民机数字化运营支持研究与方案设计

刘 衣,任 融,魏严锋,王志强

(1.上海飞机客户服务有限公司，上海 200241; 3.中航飞机西安民机有限责任公司，西安 710089)

民机数字化运营支持研究与方案设计

刘 衣1,任 融1,魏严锋2,王志强1

(1.上海飞机客户服务有限公司，上海 200241; 3.中航飞机西安民机有限责任公司，西安 710089)

数字化运营支持是未来民机客户服务市场竞争的核心因素;未来民机型号的成功，不仅需要飞机设计于与制造的成功，更需要可持续数字化运营支持技术的成功;基于大数据分析的云端交付模式与信息安全防护体系，构建数字航空环境提供“智能服务”，搭建适合国产民机的数字化运营支持体系，保障国产民机商业成功;概述了数字化运营支持技术，总结出其定量化、实时化、综合化、智能化的特点;民机数字化运营支持以先进信息技术为基础，为航空公司提供数据分析、知识关联、智能辅助工具及预见性软件应用，变革运营信息的收集、传输与利用模式，从而不断提高民机安全性、可靠性、经济性与环保性；数字化运营支持是当前国际民机客户服务领域重要的技术手段与商业模式，更是未来民机客服的发展方向。

民机；运营支持；数字化客户服务

0 引言

飞机曾是信息与计算的“孤岛”，如今已成为数字化运营支持环境中不可或缺的“节点”。驾驶员与乘务人员可随环境调整操作，以降低燃油消耗、优化飞行操作，航空公司可实时获取飞行数据进行飞机实时监控与健康管理。数字化运营支持技术是随着B787、A350为代表的新一代民机出现的运营服务理念[1]，依托波音e-Enabled战略、空客e-Solution解决方案融合民机运营支持与先进信息技术集成发展。

数字化运营支持与数字化飞机是相辅相成的统一整体(如图1)：一方面，飞机本身新增大量功能特性，软件与计算需求随之增加，系统集成复杂度也相应增大；另一方面，主制造商将数字化理念整合贯穿到运营服务价值链下游，为航空公司、MRO(Maintenance, Repair and Overhaul, 维修厂商)和供应商等提供“面向客户的全寿命周期数字化服务”。

图1 数字化运营支持与数字化飞机

本质上，数字化运营支持技术是主制造商应对民机市场激烈竞争的一种策略与愿景。飞机技术、使用性能趋同化[2]，服务产品、市场定位同质化更激化了民机市场的竞争程度。为保证机型市场竞争力，主制造商需在飞机研制初期搭建数字化运营支持平台，采用并行工程的思想与系统方法[3]实现产品设计、制造、服务过程的协同化。在市场和技术的双重驱动作用下，“方案化、信息化、实时化”的数字化运营支持技术将成为未来民机发展的主要方向。

1 民机数字化运营支持定义与特点

1.1 民机数字化运营支持定义

民机数字化运营支持是以“互联网+、云计算、大数据分析、人工智能”等先进技术手段为基础，通过数据分析、知识关联、预见性软件及智能辅助工具变革飞机运营信息的获取、传递与利用模式，为航空公司增强飞行安全、提高签派可靠度、降低运营成本。从而不断提高民机运营的安全性、可靠性、经济性与环保性。

1.2 民机数字化运营支持特点

民机数字化运营支持是一种面向超复杂系统提供信息与技术支持的服务模式，通过系统互联与系统集成提高民机运营效率，增强飞机市场竞争力。从实践来看，数字化运营支持技术可有效拓展民机客户服务范围(如图2)，为新型客户服务产品研制奠定基础。民机数字化运营支持具有定量化[4]、实时化、综合化、智能化的特点。

图2 数字化运营支持环境

1)定量化：数字化运营支持通过模型化、定量化传输与解决实际运营问题，支持各类问题的定量化分析与处理；

2)实时化：实时接收飞机数据信息，分析运行及维护数据、故障信息，结合设计信息、制造信息、知识库及专家团队提供相关专业知识、历史数据、排故措施、维修方案等信息，依托电子化手段实现数据实时化支援，有效提高航空公司运行效率；

