国内航空企业应用增强现实技术可行性分析

杜永涛 中国人民大学商学院

一、增强现实技术概述

（一）增强现实技术定义

增强现实技术，英文名Augmented Reality，简写AR，是一种将真实世界与虚拟信息融合的技术，它可以将真实的环境和虚拟的物体实时叠加到同一个画面或空间。增强现实技术广泛运用了三维建模、智能交互、多媒体、实时跟踪及注册、传感等多种技术手段，将计算机生成的视频、文字、图像、三维模型、音乐等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。

（二）增强现实技术发展历史

增强现实技术的起源于20世纪五、六十年代，第一款名为Sensorama Stimulator的增强现实设备是一名电影制作人兼发明家Morton Heilig发明的。Sensorama Stimulator将视觉、听觉、嗅觉和振动结合在一起，让人们感受在纽约的布鲁克林街道上骑着摩托车风驰电掣的场景。这个发明在当时非常超前。以此为契机，增强现实技术展开了它的发展史。

增强现实技术的应用在各个领域都有的颠覆性、革命性，并由此获得了大量关注。在20世纪90年代，就有应用增强现实技术的3D游戏上市，但由于当时的增强现实技术存在延迟长、价格高、计算能力有限等缺陷，这些增强现实类游戏产品以失败收尾，第一次增强现实技术热潮就此消退。2014年至2016年，增强现实技术领域共获得225笔风险投资，投资总额达到了35亿美元，标志着第二次增强现实技术热潮正式开始。第二次热潮还有一个重要特征就是增强现实技术扩展到更多的新领域，如设计制造、虚拟仿真教学、城市规划、手术诊疗等。这次热潮还在一定程度上改变了消费者、企业与数字世界的互动方式和观念。消费者意识到2D的局限性，更期望从2D转移到沉浸感更强的3D，以此获得更多的消费体验。企业更期望通过增强现实技术提高效率、降低成本。

（三）增强现实技术在制造领域的应用案例

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。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。当机械师使用智能扭矩扳手进行螺母拧紧工作时，Skylight软件会通过谷歌智能眼镜提醒他们实时调整拧紧力矩，避免出现过松或过紧的现象。使用这套智能工具后，机械师的错误率明显下降，平均生产效率比使用传统工作方法提高了8%～12%，降低了成本。

欧洲航空巨头空客公司将增强现实技术应用到装配质量检查环节。在空客A350、A380的生产线上，空客公司的质量检查团队通过使用智能增强现实工具（SART）可以快速完成机身上几万个管线定位托架的安装质量管理工作。检查人员使用智能增强现实工具访问飞机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，智能增强现实工具还会自动生成一份报告，报告中包括各种细节，方便工作人员对其进行快速定位、替换或者修理。以A380机身检查为例，空客质量检查团队需检查8万多个托架，传统方式耗时3周，使用智能增强现实工具后，检查周期缩短至3天。

二、增强现实技术在航空维修领域应用的可行性分析

（一）增强现实技术成熟度曲线分析

技术成熟度曲线（The Hype Cycle），又称技术光环曲线，循环曲线，指的是企业用来评估新科技的可见度，利用时间轴与市面上的可见度决定要不要采用新科技的一种工具，曲线分五个阶段：

1.科技诞生的促动期(Technology Trigger)：此阶段，随着媒体大肆的报道过度，非理性的渲染，产品的知名度无所不在，然而随着这个科技的缺点、问题的出现，失败的案例多于成功的案例。

2.过高期望的峰值（Peak of Inflated Expectations）：早期公众的过分关注演绎出了一系列成功的故事，同时也有众多失败的例子。对于失败，有些公司采取了补救措施，而大部分却无动于衷。

3.泡沫化的底谷期(Trough of Disillusionment)：在历经前面阶段后存活的科技经过多方扎实有重点的试验，对此科技的适用范围及限制有了更深刻的了解，成功并能存活的经营模式逐渐成长。

4.稳步攀升的光明期(Slope of Enlightenment)：在此阶段，有一新科技的诞生，在市面上受到主要媒体与业界高度的注意。

5.实质生产的高峰期(Plateau of Productivity)：在此阶段，新科技产生的利益与潜力被市场实际接受，实质支援此经营模式的工具、方法论经过数代的演进，进入了非常成熟的阶段。

五个阶段如下图所示。

2018年8月 Gartner公司通过研究公布的成熟度曲线。从数据来看增强现实技术已经位于“泡沫化的低谷期”的尾声。增强现实技术将于2018年8月之后的5至10年进入“实质生产的高峰期”。最晚到2028年，彻底改变用户感知世界的方式的增强现实技术将带来新的身临其境的体验。 与此同时报告还印证了增强现实技术提高生产力的潜力，并且5G、物联网等周边技术的发展会加速增强现实技术的实现。增强现实技术是沉浸式技术中的一个类别，到2022年前后，70%的企业将尝试使用沉浸式技术进行消费和企业使用，25%将部署到生产中。

