用于飛機部附件的健康管理方法與流程

本發明涉及飛機健康管理領域，具體地，本發明涉及一種用于飛機部附件的健康管理方法。

背景技術：

飛機健康管理的管理對象是單架飛機，它通過獲取飛機的警告信息、故障信息、飛機/發動機狀態信息等信息，經過地面分析系統的處理以判定或預測本架飛機的健康狀態。從組成內容上來說，單機健康管理的研究對象主要包括部附件、發動機和飛機結構。部附件是飛機整機的主要組成部分，其健康狀況也成為影響單架飛機健康狀態的重要因素。

現有的部附件管理主要是采用定期維修的形式，例如航空公司每天都會對飛機部附件進行常規檢查。然而，由于飛機帶有大量的部附件，維修人員不可能在例如幾個小時的時間內對所有的部附件都進行較深入的檢查。這種沒有針對性的常規檢查往往不能給飛機的安全性帶來尤其積極的影響。此外，航空公司往往具有多達上百架飛機，而維修人員并不知曉每架飛機的整體健康狀態。因此，維修人員也不能主動地去首先檢修健康狀態較為惡劣的飛機。

因此，亟需一種能夠為維修人員提供各個部附件的健康狀態和單機健康狀態的方法，從而實現有針對性的維修。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種用于飛機部附件的健康管理方法，通 過該方法，能夠為維修人員的單機維修操作提供優先級建議，并且能夠進行單機健康狀態排隊，從而使得健康狀態較為惡劣的飛機首先得到檢修。

為了實現上述目的，本發明的第一方面提供了用于飛機部附件的健康管理方法，所述健康管理方法包括以下步驟：A.將所檢測到的飛機部附件故障劃分為一般性故障、重復性故障和保留故障；B.計算一般性故障等級、重復性故障等級和保留故障等級；D.根據所述一般性故障等級、所述重復性故障等級和所述保留故障等級評估單機健康狀態；E.輸出所述單機健康狀態以進行單機健康狀態排隊。

通過所述方法，能夠根據多種不同類型的故障的情況來評估整個飛機的健康狀況，當將該飛機的健康狀況與其他飛機的健康狀況進行比較(即單機健康狀態排隊)時，航空公司的維修人員能夠優先維修健康狀況較惡劣的飛機，而暫緩維修仍可飛行的飛機，這提高了飛機的利用率，降低了運行維護成本。

優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，在所述步驟D之前還包括以下步驟：C.基于以下子步驟中的至少一個來確定飛機中的各個系統的健康等級：C1.監控所選定的性能參數；C2.融合評估多個性能參數；C3.分析性能參數的趨勢。其中，所述步驟D還包括：根據所述各個系統的健康等級評估單機健康狀態。

通過這種方式，能夠在飛行結束之后通過多種方式來分析飛機的性能參數，并且基于性能參數評估單機健康狀態和進行單機健康狀態排隊。一方面，這增加了單機健康狀態排隊的結果的可靠性；另一方面，維護人員能夠通過分析性能參數的趨勢來掌握飛機的健康狀態變化趨勢，從而在運行和維護工作中掌握主動。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，所述健康管理方法還包括以下步驟：F.獲取飛機的故障報告中的警告信息和故障信息；G.根據機組警報系統(CAS)信息等級、功能性、安全性、簽派限制、經濟性和維修決策中的至少一個來確定 警告信息等級；H.根據CAS信息等級、功能性、安全性、簽派限制、經濟性和維修決策中的至少一個或者根據所述故障信息轉化為所述警告信息的概率、功能性、安全性、簽派限制、經濟性和維修決策中的至少一個來確定故障信息等級；I.根據所述警告信息等級和/或所述故障信息等級來確定所述故障報告的處理優先級。