3)综合化：建立空天地一体的数字化、网络化数据交互及分发环境，实现将飞机与地面的实时连接，完成主制造商、航空公司、机场、MRO、供应商信息与数据的高效互联互通；

4)智能化：通过云计算、大数据分析等手段辅助客户从海量运营数据中挖掘隐藏关系与运营规律，预测维修计划及航材需求，通过空天地一体化和数据实时化实现运营智能化。

2 数字化运营技术发展现状

2.1 国外技术发展现状

2.1.1 波音公司E化战略

波音公司认为在21世纪ATS(Air Traffic Services，航空运输系统)最重要的改进来自集成信息的智能化应用，集成(Integration)和关联(Connectivity)是两个关键因素。为此，波音公司于2003年6月推出e-Enabled(E化)战略，借此整合价值链的各个环节，将飞机信息与地面系统、服务及解决方案形成网络，帮助改善航空公司经营效率和盈利水平，同时差异化波音公司服务产品。E化战略思想是将飞行中的飞机纳入航空公司网络中，完美连接所有与飞机维护、飞行运行和乘客需求相关的数据和信息系统，整合民机下游价值链，进而实现利益相关方的互利共赢。

E化战略核心组件包括：机载核心网络、波音高速因特网服务、机组人员调度软件、飞机健康管理系统、便携式维护助理、综合材料管理、电子飞行包、虚拟专用网络VPN(Virtual Private Network)及MyBoeingFleet平台。各项组件均可通过www.MyBoeingFleet.com(如图3)网页进行登录使用。2012年，波音推出Boeing EDGE服务品牌，提供物料服务、机队服务、飞行服务、信息服务、客户支援和综合服务解决方案。

图3 波音E化战略平台

2.1.2 空客公司e-Solutions战略

空客公司于1997年开始利用网络技术与客户进行沟通，先后推出通过在线航材查询系统(Spares.airbus.com)和AOLS在线服务系统。2003年，空客公司推出e-Solutions战略搭建airbusworld网站。相较于波音的MyBoeingFleet平台，空客提供大量针对飞行运营工程师、飞行员、安全管理人员、维修人员和工程人员的创新软件和模块化工具。当波音使用Boeing EDGE作为其新一代客户服务的品牌时，空客也相应提出了Airbus + By Airbus战略(如图4)，连同供应商提供维修和工程(Maintenance & Engineering)、飞行运营(Flight Operation)、培训(Training)、集成化信息技术(Integrated Information Technology)解决方案。空客e-Solutions战略的目标是为航空公司客户提高运营效率和机队可用性的同时，最大化减少运营成本、最小化投资风险。

图4 空客e-Solution解决方案

2.2 国外技术发展特点归纳

综合波音e-Enabled战略与空客e-Solution解决方案，可总结出国外数字化运营支持技术的发展特点如下：

1)以先进理念推动服务模式更新：配备先进设备设施与人员的同时，引进先进理念使软/硬件相匹配，通过并行工程理念快速化产品推出，最大化先进理念与先进模式的优化效果；

2)以信息化促进服务方式进步：引入多元信息化手段替代传统服务方式，充分缩短服务准备及服务实施时间，提高效率；

3)以集成化促进系统统一研发：将先进理念、先进模式与系统匹配形成整体化解决方案，规避不同设备或系统间的信息孤岛，有效避免开发成本浪费。

2.3 国内技术发展现状

目前，我国民机企业在数字化运营支持领域尚处于起步阶段。国内数字化运营支持业务系统个体特异性强，不同类型的业务系统之间缺乏资源衔接与有机整合，存在较大的数据冗余与管理冗余，导致客户服务成本高、效率低。另外由于缺少民机客户服务经验，存在数字化基础弱、无统一标准，无完备数字化战略等问题，与国外制造商尚存较大差距。综合研判，可归纳出我国面临挑战如下：

1)国际领先企业已形成了较完备服务方案，加之累计的丰富型号经验，数字化运营支持技术存在一定技术壁垒与准入门槛；

2)国内民机企业对数字化运营支持技术普遍认识不足，相关组织结构不完善，缺乏完相关技术研究与架构设计；

3)现存应用及系统参差不齐，零件设备管理无序且方法陈旧，但较大航空公司已适应与波音、空客等较完备的数字化运营支持服务，存在较大市场投入难度。

3 数字化运营支持技术目标

数字化运营支持技术服务于民机全生命周期运营,旨在从根本上提升民机的市场竞争能力，拟实现如下目标(如图5)：

图5 数字化运营支持目标

1)建立空天地信息一体化的数字航空环境：通过智能文档、电子日志、电子飞行包、机载软件等系统实时联通飞机状态信息、故障信息、运行信息等维护数据，实现飞机与地面的实时连接；

