“AR+VR”塑造航空新業(yè)態(tài)

劉思靜

航空產(chǎn)品由于系統(tǒng)復雜、精度要求高，其質(zhì)量非常依賴工程人員的技術(shù)水平。因此，現(xiàn)代航空產(chǎn)品的高質(zhì)量要求與產(chǎn)品研制周期和人員培訓之間的矛盾越來越突出。為了解決這些問題，勇于創(chuàng)新的工程師們開始向其他行業(yè)借鑒經(jīng)驗，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）、增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）和大數(shù)據(jù)的應用，徹底顛覆了傳統(tǒng)的飛機制造、維修、培訓方式，航空智能制造的發(fā)展翻開了新篇章。

VR培訓模擬器

相對于制造企業(yè)，航空公司在VR技術(shù)的應用方面走在了前列，一些公司很早就將VR技術(shù)應用于提升乘客的乘機體驗。以新加坡航空為例，公司為每位機組人員配備了一副微軟公司的VR眼鏡，能夠方便地識別每位乘客的身份信息，包括旅程終點、同伴旅客、餐飲喜好、過敏史或其他健康信息等。如此一來，空乘就可以更快速、有效地解答乘客的常見問題。

發(fā)動機制造商普惠公司受此啟發(fā)，將VR技術(shù)應用到其最新的GTF發(fā)動機維修培訓中。2017年，普惠公司公開展示了其正在研發(fā)的GTF發(fā)動機VR培訓模擬器。普惠表示，過去傳統(tǒng)的發(fā)動機維修培訓需要給每位學員準備厚厚的紙質(zhì)材料，有了VR培訓模擬器后，將不再需要這些材料。

借助VR技術(shù)，參加培訓的工程師和維修人員可以直接看到發(fā)動機各部件在實際工作時是如何運轉(zhuǎn)的，這是絕大多數(shù)人第一次目睹這一場景。VR培訓模擬器將發(fā)動機維修人員從過去傳統(tǒng)的平面二維世界帶入了立體的三維世界，通過詳盡的三維動畫短片，普惠公司可以向維修工程師直觀地展示GTF發(fā)動機中各個零部件是如何相互配合進行運轉(zhuǎn)的。例如，在培訓過程中，教員可以使用VR技術(shù)將發(fā)動機短艙移除，讓學員直觀地看到當短艙從發(fā)動機上剝離后會出現(xiàn)什么情況。

目前，普惠已經(jīng)開始將GTF發(fā)動機VR模擬器用于員工和客戶培訓。隨著VR技術(shù)的不斷成熟和更多VR工具的推出，普惠計劃將VR技術(shù)應用于公司其他型號發(fā)動機的維修培訓。除了普惠之外，業(yè)內(nèi)其他企業(yè)也在積極探索VR技術(shù)的應用。

知名航電系統(tǒng)供應商羅克韋爾柯林斯公司正在開發(fā)一個VR技術(shù)平臺，希望將VR技術(shù)用于從內(nèi)飾座椅設計到技術(shù)人員培訓等多個業(yè)務領(lǐng)域。早在2014年，羅克韋爾柯林斯公司就與WorldViz虛擬現(xiàn)實軟件公司合作，開發(fā)了專門用于維修培訓的VR應用工具。通過虛擬現(xiàn)實設備Oculus Rift，使用者可以身臨其境地“進入”飛機駕駛艙，進行故障診斷與排除。

知名維修企業(yè)Magnetic公司2017年推出了一項3D可視化飛機內(nèi)飾體驗服務，使VR技術(shù)成為客戶參與客艙內(nèi)飾設計的強大工具。以往，客戶在挑選內(nèi)飾材料時，只能通過手掌大小的皮革或地毯樣品選擇內(nèi)飾方案，這就會發(fā)生客艙完工后的效果與客戶的預想出現(xiàn)偏差的情況。現(xiàn)在借助VR技術(shù)，客戶可以非常便利地查看應用不同材料后客艙的最終內(nèi)飾設計效果，從而挑選出滿意的裝飾材料和方案。這一技術(shù)目前已經(jīng)成為Magnetic公司為客戶提供高附加值服務的核心競爭力，也使該公司從眾多競爭對手中脫穎而出。

“AR+智能眼鏡”

增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)，是通過電腦技術(shù)，將虛擬的信息應用到真實世界，真實的環(huán)境和虛擬的物體實時疊加到同一個畫面或空間，它們同時存在。

簡單來說，AR技術(shù)“增強”的是人獲取信息和利用知識的能力。比如，對復雜過程的動態(tài)、分步可視化，可減少培訓時間和人為操作失誤。如今，在與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能可穿戴和移動設備相結(jié)合后，AR技術(shù)能夠讓工程人員更好地融入到航空智能制造的工作環(huán)境。

近日，GE公司將最新研發(fā)的智能扭矩扳手和增強現(xiàn)實技術(shù)應用到航空發(fā)動機裝配中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些智能工具不僅能帶來效率的提升，還能有效避免裝配錯誤。

GE公司選擇業(yè)界知名的Upskill公司為其研發(fā)一種名為Skylight的增強現(xiàn)實AR工業(yè)軟件，該軟件可以安裝在谷歌智能眼鏡Google Glass中使用，并配合智能扳手進行項目試點。

試點工作在GE位于辛辛那提的發(fā)動機制造廠進行，有15名機械工程師參與了這項試驗。在試驗過程中，每位工程師都佩戴一副安裝了Skylight軟件的谷歌智能眼鏡，使用一個支持WiFi信號的阿特拉斯-科普柯Saltus MWR-85 TA智能扭矩扳手。