通過這種方式，能夠針對故障報告中的警告信息和故障信息來分析故障報告等級，從而為維護人員提供故障的處理優先級。由于在日常維護中無法對飛機進行全面深入的檢查維修，所以這種基于優先級的有針對性的維修是十分有利的。這能夠提高飛行的安全性，并且減少航班的延誤。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，所述步驟A包括以下子步驟：A1.判斷所述飛機部附件故障是否位于保留故障列表中；A2.將位于所述保留故障列表中的所述飛機部附件故障劃分為所述保留故障；A3.判斷剩余的飛機部附件故障是否滿足重復性故障定義；A4.將滿足所述重復性故障定義的所述剩余的飛機部附件故障劃分為所述重復性故障；A5.將仍未劃分的飛機部附件故障劃分為所述一般性故障。通過將飛機的故障進行類型劃分，能夠更精確地獲得飛機的單機健康狀態。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，通過以下子步驟來計算一般性故障等級：B11.統計隸屬于一般性故障的各種故障的發生次數；B12.加權計算所述各種故障的發生次數以得到一般性故障次數，其中，權重取決于警告信息等級和/或故障信息等級；B13.將所述一般性故障次數與一般性故障次數閾值進行比較；B14.根據比較結果確定一般性故障等級。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，通過以下子步驟來計算重復性故障等級：B21.統計隸屬于重復性故障的各種故障的發生次數；B22.加權計算所述各種故障的發生次數以得到重復性故障次數，其中，權重取決于所述各種故障的發生頻率以及警告信息等級和/或故障信息等級；B23.將所述重復性故 障次數與重復性故障次數閾值進行比較；B24.根據比較結果確定重復性故障等級。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，通過以下子步驟來計算保留故障等級：B31.統計隸屬于保留故障的各種故障的發生次數；B32.加權計算所述各種故障的發生次數以得到保留故障次數，其中，權重取決于警告信息等級和/或故障信息等級；B33.將所述保留故障次數與保留故障次數閾值進行比較；B34.根據比較結果確定保留故障等級。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，所述子步驟C1進一步包括以下分步驟：C11獲取所述所選定的性能參數的數據；C12剔除所獲取的數據中的野值；C13平滑所述數據；C14選擇所述數據的特征參數；C15將所述特征參數與預先確定的性能參數監控閾值進行比較；C16當所述特征參數在由所述性能參數監控閾值限定的正常范圍之外時，觸發警報。

通過這種方式，能夠得到精確地反應飛機部附件性能的性能參數數據，并且通過在數據超限時觸發警報，能夠提示維護人員并且降低飛機部附件的健康狀態等級。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，根據經驗型的綜合評估方法或根據多元統計分析方法或根據多屬性決策方法來融合評估多個性能參數。通過這種方式，進一步增加了飛機部附件的健康狀態等級的評估精確性。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，根據基于特征進化或統計趨勢的預測方法、基于人工智能的預測方法或基于物理模型的預測方法來分析性能參數的趨勢。通過這種方式，能夠預測飛機部附件的安全性或者剩余壽命。例如當某部附件即將達到故障多發時刻時，則對涉及該部附件的性能參數進行更為密集的監控。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，所述步驟H包括以下子步驟：H1.判斷所述故障信息是否與所 述警告信息相關聯；H2.在所述故障信息與所述警告信息相關聯的情況下，根據CAS信息等級、功能性、安全性、簽派限制、經濟性和維修決策中的至少一個來確定所述故障信息等級。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，在所述故障信息與所述警告信息不相關聯的情況下，根據所述故障信息轉化為所述警告信息的概率、功能性、安全性、簽派限制、經濟性和維修決策中的至少一個來確定所述故障信息等級。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，在飛行結束后從飛機的快速存取記錄器中獲取所述性能參數。通過這種方式，能夠彌補實時飛行數據的不足，為確定單機健康狀態提供更多可靠的數據。

進一步優選地，在依據本發明的用于飛機部附件的健康管理方法中，所述故障報告經由飛機通信尋址與報告系統(ACARS)鏈路傳輸至地面。這為故障報告的傳送提供了良好的實時性能。

通過根據本發明的健康管理方法，維護人員能夠評估飛機當前的健康狀態，并有效地預測健康狀態變化趨勢，從而在運行和維護工作中掌握主動。此外，維護人員能夠及時發現嚴重故障及不安全因素的征兆，從而提前處理。因此能夠既提高飛行安全性，又減少因意外故障引起的飛機停場。再者，通過根據本發明的健康管理方法還能夠有效地提高飛機利用率，降低運行維護成本。

