任明翔 魏弘平

隨著民用航空市場的迅猛發(fā)展與機隊規(guī)模的快速壯大，大型民用客機及其部件的安全性、可靠性、持續(xù)適航能力、維護效率及經(jīng)濟性等多重需求越來越受到飛機制造商及航空公司的重視?；陲w機健康管理理念設(shè)計開發(fā)的飛機健康管理系統(tǒng)應(yīng)運而生，逐漸成為飛機設(shè)計及運營維護的重要組成部分。飛機健康管理系統(tǒng)是能夠?qū)崟r監(jiān)控飛機在地面和空中運行狀態(tài)及故障狀況的一套綜合管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對飛機下發(fā)的各類數(shù)據(jù)進行采集，通過數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析與診斷、故障預(yù)測與決斷等，可以快速了解飛機健康狀況，及時發(fā)現(xiàn)故障并提前制定排故預(yù)案，從而保障飛行安全、提升放行可靠度及飛機利用率。

為了能快速有效監(jiān)控現(xiàn)如今越來越多的飛機及越來越龐大的故障狀態(tài)數(shù)據(jù)，地面監(jiān)控人員對飛機健康管理系統(tǒng)的要求也越來越高，好的系統(tǒng)需在具備良好的功能穩(wěn)定性、系統(tǒng)兼容性、操作便捷性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)清晰明了的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、全面準(zhǔn)確的信息關(guān)聯(lián)、及快速直觀數(shù)據(jù)分析等功能?，F(xiàn)如今國際主流的系統(tǒng)大多能完成如上要求，但卻未能與時俱進，忽略了快節(jié)奏社會的機動性使用需求，故開發(fā)與其匹配的手機移動版（APP）飛機健康管理系統(tǒng)在移動應(yīng)用快速發(fā)展的今天顯得格外重要。

1 飛機健康管理概述

健康管理的概念最早出現(xiàn)于航空航天領(lǐng)域，是上世紀(jì)90年代由美國國家航空航天局（NASA）提出的關(guān)于航空航天的飛行器安全飛行計劃，通過將飛行器的各類傳感器信號采集和處理，故障診斷預(yù)測功能以及后端的地面后勤保障決策執(zhí)行的整個流程集成為一個綜合的系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理，從而實現(xiàn)故障預(yù)測、診斷預(yù)測以及后勤維護決策的高度智能化與自動化。飛機健康管理同樣是通過類似綜合的系統(tǒng)解讀飛機傳遞的各類信號并實時跟蹤分析飛機的運行狀態(tài)及故障情況，達到高質(zhì)高效維護飛機，提高飛機的運行效率并保障飛行安全的目的。

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

民用飛機健康管理技術(shù)經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程。從最初的機內(nèi)測試（BIT），依靠單個系統(tǒng)和設(shè)備自身的電路和程序完成故障診斷和隔離，到上世紀(jì)80年代后發(fā)動機指示與告警系統(tǒng)（EICAS）及中央維護計算機（CMC）的成功應(yīng)用意味著正式邁入飛機健康監(jiān)控時代。80年代末90年代初（飛機航空器尋址通信和報告系統(tǒng)）ACARS數(shù)據(jù)鏈開始得到廣泛應(yīng)用，之后90年代末波音公司在777機載維護系統(tǒng)的基礎(chǔ)上借助數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)，實現(xiàn)了民航客機與地面基站的實時數(shù)據(jù)傳輸，將傳統(tǒng)的飛機落地后維護變成飛機實時運行監(jiān)控，有效提高了飛機維護效率。飛機健康管理系統(tǒng)也逐漸演變成如今對飛機進行全壽命周期健康狀態(tài)進行統(tǒng)一有效管理的綜合性系統(tǒng)。

現(xiàn)如今全球最為知名的飛機健康管理系統(tǒng)有波音公司的AHM和空客公司的AIRMAN。巴航工業(yè)和龐巴迪同樣也開發(fā)了自己的健康管理系統(tǒng)以監(jiān)控自有機型。中國商飛公司也同樣研發(fā)出了PHM（故障預(yù)測和健康管理系統(tǒng)），用于監(jiān)控ARJ21、C919等國產(chǎn)飛機。國內(nèi)民航業(yè)也開始了對飛機健康管理系統(tǒng)的自主性研發(fā)，現(xiàn)如今越來越多的航空公司使用自己研發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)去監(jiān)控飛機，南方航空是較早進入這一領(lǐng)域的航空公司之一，其研發(fā)的飛機遠程診斷實時跟蹤系統(tǒng)（ARMS）是全國民航首個獲得國家《發(fā)明專利證書》的健康管理系統(tǒng)，填補了我國在這一領(lǐng)域的空白。

