MRO领域的新型数字化设备

Henry Canaday

在智能工业时代，数字化是一个不得不被提及的话题。数字化技术的应用使工作效率更高、成本更低、更安全，这对于航空维修领域同样适用。目前，有一批以数字化为基础的检测设备已经或即将投入使用，如扫描设备、增强现实设备以及预测跟踪类设备。

当前，世界正处在一场大变革的时代，有人称之为“第四次工业革命”；有人说它是真正意义上的信息革命的开端。但不管怎样，数字化是这一时代无法避而不谈的。以航空维修业为例，虽然传统的维修方式大多没有改变，但数字化正在以多种方式为飞机维修带来革命性的变化。数字化数据正在试图进行强大的分析，甚至改变维修策略。同时，数字化技术也使许多工具和设备能够更快、更精确、更低成本地完成非常具体的维修任务。

随着数字化技术改变了维修的战略和战术，许多趋势性技术正在影响维修企业的效率、准确性和安全性。

扫描检查

许多维修企业为了节省维修时间或者提高维修任务的准确性，如在零件的检查或逆向工程设计等工作中，开始使用手持式扫描设备，如Spectrum Metrology 公司的4D InSpec XL 表面缺陷测量仪。4D InSpec XL 是一款便携式相机，无需拆卸大型部件即可在车间进行测量，并且可以从三个维度测量轻微缺陷，如划痕、刻痕、凹坑、突起、沟槽以及球体、轴的曲率半径，甚至铆钉几何形状等，测量后人工可以对其数据进行分析，也可以通过自动分析得出“通过”或“失败”的结果。Spectrum Metrology 公司指出，飞机维修企业通常是将该设备用于测量零件的凹坑、划痕、磨损和腐蚀等，在维护期间测量焊接、铆钉和研磨的边缘。

凭借InSpec XL 设备较好的测量准确性，维修企业可以将更多的损伤零件维修好，而不是直接将其报废。据悉，该测量设备使维修企业的产量提高了20%～40%；而其便携性又可使客户在检测时获得即时结果，与把零件送到实验室进行检测相比明显节省了检测时间。据Spectrum Metrology 公司介绍，目前InSpec XL 设备已经在GE 等主要发动机制造商、美国空军以及全球十大航空公司中都有使用。

再有，8Tree 公司的Dent Check 是另外一种检测设备，它可以用于分析零件表面变形，检查凹痕、隆起或波纹度。该设备是按照航空规范制造的，目前已在许多航空公司和维修企业使用。汉莎技术公司（LHT）的所有维修基地都选购了DentCheck 进行损伤测绘，DentCheck 的“得力”和优异性能深受LHT 维修人员的喜爱。

8Tree 公司声称，达美技术公司（Delta TechOps）、 忠 实 航 空 公 司（Allegiant Air）、易捷航空（EasyJet）和TAP 维修工程等公司的应用案例研究表明，Dent Check 最多可减少90%的检查，缩减90%的报告时间，大幅缩短飞机周转时间。据忠实航空预计，如果同样检测4 架可能出现损伤的飞机，DentCheck 够减比传统手工方法能少87%的用时。

北京天远三维科技股份有限公司研发的手持式激光3D 扫描仪FreeScan X7。

此外，由中国北京天远三维科技股份有限公司研发的手持式激光3D 扫描仪FreeScan X7，其功能与以上两款稍有不同。Free Scan X7 采用了多线结构光激光器以及先进的双7 线扫描技术，Class Ⅱ（人眼安全），高速扫描可达480000 次/秒，精度高达0.03mm，可满足多种扫描需求，不受物体大小、材质、颜色等影响，重量仅0.95kg，十分轻巧便携，可深入狭小空间操作，且融合了光学和惯性扫描原理。

据悉，该设备可用于多种维修任务。通过使用检查软件，FreeScan X7 可以确定零件的形状是否偏离了计算机辅助设计模型（CAD）的形状。

而且Free Scan X7 可以对零件开展逆向工程。具体步骤是：首先，该工具扫描需要修改的区域。然后，通过逆向工程软件创建一个CAD 模型，并在物理改装开始之前模拟装配、完成和功能等。针对经常需要维修的许多老旧零件没有CAD 模型的状况，工程师可以利用该工具扫描零件，然后通过去除凹痕来修复几何形状，进而生成CAD 模型。

