數(shù)據(jù)模擬的機(jī)載軟件改裝評(píng)估方法范文

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摘要：隨著機(jī)載信息技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的傳統(tǒng)航空電子組件被功能軟件所代替，飛機(jī)制造廠家的機(jī)載軟件升級(jí)服務(wù)通告也隨之增多。本文通過(guò)實(shí)際案例探討如何在傳統(tǒng)的改裝評(píng)估指標(biāo)基礎(chǔ)上，對(duì)軟件改裝服務(wù)通告中涉及的內(nèi)在邏輯進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，得出量化指標(biāo)，以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑u(píng)估手段充分評(píng)估機(jī)載軟件升級(jí)后對(duì)航空公司運(yùn)行可能造成的實(shí)際影響。

關(guān)鍵詞：機(jī)載軟件；數(shù)據(jù)模擬；改裝；評(píng)估

1機(jī)載軟件升級(jí)情況

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的傳統(tǒng)航空電子組件被功能軟件所代替。近年來(lái)，機(jī)載軟件的種類、數(shù)量及重要程度不斷增強(qiáng)。為了增加功能或修復(fù)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的已知故障，飛機(jī)制造廠家會(huì)服務(wù)通告以通知航空公司對(duì)相應(yīng)的機(jī)載軟件進(jìn)行升級(jí)。機(jī)載軟件服務(wù)通告中涉及的軟件升級(jí)，在不考慮執(zhí)行成本的前提下，南航常用的做法是采取“通用綜合指標(biāo)評(píng)估法”進(jìn)行評(píng)估，其結(jié)果往往是接受廠家的建議，執(zhí)行相應(yīng)改裝工作。但是否廠家的建議就準(zhǔn)確無(wú)誤？以下兩個(gè)事例可以印證這一點(diǎn)。事例一：服務(wù)通告787-42-0022建議航空公司盡快將787飛機(jī)的通用核心系統(tǒng)（CCS）軟件升級(jí)到8.1M版本，以提高與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集器（RDC）和通用處理模塊（GPM）故障相關(guān)的放行可靠度。南航機(jī)隊(duì)執(zhí)行升級(jí)后，地面故障監(jiān)控系統(tǒng)收到大量的“LEFT/RIGHTXXGENERALPROCESSORMODULEISINACTIVEORFAULTED”告警信息，給日常運(yùn)行造成較大影響。根據(jù)波音調(diào)查[1]，8.1M軟件為改善GPM和RDC的可靠性，在探測(cè)到SEU（SingleEventUpset）時(shí)會(huì)在30秒內(nèi)完成自動(dòng)重啟，以嘗試恢復(fù)硬件功能。但在重啟過(guò)程中，會(huì)觸發(fā)相關(guān)的駕駛艙效應(yīng)和維護(hù)信息，同時(shí)其他相關(guān)系統(tǒng)也可能瞬時(shí)出現(xiàn)維護(hù)信息；如果發(fā)生了重啟，即使硬件完成了自恢復(fù)，相關(guān)的維護(hù)信息也僅被標(biāo)記為“INACTIVE”，而不會(huì)自動(dòng)消除。目前波音已通過(guò)SB787-42-0032了8.1N版本軟件修復(fù)了上述問(wèn)題。事例二：波音從2016年年中開(kāi)始為生產(chǎn)線上的777飛機(jī)安裝了最新版本的飛機(jī)信息管理系統(tǒng)（AIMS）軟件BPV17A，南航接收的最后一架777-300ER安裝的就是該版本軟件，投入運(yùn)行后多次報(bào)告數(shù)據(jù)鏈通信異常，且無(wú)法自動(dòng)恢復(fù)，其他早先交付的飛機(jī)未收到過(guò)類似報(bào)告。經(jīng)波音與霍尼韋爾聯(lián)合調(diào)查[2]，確認(rèn)安裝了AIMSBPV17A的飛機(jī)可能會(huì)遇到數(shù)據(jù)鏈通信異常現(xiàn)象，包括無(wú)法通過(guò)甚高頻、衛(wèi)星通信系統(tǒng)及高頻系統(tǒng)上下行報(bào)文信息。目前，波音已新的服務(wù)通告777-31-0293，對(duì)AIMS軟件進(jìn)一步升級(jí)。從以上兩個(gè)事例不難看出，升級(jí)到廠家的最新版本軟件，給航空公司帶來(lái)的并不一定是正向收益。那么，應(yīng)該如何決定是否執(zhí)行、何時(shí)執(zhí)行機(jī)載軟件服務(wù)通告？下文將介紹一種全新的評(píng)估方法，并通過(guò)一個(gè)實(shí)際案例，探討在傳統(tǒng)的改裝評(píng)估指標(biāo)基礎(chǔ)上，對(duì)軟件改裝中涉及的內(nèi)在邏輯進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，得出量化指標(biāo)，以評(píng)價(jià)升級(jí)改裝對(duì)航空公司運(yùn)行可能造成的實(shí)際影響。