2)建立大数据分析能力：为客户提供实时监控、飞行数据、维修数据及备件支援等服务，支持运行决策生成，提高运行安全性与经济性，促进民机服务新业态、新模式的形成；

3)建立云端交付模式：通过移动APP、公有云、私有云、云门户等多元化交付方式满足客户化需求，同时支持多种易扩展方式交付运营所需的系统、软件及应用；

4)提供“智能服务”：通过整合知识资产(行业/领域专业知识、历史数据库、实时知识工具和流程)、分析能力和自动化流程，构建在线培训、构型管理、敏捷维修、3D展示等智能服务项目，将被动的响应服务逐步转变为主动型预测响应服务，同时开拓更多预见性智能服务交付；

5)建立信息安全防护体系[5]：集成一系列与信息技术密切相关的服务系统，需具有高安全性与高可靠性，从网络、系统、终端、用户、数据等方面进行确保。将运营支持的最终过程看作是数据采集、传输、交换、分析、处理的管理工程，最终完成的服务“产品”。

4 数字化运营支持架构设计

4.1 数字化运营支持架构方案设计

本架构方案基于云计算平台进行展开，依托不同类型业务部署相应应用组件，通过面向服务的架构(Service Oriented Architecture，SOA)将业务信息技术领域分为无关联和松耦合的功能单元(如图6)，将不同功能单元包装为客户服务项。通过有序有选择地重用最大限度利用上述服务项实现特定服务解决方案。

图6 数字化运营支持总体架构

系统部署采用“云计算平台”+“多业务应用”+“多交付模式”的全新业务生产模式。作为搭建数字化运营支持业务的支撑，“云计算平台”的弹性使用、虚拟化机制与普遍接入[6]特点有利于高效完成数据传输、存储与处理功能。“多业务应用”指各类通过SOA架构挂接在云平台上的业务支撑服务及相关工具，用以实现诸如航材支援、敏捷维修、在线培训、构型管理等业务。“多交付模式”则指通过互联网门户、移动APP、云端等多种途径对应用进行访问，不再仅仅局限于PC端的访问方式。

4.2 数字化运营支持架构内容

基于互联网+、智能维修、绿色飞行、驾驶舱无纸化等先进民航理念，将软件及数据自动化部署、电子飞行包、构型管理、敏捷维修、数字化技术内容管理、航材支援、在线培训、大数据分析、实时监控与健康管理等业务进行数据融合、系统集成与服务创新，在确保数据与网络信息安全的前提下，建立一系列用户可定制的数字化解决方案，满足不同IT实施能力航空公司用户的需求。

1)软件及数据自动化部署：建立机载软件(LSAP，Loadable Software Airplane Part)及数据的统一管理机制，进行LSAP及数据的传输流程管控[7]、系统构型管理和加载过程管理，以实现LSAP及数据的发布、验证、签名、传输、加载等业务的自动化；

2)电子飞行包：支持飞机故障信息记录与传达，提供与维修系统、签派系统接口，可实现飞机性能计算、航路图/机场动图显示、天气预报、电子飞行日志记录、飞行手册浏览、数据/通信管理和视频监控等功能，同时提供安全、简化的飞行运行类信息管理；

3)构型管理：建立全寿命周期数据与服务产品构型管理。通过具有唯一性、规范性的构型标识，流程化、标准化的构型控制，即时性、一致性的构型纪实支持有效的构型审核功能，实现对所有相关的业务数据的构型控制和客户化管理；

4)敏捷维修：通过智能文档和视觉导航快速、精准定位故障，制定最佳维修策略，辅助维修工程人员进行飞机系统故障排除、结构修理、零件管理、工卡编制、方案优化，并对飞机故障、参数状态等信息进行管理；

