从飞机健康监测到飞机健康管理

飞机健康管理的分层准备。郭跃2023年底，国际航空运输协会（IATA）更新了其关于飞机健康管理（AircraftHealthManagement,AHM）的白皮书，新增了过去一段时间飞机健康管理领域主要参与者的一些观点，提出了实现飞机AHM的近中远期目标和标志性成果。国际航协预估引入该方法或可使航空公司每年节省约30亿美元的维护成本，同时强调在将该方法真正引入航空公司实践的过程需要整个航空业广泛参与，其中航空标准制定组织的作用是十分重要的。本文将对该白皮书的主要内容进行简要介绍，供读者参考。据航空公司统计，飞机起飞每延误1小时带给航司的经济损失在1万美元以上，而航班取消的经济代价甚至可能高达10万美元。管理飞机的技术可用性是确保飞机能够按计划执行飞行任务，减少因技术故障引起的航班延误或取消给航空公司带来的经济损失的关键。飞机维护方式经历了数个阶段的发展，从最初的纠正型，即一旦设备损坏并未能履行其预期功能就修理设备，发展到包括定期维护、大修和更换设备等内容的预防性维护。但经验数据表明，对于普通运营商来说，超过70%的定期维护计划中的“故障查找任务”最终以“未发现故障”告终，这显然带来了人力成本和飞机运营时间的浪费。预防性维护基于飞机进行的维护越多，其可靠性就越好的信念。这种观点是由于全面应用了故障的“浴盆模型”及其假定的磨损区，但同时忽略了不必要的维护操作可能给原本稳定的系统注入额外的故障率。利用飞机健康管理将预防性维护升级为基于状态的精准维护，在故障发展为影响飞机技术可用性的功能故障之前加以解决，提高飞机的准点率和出勤率的同时降低航司运营成本，是当前航空运输业重点发展方向之一。飞机健康管理的概念飞机健康管理（AircraftHealthManagement,AHM）是使用飞机结构及各系统（包括推进系统）的健康监测数据来调度飞机所需维护行动的能力，飞机健康管理分为感知、获取、传输、分析和行动（SATAA）5个阶段。飞机健康管理是一种先进的飞机维护方法，其对故障和失效（FaultvsFailure）加以区分，定义失效（PtoF）间隔，并计算组件的剩余使用寿命（RUL）。预测性维护（PredictiveMaintenance）通过收集的数据对未来事件进行预测，回答“飞机会在何时出现什么问题”；处方性维护（PrescriptiveMaintenance）通过添加适应和优化功能来提升预测能力的维护过程，其不仅能够预测将发生的事件的“内容和时间”，而且还建议如何解决事件。飞机健康管理的实施是有前提条件的，飞机的设计批准持有人/原始设备制造商和运营商需要达到必要的准备水平，并承担与其作为监管机构认可和批准的角色一致的飞机健康管理特性。飞机健康管理的优势和不足统计数字表明，对于不同的飞机类型和使用类别/目的地/市场，计划维修占飞机合计维修时间的比例在2/3到4/5之间。但从航空公司的角度来看计划外的飞机维修导致的非运营时间比计划内的飞机维修要高得多，减少计划外维护事件造成的运营中断的能力对航空公司尤其有吸引力。飞机健康管理的最重要的同时也是最吸引航空运营商兴趣的优势即在于此，其可将许多不可预测的维护事件转换为可预测的事件，并对它们进行适当的计划，达到优化飞机技术可用性的目标。虽然飞机健康管理在提升飞机维护效率方面有极高的价值，但飞机健康管理不应被视为飞机维修的灵丹妙药，它始终取决于所提议的解决办法的能力。考虑维护任务的适用性和有效性将是决定性的标准，因为测量服役飞机的性能损失、退化和状态有时在技术上具有挑战性，而且可能成本过高。向飞机健康管理的渐进过渡随着远程数据连接和支持飞机健康管理的机载组件/系统的逐渐可用，航空业向具备飞机健康管理能力集成的进度将逐步加快。向飞机健康管理的过渡必将是一个逐步推进的过程。在这一过程中，传统飞机可以通过改装和升级逐步具备飞机健康管理功能，从而在新技术完全普及之前实现部分效益。这种渐进式的过渡不仅能够减少技术更替带来的风险，还可以为新技术的全面应用打下基础。监管平衡航空监管机构在认证、授权和监督飞机健康管理集成以确保安全和可靠的民用航空运营方面发挥着关键作用。有效的监管框架以及监管机构与行业利益相关者之间的协调对飞机健康管理的实施至关重要。监管平衡是实现飞机健康管理成功应用的重要因素。监管机构需要确保飞机健康管理系统和方法的可靠性和安全性，同时也要鼓励创新和技术进步。飞机健康管理需要在安全框架内被应用，并逐步取代传统方法，这样不仅可以提高飞行器的安全性和效率，还可以推动整个行业的发展。观点从飞机健康监测到飞机健康管理的转变代表了飞机维护技术的一次重大演变。通过利用先进的数据分析、人工智能（AI）和机器学习（ML），飞机健康管理提供了一种积极主动和动态的飞机维护方法，确保高水平的技术可用性和运营效率。监管框架和行业标准将在促进这一转变方面发挥关键作用，使航空业能够实现经济优化的飞机技术可用性。总的来说，飞机健康管理的引入和发展为航空业带来了巨大的潜力和机会。它不仅能够提高飞行器的安全性和可靠性，还能够通过更高效的维护和运营模式降低成本。然而，实现这一目标需要整个行业的共同努力，包括技术研发、标准制定和监管协调。只有通过各方的协同合作，才能真正发挥飞机健康管理的全部潜力，推动航空业的可持续发展。通过全面实施飞机健康管理，航空公司可以实现更高的技术可用性、更低的运营成本和更高的客户满意度。这不仅对航空公司本身有利，对整个航空产业链，包括制造商、供应商和维护服务提供商，都是一次重大的变革机遇。在未来，随着技术的不断进步和应用的深入，飞机健康管理有望成为航空业的新标准，带来更加安全、高效和可持续的航空运输服务。