Free Scan X7 还可以协助计算机进行辅助加工、快速成型或增材制造。Free Scan 收集的数据可以导入到软件中，并生成计算机数控机床的裁切路径，或指导3D 打印机制造出替换组件。Magnetic MRO 曾在德国途易航空（TUI）的翻新项目中使用过Free Scan X7。

增强现实和可穿戴设备

各种可穿戴设备进入航空维修领域，不仅节省了工作人员的时间，而且节省了他们的体能。

例如，Real Wear 公司的HMT-1 就是一款基于安卓平台的头戴式设备，装配了摄像头和显示器，坚固耐用，工程师或其他工作人员可以通过语音控制轻松完成维修任务。概括地来说，HMT-1 可以通过两种方式帮助维修工程师。首先，HMT-1可以辅助经验不足的现场技术人员与经验丰富的远程专家之间完成远程协作。技术人员和专家无需通话就能共享对维修问题的看法。宝马公司对类似设备的使用情况研究发现，远程协作的有效性与专家现场提供帮助没有区别。据悉，使用该设备可以缩短75%的排故时间。目前，Real Wear 正在与阿联酋航空（Emirates）讨论将HMT-1 装配于飞机以解决飞行中的排故问题。其次，HMT-1 在航线维护的安全符合性中存有应用潜力。工程师可以使用HMT-1 来确保检查情况与要遵守的适航检查单保持一致。

与重量更轻但易碎的Google Glass相比，HMT-1 电池寿命更长，更适合户外使用；而与微软的Hololens 相比，Hololens 更适合于数据显示，但不适用于展示现实。

除了头戴式，还有手套式，德国慕尼黑智能手套创企ProGlove 公司的智能数据手套Proglove 搭载了多个传感器和扫描器，自称是世界上最轻巧、体积最小、最坚固的条码扫描仪之一。该产品主要针对制造业，通过物联网为企业提供商业智能服务，甚至帮助管理人员研发更符合人类工程学的解决方案。

在汉莎技术物流公司（LHT），工程师通过ProGlove 扫描仪可以进行免提扫描，该智能数据手套每次可以节省4 秒的扫描时间，减少多达三分之一的扫描错误。ProGlove 公司认为，该智能数据手套可以在一个月内收回投资。 据LHT 公司估计，截至目前，Proglove 已为其节省了将近400 万小时，避免了将近1500 万的扫描错误。

ProGlove 手套的开发基础是Intel 的可穿戴开发模块Edison，目前该款手套已经在宝马公司的生产线上投入使用。

LHT 在托运飞机部件的登记和包装站使用ProGlove 扫描仪时，在工作的每个步骤中都能为工作人员提供视觉、听觉和触摸反馈，以及扫描各处条形码，而且Proglove 也可用于记录哪些部件可被安装到特定飞机上进行构型控制。更重要的是，Proglove 是可以套在手上，无需接触传统的扫描枪。

LHT 还使用Proglove 上的“反馈”选项来识别飞机紧急停场（AOG）高优先级的维修项目。如此一来，维修人员便可立即知道需要运送哪些货物。如果传递包裹属于AOG 物品，则维修人员会收到声光电于一体的AOG 警报。

对于非常繁重的维修工作，维修人员还可能会穿上一种外骨骼机器人来完成，如Sarcos Robotics 的Guardian XO。它是一款动力强劲、不受束缚的工业外骨骼服，它可以在不限制穿戴人员行动自由的情况下提其高力量和耐力。

Guardian XO 可使人安全、舒适、轻松地反复举起200 磅重的货物，且毫不费力地连续工作8 小时也不会出现拉伤或受伤。Guardian XO 能够协助维修人员抬起原本单人无法完成或在没有自动化或标准化机械起重系统的特殊环境下单人无法完成的重物抬举任务。