附圖說明

參照下面的附圖和說明進一步解釋本發明的實施例，其中：

圖1示出了依據本發明的一種實施方式的飛機部附件健康管理方法的功能圖；

圖2示出了依據本發明的一種實施方式的飛機部附件健康管理方法的流程圖；

圖3示出了依據本發明的一種實施方式的劃分飛機部附件故障的類別的流程圖；

圖4示出了依據本發明的一種實施方式的監控飛機部附件的性能參數的方法的流程圖；以及

圖5示出了依據本發明的一種實施方式的確定故障報告的處理優先級的方法的流程圖。

具體實施方式

在以下優選的實施例的具體描述中，將參考構成本發明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現本發明的特定的實施例。示例的實施例并不旨在窮盡根據本發明的所有實施例。可以理解，在不偏離本發明的范圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進行結構性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發明的范圍由所附的權利要求所限定。

圖1示出了依據本發明的一種實施方式的飛機部附件健康管理方法的功能圖。

如圖1所示，將部附件的健康管理分為兩個功能模塊，即基于故障報告的部分件健康管理和基于性能數據的部附件健康管理。

在基于故障報告的部分件健康管理中，為了獲取故障報告，地面能夠經由ACARS空地數據鏈系統接收機艙管理系統(CMS)報文。CMS的主要功能是收集、處理、存儲飛機各系統故障數據，產生維護報告，并啟動系統測試。CMS監控警告信息和故障信息。針對CMS報告中的警告信息和故障信息，則能夠實現故障報告實施監控與評估。

此外，根據本發明的飛機部附件健康管理方法還能夠通過分類監控各種故障來評估整機健康狀態。例如能夠分別監控一般性故障、重復性故障和保留性故障。在此，一般性故障指的是未達到重復性故障標準，并且沒有進行保留性處理的故障。重復性故障指的是同一架飛機在特定的時間區間內發生相同的超過特定閾值次數的故障。而保留故障是指飛機在飛行和維修檢查中發現的故障、缺陷，因工具設備、器材短缺，停場時間不足等原因，不能在下次起飛前排除，短期推遲 修復又對飛機的適航性和飛行安全無影響并經過批準的故障。通過評估這三類故障的故障等級，能夠獲得單機健康狀態，從而能夠進一步進行單機健康狀態排隊。

另一方面，在基于性能數據的部附件健康管理中，能夠單獨通過以下方法中的一種或者通過以下方法的組合來評估系統健康狀態。這些方法包括性能參數超限報警、多參數融合性能評估和性能參數趨勢分析。在獲得單機健康狀態之后，能夠綜合考慮在此獲得的單機健康狀態和在基于故障報告的部分件健康管理中獲得的單機健康狀態，從而進行更加精確的單機健康狀態排隊。當然，在此也能夠僅基于性能數據進行單機健康狀態排隊。

圖2示出了依據本發明的一種實施方式的飛機部附件健康管理方法的流程圖。

如圖2所示，在步驟S201中，將所檢測到的分級部附件故障劃分為一般性故障、重復性故障和保留故障。劃分飛機部附件故障的類別的具體步驟如圖3所示。

在圖3的步驟S301中判斷飛機部附件故障是否位于保留故障列表中，該保留故障列表例如能夠存儲在飛機存儲器中，并且能夠由維護人員定義。

如果飛機部附件故障位于保留故障列表中，則在步驟S304中將飛機部附件故障劃分為保留故障。

如果飛機部附件故障不位于保留故障列表中，則在步驟S302中繼續判斷該飛機部附件故障是否滿足重復性故障定義。重復性故障定義例如能夠為該故障需要在特定的時間區間內發生超過閾值次數的次數，其能夠由維護人員定義。

如果該飛機部附件故障滿足重復性故障定義，則在步驟S305中將該飛機部附件故障劃分為重復性故障。

如果該飛機部附件故障不滿足重復性故障定義，則在步驟S303中將該飛機部附件故障劃分為一般性故障。

本領域技術人員應當理解，上述的劃分方式僅僅是示例性的， 其他的將飛機部附件故障劃分為一般性故障、重復性故障和保留故障的方式也在本發明的保護范圍之內。

繼續參照圖2，在步驟S202中，進一步計算一般性故障等級、重復性故障等級和保留故障等級。

故障等級反映了故障的嚴重程度，即具有較高故障等級的故障會嚴重影響飛機的運行，應當被及時地優先地處理；而具有較低故障等級的故障不會威脅飛行的安全性，可以靠后或暫不處理。

在依據本發明的一種優選的實施方式中，能夠通過以下步驟來計算一般性故障等級：

首先，統計隸屬于一般性故障的各種故障的發生次數。例如，經過故障劃分，故障a和故障b都隸屬于一般性故障，統計在飛行飛行過程中或預先定義的時間區間內的故障a和故障b的發生次數。

