航空维修业追逐技术重启

多年来，航空维护、维修和大修 (MRO) 行业见证了技术创新的逐步采用，有时甚至是尝试性的采用。通用航空制造商协会适航和监管事务主管乔·桑比亚斯 (Joe Sambiase) 表示，现在，人工智能 (AI) 等进步为加速该行业从“纸面”企业向致力于数字化转型的企业发展提供了机会。    

“我认为人工智能实际上代表着一个非常重要的安全改进机会，”桑比亚斯在范堡罗航展前的一次采访中告诉AIN。“如果你想想我们在过去一百年中取得的不同安全改进，我们会继续发展其中的每一项，无论是技术、培训还是可靠性。所以我们不断增加这些，但偶尔也会有一些新的机会出现。我认为人工智能就是其中之一。”

不过，他解释说，对现代基础设施进步的需求仍然是采用全数字化流程的障碍。“因此，显然政府机构需要资金和资源来实施软件和硬件，然后培训员工如何使用它，”他解释说。“我们实际上对制造商、运营商和维护组织进行了调查，以了解他们如何使用数字数据以及在何处不能使用数字数据。我们发现，组织需要编写的许多内部程序和手册等内部事务都可以在数字平台上完成。”

Sambiase 指出，虽然 MRO 提供商可以访问“世界上所有的信息”，但他们无法快速处理这些信息，无法利用这些信息做任何有用的事情。但是，只要信息以数字格式存在，人工智能就可以比当今的流程更快地获取这些数据并产生有价值的东西。“我们仍然需要深入研究，以确定这些信息是否属实，”Sambiase 解释说。“但我认为至少从初步研究的角度来看，人工智能可以帮助我们到达那里并开始很快发现趋势。”

他补充说，数字化也是支持发动机健康监测系统的先决条件，使机械师能够实时提取数据并持续监控。此外，数字化还适用于所谓的数字孪生的使用，数字孪生可复制实际发动机的所有系统和所有数据。“我们可以在实际操作之前，先在数字孪生上进行测试和更改，并完成我们需要做的事情，”Sambiase 说道。“我们还可以监控数字孪生，因为它背后有数字数据，让我们可以进行分析，[例如] 风险分析、性能分析、可靠性分析。”

普惠的工业 4.0 之旅

采用数字孪生技术的公司包括普惠公司，该公司自身的工业 4.0 历程已大幅提高生产和 MRO 环境中的效率。在最近接受AIN采访时，普惠公司售后市场全球运营技术和 CORE（以客户为导向的成果和卓越）总监 Gilbert Sim 解释了工业 4.0 如何结合数字孪生技术来提高效率并带来安全效益。

“工业 4.0 实际上是我们从自动化和机器人技术中获得更多收益的部分，但与此同时，我们也在其中加入了人类元素，”Sim 解释道。“这就是我们所说的协作机器人，实际上是人与机器之间的协作。这就是工业 4.0 发挥作用的地方。在进入工业 4.0 之前，我们的大多数流程仍然非常劳动密集型……但这个数字孪生……让我们能够模拟我们想要的布局。它让我们可以按照自己的意愿放置机器。”

机器人技术的作用

例如，Sim 补充说，维修店的预检流程包括从不同角度拍摄发动机照片。他指出，这些照片的质量因技师而异，因此很难预测标准。

“所以我们所做的就是通过这种自动化技术，我们实际上插入了一个检查协作机器人系统，该系统将对这个机器人进行必要的调查编程，”Sim 说。“现在，只要按下按钮，机器人就会绕着发动机转，收集照片……系统实际上会生成照片（以纳入报告）。”

与此同时，普惠公司已经从其新成立的新加坡技术加速器 (STA) 中获益，该加速器已出现 30 多项创新，以最大限度地提高 MRO 生产力。该公司宣布与新加坡经济发展局合作，于 2022 年建立技术加速器计划。目前，STA 与 20 多家新加坡公司合作，开发商用航空领域的新技术。普惠公司表示，其项目重点关注自动化、先进检测、互联工厂和数字孪生，并指出该公司已在其位于新加坡的四个 MRO 设施中应用了这些创新。

