航空机遇:智能飞机的非凡可能

2016年06月28日 12:09 来源于 财新网

 

  盛夏一到,南印度洋上潮湿的气流源源而来,令留尼汪岛上那座沉眠的火山云遮雾罩;附近海域,一块附着着大量藤壶的金属残骸缓缓浮出海面——眼前这幅图景疑似马航MH370的末日符号。

  这架飞机失踪数月后才重回公众视野,但它最后的时光至今沉坠于黑暗渊面下的海脊和悬崖。全世界都试图从破碎的信息中竭力破解这场空难的图谱,而像MH370一样坠毁的飞机在人间留下一个共同的尾音:自从人类冲上云霄,飞行安全的历史便由血与泪筑成。

  过去很长时间里,在黑匣子被寻获前,人类对飞机去向的追踪只能是徒劳的想象,但如今,一场航空领域的变革正在刷新安全工程,那些呼啸着掠过对流层的庞然大物要想平安触地,已经成为数字化的命题。

  一场由制造业巨头和国内航空公司携手掀起的工业互联网革命,搬动了大数据的魔方,将翱翔天宇的飞行体验引向智能时代。

  黑匣子之外

  尽管对几乎每个乘客来说,机长舱内的各种精密仪器素来神秘莫测,起降的过程似乎也只是重复演绎着空气动力学,没有多少技术上的变迁,但这已经成为业内通识:大数据正在成为护航飞行安全有力的臂膀。

  “大家都知道黑匣子,其实现在每架飞机上还有一个QAR设备,记录了这个航班的1000多个参数,我们一年的数据有几个T的体积,空气动力学最根本的是和风有关系,这个设备帮助分析时间季节、航线、航班运行、油量和气象的信息,为飞机飞行在哪个高度层提供最优的解决方案。”春秋航空首席技术官兼信息技术部总经理邱仲对记者表示。

  “航空安全事故百分之六七十都发生在起降过程中,QAR大数据就直接贡献了安全经验,比如有时降落时遇到侧风,QAR对于如何掌握好飞机的姿态可以提供标准。”邱仲这样解释。据悉,QAR是快速存取记录器的英文简写,是一个带保护装置的飞行数据记录设备,可以监控飞行操作品质,通过遍布飞机全身的数千个传感器,如实记录飞行员自飞机仓门关闭、爬行、攀升、渐进到落地的整个航程的操纵动作。

  东航副总信息师王斯嘉也告诉记者,公司首推的“营销地图”概念投产两年,同样是飞行安全命题中的大数据逻辑,“现在地图上点击任何一架飞机都能知道它的机长是谁,是否偏航,数据三秒钟更新一次,后来发现一个有趣的事情,所有飞机在航路上都是偏右的,因为大家来回都靠右,相撞的几率就低了,我们也会实时跟踪发动机的转速,以及整个候机楼飞机停放、乘客流量的状况等。”

  而为上述两家航空公司综合“绘制”大数据战略的GE研发中心航空大数据分析和数字化解决方案部门经理韩朝接受记者采访时强调,目前在业内倡议的工业互联网革命就是让每架飞机都能戴上“智能手环”。

  “简单地说,通过收集每架飞机累积十年的飞行数据,可以准确地预测发动机未来的送修时间,避免因意外故障导致的飞行延误甚至事故,通过安装在飞机各个角落的传感器以及工作人员掌上的信息平台,航空公司还能实时监测每个航班的飞行环境、耗油情况以及乘务员的排班情况等。”韩朝如是说。

  让飞机变得“聪明”

  据韩朝深度解读,与戴在手腕上的“智能手环”相比,其实大数据不仅仅是为飞行风险铺厚安全垫,更是为飞机配置了一颗更优异的大脑,在这台“中央处理器”的统筹下,飞机将整体变得更“聪明”。

  “一般发动机即使没有发生问题,一万次起降后也要送去维修,这对于存在潜在风险的发动机来说,已经很危险了,GE有一个远程诊断部门,可以收到发动机实时传输过来的参数,基于一些条件来判断问题的严重程度,不严重的就可以等到收到信号后再维护,尽管信号和警告无法完全揭示未知信息,但这种维修模式比传统人工检查的准确度高。”韩朝告诉记者。

  记者了解到,目前东航还是GE发动机分析的唯一合作伙伴,而在与东航的合作中,上述预测模型被证明拥有80%以上的准确性,帮助航空公司节约发动机全生命周期内1%的维护成本。