增强现实技术成熟度曲线如下图所示。

（二）航空公司运营成本分析

航空公司运营成本计算非常复杂，能够影响运营成本的因素很多，如窄体客机和宽体客机运营成本不同，不同航线的运营成本不同，飞机产权方和飞机租赁方的运营成本也不同等等。

根据中国民用航空局发布《2018 年民航行业发展统计公报》来看，中国东部地区旅客吞吐量占全国的53.2%，中国东部地区的货邮吞吐量占全国的74.4%。东部地区在旅客和货邮两个方面都占比很大。下面就东部地区航空公司部分航线运营成本进行一下具体分析。

据中国产业信息网发布的《2018年中国航空运营成本测算、机场收益水平、飞机投放存在提升空间及航空行业发展趋势分析》来看，北京-上海航线的窄体客机运营成本和宽体客机运营成本如下表所示：

从上表分析得出，在飞机运营成本的9大类中，前4位成本分别是航油成本、折旧成本、维修成本、起降费。其中维修成本位列宽体客机第3，窄体客机第4。但是在这4类成本中，航油成本、折旧成本、起降费受政府调控和国际因素影响较大，只有维修成本是各个航空公司可以通过提高效率等方法来压缩的。

目前航空公司依然沿用传统的方式进行飞机维护，一线员工在工作过程中需严格遵守被中国民用航空局批准的公司流程与法规，维护飞机的工作以工卡形式下发，即便是个别航空公司有电子工卡，但是也没能解决工卡和电子工卡的不友好人机交互界面。每项工作都需要多个部门配合，一线员工操作来完成，工作流程非常复杂。随着航空制造领域新技术、新材料的应用，飞机固有可靠性极大提高，影响飞机良好率的最大因素早已变成人为因素了。在工作中如何提高一线员工的工作质量，防止出现人为差错，已经是民航界要面对的头号大敌。减少人为差错可以降低运营成本。

（三）增强现实技术在航空维修企业中应用的优势

增强现实技术可以提高民航一线员工工作效率，使一线员工工作更加流畅，极大的避免了看一眼工卡做一个步骤的工作方式。减少了一线员工在工作的时候在《图解零部件手册》、《飞机维护手册》、《故障隔离手册》等多个手册之间来回切换，极大减少了查阅手册的时间，解放了双手。增强现实技术还提供了所见及所做的便利，减少一线员工找错部件、用错工具、做错步骤等人为差错的发生。增强现实技术可以记录员工工作的真实情况，方便进行事故调查，减少事故调查周期。增强现实技术的应用使得改进企业组织结构，减少组织分层成为可能，使得公司可以进一步改进人员配置提高团队工作效率。

（四）政策层面上的支持

中国民用航空局近期发布了民航发《关于统筹推进民航降成本工作的实施意见》〔2019〕27号文件。文件中明确指出其主要目标是“经过1至2年努力，民航企业成本负担明显下降，进一步优化民航营商环境”。文件中第十七条中还明确指出“鼓励先进技术应用。鼓励民航企业充分利用新一代信息技术、互联网+等手段，优化业务流程，强化业务协同”。这个是中国民用航空局以降低民航企业成本单独发布的政策类公告，是政府部门全力支持各航空公司降低运营成本的一大举措。

（五）增强现实技术相关产品支持

目前市面上已经有非常成熟的增强现实技术的硬件产品，如Magic Leap公司生产的Magic Leap one增强现实眼镜，微软的HoloLens 2增强现实眼镜，两家还有针对其硬件产品的解决方案。消费级硬件产品的上市标志着增强现实技术已经从单纯的工程定制转型至产品和解决方案方向发展了。增强现实技术已经从概念阶段转向成品阶段。

三、航空企业组织再造设想

（一）航空公司组织构架现状

目前主营业务是航线保障的航空公司组织构架依然使用直线职能制，主营业务是飞机定期检查和改装的航空修理厂的不组织构架为直线职能制或矩阵制。

直线职能制的显著缺点是，随着航空公司的规模进一步扩大，职能部门也将随之增多，各部门之间横向联系和协作将变得越来越复杂和困难。各业务和职能部门向高级管理者请示、汇报的事项也越来越多，高级管理者将无法从事务性工作上脱身，无暇顾及公司面临的重大问题。

（二）航空公司组织构架再造

增强现实技术的应用，可以改变公司内部工作流程，可以极大的改善各部门之间的横向联系和协作。公司可以顺利的从直线职能制转向矩阵制组织形态，使组织结构进一步扁平化。矩阵制的优势也很明显，组织内部横向联系和纵向联系都很顺畅，有利于加强各职能部门之间的协作和配合。在不增加机构和人员编制的情况下将不同部门的专业人员集中在一起，组建方便。能够以相对稳定的组织结构来完成多变的工作任务。使得公司综合管理和专业管理的结合成为可能。

综上所述，增强现实技术在民用航空设计制造领域的应用已经取得了骄人的战绩。随着这项技术的进一步发展和完善，产品的价格进一步的降低，政府相关职能部门的支持力度也逐步增强，该技术已经具备了进入民用航空维修领域的条件。一旦增强现实技术进入航空公司和航空修理厂将会极大的改善工作效率，并降低运营成本，还有可能引发航空企业的组织变革。