“我们特意在新加坡设立这个技术加速器，这样我们就可以近距离支持亚太地区的站点，同时与康涅狄格州的总部保持密切联系，”Sim 指出。 

人工智能零件追踪

另一个减少或消除对文书工作的依赖的例子是，总部位于美国的 Alitheon 公司发明了一种利用人工智能识别假冒和二手零件的方法。Alitheon 的系统已在汽车、奢侈品和贵金属等领域投入使用，其航空航天版本已历经四年半的开发，据公司首席执行官 Roei Ganzarski 称，该系统已引起 MRO 供应商和航空公司的极大兴趣。  

Ganzarski 向 AIN 描述了他的公司检测不良部件的系统如何应用于航空航天工业。

“所以我们所做的基本上就是挑战航空航天业的现状，也就是与文书工作有关的一切，”他解释道。“文书工作可能是实际的纸质文件，也可能是数字文件。这并不重要……文书工作很容易伪造。你只需编写一份新文件，将其附在一张纸上，并显示序列号或条形码。我们所做的就是告诉大家，忘掉文书工作吧。在我们的案例中，让我们使用先进的机器视觉或光学人工智能来确保零件就是你认为的那样。”

Alitheon 开发了一个平台，可以检测零件的细微差异并确定其是否符合制造公差。“我们可以使用传统标准相机看到……这些公差带内以及制造过程中的各种细微缺陷、特征或方面，”Ganzarski 说。“所以我们找到了一种方法，使用标准的现成相机查看这些东西，并将它们编码成数学表示。你拿出手机，拍下零件的照片，它会告诉你，这实际上是 OEM 刚刚发送给你的零件编号 12。”

例如，对于加拿大庞巴迪公司来说，这种人工智能技术进步可以帮助预测零部件库存。庞巴迪售后产品和服务高级总监 Elza Brunelle-Yeung 指出，该公司的人工智能之旅始于大约四年前，就在新冠疫情爆发之前。一旦疫情开始导致交货延迟和零部件供应有限，预测库存需求的能力就变得更加重要，无论是对第三方 MRO 供应商还是庞巴迪本身而言。

“该项目非常非常成功，我们正在使用这些人工智能模型，利用现实数据来生成准确的备件预测，”Brunelle-Yeung 解释道。“我想说，我们能够做得相当不错，为他们提供所需的零件。”

接下来，庞巴迪将基于人工智能的先进技术引入其“联网飞机”平台，开发了一个向客户提供维护建议的模块。该计划本质上是一个称为 Smart Link Plus 的商务航空健康监测单元，它允许飞行和维护人员快速确定优先级并主动排除飞行警报故障。该计划的核心是通用电气提供的 Smart Link Plus 盒，它收集、存储和传输飞机数据，使操作员能够快速跟踪、排除故障和派遣机械师。  

Smart Link Plus 盒负责收集这些数据，然后将其传输到地面，在地面进行解码、解密，并发送到庞巴迪的云端，以整合整个机队的数据。

数字“魔法”

“这就是奇迹发生的地方，”Brunelle-Yeung 说道。“这就是我们能够为客户提供更高层次见解的地方。”

庞巴迪的 MyMaintenance 应用程序让维护主管能够访问来自飞机的关键信息，无论飞机位于何处。“它能够在飞机通过高速连接飞行时发送较小的数据，”Brunelle-Yeung 解释道。

当飞机着陆时，它会自动传输所有大数据，通常是通过蜂窝网络传输。“因此，这项服务包括全球蜂窝覆盖，但如果机库中有 Wi-Fi，也可以通过 Wi-Fi 传输，”她补充道。“因此，小数据、大数据，所有这些都整合到了这个应用程序中。”

截至去年 4 月，庞巴迪几乎整个 Global 和 Challenger 系列均已获得加拿大交通部、欧洲航空安全局和美国联邦航空局的 Smart Link Plus 批准。

Brunelle-Yeung 指出，该平台在购买新飞机的客户中获得了“非常高的接受率”，并补充说 Smart Link Plus 盒出现在“绝大多数” Global 7500 和 3500 上。她补充说，庞巴迪已经看到对以前交付的飞机进行改装的需求势头越来越大。

与此同时，该公司在人工智能方面的工作也适用于其电子商务模块，庞巴迪通过该模块销售备件。“在 MRO 技术背景下，当你购买备件时，并不总是很清楚你还需要什么，”Brunelle-Yeung 指出。“当你购买那个零件时，你需要进行大量的研究或了解你还需要购买什么。好吧，我们开发了一个模块，作为电子商务的一部分，它可以向我们的客户提供建议。”