南方航空ARMS系統(tǒng)自1999年開始自主研發(fā)，單一機型開始起步，歷經(jīng)持續(xù)不斷的優(yōu)化發(fā)展，現(xiàn)如今已成為國際上唯一可以同時對空客、波音、安博威、商飛等主流機型進行監(jiān)控的健康管理系統(tǒng)，系統(tǒng)不但能準(zhǔn)確監(jiān)控故障報（CFR/PFR）、飛機狀態(tài)監(jiān)控報（ACMS）、航空公司運行控制報（AOC）等典型報文，還具備飛行大地圖監(jiān)控、客戶化監(jiān)控、自主報文觸發(fā)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析監(jiān)控等特色功能，并根據(jù)監(jiān)控人員使用需求研發(fā)出面向基礎(chǔ)監(jiān)控的網(wǎng)頁端和深入監(jiān)控的客戶端兩個不同的版本。

1.2 移動平臺理念

隨著社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，手機越來越智能化，從過去打電話、發(fā)短信的簡單功能延伸至拍照、聽音樂、玩游戲、看網(wǎng)頁、看視頻等多種功能，每個人與手機都長期交織一起，手機已經(jīng)滲透到生活中的方方面面，成為生活中不可或缺的一部分。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展，各類手機操作系統(tǒng)搭載的各類豐富的APP（移動智能終端設(shè)備第三方應(yīng)用程序）不斷吸引人們的眼球。手機便于攜帶，手機APP使用便捷，功能實用，機動性強，有著傳統(tǒng)電腦操作不可比擬的優(yōu)勢。越來越多的網(wǎng)站、系統(tǒng)、平臺研發(fā)了基于手機操作系統(tǒng)的APP版本。

南方航空ARMS系統(tǒng)雖然功能強大，但受限于電腦操作，達不到隨時隨地查閱使用的程度。機務(wù)在執(zhí)行一線維修工作時，很難攜帶筆記本電腦設(shè)備，而機務(wù)維修控制中心（MCC）、航線支援、性能監(jiān)控等工程師也難以達成隨時隨地使用電腦的頻度要求，故研發(fā)與之匹配的移動平臺（APP應(yīng)用）則越發(fā)重要。國際上此類系統(tǒng)鮮有制作移動平臺，南方航空作為國內(nèi)飛機健康管理系統(tǒng)先行者，有環(huán)境也有條件嘗試移動平臺的開發(fā)，以豐富監(jiān)控人員的操作手段。

2 移動平臺設(shè)計開發(fā)與應(yīng)用

南方航空ARMS系統(tǒng)的移動端開發(fā)將采用國際主流的開發(fā)工具，采用目前的主流穩(wěn)定混合移動開發(fā)框架，同時使用VUE進行界面的渲染。管理平臺應(yīng)用采用JAVA主流架構(gòu)，通過業(yè)務(wù)分層控制，數(shù)據(jù)加密處理和存儲等技術(shù)手段。Web層服務(wù)器接受客戶端發(fā)送的HTTPS請求，進行解密處理，然后調(diào)用業(yè)務(wù)層相關(guān)的接口獲取數(shù)據(jù)并返回。業(yè)務(wù)層從相關(guān)的接口和數(shù)據(jù)庫表中獲取數(shù)據(jù)，按照業(yè)務(wù)規(guī)則進行數(shù)據(jù)整合，并轉(zhuǎn)換為客戶端需要的格式。

國際主流的飛機健康管理系統(tǒng)不開發(fā)移動端的其中一項比較重要的原因是系統(tǒng)中呈現(xiàn)的龐大數(shù)據(jù)不利于在手機端中呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)體量也不利于手機端的快速加載，所以開發(fā)移動平臺不能簡單照搬電腦版的設(shè)計方式，而是分析總結(jié)APP系統(tǒng)使用中需要考慮的典型因素，設(shè)計出更好更人性化的移動平臺。