2數(shù)據(jù)量化分析

評(píng)估法的解析與實(shí)例說(shuō)明數(shù)據(jù)量化分析評(píng)估法的基本原理是通過(guò)運(yùn)用大數(shù)據(jù)挖掘分析、數(shù)據(jù)譯碼等多種技術(shù)對(duì)改裝中涉及的數(shù)據(jù)信息變更進(jìn)行更深一步的剖析總結(jié)，以更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)科學(xué)手段評(píng)估軟件升級(jí)改裝的必要性，是“通用綜合指標(biāo)評(píng)估法”的一種有效補(bǔ)充。

2.1案例背景

巴航工業(yè)了服務(wù)通告190-31-0061，建議航空公司將E190飛機(jī)的EPIC平臺(tái)升級(jí)到LOAD25.7版本。與前一版本相比，LOAD25.7的修改包括系統(tǒng)改進(jìn)和對(duì)飛機(jī)運(yùn)行及測(cè)試活動(dòng)期間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的更正，以提升飛機(jī)系統(tǒng)的可靠性。主要更正的問(wèn)題及預(yù)期改進(jìn)包括：

1）飛行管理系統(tǒng)錯(cuò)誤轉(zhuǎn)彎、冰點(diǎn)狀態(tài)下的綠點(diǎn)、到達(dá)高度限制和其他小的修正。

2）減少“飛行控制不放行”信息出現(xiàn)的機(jī)率。

3）減少“起落架不放行”信息出現(xiàn)的機(jī)率。

4）對(duì)強(qiáng)風(fēng)起飛時(shí)潛在的自動(dòng)油門和飛行指引丟失的修正。

5）通信管理功能的改進(jìn)。

2.2以通用綜合指標(biāo)評(píng)估法來(lái)評(píng)估

1）適用性：根據(jù)服務(wù)通告有效性判斷，該改裝適用于公司所屬全部E190飛機(jī)。

2）安全性：根據(jù)服務(wù)通告描述的問(wèn)題或可能造成的后果進(jìn)行評(píng)估，該改裝屬于“不執(zhí)行可能導(dǎo)致不構(gòu)成事故征候的各類故障或結(jié)構(gòu)損傷發(fā)生”級(jí)別。

3）可靠性：根據(jù)服務(wù)通告描述的問(wèn)題收集機(jī)隊(duì)可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，該改裝至少屬于“技術(shù)文件描述的措施有助于解決機(jī)隊(duì)潛在故障或結(jié)構(gòu)損傷，該故障可以導(dǎo)致運(yùn)行中斷事件”級(jí)別。

4）經(jīng)濟(jì)性：根據(jù)所需改裝器材費(fèi)用（工時(shí)費(fèi)用由工程師視需考慮）進(jìn)行評(píng)估，該改裝屬于“改裝器材單機(jī)10萬(wàn)元人民幣以下且機(jī)隊(duì)100萬(wàn)元人民幣以下”級(jí)別。根據(jù)上述指標(biāo)，綜合評(píng)分后得出的結(jié)論為“建議執(zhí)行”。

