本文解读了飞机健康管理平台的概念、现状及移动系统研发理念,通过对移动端应用时遭遇的典型难题进行预测,归纳总结出南航系统移动平台基本设计模式,并研发出初始版本应用于南航实际监控场景中。
随着民用航空行业的飞速发展与机队规模的迅速壮大,大型军用飞机以及零件的安全性、可靠性、持续适航能力、维护效率及经济性等多重需求愈发越受到飞机生产商及航空公司的注重。基于飞机健康管理模式设计研发的飞机健康管理平台应运而生,逐渐变成飞机设计及运营维护的重要构成个别。飞机健康管理平台是无法即时监控飞机在路面和空中运行状态及故障情况的一套综合管理平台,该系统可以对飞机下发的各种数据进行收集,通过数据整合、数据剖析与检测、故障分析与决断等,可以迅速了解飞机健康情况,及时看到故障并提早制定排故预案,从而保障飞行安全、提升放行可靠度及飞机利用率。
为了能迅速有效监控现目前越来越多的飞机及越来越庞大的故障状况数据,地面监视人员对飞机健康管理平台的要求也愈发越高,好的平台需在具有良好的功用稳定性、系统兼容性、操作方便性的基础上,实现清晰明了的数据展现、全面准确的信息关联、及迅速直观数据预测等功能。现如今国际主流的平台大多能完成如上要求,但却无法与时俱进,忽略了快节奏社会的机动性使用意愿,故研发与其匹配的手机移动版(APP)飞机健康管理平台在移动应用迅速发展的现在变得更加重要。
1飞机健康管理概述
健康管理的概念最早出现于航空航天领域,是上世纪90年代由中国国家航空航天局(NASA)强调的关于航空宇航的试飞器安全飞行计划,通过将飞行器的各种传感器信号采集和处理,故障检测分析用途并且前端的地面后勤保障决策执行的整个步骤集作为一个综合的平台进行统一管理,从而推动故障分析、诊断预测并且后勤维护决策的高度智能化与手动化。飞机健康管理同样是借助类似综合的平台解读飞机传递的各种讯号并即时追踪探讨飞机的运行状况及故障情况,达到高质高效维护飞机,提高飞机的运行精度并保障飞行安全的目的。
1.1发展现状
民用飞机健康管理科技经历了一个艰难的发展过程。从最初的机内测试(BIT),依靠单个系统和设施自身的电路和程序完成故障检测和隔离,到上世纪80年代后发动机指示与故障系统(EICAS)及中央维护计算机(CMC)的顺利应用意味着即将进入飞机健康监控时代。80年代末90年代初(飞机航空器寻址通信和报告平台)ACARS数据链开始受到广泛应用全国移动手机定位跟踪,之后90年代末波音公司在777机载维护平台的基础上通过数据链通信科技,实现了航空飞机与地面基站的即时数据存储,将传统的飞机落地后维护成为飞机即时运行监控,有效提升了飞机维护效率。飞机健康管理平台也随之演成为现在对飞机进行全寿命周期健康状况进行统一有效管控的综合性平台。
现目前世界最为顶尖的飞机健康管理平台有波音公司的AHM和汉莎公司的AIRMAN。巴航工业和庞巴迪同样也研发了自己的健康管理平台以监控自有机型。中国商飞公司也同样开发出了PHM(故障分析和健康管理平台),用于监控ARJ21、C919等进口飞机。国内航空业也开始了对飞机健康管理平台的自主性开发,现目前越来越多的航空公司使用自己开发的监控平台去监控飞机,南方航空是较早处于这一领域的航空公司之一全国移动手机定位跟踪,其开发的飞机远程检测实时追踪平台(ARMS)是全国民航首个取得国家《发明专利证书》的健康管理平台,填补了我国在这一领域的空白。
南方航空ARMS系统自1999年起初自主开发,单一机型开始起步,历经大幅不断的改进发展,现目前已变成国际上唯一可以同时对空客、波音、安博威、商飞等主流机型进行监控的健康管理平台,系统不但能精确监控故障报(CFR/PFR)、飞机状态监控报(ACMS)、航空公司运行控制报(AOC)等典型报文,还具有飞行大地图监控、客户化监控、自主报文触发监控、数据预测监控等传统用途,并按照监控人员使用意愿开发出面向基础监控的网页端和深入监控的用户端两个不同的版本。