2.1 設(shè)計因素考量

內(nèi)容完整：ARMS系統(tǒng)功能人機界面設(shè)計復(fù)雜，功能強大，而復(fù)雜的設(shè)計和功能無法在手機屏中簡單呈現(xiàn)，故移植到平臺端需優(yōu)化界面設(shè)計，但不能因此喪失系統(tǒng)核心必要功能。

運行性能：在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，數(shù)據(jù)加載時間與響應(yīng)比，是判斷APP好用不好用的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。如長時間加載數(shù)據(jù)或超時無響應(yīng)將會嚴(yán)重影響用戶體驗。

簡潔實用：手機屏幕空間有限，加上手機操作是手指操作，效率不如鍵盤操作高，所以用戶完成的任務(wù)效率不可跟電腦端相比。操作界面與操作步驟需簡約而不簡單，有針對性、快速高效定位關(guān)鍵信息是作為手機APP是否好用的一個關(guān)鍵條件。

易看簡讀：每架飛機的報文種類復(fù)雜，報文數(shù)據(jù)繁多，相對電腦端，手機端屏幕小，且操作沒有鼠標(biāo)鍵盤容易，如內(nèi)容像電腦端般呈現(xiàn)，將會造成文字閱讀困難，頻繁縮放及位移，嚴(yán)重影響用戶操作效率。

交互體驗：一個好的APP是能夠讓用戶感受到服務(wù)與交流的，及時有效的交互體驗將會極大提高用戶的滿意度，提升用戶粘性。

2.2 針對性方案設(shè)計

內(nèi)容完整部分：ARMS移動端將完整保留原網(wǎng)頁端和客戶端所有的核心功能，包括中央故障監(jiān)控、飛機狀態(tài)監(jiān)控、駕駛艙通信監(jiān)控、軟件構(gòu)型管理、客戶化監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、大地圖監(jiān)控等功能，功能可覆蓋95%以上監(jiān)控人員需求。

運行性能部分：在移動版中精簡了報文參數(shù)種類和信息關(guān)聯(lián)表，極大節(jié)約數(shù)據(jù)加載響應(yīng)時間，將數(shù)據(jù)加載節(jié)省至2～3秒。飛機移動地圖也將采用消耗內(nèi)存更低的百度地圖，未來將會改成集定位精準(zhǔn)度和快速響應(yīng)于一身的mapbox地圖。移動端可記住用戶名與密碼，在下一次登錄中直接跳轉(zhuǎn)監(jiān)控頁面，節(jié)省用戶時間，提高響應(yīng)速度。應(yīng)用僅占用手機25.24MB內(nèi)部存儲空間，實現(xiàn)較小的空間占用與較大的響應(yīng)效率。

簡潔實用部分：ARMS移動端設(shè)計簡潔，僅有FLEETS、TOOLS、USERS三個模塊。FLEETS體現(xiàn)監(jiān)控功能、TOOLS體現(xiàn)客戶化功能、USERS體現(xiàn)用戶管理功能?？蛻艋δ芸梢宰灾鬟x擇監(jiān)控機隊，在有限大小的手機屏幕中更能多體現(xiàn)重點監(jiān)控機隊。FLEETS即能滿足大多監(jiān)控要求。操作簡潔，無需說明書即可摸透使用方法。

易看簡讀部分：移動端對每架飛機報文采用分層式設(shè)計，逐步深入的模式，以故障報為例，在每架飛機第一層設(shè)計中，僅僅簡單體現(xiàn)飛機號、航班號、出發(fā)到達機場、報文觸發(fā)時間、ETA時間、OOOI時間等要素，并將電腦端用顏色字母顯示故障等級的提醒效果設(shè)計改成用顏色框架（紅>紫>橙>白）直觀體現(xiàn)，便于在有限大小的手機屏幕中，更多地呈現(xiàn)飛機故障，以及更快速地定位監(jiān)控飛機。如圖1、圖2所示。