最适合Guardian XO的维护任务包括升降和操纵如轮胎等重型零件或航材、组装或操纵大型设备、高空作业和大型工具搬运。Guardian XO 外骨骼服的重量及其有效载荷可通过衣服的结构传递至地面，从而减轻了工作人员承受的重量以及外骨骼服本身的重量。

Sarcos Robotics 公司的Guardian XO 外骨骼可以帮助维修人员举起非常笨重的物体。

因此，该设备不仅提高了维修生产率，而且将从事繁重维修工作的维修人员解放出来，可以从事更多的工作，还可能延长其职业寿命。这对于缓解当前航空维修人员短缺的状况非常有利。

据悉，Guardian XO 将于2020 年初投放给一批选定的客户，并于2020 年下半年开始商业使用。

预测与追踪

此外，该公司还建立了自己的数据集，以用于认证和零件制造商批准（PMA）。Beep Analytics 会根据OEM 或分销商的产品组合重新制作详细的飞机物料清单。同时，它还会跟踪飞机的运行、飞行时间和循环，并将这些信息与设计数据关联起来。

通 常，Beep Analytics 需 要供应商提供过去五年的历史销售数据，但如有需要也可以通过其他方式做出需求预测。Beep Analytics 公司认为，随着Beep算法越来越准确，预测需求与真实需求的误差基本可控制在10%以内。目前，该公司的这一预测工具已在许多OEM 和分销商中有着不同程度的应用，有的正在测试，有的已有使用。

实现飞机部件的预测性维修需要构建飞机部件的虚拟零件，这是数字孪生的应用之一。20 多年来，Ubisense 公司一直在建造数字孪生工厂和孪生车间。

Ubisense 公司专注于实时定位以及监控维修工作期间机库中发生的事情，可以虚拟任务、工具、材料和人员，并用精确3D 模型在屏幕上呈现工作订单期间机库中发生的事情。

研究结果显示，其孪生模型使非航

当前，预测性维修是业内公认的一大热点话题。在这一领域，数字化的应用尤为突出。例如，为了使预测性维修发挥最大效能，整个航空供应链都必须能够预测零件需求。

针对这一需求，Beep Analytics 公司基于供应商的现有销量和产品数据，以及飞机机队和维修数据，为制造商、分销商和其他零件供应商提供了一种可以准确预测零件需求的工具。空领域的生产率提高了20%～30%，因此，该公司预计这一模型在航空维修领域也会有类似的收益。

美国易捷航空(EasyJet)和忠实航空等航空公司正在利用DentCheck 简化检查并缩短报告生成时间。

Ubisense 提供了用于跟踪机库中物体的硬件，并且可以实时精确定位到厘米级以下的物体。其SmartSpace 软件利用WiFi、蓝牙、GPS、条形码和RFID等多个来源的位置和识别数据来跟踪物理位置，并确定哪些任务已完成以及哪些任务尚待完成。

Ubisense 坚信，SmartSpace 为飞机维修创建的MRO 数字孪生有着巨大的市场潜力。具体首先是使用正确的传感技术监控物理世界发生的情况，然后传输数据并对这些数据进行转换，建立一个反映维修过程的模型，最后对每个流程进行优化。

总部位于新加坡的Xerafy 公司也在专注于物体追踪技术，该公司专门研究高性能无源金属RFID 标签，以便在航空航天等工业环境中获得更好的性能。该公司制造的RFID 标签小巧耐用，非常适用于航空航天领域，且该标签在震动、液体、刺激性化学物质和极端温度等工作条件下仍可具备十分稳定的性能。

此外，Xerafy 还对工具控制和工具使用中的防止外来物损坏有着浓厚的研发兴趣。 该公司认为，MRO 仓库管理是其未来关注的另一个焦点，鉴于工具丢失等原因，他们正在考虑配备实时工具控制探测器，或者在手动工具中嵌入RFID标签以实现跟踪和控制。

Xerafy 的RFID 标 签 的 主要好处是，通过自动控制工具和检测丢失的工具防止工具遭受外来物损坏。