MRO領(lǐng)域的新型數(shù)字化設(shè)備

Henry Canaday

在智能工業(yè)時代，數(shù)字化是一個不得不被提及的話題。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用使工作效率更高、成本更低、更安全，這對于航空維修領(lǐng)域同樣適用。目前，有一批以數(shù)字化為基礎(chǔ)的檢測設(shè)備已經(jīng)或即將投入使用，如掃描設(shè)備、增強現(xiàn)實設(shè)備以及預(yù)測跟蹤類設(shè)備。

當(dāng)前，世界正處在一場大變革的時代，有人稱之為“第四次工業(yè)革命”；有人說它是真正意義上的信息革命的開端。但不管怎樣，數(shù)字化是這一時代無法避而不談的。以航空維修業(yè)為例，雖然傳統(tǒng)的維修方式大多沒有改變，但數(shù)字化正在以多種方式為飛機維修帶來革命性的變化。數(shù)字化數(shù)據(jù)正在試圖進(jìn)行強大的分析，甚至改變維修策略。同時，數(shù)字化技術(shù)也使許多工具和設(shè)備能夠更快、更精確、更低成本地完成非常具體的維修任務(wù)。

隨著數(shù)字化技術(shù)改變了維修的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)，許多趨勢性技術(shù)正在影響維修企業(yè)的效率、準(zhǔn)確性和安全性。

掃描檢查

許多維修企業(yè)為了節(jié)省維修時間或者提高維修任務(wù)的準(zhǔn)確性，如在零件的檢查或逆向工程設(shè)計等工作中，開始使用手持式掃描設(shè)備，如Spectrum Metrology 公司的4D InSpec XL 表面缺陷測量儀。4D InSpec XL 是一款便攜式相機，無需拆卸大型部件即可在車間進(jìn)行測量，并且可以從三個維度測量輕微缺陷，如劃痕、刻痕、凹坑、突起、溝槽以及球體、軸的曲率半徑，甚至鉚釘幾何形狀等，測量后人工可以對其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也可以通過自動分析得出“通過”或“失敗”的結(jié)果。Spectrum Metrology 公司指出，飛機維修企業(yè)通常是將該設(shè)備用于測量零件的凹坑、劃痕、磨損和腐蝕等，在維護(hù)期間測量焊接、鉚釘和研磨的邊緣。

憑借InSpec XL 設(shè)備較好的測量準(zhǔn)確性，維修企業(yè)可以將更多的損傷零件維修好，而不是直接將其報廢。據(jù)悉，該測量設(shè)備使維修企業(yè)的產(chǎn)量提高了20%～40%；而其便攜性又可使客戶在檢測時獲得即時結(jié)果，與把零件送到實驗室進(jìn)行檢測相比明顯節(jié)省了檢測時間。據(jù)Spectrum Metrology 公司介紹，目前InSpec XL 設(shè)備已經(jīng)在GE 等主要發(fā)動機制造商、美國空軍以及全球十大航空公司中都有使用。

再有，8Tree 公司的Dent Check 是另外一種檢測設(shè)備，它可以用于分析零件表面變形，檢查凹痕、隆起或波紋度。該設(shè)備是按照航空規(guī)范制造的，目前已在許多航空公司和維修企業(yè)使用。漢莎技術(shù)公司（LHT）的所有維修基地都選購了DentCheck 進(jìn)行損傷測繪，DentCheck 的“得力”和優(yōu)異性能深受LHT 維修人員的喜愛。

8Tree 公司聲稱，達(dá)美技術(shù)公司（Delta TechOps）、 忠 實 航 空 公 司（Allegiant Air）、易捷航空（EasyJet）和TAP 維修工程等公司的應(yīng)用案例研究表明，Dent Check 最多可減少90%的檢查，縮減90%的報告時間，大幅縮短飛機周轉(zhuǎn)時間。據(jù)忠實航空預(yù)計，如果同樣檢測4 架可能出現(xiàn)損傷的飛機，DentCheck 夠減比傳統(tǒng)手工方法能少87%的用時。

