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基于移动互联技术的电子飞行记录系统实践与探索

2022-08-22中国东方航空股份有限公司施华刚张婷婷

民航管理 2022年7期
关键词:记录本机务电子化

□ 中国东方航空股份有限公司 施华刚 张婷婷 吕 亮/文

“十四五”时期,国家进入新发展阶段,科技创新、提升产业核心竞争力是当前国企改革的主旋律。民航局印发的《“十四五”民用航空发展规划》(以下简称民航“十四五”规划)将智慧民航建设作为主线,提出了创新驱动取得新突破的发展目标。依托移动互联、大数据、云服务等新技术,打破原有运行和管理模式,使航班生产运行向无纸化、电子化、数字化的方向转型,这也是目前航空公司首要发展战略。

《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》(CCAR-121)第701条“飞机飞行记录本”规定,每一架飞机都必须建立飞行记录本,用于记录飞机在运行中发现的故障、缺陷、工作不正常情况、排除故障所采取的措施和故障保留状况以及与飞行安全有关的运行信息、飞行机组和维修人员需要了解的有关数据等。飞行记录本是处理飞机故障、解决技术问题、改进飞机设计和提高飞机性能的重要依据,也是开展可靠性和维修性工程研究的基础。因此,飞行记录本对于飞机的运行安全至关重要,是飞机维护、维修排故和维修管理的信息源头,可以看作是飞机的“体检卡”或者“病历卡”。本文就电子飞行记录系统建设的必要性和重要性、行业飞机电子飞行记录系统建设现状、东航电子飞行记录本项目实践、飞行记录本电子化建设未来发展方向等方面展开探讨,希望能为行业飞行记录本电子化建设抛砖引玉,与业内专家和同仁共同探讨、共谋发展。

飞机电子飞行记录系统建设的必要性和重要性

目前,国内外绝大部分航空公司仍然采用纸质飞行记录本的模式,航班运行中飞行、客舱机组和维修人员手工填写纸质记录本(三联单),飞机返回基地后由维修人员负责将纸质记录回收,人工输入机务维修系统后开展后续维修管理工作。毋庸置疑,这种传统的纸质飞行记录本模式在促进航空公司飞机运行安全工作方面发挥了重要作用,但在长期实践过程中,其存在的缺陷和问题也开始引起关注,如飞机故障及排故信息流转效率低下、飞行记录纸信息补录工作费时费力、纸质档案管理成本高、信息录入失真而导致相关维修风险等。

随着公司机队规模扩大、机龄增加以及更多的运行航站和更复杂的航线编排,这些问题日益凸显。基于移动互联技术的飞机电子飞行记录系统——电子飞行记录本(Electric Log Book,简称ELB)无疑是一种更好的解决方案,它不依赖于传统纸质、光盘等存储硬介质,利用移动网络和软件系统,使飞机故障和维修信息与维修管理系统实时交互,能够完美解决传统纸质记录的缺陷和问题,对提升航空公司维修控制管理效率具有深远意义。

行业飞机电子飞行记录系统建设现状

在民航数字化浪潮席卷的今天,像电子飞行包(EFB)这样利用平板电脑和移动互联技术,代替传统纸质飞行资料,提高飞行员信息获取效率的一整套软硬件解决方案早已非常成熟;而在机务维修系统,基于手机或平板电脑的电子化维修工卡也已经在不少维修单位内实施。因此,业内不少航空公司和维修单位对推进飞行记录本的电子化都具有较强意愿。

但是,无论是EFB还是电子化维修工卡,均具有使用人员相对单一、使用场景比较固定、仅局限于飞行系统或者机务维修系统内及属于特定角色应用的特点,因此设计相对比较简单。相较而言,飞行记录本的使用人员角色和使用场景就要复杂得多:一是涉及飞行/客舱机组、航线/定检维修人员、外站机务代理、管理人员等众多角色;二是操作程序具有严格的标准,流程性强、数据链长;三是涉及航前/航后/短停/定检,甚至无短停维修等多种实际运行场景,流程环节设计复杂;四是需要和航班营运、机务维修、飞行运行等多个公司数据库系统进行交互。这些特征都对整体架构设计、跨系统协作和流程再造提出了很高的要求,大大增加了飞行记录本电子化的难度。此外,相关民航法规标准建设相对滞后等原因,都延缓了国内各航空公司飞机飞行记录本电子化的进程。

