“AR+VR”塑造航空新业态

刘思静

航空产品由于系统复杂、精度要求高，其质量非常依赖工程人员的技术水平。因此，现代航空产品的高质量要求与产品研制周期和人员培训之间的矛盾越来越突出。为了解决这些问题，勇于创新的工程师们开始向其他行业借鉴经验，通过虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）和大数据的应用，彻底颠覆了传统的飞机制造、维修、培训方式，航空智能制造的发展翻开了新篇章。

VR培训模拟器

相对于制造企业，航空公司在VR技术的应用方面走在了前列，一些公司很早就将VR技术应用于提升乘客的乘机体验。以新加坡航空为例，公司為每位机组人员配备了一副微软公司的VR眼镜，能够方便地识别每位乘客的身份信息，包括旅程终点、同伴旅客、餐饮喜好、过敏史或其他健康信息等。如此一来，空乘就可以更快速、有效地解答乘客的常见问题。

发动机制造商普惠公司受此启发，将VR技术应用到其最新的GTF发动机维修培训中。2017年，普惠公司公开展示了其正在研发的GTF发动机VR培训模拟器。普惠表示，过去传统的发动机维修培训需要给每位学员准备厚厚的纸质材料，有了VR培训模拟器后，将不再需要这些材料。

借助VR技术，参加培训的工程师和维修人员可以直接看到发动机各部件在实际工作时是如何运转的，这是绝大多数人第一次目睹这一场景。VR培训模拟器将发动机维修人员从过去传统的平面二维世界带入了立体的三维世界，通过详尽的三维动画短片，普惠公司可以向维修工程师直观地展示GTF发动机中各个零部件是如何相互配合进行运转的。例如，在培训过程中，教员可以使用VR技术将发动机短舱移除，让学员直观地看到当短舱从发动机上剥离后会出现什么情况。

目前，普惠已经开始将GTF发动机VR模拟器用于员工和客户培训。随着VR技术的不断成熟和更多VR工具的推出，普惠计划将VR技术应用于公司其他型号发动机的维修培训。除了普惠之外，业内其他企业也在积极探索VR技术的应用。

知名航电系统供应商罗克韦尔柯林斯公司正在开发一个VR技术平台，希望将VR技术用于从内饰座椅设计到技术人员培训等多个业务领域。早在2014年，罗克韦尔柯林斯公司就与WorldViz虚拟现实软件公司合作，开发了专门用于维修培训的VR应用工具。通过虚拟现实设备Oculus Rift，使用者可以身临其境地“进入”飞机驾驶舱，进行故障诊断与排除。

知名维修企业Magnetic公司2017年推出了一项3D可视化飞机内饰体验服务，使VR技术成为客户参与客舱内饰设计的强大工具。以往，客户在挑选内饰材料时，只能通过手掌大小的皮革或地毯样品选择内饰方案，这就会发生客舱完工后的效果与客户的预想出现偏差的情况。现在借助VR技术，客户可以非常便利地查看应用不同材料后客舱的最终内饰设计效果，从而挑选出满意的装饰材料和方案。这一技术目前已经成为Magnetic公司为客户提供高附加值服务的核心竞争力，也使该公司从众多竞争对手中脱颖而出。

“AR+智能眼镜”

增强现实（AR）技术，是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时叠加到同一个画面或空间，它们同时存在。

简单来说，AR技术“增强”的是人获取信息和利用知识的能力。比如，对复杂过程的动态、分步可视化，可减少培训时间和人为操作失误。如今，在与工业物联网、智能可穿戴和移动设备相结合后，AR技术能够让工程人员更好地融入到航空智能制造的工作环境。

近日，GE公司将最新研发的智能扭矩扳手和增强现实技术应用到航空发动机装配中，结果发现这些智能工具不仅能带来效率的提升，还能有效避免装配错误。

GE公司选择业界知名的Upskill公司为其研发一种名为Skylight的增强现实AR工业软件，该软件可以安装在谷歌智能眼镜Google Glass中使用，并配合智能扳手进行项目试点。

试点工作在GE位于辛辛那提的发动机制造厂进行，有15名机械工程师参与了这项试验。在试验过程中，每位工程师都佩戴一副安装了Skylight软件的谷歌智能眼镜，使用一个支持WiFi信号的阿特拉斯-科普柯Saltus MWR-85 TA智能扭矩扳手。