北京天遠(yuǎn)三維科技股份有限公司研發(fā)的手持式激光3D 掃描儀FreeScan X7。

此外，由中國北京天遠(yuǎn)三維科技股份有限公司研發(fā)的手持式激光3D 掃描儀FreeScan X7，其功能與以上兩款稍有不同。Free Scan X7 采用了多線結(jié)構(gòu)光激光器以及先進(jìn)的雙7 線掃描技術(shù)，Class Ⅱ（人眼安全），高速掃描可達(dá)480000 次/秒，精度高達(dá)0.03mm，可滿足多種掃描需求，不受物體大小、材質(zhì)、顏色等影響，重量僅0.95kg，十分輕巧便攜，可深入狹小空間操作，且融合了光學(xué)和慣性掃描原理。

據(jù)悉，該設(shè)備可用于多種維修任務(wù)。通過使用檢查軟件，F(xiàn)reeScan X7 可以確定零件的形狀是否偏離了計算機輔助設(shè)計模型（CAD）的形狀。

而且Free Scan X7 可以對零件開展逆向工程。具體步驟是：首先，該工具掃描需要修改的區(qū)域。然后，通過逆向工程軟件創(chuàng)建一個CAD 模型，并在物理改裝開始之前模擬裝配、完成和功能等。針對經(jīng)常需要維修的許多老舊零件沒有CAD 模型的狀況，工程師可以利用該工具掃描零件，然后通過去除凹痕來修復(fù)幾何形狀，進(jìn)而生成CAD 模型。

Free Scan X7 還可以協(xié)助計算機進(jìn)行輔助加工、快速成型或增材制造。Free Scan 收集的數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入到軟件中，并生成計算機數(shù)控機床的裁切路徑，或指導(dǎo)3D 打印機制造出替換組件。Magnetic MRO 曾在德國途易航空（TUI）的翻新項目中使用過Free Scan X7。

增強現(xiàn)實和可穿戴設(shè)備

各種可穿戴設(shè)備進(jìn)入航空維修領(lǐng)域，不僅節(jié)省了工作人員的時間，而且節(jié)省了他們的體能。

例如，Real Wear 公司的HMT-1 就是一款基于安卓平臺的頭戴式設(shè)備，裝配了攝像頭和顯示器，堅固耐用，工程師或其他工作人員可以通過語音控制輕松完成維修任務(wù)。概括地來說，HMT-1 可以通過兩種方式幫助維修工程師。首先，HMT-1可以輔助經(jīng)驗不足的現(xiàn)場技術(shù)人員與經(jīng)驗豐富的遠(yuǎn)程專家之間完成遠(yuǎn)程協(xié)作。技術(shù)人員和專家無需通話就能共享對維修問題的看法。寶馬公司對類似設(shè)備的使用情況研究發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)程協(xié)作的有效性與專家現(xiàn)場提供幫助沒有區(qū)別。據(jù)悉，使用該設(shè)備可以縮短75%的排故時間。目前，Real Wear 正在與阿聯(lián)酋航空（Emirates）討論將HMT-1 裝配于飛機以解決飛行中的排故問題。其次，HMT-1 在航線維護(hù)的安全符合性中存有應(yīng)用潛力。工程師可以使用HMT-1 來確保檢查情況與要遵守的適航檢查單保持一致。

與重量更輕但易碎的Google Glass相比，HMT-1 電池壽命更長，更適合戶外使用；而與微軟的Hololens 相比，Hololens 更適合于數(shù)據(jù)顯示，但不適用于展示現(xiàn)實。