由于發(fā)動機的制造十分復雜，即便是一個很不起眼的螺母都有可能造成嚴重的空中事故。在制造和維修過程中，一個螺母沒有擰緊，輕則需要重新返廠維修，重則可能導致發(fā)動機在空中意外停車。而使用智能扭矩扳手則可以避免這種人為因素造成的失誤。

在工作過程中，佩戴谷歌智能眼鏡的工程師可以通過Skylight軟件，隨時查看分步指導和圖像，并且不影響他們的實際視線。在采用智能扭矩扳手進行螺母擰緊時，Skylight軟件又會通過谷歌智能眼鏡提醒他們，讓工程師可以實時調(diào)整力矩，避免出現(xiàn)過松或過緊的現(xiàn)象。在經(jīng)過一段時間的試點后，GE公司發(fā)現(xiàn)，使用這套智能工具后，機械師在裝配過程中的錯誤率明顯下降，平均生產(chǎn)效率比使用傳統(tǒng)工作方法提高了8%～12%。

空客公司將AR技術(shù)應用到裝配質(zhì)量檢查環(huán)節(jié)。在空客A350、A380的生產(chǎn)線上，一種名為“智能增強現(xiàn)實工具”（SART）可以輔助進行超過6萬個管線定位托架的安裝質(zhì)量管理。操作人員利用SART訪問飛機3D模型并將操作和安裝結(jié)果與原始數(shù)字設計進行對比，以檢查是否有缺失、錯誤定位或托架損壞。檢查完畢后，SART還會自動生成一份報告，報告中包括不合格零件的細節(jié)，使工作人員能夠很快對其進行替換或者修理。利用SART，A380機身8萬個托架的檢查時間從3周縮短至3天。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速

毫無疑問，大數(shù)據(jù)的應用已經(jīng)成為當今航空業(yè)炙手可熱的話題。《航空周刊》最近的一份調(diào)查顯示，有超過75%的發(fā)動機維修廠商正在利用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展發(fā)動機維修業(yè)務。而以波音、空客為代表的主制造商也在不遺余力地進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

在2017年巴黎航展上，波音和空客同時發(fā)布了新的數(shù)據(jù)分析平臺，幫助航空公司縮短飛機停廠時間，為客戶提供更準確的預測性維修。

空客發(fā)布的全新航空數(shù)據(jù)開放平臺名為“智慧天空”。這個平臺的設計目標是整合運營商、維修企業(yè)和制造商所擁有的數(shù)據(jù)，再利用大數(shù)據(jù)技術(shù)為航空公司和維修企業(yè)進行運營分析，并提供決策參考，同時支持它們進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。該平臺整合的航空數(shù)據(jù)非常廣泛，包括運營終端歷史、機載傳感器數(shù)據(jù)、機組報告、服務通告，甚至包括空客飛機的研發(fā)數(shù)據(jù)。

同時，空客還將其現(xiàn)有的數(shù)字產(chǎn)品，如飛機實時健康監(jiān)控系統(tǒng)等轉(zhuǎn)移至新數(shù)據(jù)平臺上，并且還在不斷增加服務項目，擴展新的合作伙伴。目前，空客已經(jīng)與美國Palantir科技公司就“智慧天空”平臺開展合作，并且與羅克韋爾柯林斯公司達成合作協(xié)議，由該公司為空客窄體飛機提供用于傳輸運營和維修數(shù)據(jù)的無線基礎(chǔ)設施。此外，已經(jīng)有一些航空公司開始圍繞“智慧天空”平臺的設想開始了概念驗證試驗，以幫助空客共同打造“智慧天空”平臺。易捷航空作為“智慧天空”項目的首批參與者，其運營部門已經(jīng)為該平臺完成了為期兩年的運營試驗，以幫助空客開發(fā)單通道飛機的預測性維修算法。

波音則啟動了名為AnalytX的數(shù)據(jù)分析服務項目，主要專注于維修、工程、飛行操作、機組和供應鏈效率提升等方面。該數(shù)據(jù)分析服務將把波音公司各個業(yè)務領(lǐng)域的800余名數(shù)據(jù)分析專家集中在一起，利用科學的程序和方法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作性的建議和客戶解決方案，并提供給客戶。在新業(yè)務啟動當天，波音與5家客戶分別簽訂了涉及機隊健康管理、機隊油耗分析、疲勞風險管理等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析協(xié)議。

達美航空是目前唯一一家同時選擇波音和空客新數(shù)據(jù)分析平臺服務的客戶。繼2016年為其空客A330機隊選用空客的預測和風險管理（PRM）應用程序后，達美航空將與空客基于“智慧天空”平臺攜手開發(fā)預測性維修解決方案。達美航空計劃將空客的預測和風險管理應用程序與“智慧天空”平臺結(jié)合在一起。此外，達美航空還為其波音機隊選擇了飛機健康管理服務。

除了波音和空客的數(shù)據(jù)分析平臺，飛機維修市場還涌現(xiàn)出眾多數(shù)據(jù)分析平臺，如GE公司的Predix、漢莎技術(shù)公司的Aviatar和法荷航維修工程公司的Prognos等。其中，GE公司通過Predix平臺已經(jīng)獲取了3萬臺在役發(fā)動機的數(shù)據(jù)。漢莎技術(shù)正在使用Aviatar平臺為其龐大的客戶群提供服務。法荷航維修工程公司則利用Prognos工具開展機體和發(fā)動機的預測性維修工作。目前，該平臺所能提供的維修范圍已經(jīng)從發(fā)動機、機體拓展到了APU。由此可見，在不久的將來，航空數(shù)據(jù)的“產(chǎn)出”將成為衡量航空業(yè)發(fā)展水平的重要指標之一。