由于发动机的制造十分复杂，即便是一个很不起眼的螺母都有可能造成严重的空中事故。在制造和维修过程中，一个螺母没有拧紧，轻则需要重新返厂维修，重则可能导致发动机在空中意外停车。而使用智能扭矩扳手则可以避免这种人为因素造成的失误。

在工作过程中，佩戴谷歌智能眼镜的工程师可以通过Skylight软件，随时查看分步指导和图像，并且不影响他们的实际视线。在采用智能扭矩扳手进行螺母拧紧时，Skylight软件又会通过谷歌智能眼镜提醒他们，让工程师可以实时调整力矩，避免出现过松或过紧的现象。在经过一段时间的试点后，GE公司发现，使用这套智能工具后，机械师在装配过程中的错误率明显下降，平均生产效率比使用传统工作方法提高了8%～12%。

空客公司将AR技术应用到装配质量检查环节。在空客A350、A380的生产线上，一种名为“智能增强现实工具”（SART）可以辅助进行超过6万个管线定位托架的安装质量管理。操作人员利用SART访问飞机3D模型并将操作和安装结果与原始数字设计进行对比，以检查是否有缺失、错误定位或托架损坏。检查完毕后，SART还会自动生成一份报告，报告中包括不合格零件的细节，使工作人员能够很快对其进行替换或者修理。利用SART，A380机身8万个托架的检查时间从3周缩短至3天。

数字化转型加速

毫无疑问，大数据的应用已经成为当今航空业炙手可热的话题。《航空周刊》最近的一份调查显示，有超过75%的发动机维修厂商正在利用大数据技术开展发动机维修业务。而以波音、空客为代表的主制造商也在不遗余力地进行数字化转型。

在2017年巴黎航展上，波音和空客同时发布了新的数据分析平台，帮助航空公司缩短飞机停厂时间，为客户提供更准确的预测性维修。

空客发布的全新航空数据开放平台名为“智慧天空”。这个平台的设计目标是整合运营商、维修企业和制造商所拥有的数据，再利用大数据技术为航空公司和维修企业进行运营分析，并提供决策参考，同时支持它们进行数字化转型。该平台整合的航空数据非常广泛，包括运营终端历史、机载传感器数据、机组报告、服务通告，甚至包括空客飞机的研发数据。

同时，空客还将其现有的数字产品，如飞机实时健康监控系统等转移至新数据平台上，并且还在不断增加服务项目，扩展新的合作伙伴。目前，空客已经与美国Palantir科技公司就“智慧天空”平台开展合作，并且与罗克韦尔柯林斯公司达成合作协议，由该公司为空客窄体飞机提供用于传输运营和维修数据的无线基础设施。此外，已经有一些航空公司开始围绕“智慧天空”平台的设想开始了概念验证试验，以帮助空客共同打造“智慧天空”平台。易捷航空作为“智慧天空”项目的首批参与者，其运营部门已经为该平台完成了为期两年的运营试验，以帮助空客开发单通道飞机的预测性维修算法。

波音则启动了名为AnalytX的數据分析服务项目，主要专注于维修、工程、飞行操作、机组和供应链效率提升等方面。该数据分析服务将把波音公司各个业务领域的800余名数据分析专家集中在一起，利用科学的程序和方法将数据转化为可操作性的建议和客户解决方案，并提供给客户。在新业务启动当天，波音与5家客户分别签订了涉及机队健康管理、机队油耗分析、疲劳风险管理等领域的数据分析协议。

达美航空是目前唯一一家同时选择波音和空客新数据分析平台服务的客户。继2016年为其空客A330机队选用空客的预测和风险管理（PRM）应用程序后，达美航空将与空客基于“智慧天空”平台携手开发预测性维修解决方案。达美航空计划将空客的预测和风险管理应用程序与“智慧天空”平台结合在一起。此外，达美航空还为其波音机队选择了飞机健康管理服务。

除了波音和空客的数据分析平台，飞机维修市场还涌现出众多数据分析平台，如GE公司的Predix、汉莎技术公司的Aviatar和法荷航维修工程公司的Prognos等。其中，GE公司通过Predix平台已经获取了3万台在役发动机的数据。汉莎技术正在使用Aviatar平台为其庞大的客户群提供服务。法荷航维修工程公司则利用Prognos工具开展机体和发动机的预测性维修工作。目前，该平台所能提供的维修范围已经从发动机、机体拓展到了APU。由此可见，在不久的将来，航空数据的“产出”将成为衡量航空业发展水平的重要指标之一。