除了頭戴式，還有手套式，德國慕尼黑智能手套創(chuàng)企ProGlove 公司的智能數(shù)據(jù)手套Proglove 搭載了多個傳感器和掃描器，自稱是世界上最輕巧、體積最小、最堅固的條碼掃描儀之一。該產(chǎn)品主要針對制造業(yè)，通過物聯(lián)網(wǎng)為企業(yè)提供商業(yè)智能服務(wù)，甚至幫助管理人員研發(fā)更符合人類工程學(xué)的解決方案。

在漢莎技術(shù)物流公司（LHT），工程師通過ProGlove 掃描儀可以進(jìn)行免提掃描，該智能數(shù)據(jù)手套每次可以節(jié)省4 秒的掃描時間，減少多達(dá)三分之一的掃描錯誤。ProGlove 公司認(rèn)為，該智能數(shù)據(jù)手套可以在一個月內(nèi)收回投資。 據(jù)LHT 公司估計，截至目前，Proglove 已為其節(jié)省了將近400 萬小時，避免了將近1500 萬的掃描錯誤。

ProGlove 手套的開發(fā)基礎(chǔ)是Intel 的可穿戴開發(fā)模塊Edison，目前該款手套已經(jīng)在寶馬公司的生產(chǎn)線上投入使用。

LHT 在托運飛機部件的登記和包裝站使用ProGlove 掃描儀時，在工作的每個步驟中都能為工作人員提供視覺、聽覺和觸摸反饋，以及掃描各處條形碼，而且Proglove 也可用于記錄哪些部件可被安裝到特定飛機上進(jìn)行構(gòu)型控制。更重要的是，Proglove 是可以套在手上，無需接觸傳統(tǒng)的掃描槍。

LHT 還使用Proglove 上的“反饋”選項來識別飛機緊急停場（AOG）高優(yōu)先級的維修項目。如此一來，維修人員便可立即知道需要運送哪些貨物。如果傳遞包裹屬于AOG 物品，則維修人員會收到聲光電于一體的AOG 警報。

對于非常繁重的維修工作，維修人員還可能會穿上一種外骨骼機器人來完成，如Sarcos Robotics 的Guardian XO。它是一款動力強勁、不受束縛的工業(yè)外骨骼服，它可以在不限制穿戴人員行動自由的情況下提其高力量和耐力。

Guardian XO 可使人安全、舒適、輕松地反復(fù)舉起200 磅重的貨物，且毫不費力地連續(xù)工作8 小時也不會出現(xiàn)拉傷或受傷。Guardian XO 能夠協(xié)助維修人員抬起原本單人無法完成或在沒有自動化或標(biāo)準(zhǔn)化機械起重系統(tǒng)的特殊環(huán)境下單人無法完成的重物抬舉任務(wù)。

最適合Guardian XO的維護(hù)任務(wù)包括升降和操縱如輪胎等重型零件或航材、組裝或操縱大型設(shè)備、高空作業(yè)和大型工具搬運。Guardian XO 外骨骼服的重量及其有效載荷可通過衣服的結(jié)構(gòu)傳遞至地面，從而減輕了工作人員承受的重量以及外骨骼服本身的重量。

Sarcos Robotics 公司的Guardian XO 外骨骼可以幫助維修人員舉起非常笨重的物體。

因此，該設(shè)備不僅提高了維修生產(chǎn)率，而且將從事繁重維修工作的維修人員解放出來，可以從事更多的工作，還可能延長其職業(yè)壽命。這對于緩解當(dāng)前航空維修人員短缺的狀況非常有利。

據(jù)悉，Guardian XO 將于2020 年初投放給一批選定的客戶，并于2020 年下半年開始商業(yè)使用。

預(yù)測與追蹤

此外，該公司還建立了自己的數(shù)據(jù)集，以用于認(rèn)證和零件制造商批準(zhǔn)（PMA）。Beep Analytics 會根據(jù)OEM 或分銷商的產(chǎn)品組合重新制作詳細(xì)的飛機物料清單。同時，它還會跟蹤飛機的運行、飛行時間和循環(huán)，并將這些信息與設(shè)計數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來。

