胡田

摘要：以空客A320系列飛機8C檢例行工卡包編制為例，設計并實現了一種基于Python編程語言的工卡自動化編制方法。該方法能夠有效減少人為因素在編制維修工卡中產生的影響，為開發低成本、高效率的工卡編制方法提供參考和借鑒。

關鍵詞：A320飛機；維修工卡；編制

Keywords：A320 aircraft；maintenance task card；compiling

1 研究背景

維修工卡（Maintenance Task Card，MTC）也稱維修工作單，是航空器運營人或維修單位編寫、編譯、核對和審批出版的維修工作文件，是航空器維修工作的基本依據[1]。目前國內航空維修單位使用的工卡編制方法有兩種，一種是由符合S1000D標準的結構化手冊系統自動生成[2]，適用于機隊規模較大、軟件資金投入充足的中大型航空公司及附屬維修單位，另一種是由工程技術人員參照維修技術文件手工編寫，常見于規模較小的航空公司及第三方獨立維修機構。

采取手工編卡方式時，由于人為因素的影響，工程技術人員會出現紕漏，這些紕漏可能成為導致航空器不安全事件的主要原因[3]，因此，成本較低但準確高效的工卡編制方法將對飛行安全和維護效率起到重要作用。

Python是近年來流行的高級動態編程語言，具有語法簡潔、學習曲線平穩、開發迅速等特點，廣泛應用于數據分析、人工智能、自動化等領域。隨著該語言的發展，大量開源工具庫被開發出來，尤其是與辦公自動化有關的工具，使低成本、高效率生成航空維修工卡成為可能。

2 算法思路

2.1 流程設計

下面以生成空客A320系列飛機8C檢例行工卡包為例進行說明。首先按照局方要求，編制出例行工卡模板，至少應包含18項內容[1]，下文中簡稱為要素。使用自動化的方式替代手工編卡，必須理清每一個工卡要素的信息流來源，手工編卡時這些要素的來源為MPD手冊、AMM手冊（一般情況下還包括SB/AD等資料，本文僅以AMM手冊編制例行卡為例）、本公司標準（如必檢項目清冊）以及統一填寫內容（如注冊號）。對這些信息進行整理、提取，使之成為結構化的數據，再以特定格式自動輸出到工卡模板中，即可得到一份完整有效的工卡。工卡自動生成流程設計如圖1所示。

2.2 信息要素提取

1）提取邏輯分析

編制文件本質上是傳遞信息，編制MTC本質上是將手冊內容與公司規范相結合。本例中需要使用的信息要素結構如表1所示。根據來源的不同，選擇不同的方式提取要素信息，并將其存為結構化的數據。

2）MPD文件

對于空客AirN@v系統中給出的MPD文件，以XLS擴展名即電子表格的格式下載。使用Python的xlwings庫能快捷讀取電子表格信息，并以JSON格式保存以便下次訪問。讀取MPD文件中所有8C檢涉及的例行維修項目，以嵌套字典的數據結構儲存，鍵名分別是“MPD號”“工作類別”“工卡項目（標題）”“門檻間隔值”等，值分別取XLS表格中的數據。

3）AMM文件

對于空客AirN@v系統中給出的AMM文件，以PDF擴展名的格式下載。Python語言有許多支持PDF文件的工具庫，如pdfminer、pypdf等，這里選用pdfplumber庫是因其對讀取表格信息的良好支持。對于表格形式的要素如“工具航材”“接近口蓋”，使用extract_ table方法將信息存為列表再嵌套為字典；對于文字形式的要素“實施步驟”，首先使用extract_text方法提取PDF中的文字信息，再使用正則表達式將步驟分為“準備工作”“實施工作”“結束工作”，并按照AMTOSS（面向飛機維護工作的支持系統）規則標記不同的段落級別[5]，以便調整格式。

4）公司標準和統一填寫部分

公司標準指的是維修單位根據自身情況制定的標準，如工卡號的編號規則、必檢項目清單、技術文件版本清冊等。以電子表格作為信息來源，同樣使用xlwings庫提取信息；對于統一填寫的內容，直接在代碼中添加編輯字符串的函數。