2018年,国内各大航空公司引进的空客A350作为全新一代机型,其全电子化设计(eOperation)令人耳目一新。空客公司宣称,将飞机所使用和产生的数据作为一个整体进行系统管理,完全抛弃了光盘等传统硬介质传输手段,直接使用无线网络进行数据传输,把飞机变成一个可移动的“大型手机”或者“飞行的计算机”,飞机数据的传输和管理效率有了质的飞跃。A350的“CrossLogbook”(飞机电子日志)功能,就属于“eOperationg”的一部分,能够替代纸质记录本实现飞机故障信息的快速传递、管理和存档。但是,由于该功能需要和航空公司维修、生产、飞行和客舱等系统进行对接,实现难度和成本太高,而其固化的操作流程又不能完全匹配国内民航法规和航空公司实际的运行要求,更重要的是“eOperationg”作为空客公司的封闭系统,无法推广至其他机队。因此,引进A350的航空公司基本都只能无奈放弃了这个功能。波音公司的“梦想飞机”B787集成在其安装式EFB内的Technical Logbook (TLB)也面临着相似的境地。

另一方面,由于规章差异、系统门槛和市场开拓、采购成本等方面的原因,目前,在飞行记录本电子化领域拥有领先优势的国外企业,进入国内市场也存在困难。

东航电子飞行记录本项目建设与实践

为利用移动互联技术实现飞机维修、故障信息的数字化管理,东航股份公司于2020年3月启动电子飞行记录本(ELB)项目,B777机型成为ELB试点机队。经过一年多的系统建设与补充运行合格审定,于2021年6月10日被民航华东局批准开展正式运行。

(一)系统架构设计

东航ELB采用的是移动端输入数据后上传服务器,地面端管理系统进行数据处理的系统架构(见下图)。移动端作为数据查询及输入接口,使用带蜂窝数据功能的苹果平板电脑iPad。地面端接收并处理数据,与航空公司各生产系统(飞行、客舱、运控、机务、商务等)进行数据交互。地面端管理系统是数据处理核心,不仅能将移动端传输的数据进行处理,同时能将各系统产生的最新数据实时同步至移动端,能够使运行人员实时查询最新信息。利用高速宽带的4G/5G技术,不仅避免了数据传输和处理的滞后性,也提高了信息的丰富性(可以传输文字、图像甚至视频),让处于整个生产运行不同环节、不同场所的一线人员和管理人员能够及时掌握最新飞机信息,有效提高了运行生产效率和维修管理能力。

东航ELB 系统架构设计图

(二)操作界面和操作流程

东航ELB移动端以个人身份账号(公司受控)进行认证登录,这不仅可以进行身份验证,还可以对用户进行实时授权管控。同时,在某些关键流程环节,比如接收飞机、签署记录纸或者放行飞机等节点,用户必须重新输入账号和密码,以符合立法规定的身份验证要求。登录界面分为四类:飞行员、乘务员、机务人员和机务代理,不同人员点选不同角色界面进行登录,所需填写内容和查询信息范围根据角色设定有所区别。界面设计简洁、易用、美观,符合一线运行人员操作习惯。

飞行员、乘务员或机务人员使用个人账号登录后,就可以开始系统功能的使用。比如,在航前飞行员可以查看飞机的开口保留故障、最近飞机记录、开口暂缓维修等信息,在所有重要信息确认后,才能完成飞机接收的一键签署。值得注意的是,这是传统纸质记录本无法做到的,飞行机组在没有确认已阅读飞机重要信息前,是无法签署飞机接收的。这也是飞行记录本电子化非常重要的优点之一,能够在操作流程的关键环节设置卡点,提醒机组只有在完成必要动作后,才能进入下一个操作环节,这对于风险防范具有巨大价值。而机务人员可以根据当前的维修类别选择周检、定检、航前、短停、航后等模式,进入不同的任务流程开展工作,完成技术状况记录查询、不正常情况填报、维修措施填报及签署适航放行等所有相关维修操作记录。

因此,东航ELB操作流程完全建立在原有纸质飞行记录本流程基础之上,这一方面体现了民航规章符合性,另一方面也符合运行人员长期以来的操作习惯,使得ELB能够被一线运行人员迅速接受。此外,东航ELB吸取一线人员意见,充分发挥了电子化、网络化的优势,能够实时读取航班动态信息以及自带故障信息库和维修知识库,自动填写诸如日期、航班号、起飞站、落地站以及标准化故障代码等信息,把繁琐的填写工作简化,有效提高了填报效率,受到一线运行人员的欢迎。