通 常，Beep Analytics 需 要供應(yīng)商提供過去五年的歷史銷售數(shù)據(jù)，但如有需要也可以通過其他方式做出需求預(yù)測。Beep Analytics 公司認(rèn)為，隨著Beep算法越來越準(zhǔn)確，預(yù)測需求與真實需求的誤差基本可控制在10%以內(nèi)。目前，該公司的這一預(yù)測工具已在許多OEM 和分銷商中有著不同程度的應(yīng)用，有的正在測試，有的已有使用。

實現(xiàn)飛機部件的預(yù)測性維修需要構(gòu)建飛機部件的虛擬零件，這是數(shù)字孿生的應(yīng)用之一。20 多年來，Ubisense 公司一直在建造數(shù)字孿生工廠和孿生車間。

Ubisense 公司專注于實時定位以及監(jiān)控維修工作期間機庫中發(fā)生的事情，可以虛擬任務(wù)、工具、材料和人員，并用精確3D 模型在屏幕上呈現(xiàn)工作訂單期間機庫中發(fā)生的事情。

研究結(jié)果顯示，其孿生模型使非航

當(dāng)前，預(yù)測性維修是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的一大熱點話題。在這一領(lǐng)域，數(shù)字化的應(yīng)用尤為突出。例如，為了使預(yù)測性維修發(fā)揮最大效能，整個航空供應(yīng)鏈都必須能夠預(yù)測零件需求。

針對這一需求，Beep Analytics 公司基于供應(yīng)商的現(xiàn)有銷量和產(chǎn)品數(shù)據(jù)，以及飛機機隊和維修數(shù)據(jù)，為制造商、分銷商和其他零件供應(yīng)商提供了一種可以準(zhǔn)確預(yù)測零件需求的工具?？疹I(lǐng)域的生產(chǎn)率提高了20%～30%，因此，該公司預(yù)計這一模型在航空維修領(lǐng)域也會有類似的收益。

美國易捷航空(EasyJet)和忠實航空等航空公司正在利用DentCheck 簡化檢查并縮短報告生成時間。

Ubisense 提供了用于跟蹤機庫中物體的硬件，并且可以實時精確定位到厘米級以下的物體。其SmartSpace 軟件利用WiFi、藍(lán)牙、GPS、條形碼和RFID等多個來源的位置和識別數(shù)據(jù)來跟蹤物理位置，并確定哪些任務(wù)已完成以及哪些任務(wù)尚待完成。

Ubisense 堅信，SmartSpace 為飛機維修創(chuàng)建的MRO 數(shù)字孿生有著巨大的市場潛力。具體首先是使用正確的傳感技術(shù)監(jiān)控物理世界發(fā)生的情況，然后傳輸數(shù)據(jù)并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，建立一個反映維修過程的模型，最后對每個流程進(jìn)行優(yōu)化。

總部位于新加坡的Xerafy 公司也在專注于物體追蹤技術(shù)，該公司專門研究高性能無源金屬RFID 標(biāo)簽，以便在航空航天等工業(yè)環(huán)境中獲得更好的性能。該公司制造的RFID 標(biāo)簽小巧耐用，非常適用于航空航天領(lǐng)域，且該標(biāo)簽在震動、液體、刺激性化學(xué)物質(zhì)和極端溫度等工作條件下仍可具備十分穩(wěn)定的性能。

此外，Xerafy 還對工具控制和工具使用中的防止外來物損壞有著濃厚的研發(fā)興趣。 該公司認(rèn)為，MRO 倉庫管理是其未來關(guān)注的另一個焦點，鑒于工具丟失等原因，他們正在考慮配備實時工具控制探測器，或者在手動工具中嵌入RFID標(biāo)簽以實現(xiàn)跟蹤和控制。

Xerafy 的RFID 標(biāo) 簽 的 主要好處是，通過自動控制工具和檢測丟失的工具防止工具遭受外來物損壞。