在第二層設(shè)計中，如圖3所示，才開始體現(xiàn)更多的報文信息，搭配大地圖監(jiān)控按鈕，故障手冊關(guān)聯(lián)按鈕等實用功能。在第三層設(shè)計中，才會顯示打印機完整故障信息、手冊數(shù)據(jù)信息、大地圖信息。其中信息展現(xiàn)時會自動橫屏，讓監(jiān)控人員閱讀更為方便。

交互體驗部分：在電腦端的ARMS系統(tǒng)中，重點故障以郵件發(fā)送，而在移動端中，將會改成重點故障手機狀態(tài)欄提醒模式，比郵件發(fā)送更直觀、高效。設(shè)計中還會仿造微信交互形式，發(fā)現(xiàn)故障可直接手機拍攝上傳至相關(guān)技術(shù)人員手中，關(guān)聯(lián)手冊故障鏈接同樣可一鍵發(fā)送，傳遞溝通更為簡潔高效，同時避免重要數(shù)據(jù)外泄風(fēng)險，現(xiàn)在此功能還在開發(fā)中，未來將會投入使用。

2.3 開發(fā)總體架構(gòu)

ARMS移動版在開發(fā)時將會采用前端服務(wù)層與后臺支撐層設(shè)計的主流開發(fā)技術(shù)，在保證核心功能完整的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)便捷簡約的設(shè)計理念，內(nèi)置ACARS多路分發(fā)系統(tǒng)以保證空地數(shù)據(jù)鏈傳輸穩(wěn)定正常。如圖4所示。

現(xiàn)南方航空已根據(jù)此架構(gòu)設(shè)計出初始版的移動應(yīng)用并已投入真實監(jiān)控使用。

2.4 監(jiān)控場景模擬

某機務(wù)支援人員在使用手機中突然看到手機狀態(tài)欄跳出紅色警告信息，之后立即登錄ARMS移動端APP，APP直接進入到主頁面，后點擊TOOLS工具欄中的客戶化飛機監(jiān)控列表，在第一層故障監(jiān)控界面中看到此飛機的飛機號、航班號、起飛機場、到達機場、OOOI狀態(tài)顯示飛機還未落地，點擊故障框進入第二層故障監(jiān)控界面，看到核心故障信息“APU AUTO SHUT DOWN”，點擊進入第三層故障監(jiān)控頁面，看到故障完整打印機頁面，點擊手冊關(guān)聯(lián)按鈕，查詢相應(yīng)排故手冊，同時點擊大地圖監(jiān)控按鈕查詢飛機具體位置。

3 總結(jié)與展望

飛機健康管理系統(tǒng)移動端設(shè)計與應(yīng)用是現(xiàn)今“互聯(lián)網(wǎng)+”經(jīng)濟形態(tài)發(fā)展的必然趨勢，是飛機健康監(jiān)控領(lǐng)域的一種全新操作模式。本文通過梳理系統(tǒng)移動應(yīng)用需考慮的典型因素，提出一種系統(tǒng)移動平臺設(shè)計與開發(fā)的簡要架構(gòu)方案，并研發(fā)出初始移動版本應(yīng)用到南方航空機隊監(jiān)控中。

現(xiàn)南方航空研發(fā)的版本還有很多缺陷不足，除了交互體驗部分還尚未完善之外，關(guān)聯(lián)手冊部分也因原廠的代碼封鎖未能較好地實現(xiàn)關(guān)聯(lián)，南方航空正在著手進行全新手冊查閱平臺AAMM移動版設(shè)計，屆時此系統(tǒng)將會對接AAMM系統(tǒng)，實現(xiàn)手冊部分的穩(wěn)定關(guān)聯(lián)?？傊?，設(shè)計一個完美的飛機健康管理移動版本應(yīng)用任重而道遠，本文僅對此領(lǐng)域作了初步探索，各航空公司與飛機供應(yīng)商可結(jié)合更先進的技術(shù)與更完美的設(shè)計理念研發(fā)符合自身運行且簡潔實用的移動版系統(tǒng)應(yīng)用。

參考文獻

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作者簡介

任明翔，中國民航局高級工程師任職資格，主要從事機載信息領(lǐng)域工程技術(shù)管理工作。

魏弘平，中級工程師，主要從事飛機健康管理產(chǎn)品規(guī)劃與設(shè)計、飛機故障大數(shù)據(jù)分析、機務(wù)數(shù)字化建設(shè)、技術(shù)支援等工作。