1.2移动系统模式
随着社会科学科技的演进,手机越来越智能化,从过去打电话、发邮件的简单功能延伸至拍照、听音乐、玩游戏、看网页、看视频等多种功能,每个人与手机都大量交织一起,手机早已渗透到生活中的方方面面,成为生活中不可或缺的一个别。随着移动互联网的进一步发展,各类手机操作平台采用的各种丰富的APP(联通智能终端设施第三方应用程序)不断引来他们的眼球。手机便于携带,手机APP使用方便,功能实用,机动性强,有着特色电脑操作不可比拟的优势。越来越多的网站、系统、平台开发了基于电脑操作平台的APP版本。
南方航空ARMS系统仍然功能超强,但受限于电脑操作,达不到随时随地查阅使用的程度。机务在执行一线维修工作时,很难携带笔记本电脑设施,而机务维修控制中心(MCC)、航线支援、性能监控等项目师也无法达成随时随地使用电脑的频率要求,故研发与之匹配的移动系统(APP应用)则越发重要。国际上这些系统鲜有制作移动平台,南方航空成为中国飞机健康管理平台先行者,有环境也是条件尝试移动系统的研发,以丰富监控人员的操作方式。
2移动系统设计研发与应用
南方航空ARMS系统的移动端开发将采取国际主流的研发工具,采用现在的主流稳定混合移动研发框架,同时使用VUE进行界面的渲染。管理系统应用采取JAVA主流架构,通过业务分层控制,数据加密处理和储存等科技方式。Web层服务器接受用户端发送的HTTPS请求,进行解密处理,然后读取业务层相关的接口获得数据并返回。业务层从相关的接口和数据库表中获得数据,按照业务规则进行数据融合,并转化为用户端必须的格式。
国际主流的飞机健康管理平台不研发移动端的其中一项非常重要的缘由是平台中展现的庞大数据不促使在手机端中展现,数据规模也不便于电脑端的迅速加载,所以研发移动系统不能简洁照搬电脑版的设计方法,而是探讨总结APP平台使用中必须考量的典型因素,设计出更好更人性化的移动平台。
2.1设计因素考虑
内容完整:ARMS系统用途人机界面设计复杂,功能超强,而复杂的设计和功能能够在手机屏中简单呈现,故移植到系统端需改进界面设计,但不能因而失去系统核心必要功能。
运行性能:在当前网络环境下,数据加载时间与响应比,是判断APP好用不好用的重要标准之一。如长时间加载数据或超时无响应将会严重制约用户体验。
简洁实用:手机屏幕空间有限,加上电脑操作是手指操作,效率不如键盘操作高,所以客户完成的任务强度不可跟手机端相比。操作界面与操作方法需简洁而不简单,有对于性、快速高效定位关键信息是成为手机APP是否好用的一个关键条件。
易看简读:每架飞机的报文类型复杂,报文数据繁多,相对电脑端,手机端屏幕小,且操作没有鼠标键盘容易,如内容像电脑端般展现,将会导致文字阅读困难,频繁缩放及位移,严重制约用户操作效益。
交互体验:一个好的APP是无法让顾客感得到服务与交流的,及时有效的交互体验将会极大提升用户的满意度,提升用户粘性。
2.2针对性方案设计
内容完整部分:ARMS移动端将完整保留原网页端和用户端所有的核心功能,包括中央故障监控、飞机状况监视、驾驶舱通讯监控、软件构型管理、客户化监控、数据预测、大地图监控等用途,功能可覆盖95%以上监控人员需求。
运行性能部分:在移动版中精简了报文参数类型和信息关联表,极大节省数据加载响应时间,将数据加载节省至2~3秒。飞机移动地图也将采取消耗存储更低的百度地图,未来将要改成集定位精准度和迅速响应于一身的mapbox地图。移动端可记住用户名与密码,在下一次登陆中直接跳转监控页面,节省客户时间,提高响应速率。应用仅占用手机25.24MB内部储存空间,实现较小的空间占用与较大的响应效率。