(三)合规性和安全性

为满足飞行记录本作为维修记录这类具有法规效力文件的要求,东航ELB采取符合民航规章要求的电子签名验证方式,在生成电子记录纸阶段,必须经过符合行业要求的第三方电子签名认证机构网络验证,才能进入归档环节。

电子记录纸存档记录以PDF格式文件保存在存档系统中,PDF文件包含文件创建时间属性。每个PDF中包含的电子签署点包含了签字人的身份信息以及签署时间等信息,对照PDF的创建时间以及签字点签署时间,可以防止电子存档记录被篡改,确保维修记录的完整性和连续性。而一旦生成“电子记录纸”进入归档系统,运行人员将无法修改、删除该条记录。只有经授权的安全质量部门管理人员才可以根据具体情况对某一条电子记录进行作废处理,并通过备注进行说明。但是,原始记录必须在系统中留存,不能删除。这完全符合局方对于电子档案完整性、唯一性、可追溯和不可篡改、不可抵赖的要求,也满足了数据电文须具备“书面形式”“原件形式”和“法律证据”等法律效力方面的要求。

在移动设备信息安全管理方面,东航ELB设备iPad和对应飞机一一绑定,由专人负责管理,建立了严格的主备机、设备检查和软件升级制度,确保软硬件设备的可靠性和持续适航性。同时,ELB设备单机配备了移动设备管理(MDM)应用,能够对设备重要数据进行远程监控和管理,满足信息安全管理要求。

(四)ELB 存储盒设计方案

东航ELB的移动端载体是苹果iPad,采取驾驶舱机载的方式,这就必须解决iPad在飞机上的充电和存储问题。东航技术公司成立专项团队,在对防噪音、充电安全、防振动、阻燃、电气负载等诸多技术指标进行评估后,确定了机载ELB存储盒技术改装方案。在B777机型师配合下,选定了飞机驾驶舱观察员座位侧方的安装位置,满足了可充电、易操作和安全性的要求。

根据航空无线电技术委员会标准和局方要求,技术公司团队设计了国内首个ELB存储盒安全性能测试方案,获得了局方的认可并获得民用航空器改装设计委任单位代表(DMDOR)批准。

(五)东航ELB 系统运行成效

到今年6月,东航B777的ELB运行已满一年,总计执行航班近8000班,成功实施电签记录14000多份,电签成功率约99.5%,达到项目设计目标。对于运行和管理的效益提升主要体现在以下几个方面:

1.有效提升飞机故障及排故信息流转效率。飞机信息录入机务维修系统由原来的数日压缩到了秒级,这有效提升了飞机维修控制效率。例如,只有维修记录进入系统后才能启动航材送修流程,ELB使用后,故障信息实时传输至维修系统,航材部门可以即时启动航材送修流程。基地站比原来纸质模式至少可以提前一天;外站保守估计至少提前3天,ELB的使用缩短了航材送修时间,提高了航材周转率。

2.降低了飞行记录纸信息补录工作的人力成本和纸质成本。据统计,一年来20架B777机队减少补录记录人工成本超过85000工时,减少飞行记录本纸质成本约4万元。ELB实现了飞行记录档案管理电子化、便捷化、安全化,再也不需要需要专门场地存放,也解决了必须专人保管和防水放火的问题,有效降低了管理成本。

3.由于ELB飞机信息进入维修系统的及时性,降低了维修项目控制的超期风险。维修管理部门可以利用实时获取的航后记录信息,实现48小时航后控制等维修监控管理工作,同时能快速掌握保障该架飞机的本单位和外单位的维修和放行人员信息,这些在传统纸质时代是不可想象的。

4.有效降低人工填写不规范导致数据录入的偏差风险。传统记录纸会存在记录纸个别信息漏填的可能,使用ELB后系统,系统引入了知识库信息使得记录纸填写更加规范,同时也能对填报信息进行完整性校验,确保信息的完整性。而系统附带的照片功能更提高了故障信息的精确度和丰富度,能够有效提升维修排故速度。

