等方面進行確保。將運營支持的最終過程看作是數據采集、傳輸、交換、分析、處理的管理工程，最終完成的服務“產品”。

4 數字化運營支持架構設計

4.1 數字化運營支持架構方案設計

本架構方案基于云計算平臺進行展開，依托不同類型業務部署相應應用組件，通過面向服務的架構(Service Oriented Architecture，SOA)將業務信息技術領域分為無關聯和松耦合的功能單元(如圖6)，將不同功能單元包裝為客戶服務項。通過有序有選擇地重用最大限度利用上述服務項實現特定服務解決方案。

圖6 數字化運營支持總體架構

系統部署采用“云計算平臺”+“多業務應用”+“多交付模式”的全新業務生產模式。作為搭建數字化運營支持業務的支撐，“云計算平臺”的彈性使用、虛擬化機制與普遍接入[6]特點有利于高效完成數據傳輸、存儲與處理功能?！岸鄻I務應用”指各類通過SOA架構掛接在云平臺上的業務支撐服務及相關工具，用以實現諸如航材支援、敏捷維修、在線培訓、構型管理等業務?！岸嘟桓赌Ｊ健眲t指通過互聯網門戶、移動APP、云端等多種途徑對應用進行訪問，不再僅僅局限于PC端的訪問方式。

4.2 數字化運營支持架構內容

基于互聯網+、智能維修、綠色飛行、駕駛艙無紙化等先進民航理念，將軟件及數據自動化部署、電子飛行包、構型管理、敏捷維修、數字化技術內容管理、航材支援、在線培訓、大數據分析、實時監控與健康管理等業務進行數據融合、系統集成與服務創新，在確保數據與網絡信息安全的前提下，建立一系列用戶可定制的數字化解決方案，滿足不同IT實施能力航空公司用戶的需求。

1)軟件及數據自動化部署：建立機載軟件(LSAP，Loadable Software Airplane Part)及數據的統一管理機制，進行LSAP及數據的傳輸流程管控[7]、系統構型管理和加載過程管理，以實現LSAP及數據的發布、驗證、簽名、傳輸、加載等業務的自動化；

2)電子飛行包：支持飛機故障信息記錄與傳達，提供與維修系統、簽派系統接口，可實現飛機性能計算、航路圖/機場動圖顯示、天氣預報、電子飛行日志記錄、飛行手冊瀏覽、數據/通信管理和視頻監控等功能，同時提供安全、簡化的飛行運行類信息管理；

3)構型管理：建立全壽命周期數據與服務產品構型管理。通過具有唯一性、規范性的構型標識，流程化、標準化的構型控制，即時性、一致性的構型紀實支持有效的構型審核功能，實現對所有相關的業務數據的構型控制和客戶化管理；

4)敏捷維修：通過智能文檔和視覺導航快速、精準定位故障，制定最佳維修策略，輔助維修工程人員進行飛機系統故障排除、結構修理、零件管理、工卡編制、方案優化，并對飛機故障、參數狀態等信息進行管理；

5)交互式電子出版物：優化數據存儲、編制、分發過程，實現源數據跟蹤與更改閉環控制，實現交互式技術出版物交付；支持數據智能搜索與鏈接，幫助快速生成客戶化技術信息；

6)航材支援：建立航材從制造、交付、使用、修理/保養，直至報廢的全壽命周期管理機制，對航材使用情況以及支援狀態進行記錄、追蹤和管理，實現航材日常管理、航材支援、航材維修等多樣化功能，提供在線備件查詢與虛擬航材共享服務，提高航材保障率和服務水平；

7)在線培訓：以客戶培訓需求為導向，以民用航空法規為標準，實現全類別全過程培訓數據的記錄、跟蹤、分析與反饋與運行管理。建立集成培訓資證管理、大綱編制、課程開發、學習管理、成效評價于一體的在線培訓系統；

8)大數據分析：搭建開放式、模塊化、靈活柔性的大數據分析平臺，綜合飛機運營數據實現FOQA(Flight Operation Quality Assurance，飛行品質分析)、MOQA(Maintenance Operation Quality Assurance，維修品質分析)，提供客戶化的維修方案與飛行運行方案分析服務；

9)實時監控與健康管理：通過空地數據鏈實時接收飛行數據進行故障識別與和診斷，提前做好階級準備與維修準備工作，有效縮短飛機停場時間提高運營效率。

5 結論

數字化運營支持能力是未來民機市場核心競爭因素。未來民機型號的成功，不僅需要飛機設計、制造、試飛的成功，更需要可持續的數字化運營支持技術的成功。

國產民機數字化運營支持技術的發展與實踐應依托國內蓬勃發展的信息技術，創建主制造商與客戶、供應商的共同利益關系，在充分調查了解市場及客戶需求的基礎上，從戰略高度規劃頂層架構，最終成為國產民機立足世界航空領域ABC陣營的堅實基礎。

[1] 馬小駿. 面向客戶服務的民用飛機健康管理系統的若干問題研究[D]. 南京: 南京航空航天大學， 2014.

[2] 范 平, 范玉青. 突破技術趨同,波音再現競爭優勢——對大型飛機研制技術的戰略性分析[J]. 航空學報, 2008, 29(3): 707-715.

[3] 袁 立, 譚紅毅, 王桂楠, 等. 并行工程與敏捷研制管理在飛機研制中的應用[J]. 航空制造技術, 2014, 3: 26-29.

[4] 程 芳. 論數字化管理在首都機場運行控制中的應用[D]. 北京:北京郵電大學， 2009.

[5] 楊 洋. 基于云計算技術的安全問題探究[J]. 電腦知識與技術, 2012, 10(8): 6690-6692.

[6] 朱 麗, 姜怡華,等. 云計算——企業實施手冊[M]. 北京: 機械工業出版社，2011.

[7] 葛忠漢. e化系統——新一代民機應用的創新技術[J].國際航空雜志, 2010,4: 51-53.

A Research and Protocol Design of Digital Operation Support for Civil Aircraft

Liu Yi, Ren Rong, Wei Yanfeng, Wang Zhiqiang

(1.Shanghai Aircraft Customer Service Co.Ltd, Shanghai , 200241, China;2.AVIC Aircraft Xi’an Commercial Aircraft Co.Ltd, Xi’an 710089, China)

Digital operation support is the key for competition of civil aircraft in the future. The success of civil aircraft in next generation depends not only on the design and manufacturing, but also on sustainable digital operation support. The establishment of EIS-by-cloud and security systems through big data analysis, and the digital operation support for civil aircraft, plays a key role in civil success of domestic civil aircraft. In this paper, we summarized the digital operation support technology and its quantification, synchronization, comprehension and intelligence. Based on advanced information technologies, digital operation support for civil aircraft provides data analyzing, knowledge correlating, intelligent auxiliary tools and predictive software applications. With the change of information collection, transmission and utilization, digital operation support would continuously improve the safety, reliability, economical efficiency and environmental protection of civil aircraft. Digital operation support is currently the major technical mean and business model, and will be the trend of customer service in the future.

civil aircraft; operation support; digital customer service

2016-12-15；

2016-12-30。

劉 衣(1975-)，男，遼寧人，學士，工程師，主要從事民機數字化客戶服務與數字化運營支持相關工作方向的研究。

1671-4598(2017)02-0204-04DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp

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