接著，加權計算各種故障的發生次數以得到一般性故障次數，其中，權重取決于警告信息等級和/或故障信息等級。例如，如果故障a的警告信息等級為高，則將故障a的發生次數與權重4相乘，如果故障b的故障等級為低，則將故障b的發生次數與權重1相乘。通過這樣的將故障a的發生次數與故障b的發生次數的加權計算，能夠得到一般性故障次數。該一般性故障次數能夠綜合地反應飛機的故障等級。警告信息等級和故障信息等級的確定過程將在下文中加以描述。

隨后，將該一般性故障次數與一般性故障次數閾值進行比較。在此能夠規定一系列的一般性故障次數閾值，例如較低的第一一般性故障次數閾值、較高的第三一般性故障次數閾值和位于兩者之間的第二一般性故障次數閾值。

最后，根據比較結果確定一般性故障等級。例如，如果一般性故障次數僅高于第一一般性故障次數閾值而低于第二、第三一般性故障次數閾值，則將一般性故障等級設置為低。再例如，如果一般性故障次數高于所有三個一般性故障次數閾值，則將一般性故障等級設置為高。

雖然在此僅列舉了根據故障發生次數來確定故障等級，但其他 的確定故障等級的方式也在本發明的保護范圍之內，例如根據故障次數的變化率等。

在依據本發明的一種優選的實施方式中，確定重復性故障等級的方式與確定一般性故障等級類似。其區別一方面在于，權重不僅取決于警告信息等級和/或故障信息等級，還取決于故障的發生頻率；另一方面在于，重復性故障次數閾值應當小于一般性故障次數閾值。

在依據本發明的一種優選的實施方式中，能夠以與確定一般性故障等級的方式相似的方式來確定保留故障等級。

繼續參照圖2，在步驟S203中，根據所確定的一般性故障等級、重復性故障等級和保留故障等級來評估單機健康狀態。該評估的方法例如能夠是將三種故障等級加權平均或求平均值。

在步驟S204中，輸出單機健康狀態以進行單機健康狀態排隊。單機健康狀態排隊指的是，航空公司將多架飛機的單機健康狀態進行比較和排序。

通過圖2所示的方法，實現了基于故障報告對多架飛機進行單機健康狀態排序的功能，從而為維護人員提供了飛機維修的優先級。此外，維護人員能夠根據多架飛機的健康狀態進行合理的安排，使得在保證飛行安全的前提下使得飛機的使用效率最大化。

在依據本發明的一種優選的實施方式中，能夠將基于性能參數的單機健康狀態評估方法與圖2中所示的方法相結合。

首先，能夠通過分析性能參數來確定飛機中各個系統的健康狀態。

接著，能夠在圖2的根據一般性故障等級、重復性故障等級和保留故障等級來評估單機健康狀態的基礎上，相結合地根據各個系統的健康等級評估單機健康狀態。

最后，根據這種結合故障等級和性能參數所評估得出的單機健康狀態進行單機健康狀態排隊。

通過這種方式，能夠提高單機健康狀態排隊的準確性和可靠性。以更加優化的順序進行多架飛機的維修。

在依據本發明的一種優選的實施方式中，通過監控所選定的性能參數來確定各個系統的健康狀態。圖4示出了根據本發明的一種實施方式的監控飛機部附件的性能參數的方法。

在圖4的步驟S401中，獲取所選定的性能參數的數據。例如，能夠基于性能參數集合應為能完備地反應關鍵信息的最小集合的原則來選擇并且獲取性能參數的數據。

在步驟S402中，剔除所獲取的數據中的野值。數據中的野值指的是這樣的數據，即其出現了幅度很大的變化，而與之有關聯動作的參數在同時刻或按要求時序并沒有發生相應的變化。

在步驟S403中進一步平滑數據。

在步驟S404中選擇數據的特征參數，此處的特征參數能夠是性能參數數據的原始形式，也能夠是性能參數數據的各種統計數據，例如均值、極值、均方根值等。

在步驟S405中，將特征參數與預先確定的性能參數監控閾值進行比較。該性能參數監控閾值反映了特征參數的正常工作范圍。

在步驟S406中，當特征參數在由性能參數監控閾值限定的正常范圍之外是，觸發警報。該報警指示差的系統健康狀態。

在依據本發明的另一種優選的實施方式中，通過融合評估多個性能參數來確定各個系統的健康狀態。所謂多性能參數融合，就是利用傳感器獲取系統的多個參數，使用多參數融合模型對這些參數進行綜合處理，得到健康指數，從而評估得到系統健康狀態。優選地，能夠根據經驗型的綜合評估方法或根據多元統計分析方法或根據多屬性決策方法來融合評估多個性能參數。