2.3數(shù)據(jù)量化分析

評(píng)估法評(píng)估服務(wù)通告中列出的主要改進(jìn)的問(wèn)題，廠家通常會(huì)在服務(wù)信函或?qū)ｎ}會(huì)議材料中做詳細(xì)介紹，包括改進(jìn)方法、設(shè)計(jì)原理及邏輯等。從圖1可以看出，與該服務(wù)通告有關(guān)且需重點(diǎn)分析的故障包括“FLIGHTCONTROLNODISPATCH”和“LDGNODISPATCH”。1）飛行控制不放行（FLIGHTCONTROLNODISPATCH）廠家在專題會(huì)議材料[3]中介紹，設(shè)計(jì)邏輯上要求飛機(jī)在液壓系統(tǒng)接通前執(zhí)行一系列的自檢，其中包括MSV和LEAKOPTEST。如有測(cè)試異常，將觸發(fā)“MSV/LEAKOPTEST”信息，并導(dǎo)致飛控不放行故障的產(chǎn)生。LOAD25.7軟件設(shè)計(jì)中對(duì)液壓系統(tǒng)自檢邏輯進(jìn)行了優(yōu)化，取消了LEAKOPTEST的要求，如圖2所示。檢索地面監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)故障數(shù)據(jù)庫(kù)，2017年全年共記錄44個(gè)航班出現(xiàn)過(guò)“FLTCTRLNODISPATCH”機(jī)組警告信息，其中與“MSV/LEAKOPSTEST”維護(hù)信息有關(guān)聯(lián)的記錄只有1條。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，LEAKOPTEST測(cè)試取消與否對(duì)“飛控不放行”故障的探測(cè)影響不大，但從降低故障出現(xiàn)可能性的目的出發(fā)，盡管改善效果不明顯，還是可以建議執(zhí)行的。2）起落架不放行（LDGNO度傳感器是否工作正常。原有邏輯是在航段全程比較4個(gè)傳感器的溫度，如果其中一個(gè)的數(shù)值低于70℃而其他三個(gè)的數(shù)值高于175℃，則認(rèn)定該傳感器不正常，觸發(fā)“LGNODISPATCH”的CAS警告信息。升級(jí)到LOAD25.7之后，BTMS的監(jiān)控邏輯變更為：飛機(jī)觸地后，空地狀態(tài)由“空中”變?yōu)椤霸诘孛妗保逸喫俅笥?5節(jié)，記錄此刻4個(gè)剎車組件溫度傳感器的值；5分鐘后再記錄一次剎車組件溫度傳感器的值。如果有任意一個(gè)剎車組件溫度傳感器第二次記錄的值相較第一次記錄的值沒(méi)有上升25℃，就觸發(fā)“LGNODISPATCH”信息。通過(guò)對(duì)過(guò)去一年飛機(jī)的QAR數(shù)據(jù)譯碼，可以獲得相關(guān)傳感器指定時(shí)刻的參數(shù)記錄值，加上上述服務(wù)信息給出的明確的故障觸發(fā)邏輯，可以通過(guò)數(shù)據(jù)模擬，計(jì)算出過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)的航班按新的觸發(fā)邏輯產(chǎn)生故障信息的比率。本文以AGS（譯碼工具[4]）為例，介紹如何批量獲取所需航班的指定參數(shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。a.在AGS中增加一個(gè)維護(hù)程序（Produce-For-Maintenance），其作用是在每個(gè)航班自動(dòng)譯碼后，將滿足上文邏輯要求的參數(shù)插入數(shù)據(jù)表中。該維護(hù)程序的代碼如圖3所示。b.對(duì)保存在數(shù)據(jù)表中的剎車組件溫度傳感器參數(shù)值，通過(guò)公式自動(dòng)計(jì)算出每個(gè)航班每個(gè)傳感器前后兩次記錄值的差值，以圖標(biāo)的形式展示差值的分布，如圖4所示。用上述方法，對(duì)機(jī)隊(duì)2017年下傳的QAR數(shù)據(jù)進(jìn)行了譯碼分析，共計(jì)27462個(gè)圖1　過(guò)去12個(gè)月導(dǎo)致航班延誤15分鐘以上故障排名圖2　LOAD25.7升級(jí)前后MSV/LEAKOPTEST邏輯對(duì)比DISPATCH）廠家在服務(wù)信函SNL190-32-0046中對(duì)因剎車溫度監(jiān)控系統(tǒng)導(dǎo)致的起落架不放行故障做了詳細(xì)介紹。剎車溫度監(jiān)控系統(tǒng)（BTMS）由安裝在每個(gè)剎車組件上的溫度傳感器（BTS，共4個(gè)）組成，用于監(jiān)控剎車是否作動(dòng)及溫有效航班數(shù)據(jù)。根據(jù)LOAD25.7中BTMS監(jiān)控邏輯（落地后剎車溫度上升應(yīng)大于25℃）進(jìn)行了模擬計(jì)算，將有469個(gè)航班在落地后出現(xiàn)“LGNODISPATCH”信息，故障比率為17‰。未升級(jí)LOAD25.7前，世界機(jī)隊(duì)“LGNODISPTACH”故障信息出現(xiàn)比率為2‰，南航機(jī)隊(duì)的故障比率約為1‰（2017年共收集到31條實(shí)時(shí)故障信息，11條機(jī)組報(bào)告）。通過(guò)上述數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)，機(jī)隊(duì)執(zhí)行LOAD25.7升級(jí)后，“LDGNODISPTACH”故障將顯著增多，增加機(jī)組及維護(hù)人員的工作量，結(jié)果與廠家的期望值截然相反；同時(shí)，升級(jí)對(duì)“FLIGHTCONTROLNODISPATCH”故障的改善效果不明顯，其優(yōu)勢(shì)不足以覆蓋“LDGNODISPACH”故障增多帶來(lái)的劣勢(shì)，故得出的結(jié)論為“暫不執(zhí)行”。

