飞机维修培训技能提升的探索

杨来成

摘 要

随着经济的快速发展，我国民航业在世界中的角色逐渐从跟随者转变为规则制定的参与者，同时对维修人员的要求也越来越高。本文通过分析民航维修人员的现状，比较传统的教学模式到计算机辅助教学、网络辅助教学和模拟机辅助教学以及虚拟仿真技术等培训方式的优缺点，对未来飞机维修培训的技能提升进行了探索，旨在找到一条高效便捷的培训方式助推我国的民航业发展。

关键词

飞机维修培训;计算机辅助教学;模拟机辅助教学;虚拟仿真技术

中图分类号： V267                     文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 55

Abstract

With the rapid development of economy， the role of China's civil aviation industry has gradually changed from a follower to a rule-maker in the world. And the requirements for maintenance personnel are getting higher and higher. This paper analyzes the main ways and status of civil aviation maintenance personnel， the advantages and disadvantages of training methods from traditional teaching mode to Computer Based Training， Web Based Training Simulation Based Training and Virtual technology. The skills improvement of future aircraft maintenance training were explored for finding an efficient and convenient training method to boost the development of civil aviation industry in China.

Key words

Aircraft Maintenance Training; Computer Based Training; Simulation Based Training; Virtual Reality

随着我国经济的繁荣，人们生活水平日益提高，民航业得到了飞速发展，然而保障飞机的安全运行，不仅是各航空公司工作的重中之重，还是国家安全的重要保证，是经济社会发展水平的重要体现。除飞行人员外，维修人员业务能力的高低，直接决定了飞机的运行品质。因此，对维修人员的培养显得日益重要。

早期的飞机，系统相对简单，维修人员的培养主要靠传统的教学模式，其教学手段归根结底就是教和听，教学效果的唯一检测方式是考试，传统的理实一体化教学虽然能取得一定的教学成果，但是学生知识不能很好地与实践结合，而且对人员的培养周期也相对较长。从2009年底到2018年底，我国在册的航空器数量剧增，随之而来的就是对维修人员的需求也逐年增加，传统的教学方式已不能适应航空业的发展。伴随着飞机性能及舒适度的提升，飞机的系统也越来越复杂，维修人员不仅要求知识面广、动手能力强，还要知识技能与实际应用相结合。同时每个人逻辑思维和记忆互不相同，传统的教学模式就会造成维修人员对系统的理解不够透彻，难以达到预期的教学效果[1]。

由于计算机技术的普及，维修人员的培训方式也正悄然发生着变革，一种新型的辅助教学手段应运而生，伴随着波音777及空客330的引进，计算机辅助教学（Computer Based Training，CBT），网络辅助教学（Web Based Training，WBT）和模拟机辅助教学（Simulation Based Training，SBT）等新的培训方式逐渐被国内机务培训人员所熟知。相比于传统的教学方法，计算机辅助教学能提供一种系统的、因人而异的教学方法。CBT利用计算机的新技术，给维修人员的培训带来了革命性变化，相比传统教学有如下优点：（1）CBT教材图文并茂，并配以動态的系统原理图，使学员对系统知识的学习有更直接的感官认识，更易于理解和掌握，增强了培训效果;（2）CBT的出现让教师从书写中解放出来，提高了教师培训的针对性和效率，增强了学生的互动性;（3）CBT学习只需有一台便携式电脑，随时随地都可以进行，让学习更便捷。根据美国密歇根州大学的一份调查显示：与传统的课堂教学方法比较，用CBT教学提供的信息至少多30%，减少教学时间26%，减少成本30%，学员信息的长期巩固率多15%，学员的考试成绩比传统课堂教学法要好26%～37%[2]。虽然CBT相比传统教学有如此多的优点，但是它的缺点也很明显，那就是CBT所演示和模拟的系统操作只局限在设计者事先所设定好的逻辑和范围内，它所展示的东西，无论是深度还是广度都是有限的，使用者都无法去更改。然而在实际的教学中，学生对飞机各部件位置的识别及驾驶舱仪表的操作有着强烈的需求，显然以CBT为主的教学模式已不能满足这一要求。目前，在航空维修培训领域WBT正在逐步替代传统的CBT训练手段。因为WBT软件一般包含了文本、图像、视频和音频等，具有图文并茂、声色俱全的效果，可以将复杂的理论形象表示出来，借助网络化的WBT可以获得最新机型的培训材料，加深学员的理解，人机互动的效果要比单纯的书本更加吸引学生的兴趣，因此训练效率得以提高[3]。但是网络迅速发展的现代，飞机的智能化多元化和先进性，使得飞机的相关信息的能否及时在线更新成了一个难题，此时SBT的出现完美地解决了这一难题。