简洁实用部分:ARMS移动端设计简单,仅有FLEETS、TOOLS、USERS三个模块。FLEETS体现监控用途、TOOLS体现用户化用途、USERS体现用户管理用途。客户化功能可以自主选择监控机队,在有限大小的手机屏幕中更能多表现重点监控机队。FLEETS即能满足大多监控要求。操作简单,无需表明书就能摸透使用方式。
易看简读个别:移动端对每架飞机报文采用分层式设计,逐步深入的方式,以故障报为例,在每架飞机第一层设计中,仅仅简单体现飞机号、航班号、出发前往车站、报文触发时间、ETA时间、OOOI时间等要素,并将手机端用材质字母显示故障等级的提示效果设计改成用色彩框架(红>紫>橙>白)直观体现,便于在有限大小的相机屏幕中,更多地展现飞机故障,以及更迅速地定位监控飞机。如图1、图2所示。
图1系统用户化监控界面图2平台首层故障监控设计界面
在第二层设计中,如图3所示,才开始展现更多的报文信息,搭配大地图监控按钮,故障手册关联按钮等实用用途。在第三层设计中,才会显示打印机完整故障信息、手册数据信息、大地图信息。其中信息呈现时会手动横屏,让监控人员阅读更为便于。
图3平台二层故障监控设计界面
交互体验部分:在手机端的ARMS系统中,重点故障以邮件发送,而在移动端中,将会改成重点故障手机状态栏提醒方式,比邮件发送更直观、高效。设计中还能仿造微信交互方式,发现故障可直接电脑拍摄上传至相关技术人员手中,关联手册故障链接同样可一键发送,传递沟通更为简单高效,同时减少重要数据外泄风险,现在此用途还在研发中,未来将要投入使用。
2.3开发总体架构
ARMS移动版在研发时即将引入前端服务层与后台支撑层设计的主流开发科技,在确保核心功能完整的基础上,体现便捷简约的设计模式,内置ACARS多路分发平台以确保空地数据链存储稳定正常。如图4所示。
图4系统研发方案基本架构
现南方航空已按照此架构设计出初始版的移动应用并已投入真实监控使用。
2.4监控场景模拟
某机务支援人员在使用电脑中时常见到手机状态栏跳出红色警告信息,之后立刻登陆ARMS移动端APP,APP直接开启到主页面,后点击TOOLS工具栏中的用户化飞机监控列表,在第一层故障监控界面中发现此客机的班机号、航班号、起飞机场、到达机场、OOOI状态显示飞机还未落地,点击故障框进入第二层故障监控界面,看到核心故障信息“APUAUTOSHUTDOWN”,点击进入第三层故障监控页面,看到故障完整打印机页面,点击手册关联按钮,查询相应排故手册,同时点击大地图监控按钮查询飞机准确位置。
3总结与展望
飞机健康管理平台移动端设计与应用是目前“互联网+”经济形态演进的必定趋势,是飞机健康监控领域的一种全新操作方式。本文借助梳理系统移动应用需考量的典型因素,提出一种系统移动平台设计与研发的详细架构方案,并开发出初始移动版本应用到南方航空机队监控中。
现南方航空开发的版本也有众多弊端不足,除了交互体验部分还已经建立之外,关联手册部分也因原厂的代码封锁无法很好地推动关联,南方航空正在着手进行全新手册查阅系统AAMM移动版设计,届时此平台即将对接AAMM系统,实现手册部分的稳固关联。总之,设计一个完美的飞机健康管理移动版本应用任重而道远,本文仅为此领域作了初步构建,各民航公司与飞机供应商可结合更先进的科技与更完美的设计模式开发符合自身运行且简单实用的移动版平台应用。
作者简介
任明翔,中国航空局中级工程师任职资格,主要涉足机载信息领域项目技术管理工作。
魏弘平,中级工程师,主要涉足飞机健康管理产品规划与设计、飞机故障大数据预测、机务数字化建设、技术支援等工作。