5)交互式电子出版物：优化数据存储、编制、分发过程，实现源数据跟踪与更改闭环控制，实现交互式技术出版物交付；支持数据智能搜索与链接，帮助快速生成客户化技术信息；

6)航材支援：建立航材从制造、交付、使用、修理/保养，直至报废的全寿命周期管理机制，对航材使用情况以及支援状态进行记录、追踪和管理，实现航材日常管理、航材支援、航材维修等多样化功能，提供在线备件查询与虚拟航材共享服务，提高航材保障率和服务水平；

7)在线培训：以客户培训需求为导向，以民用航空法规为标准，实现全类别全过程培训数据的记录、跟踪、分析与反馈与运行管理。建立集成培训资证管理、大纲编制、课程开发、学习管理、成效评价于一体的在线培训系统；

8)大数据分析：搭建开放式、模块化、灵活柔性的大数据分析平台，综合飞机运营数据实现FOQA(Flight Operation Quality Assurance，飞行品质分析)、MOQA(Maintenance Operation Quality Assurance，维修品质分析)，提供客户化的维修方案与飞行运行方案分析服务；

9)实时监控与健康管理：通过空地数据链实时接收飞行数据进行故障识别与和诊断，提前做好阶级准备与维修准备工作，有效缩短飞机停场时间提高运营效率。

5 结论

数字化运营支持能力是未来民机市场核心竞争因素。未来民机型号的成功，不仅需要飞机设计、制造、试飞的成功，更需要可持续的数字化运营支持技术的成功。

国产民机数字化运营支持技术的发展与实践应依托国内蓬勃发展的信息技术，创建主制造商与客户、供应商的共同利益关系，在充分调查了解市场及客户需求的基础上，从战略高度规划顶层架构，最终成为国产民机立足世界航空领域ABC阵营的坚实基础。

[1] 马小骏. 面向客户服务的民用飞机健康管理系统的若干问题研究[D]. 南京: 南京航空航天大学， 2014.

[2] 范 平, 范玉青. 突破技术趋同,波音再现竞争优势——对大型飞机研制技术的战略性分析[J]. 航空学报, 2008, 29(3): 707-715.

[3] 袁 立, 谭红毅, 王桂楠, 等. 并行工程与敏捷研制管理在飞机研制中的应用[J]. 航空制造技术, 2014, 3: 26-29.

[4] 程 芳. 论数字化管理在首都机场运行控制中的应用[D]. 北京:北京邮电大学， 2009.

[5] 杨 洋. 基于云计算技术的安全问题探究[J]. 电脑知识与技术, 2012, 10(8): 6690-6692.

[6] 朱 丽, 姜怡华,等. 云计算——企业实施手册[M]. 北京: 机械工业出版社，2011.

[7] 葛忠汉. e化系统——新一代民机应用的创新技术[J].国际航空杂志, 2010,4: 51-53.

A Research and Protocol Design of Digital Operation Support for Civil Aircraft

Liu Yi, Ren Rong, Wei Yanfeng, Wang Zhiqiang

(1.Shanghai Aircraft Customer Service Co.Ltd, Shanghai , 200241, China;2.AVIC Aircraft Xi’an Commercial Aircraft Co.Ltd, Xi’an 710089, China)

Digital operation support is the key for competition of civil aircraft in the future. The success of civil aircraft in next generation depends not only on the design and manufacturing, but also on sustainable digital operation support. The establishment of EIS-by-cloud and security systems through big data analysis, and the digital operation support for civil aircraft, plays a key role in civil success of domestic civil aircraft. In this paper, we summarized the digital operation support technology and its quantification, synchronization, comprehension and intelligence. Based on advanced information technologies, digital operation support for civil aircraft provides data analyzing, knowledge correlating, intelligent auxiliary tools and predictive software applications. With the change of information collection, transmission and utilization, digital operation support would continuously improve the safety, reliability, economical efficiency and environmental protection of civil aircraft. Digital operation support is currently the major technical mean and business model, and will be the trend of customer service in the future.

civil aircraft; operation support; digital customer service

2016-12-15；

2016-12-30。

刘 衣(1975-)，男，辽宁人，学士，工程师，主要从事民机数字化客户服务与数字化运营支持相关工作方向的研究。

1671-4598(2017)02-0204-04DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp

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