飞行记录本电子化建设未来方向

数字化是民航飞机未来的发展方向。电子飞行记录本(ELB)是一个打通飞行、客舱和机务维修系统实现信息交互的数字化平台,为维修人员提供了强有力的移动操作工具,也是机务维修控制和管理的源头。而基于平板电脑的ELB系统,为非电子化设计的传统型飞机提供了一整套解决方案,尤其在通用性、操作性和可拓展性方面,超越了波音B787和空客A350的类似系统。因此,ELB的出现使飞机数据的传输和管理效率有了质的飞跃,将对航空公司航班运行、维修管理和运营管理产生深远的影响。

(一)系统功能拓展方面

电子飞行记录本未来还有巨大的拓展空间。比如,ELB系统除替代纸质飞行记录本以外,还可以替代其他机务维修工作所需要使用的各类单据,包括除冰防冰记录、飞机接收单、暂缓维修单等;更可以利用移动网络,在机组和机务之间建立直接联系,点对点传输飞机故障相关语音、图片甚至视频信息,这将带来非常有价值的功能应用。

设想一个场景,当空中飞机出现故障,机组人员可以将故障信息通过ELB利用空中网络以文字、语音或者照片方式下传至总部。机务工程师可以第一时间根据所收到的信息进行初步判断,制定故障处理方案;如涉及换件,可以提前通知落地站点准备排故所需工具和航材等;飞机一落地就可以及时处理故障,大大提高维修和放行效率。故障件也可以通过ELB所记录的飞行时间有效计算在翼时间,第一时间传输给航材等部门进行后续管理。而这些所有动作,都在ELB传输故障信息的那一刻被实时启动了。

目前国内航空公司正在积极推进的无短停维修放行,也可以借助ELB,在飞行员和机务维修人员之间建立语音、图像和视频的沟通渠道,实时传输飞机现场信息,帮助迅速判明相关故障信息、提高放行效率。所以,一个功能强大的ELB系统能够为MEL远程办理保留故障、无短停维修放行甚至远程适航放行的全面推广奠定基础。这对于提高航空公司维修管理质量、提升航班运行效率方面都有着巨大潜力。此外,民航局方也可以借助ELB,实现远程适航维修监管,这里也存在着相当大的想象空间。

(二)民航法规建设方面

东航ELB项目建设离不开局方的支持。在项目推进过程中,民航局飞标司和民航华东地区管理局对该项目给予了鼓励和指导。承担审定工作的华东局合格证管理办公室积极配合东航开展补充运行合格审定工作,树立了国内电子飞行记录本审定的行业标杆。

同时也必须看到,中国民航在飞机飞行记录本电子化在审定规范方面,仍然缺乏指导性法规文件,尤其缺乏类似《电子飞行包(EFB)运行批准指南》这样的咨询通告,用于指导飞行记录本电子化审定。在东航走通飞行记录本电子化之路后,可以预期在今后几年内,国内其他航司也将陆续跟进,采用类似模式开展飞行记录本的电子化运行。因此,制定民航电子飞行记录本规范性文件,统一审定标准,规避运行风险,将是需要解决的重要问题。由于国际上实施电子飞行记录本运行的航空公司和国家较少,相应法规建设并不完善,这将是中国民航为世界民航业贡献“中国标准”的好机会。

(三)科创项目的探索方面

由于电子飞行记录本在国内尚无航空公司实施的先例,ELB项目成为东航“科改示范行动”第一科创项目。东航ELB项目完全按照科创项目的模式推进,由东航应用技术研发中心负责投资立项,由东航股份公司开展项目组织和实施,这在东航内部也属于科改创新模式。国企改革“科改示范行动”,是在切实加强党对国有企业全面领导的前提下,进一步推动深化市场化改革,在公司治理等各方面探索创新、取得突破,在科改示范项目市场化方面走出新路。

总体来看,ELB是东航全自主开发,具有自有知识产权的一体化系统,当前正在加快推进项目二期建设,将推向东航所有机队。虽然东航ELB项目在立项、研发和推广方面取得了阶段性成效。然而,在项目市场化方面,仍然需要解决诸多问题,ELB项目要想转化为真正市场化的产品,还必须要解决公司治理结构、内部分工和项目产品化方面的诸多矛盾,ELB未来的路还很长。(注:本文法规依据主要是CCAR-121-R7《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》、AC-121-FS-2017-128《电子签名、电子记录存档系统和电子手册系统的接受与使用 》,东航技术公司赵卿对本文亦有贡献)

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