SBT的核心是一台MTD（维修训练模拟机），它可以提供虚拟驾驶舱操作，通过鼠标，可以选择不同的面板来完成相应系统的调节和测试。学员可以通过操作驾驶舱面板来熟悉相应的系统，维修人员在驾驶舱所做的几乎全部工作均能得到模拟，它还能提供高仿真的排故练习。另外它还能通过操作鼠标，在一架虚拟的三维飞机上漫游，使学员通过操作电子舱门等勤务门，近距离观察飞机各部件。相比与以往的CBT模式，SBT能提供更真实的体验和更自主的操作，这也是当今机务培训系统所采用的主流模式。SBT从种类分主要有二维MTD和三维MTD，二维的MTD主要采用电脑双屏显示，通过鼠标操作驾驶舱各面板上的电门，来动态展示飞机当前状态并能给出实时地响应及告警信息。而三维MTD则是对驾驶舱各面板及布局按1：1的仿真模拟，使学员能置身其中形成三维的模拟空间[4]。相比较于二维MTD，三维MTD的空间感和操作性更强，对于一些特殊的培训能起到事半功倍的效果。例如发动机试车培训，一个专业的发动机试车员除了要有丰富的理论知识还要经过长时间的实作训练，来练习应急反应，专业的模拟机成本太高，而真机的操作有限且风险太大。基于此，三维MTD恰恰能发挥出它的优势。虽然SBT培训模式优点很多，但是它依然存在开发周期长、只能模拟驾驶舱内操作的缺陷。

随着信息社会计算机软件行业的不断发展，三维立体显示技术、虚拟现实技术、虚拟跟踪交互技术等的不断成熟完善，三维虚拟技术正逐步应用于现代化航空知识的培训与教学中，将三维虚拟技术应用于民用飞机维修培训是解决上述传统维修培训缺点的有效途径。近年来，航空业一直在研究如何利用虚拟现实技术（VR）来更好的培训维修人员，国外很多知名公司像波音、日本航空等已经在使用这一技术来培养新的工程师。VR可对飞机整体和部件的原理和维护程序进行虚拟展示与交互体验，实现飞机维修培训科目的沉浸式辅助教学。利用三维虚拟技术制作的维修培训课件，通过赋予学员强烈的感官刺激，可生动、形象、真实再现真机场景，给学员以身临其境的沉浸式学习体验，使其由被动学习转为主动学习;学员通过头戴式VR显示终端和传感器手柄沉浸于仿真的训练环境[5]，让他们在一个维护场景中多次练习，直到熟悉这个过程而无须在真机上练习，有助于引导学员快速融入教学内容中，提高学习效率;利用VR中的各种特效技巧，有助于巩固强化学员的学习内容，提高训练质量;功能完备的仿真训练可代替相当数量的真机实习，能够大幅度节省上机实训的成本，同时可大大减少误操作所造成的飞机和人员的损伤。该项技术的应用将大大提高客户培训效率，降低客户培训成本，最终全面提高维修人员的教学质量[6-7]。

另外，国内很多航空公司为了细分维修人员等级，要求每一等级的人员都需要在一段时间内完成特定的维修项目才能晋升。随着飞机可靠性越来越高，维修人员接触到这些维修项目的机会也越来越少，完成难度很大。比如客舱火警、发动机喘振等很多机务人员一生中都未曾见过，并且在实践中有些危险故障是无法复现的，机务人员只能憑理论和现象来判别，缺乏对故障现象的全方位了解，不利于维修人员的成长。而且由于当前训练设备有限，维修人员实践机会很少，往往只能通过书本和CBT进行记忆，很难形成有效的技能迁移。而VR的特性恰恰是维修人员可以在虚拟的环境中通过反复的练习最终完成技能迁移。虽然VR优点很多，但是它毕竟是一门新兴的技术，有很多问题亟待解决，比方说力的反馈无法实现（部件拆装及保险的安装都需要力的反馈）、这种培训方式局方是否认可、长期穿戴是否会对眼睛造成伤害等。

综上，飞机维修技能的提升是一个循序渐进、不断进步的过程，我们认为VR技术在培训方面会有很大的应用前景，但是与所有的技术行业一样，VR行业需要时间让整个社会去慢慢接纳，更需要我们有耐心，脚踏实地的不断探索、思考和实践，等到技术被社会所认同，才能得以广泛应用。只有在培训中合理的利用好这些技术，取长补短，有效结合，才能使我们的飞机维修培训更高效、更快速，来助推我国民航业的发展。

参考文献

[1]李小平.虚拟维修训练器在民航维修培训机构机型教学中的应用[J].科技经济导刊，2016（16）：156.

[2]何冠华，韩振山.推广CBT教学提高机型改装培训质量[J].航空工程与维修，2000（04）：32-33.

[3]杨军，齐鸣，徐文君.网络化航空维修实践平台的建设和教学[J].实验室研究与探索，2014（08）：283-286

[4]王宇.维修训练模拟器引发的机型培训变革[J].航空维修与工程，2010（04）：28-29.

[5]张焕然.海航技术首推航空维修VR智能培训平台[J].航空维修与工程，2019（04）：20-21.

[6]蒋焕兵，王震威，薛婧，高云.三维虚拟技术在民用飞机维修培训中的应用[J].科技信息，2014（07）：360.

[7]谢军.浅谈飞机维修技能培训[J].科技视界，2016（9）：157.