  在2015年3月的航空峰会上,工业互联网引起许多航空公司兴趣,甚至有人当场询价。据悉,一个关键的变革是飞机原有采取固定周期维护检测,后来演变成基于一些发动机数据做具体检测,现在则能够实现对维修时间的预期,这对于预估发动机磨损的关键因素、测算每年在维修方面的支出等都有助益。

  而在大数据框架下,GE还会收集航空公司的飞行运营数据,找出飞行员日常操作和航空潜在风险因素,针对性地加强飞行员培训,减少因操作不当形成的折旧费——GE在这方面的合作方包括春秋航空在内。

  另一方面,令飞机变“聪明”的“智能手环”还可以为高效飞行提供一揽子解决方案。“不同的生活和运营环境下,发动机也有不同状况,维修间隔和遭遇的损坏程度不一样,我们的工作就是基于历史数据去筛选关键因素建立模型,预测发动机还能坚持多久,什么时候需要维护,戴上健康手环后,不仅能够收集发动机的健康数据,还可以帮助规划整个机队的运营,安排一些备用发动机,使航空公司合理安排自己的资金流,规划备件的采购,减少不必要开支。”韩朝对记者表示。

  “我们也会给飞行员提供更节省燃油的飞行建议,就像在不同路况环境下开车,在限速80公里的拥堵道路上,随时可能刹车,就不能一下子把速度加到80码,而在限速130码的高速,我们给出的建议就是尽快加速到130码。”韩朝说。

  大数据“交响乐”

  事实上,大数据的应用是当下民航业生态革命重要的组曲之一。按照东航总经理刘绍勇的说法,数字化是航空公司的最高“学派”,“2009年时社会都在走信息化,我们处于唱山歌的阶段(电子化),第二个阶段是大合唱(智慧化),现在是交响乐(智能化+互联网)。”

  而大数据也正是GE早在2012年提出并倡导的“工业互联网”概念最核心的内涵。记者注意到,从内涵角度看,工业互联网更像是中国国家层面编制的“中国制造2025”、“互联网+”的先声。

  据悉,工业互联网就是旨在依靠机器以及设备间的互联互通和分析软件打造智能机器,实现人、机器和数据的无缝协作,开创机器与智慧、物理世界与数字世界的融合。迄今为止,GE在中国开展了12个工业互联网试点项目,逐步推动40多个大数据分析应用落地,航空业正是受惠于效益增值的其中一个领域。

  此前,GE还和中国电信签署战略合作协议,宣布GE工业互联网大数据软件平台与中国电信的电信基础设施和增值服务对接,航空是这场推动互联网+产业升级革命的重地之一。根据合作协议,GE公司的PredixTM软件服务平台及相关应用对接中国电信的电话、互联网接入及应用、移动通信、数据通信、视讯服务等多种类综合信息服务,为目标客户群提供应用解决方案。

  “工业互联网实际上就是智能化的生产和智慧化的工厂,为什么美国、德国和法国分别提出了再工业化、工业4.0和新工业,李克强总理又提出2025,都是为了寻找产业互联网的答案。”王斯嘉接受记者采访时这样分析。

  他的观点认为,以往资源缺乏和信息不对称是未能实现上述目标的原因,“现在流量已经不是问题,问题是产品质量如何?我们将消费互联网和产业互联网形容为飞机的两个发动机,中国提出2025,就是企业的虚拟化、智能化和智慧化,将带来生产方式和组织架构的变革。”

  GE数据研究显示,如果工业互联网技术在成本节约方面实现仅仅1%的成本节约,未来15年如能节约1%的燃油,就意味着中国将节约30亿美元的燃料成本。

  另外一个潜在的收益是避免资本成本。一架双发动机宽体商用喷气式飞机每个飞行小时的维护成本大约平均为1200美元。2011年,商用喷气式飞机的飞行时间为5000万小时,也就相当于每年的维护成本为600亿美元,仅发动机维护就占总维护成本的43%。如果工业互联网把发动机维护的效率提高1%,商用喷气发动机的维护成本就将减少2.5亿美元。

  一个看得见的案例是:春秋航空部署了GE智能发动机监控诊断技术,仅2012年一年,就防止了数次计划外发动机拆卸(UER)和停飞待用(AOG),相当于节省了超过21万美元的可能性费用,将发动机可靠度提升到99.98%,为机队保持95%的高使用率起到了支撑作用。