图像分析

通用电气航空航天公司的 MRO 首席制造工程师 Nicole Tibbets 表示，对于通用电气航空航天公司来说，人工智能使工程师能够处理高级图像分析中包含的数据。从研发角度来看，通用电气公司的大部分产品组合都以标准图像捕获为中心，借助这些图像捕获，人工智能和图像分析可以确定操作员还能飞行多长时间。“然后，我们基于分析的维护团队和基于物理的模型提供的所有数据都会回到设计中，”Tibbets 解释说。“这确实是一个完整的生命周期，因为它们可以为设计提供信息，说明这些组件在哪里以及如何出现故障。因此，当他们推出下一代一级叶片、一级喷嘴或燃烧室时，我们的耐用性得到了提高。”

GE 还采用了一些虚拟现实技术来加速和标准化培训，让受训人员在执行手动任务的同时，能够直观地看到特定功能。“它的另一个真正好处是线路维护活动，”Tibbets 指出。“因此，如果您有多个线路维护活动团队，分布在世界各地，您如何确保所有线路维护技术人员都接受过相同的培训，或者如果他们发现发动机有缺陷，他们知道如何及时修复？所以这可能与人工智能关系不大，而是如何创建新的培训制度，让人们能够在高度监管的行业中快速提高学习曲线。”

GE 采用的另一项进步是增材制造，例如，可以对压缩机翼型进行尖端修复。随着压缩机的老化，尖端间隙会减小，从而导致发动机效率下降。“增材制造是一个非常有趣的修复领域，因为它确实可以让你制作一些有趣的几何形状，”Tibbets 解释说。“然后，显然，它为你提供了一些独特的材料特性，让你可以构建失去尺寸公差的备用表面。”

此外，增材技术取代了焊工对每个单独尖端进行操作的需要，从而实现了批量生产。“我们有夹具、托盘和大型粉末金属床，使我们能够在更小的占地面积内同时生产多达 16 个翼型，”她指出。“因此，它使我们能够以更少的劳动力实现产能提升。”

StandardAero 设定 AR 标准

总部位于亚利桑那州斯科茨代尔的 MRO 提供商 StandardAero 已经积极将自动化创新和“大数据”等概念应用到其日常活动中，并花了近一年的时间准备在其维护活动中采用增强现实 (AR)。

StandardAero 发动机运营总监 Jamie Gardner 领导着该公司位于德克萨斯州圣安东尼奥的 CFM Leap 工业化进程，他介绍了 AR 眼镜的应用和优势。Gardner 解释说：“我们需要做的事情之一就是确保能够教会我们的学生和受训人员如何正确地进行测试。许多 [受训人员] 都是视觉学习者，这取决于他们所处的学习阶段。因此，这项技术不仅让我们可以实时录制视频，还可以在室内电视屏幕上投影出来……而且这项技术还能够让我们通过应用程序调用这些内容。所以，如果我愿意的话，我可以通过手机查看团队在培训过程中的情况。”

StandardAero 计划最终将这项技术应用于其支持的所有动力装置，例如，它可以让客户一览无余地查看内窥镜检查，从而更好地了解发动机内部的情况，Gardner 解释道。“您知道如何解读，以及手册中的内容与技术人员通过内窥镜看到的内容之间是如何发展的，”他说。“您实际上能够打破障碍，开始谈论手头的实际问题。”

这款眼镜由印度信息技术公司 Tech Mahindra 提供，它还支持红外检查和热成像，让用户能够在测试环境中发现发动机的排气泄漏和热点。Leap 工业化高级副总裁 Lloyd Barker 补充道：“此外，我们还将实施另一项措施，即在生产线上进行关键步骤时，无论是高压涡轮、低压涡轮、核心组件，还是变速箱的一些内部工作。我们将实际记录并投影到生产线上，让人们可以实时看到工作过程。”

Barker 补充说，StandardAero 预计将于 3 月底引入其首批 Leap 发动机进行持续发动机维护 (CTEM) 活动（即快速车间访问），包括高压涡轮 (HPT) 罩壳更换的工作范围。他解释说，该公司计划在 2024 年中期为 Leap 引入功能和性能发动机测试，并在年底前实现 Leap 性能恢复车间访问 (PRSV) 能力。