各個來源的要素提取邏輯如圖2所示。

2.3 信息要素輸出

2.3.1 輸出方式分析

類比手工編卡，將信息填入工卡模板中時，需要工程師處理下述幾部分工作。

1）翻譯

對于民航英文技術手冊，波音空客之間雖略有差異[4]，但均可依據ASDSTE100簡化技術英語標準詞匯實現絕大部分語句的自動翻譯。剩余使用率不高的詞匯可通過添加術語庫的形式逐步完善，達到可接受的翻譯準確率。本例中使用“百度翻譯”的通用領域翻譯API及自編術語庫實現手冊從英文至中文的自動翻譯，經實踐后確認準確率達到99%以上，見圖3的示例。

2）格式

手工編制WORD文檔形式的工卡時，格式調整的難點在于字體調整和多級段落的縮進對齊。使用Python-docx庫中的add_paragraph和add_run方法，設置參數left_indent為前文提到的段落級別標記，即可實現多級段落自動縮進；設置font.element參數為所需字體、paragraph_format參數為所需段落對齊、對齊方式等，即可實現格式的自動化編輯。

3）圖片

手工編卡時需要工程師查找參考圖片并截圖插入工卡尾部。本例中使用pymupdf庫，查詢并標記參考圖所處的頁碼，將該頁碼的AMM手冊截圖并自動插入文檔中。

2.3.2 輸出方式設計

MTC的構成包括“正文前資料”和“正文”兩大部分，其中正文前資料包含MTC識別信息、工程數據信息、構型管理信息，正文部分包含工作程序信息和施工記錄信息，正文為MTC的核心內容。

1）正文前資料

以表格形式輸出到MTC首頁。先訪問字典數據，然后按照一定邏輯編輯，最后通過docx庫表格地址定位的方法輸出到模板中，例如：

MTC編號=機型信息+廠家MTC編號+左右系統識別號；

MTC標題=MPD英文標題信息 +翻譯API返回的中文；

MTC版本信息和改版日期=公司標準中的MTC版本信息+本次是否改版。

2）正文

“工具設備”“航材耗件”“區域及接近面板”：將字典內數據以表格的形式輸出到MTC工作準備信息區域，使用docx庫的add_table方法，若字典中為空，字符串則輸出N/A。

“工作程序”：將字典中的工作程序文本用正則表達式切分為“準備工作”“步驟”“結束工作”，分別輸出到模板中對應位置，使用docx庫的add_paragraph和add_run方法，格式參數如上一小節所述。

“插圖”：遍歷字典中工作程序文本，正則表達式匹配范式為“Figure XX-XX-XX-XXX/SHEET X/X”，所處的頁碼即為參考圖片在AMM手冊的位置，使用pymupdf庫的getPIxmap方法截圖，再使用docx庫的add_picture方法插入模板對應位置。

“施工記錄欄”：如果“工作程序”的多級段落中正則表達式匹配到“subtaskxx-xx-xx”范式，該段落即為ATMOSS任務單元的起始，則在右側記錄欄添加一道橫線作為工作者信息欄。檢查者信息欄同理。

3 編程實現

程序邏輯如圖4所示，由主函數引導數據提取、數據結構化、數據輸出三個模塊循環。主函數如圖5所示，輸出工卡示例如圖6、圖7所示。

1）主函數

原始數據文件導入，循環生成工卡。

2）數據提取模塊

實現方式為pdfplumber庫、xlwings庫、pymupdf庫、正則表達式及自編函數處理統一填寫的字符串。

3）結構化數據字典

將各要素儲存為嵌套字典的格式，如“MTC標題”的訪問路徑為“數據字典-MTC識別信息-MTC標題”。

4）數據輸出模塊

實現方式為docx庫、網絡翻譯API、自編格式調整函數、圖片插入函數。

4 結束語

由于缺乏大規模文件管理系統支持，中小型維修企業尤其是獨立維修單位在工程文件管理上自動化程度偏低。基于Python的自動化工卡編制方法成本低、速度快、準確率高，是工程管理實踐中良好的輔助工具。該系統已在實際工作中取得了良好的效果，在節約人力成本的同時，大幅減少了紕漏引起的人為差錯。

參考文獻

[1]中華人民共和國.航空維修工作單的編制 MT/T 3010-2006[S].

[2]鄧文威，駱博雅.機務工程文件系統建設淺析[J].航空維修與工程，2015，293（11）：88-89.

[3]史珂.民用航空器維修工作單編制常見問題分析[J].民航學報，2020（3）：82-84.

[4]陳壽全.淺析空客和波音航空英語差異[J].成都航空職業技術學院學報，2019，35（2）：84-88.

[5]譚斌.維修方案與S1000D定義標記元素對應分析[J].軟件，2014，35（6）.