2.4評(píng)估結(jié)論

兩種不同的評(píng)估方法得出了不同的結(jié)論，但是由于“通用綜合指標(biāo)評(píng)估法”的評(píng)估結(jié)論是基于技術(shù)通告給予的文字描述中產(chǎn)生的，而“數(shù)據(jù)量化分析評(píng)估法”在一定程度上推翻了文字描述中廠家的期望設(shè)想，所以綜合考慮，建議暫不執(zhí)行該服務(wù)通告。之后南航收到廠家提供的信息，當(dāng)前全球范圍內(nèi)有57架飛機(jī)安裝了LOAD25.7，多家航空公司報(bào)告飛機(jī)完成升級(jí)后“LGNODISPATCH”故障增多，其中兩家已要求廠家提供降級(jí)服務(wù)通告，以便退回升級(jí)前的LOAD版本。由于靈活運(yùn)用了“數(shù)據(jù)量化分析評(píng)估法”，南航避免了執(zhí)行升級(jí)后不利情況的發(fā)生。

3結(jié)束語(yǔ)

軟件類服務(wù)通告通常因改裝費(fèi)用相對(duì)較少，升級(jí)相對(duì)方便，且大多帶來(lái)功能性或可靠性的提升，會(huì)建議執(zhí)行。但通過(guò)上文所述三個(gè)案例可以看出，該類型服務(wù)通告（適航指令相關(guān)的除外）沒(méi)有必要安排盡快執(zhí)行，尤其是與機(jī)載平臺(tái)系統(tǒng)相關(guān)的操作軟件（OPS），建議在初始版本后6個(gè)月左右并在收集到世界機(jī)隊(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)后，運(yùn)用數(shù)據(jù)量化分析評(píng)估法等多種評(píng)估方法對(duì)飛機(jī)改裝文件進(jìn)行多角度全方位的評(píng)估，統(tǒng)籌考慮評(píng)估結(jié)論，以提高評(píng)估的正確性，避免出現(xiàn)不必要的升級(jí)。

作者：陳林烽 任明翔 單位：中國(guó)南方航空股份有限公司機(jī)務(wù)工程部