在依據本發明的另一種優選的實施方式中，通過分析性能參數的趨勢來確定各個系統的健康狀態。性能參數趨勢分析主要是通過機載系統采集部附件性能參數，然后由系統繪制各類參數變化曲線，利用各種預測方法計算參數的變化趨勢或者未來的取值狀態，與預先設定的標準參數進行對比，從而分析參數超限或即將超限的狀態或趨勢，據此給出飛機的健康狀態等級。優選地，根據基于特征進化或統 計趨勢的預測方法、基于人工智能的預測方法或基于物理模型的預測方法來分析性能參數的趨勢。通過分析性能參數的趨勢，能夠對即將到達故障多發時刻的部附件系統進行密集監控。

上述三種確定各個系統的健康狀態的方式能夠單獨地或者結合地使用。

圖5示出了依據本發明的一種實施方式的確定故障報告的處理優先級的方法。

如圖5所示，在步驟S501中，獲取飛機的故障報告中的警告信息和故障信息。警告信息用于提醒飛機和機務人員與飛機運行相關的狀況。當探測到某個系統發生故障需要修理或影響簽派時，飛機系統會在顯示系統上顯示警告信息數據。而故障信息用于提供詳細的故障信息給機務人員，幫忙機務人員進行相應的維護工作。因此，通過這兩種信息能夠反映出飛機部附件的健康狀態。獲取的方式例如是通過ACARS空地數據鏈系統。

在步驟S502中確定警告信息等級。在本發明中根據CAS信息等級、功能性、安全性、簽派限制、經濟性和維修決策中的至少一個來判斷警告信息等級。CAS信息等級是現有的并且能夠反映警告信息的不同等級，包括警告(WARNING)、注意(CAUTION)、報告(ADVISORY)和狀態(STATUS)。而功能性、安全性、簽派限制、經濟性和維修決策按重要性從高到低的順序影響警告信息等級。例如，如果某個警告信息是威脅到功能性或安全性的，則其極有可能被設置為高的警告信息等級；而如果某個警告信息僅涉及經濟性，則其極有可能被設置為低的警告信息等級。

在步驟S503中確定故障信息的等級。例如能夠通過以下步驟來確定故障信息的等級：

首先判斷故障信息是否與某個警告信息相關聯。

在該故障信息與警告信息相關聯的情況下，根據CAS信息等級、功能性、安全性、簽派限制、經濟性和維修決策中的至少一個來確定故障信息等級。

而在故障信息與警告信息不相關聯的情況下，根據故障信息轉化為警告信息的概率、功能性、安全性、簽派限制、經濟性和維修決策中的至少一個來確定所述故障信息等級。在此，故障信息轉化為警告信息的概率能夠例如通過查表的方式獲得。

在步驟S504中根據警告信息等級和/或故障信息等級來確定故障報告的處理優先級。即具有較高的警告信息等級和/或故障信息等級的故障報告應當被優選處理。

通過圖5所示的方法，維護人員在面臨單架飛機的多個故障時，能夠獲知各個故障的處理優先級。從而根據處理優先級的先后順序來檢修。在維修時間不足時，維護人員能夠僅檢修較嚴重的、例如威脅飛機的運行安全性的故障，而為了避免航班延誤而延緩檢修輕微的、例如僅威脅飛機的經濟性的故障。這也提高了飛機的利用率。

在依據本發明的另一種優選的實施方式中，在飛行結束后從飛機的快速存取記錄器中獲取所述性能參數。由于飛機的快速存取記錄器具有海量的數據，這有效地彌補了飛機實時數據的不足。

在依據本發明的另一種優選的實施方式中，所述故障報告經由飛機通信尋址與報告系統鏈路傳輸至地面，由于飛機通信尋址與報告系統鏈路具有實時性的特點，這提高了根據本發明的飛機部附件健康管理方法的實時性。

雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域內的技術人員可以在所附權利要求的范圍內做出各種變形和修改。