數據模擬的機載軟件改裝評估方法范文

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摘要：隨著機載信息技術的發展，越來越多的傳統航空電子組件被功能軟件所代替，飛機制造廠家的機載軟件升級服務通告也隨之增多。本文通過實際案例探討如何在傳統的改裝評估指標基礎上，對軟件改裝服務通告中涉及的內在邏輯進行數據模擬，得出量化指標，以科學嚴謹的評估手段充分評估機載軟件升級后對航空公司運行可能造成的實際影響。

關鍵詞：機載軟件；數據模擬；改裝；評估

1機載軟件升級情況

隨著信息技術的發展，越來越多的傳統航空電子組件被功能軟件所代替。近年來，機載軟件的種類、數量及重要程度不斷增強。為了增加功能或修復運行中發現的已知故障，飛機制造廠家會服務通告以通知航空公司對相應的機載軟件進行升級。機載軟件服務通告中涉及的軟件升級，在不考慮執行成本的前提下，南航常用的做法是采取“通用綜合指標評估法”進行評估，其結果往往是接受廠家的建議，執行相應改裝工作。但是否廠家的建議就準確無誤？以下兩個事例可以印證這一點。事例一：服務通告787-42-0022建議航空公司盡快將787飛機的通用核心系統（CCS）軟件升級到8.1M版本，以提高與遠程數據采集器（RDC）和通用處理模塊（GPM）故障相關的放行可靠度。南航機隊執行升級后，地面故障監控系統收到大量的“LEFT/RIGHTXXGENERALPROCESSORMODULEISINACTIVEORFAULTED”告警信息，給日常運行造成較大影響。根據波音調查[1]，8.1M軟件為改善GPM和RDC的可靠性，在探測到SEU（SingleEventUpset）時會在30秒內完成自動重啟，以嘗試恢復硬件功能。但在重啟過程中，會觸發相關的駕駛艙效應和維護信息，同時其他相關系統也可能瞬時出現維護信息；如果發生了重啟，即使硬件完成了自恢復，相關的維護信息也僅被標記為“INACTIVE”，而不會自動消除。目前波音已通過SB787-42-0032了8.1N版本軟件修復了上述問題。事例二：波音從2016年年中開始為生產線上的777飛機安裝了最新版本的飛機信息管理系統（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，投入運行后多次報告數據鏈通信異常，且無法自動恢復，其他早先交付的飛機未收到過類似報告。經波音與霍尼韋爾聯合調查[2]，確認安裝了AIMSBPV17A的飛機可能會遇到數據鏈通信異常現象，包括無法通過甚高頻、衛星通信系統及高頻系統上下行報文信息。目前，波音已新的服務通告777-31-0293，對AIMS軟件進一步升級。從以上兩個事例不難看出，升級到廠家的最新版本軟件，給航空公司帶來的并不一定是正向收益。那么，應該如何決定是否執行、何時執行機載軟件服務通告？下文將介紹一種全新的評估方法，并通過一個實際案例，探討在傳統的改裝評估指標基礎上，對軟件改裝中涉及的內在邏輯進行數據模擬，得出量化指標，以評價升級改裝對航空公司運行可能造成的實際影響。

2數據量化分析

評估法的解析與實例說明數據量化分析評估法的基本原理是通過運用大數據挖掘分析、數據譯碼等多種技術對改裝中涉及的數據信息變更進行更深一步的剖析總結，以更加嚴謹的數據科學手段評估軟件升級改裝的必要性，是“通用綜合指標評估法”的一種有效補充。

2.1案例背景

巴航工業了服務通告190-31-0061，建議航空公司將E190飛機的EPIC平臺升級到LOAD25.7版本。與前一版本相比，LOAD25.7的修改包括系統改進和對飛機運行及測試活動期間發現問題的更正，以提升飛機系統的可靠性。主要更正的問題及預期改進包括：

1）飛行管理系統錯誤轉彎、冰點狀態下的綠點、到達高度限制和其他小的修正。

2）減少“飛行控制不放行”信息出現的機率。

3）減少“起落架不放行”信息出現的機率。

4）對強風起飛時潛在的自動油門和飛行指引丟失的修正。

5）通信管理功能的改進。

2.2以通用綜合指標評估法來評估

1）適用性：根據服務通告有效性判斷，該改裝適用于公司所屬全部E190飛機。

2）安全性：根據服務通告描述的問題或可能造成的后果進行評估，該改裝屬于“不執行可能導致不構成事故征候的各類故障或結構損傷發生”級別。

3）可靠性：根據服務通告描述的問題收集機隊可靠性數據進行評估，該改裝至少屬于“技術文件描述的措施有助于解決機隊潛在故障或結構損傷，該故障可以導致運行中斷事件”級別。

4）經濟性：根據所需改裝器材費用（工時費用由工程師視需考慮）進行評估，該改裝屬于“改裝器材單機10萬元人民幣以下且機隊100萬元人民幣以下”級別。根據上述指標，綜合評分后得出的結論為“建議執行”。

2.3數據量化分析

評估法評估服務通告中列出的主要改進的問題，廠家通常會在服務信函或專題會議材料中做詳細介紹，包括改進方法、設計原理及邏輯等。從圖1可以看出，與該服務通告有關且需重點分析的故障包括“FLIGHTCONTROLNODISPATCH”和“LDGNODISPATCH”。1）飛行控制不放行（FLIGHTCONTROLNODISPATCH）廠家在專題會議材料[3]中介紹，設計邏輯上要求飛機在液壓系統接通前執行一系列的自檢，其中包括MSV和LEAKOPTEST。如有測試異常，將觸發“MSV/LEAKOPTEST”信息，并導致飛控不放行故障的產生。LOAD25.7軟件設計中對液壓系統自檢邏輯進行了優化，取消了LEAKOPTEST的要求，如圖2所示。檢索地面監控系統實時故障數據庫，2017年全年共記錄44個航班出現過“FLTCTRLNODISPATCH”機組警告信息，其中與“MSV/LEAKOPSTEST”維護信息有關聯的記錄只有1條。從統計數據可以看出，LEAKOPTEST測試取消與否對“飛控不放行”故障的探測影響不大，但從降低故障出現可能性的目的出發，盡管改善效果不明顯，還是可以建議執行的。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個傳感器的溫度，如果其中一個的數值低于70℃而其他三個的數值高于175℃，則認定該傳感器不正常，觸發“LGNODISPATCH”的CAS警告信息。升級到LOAD25.7之后，BTMS的監控邏輯變更為：飛機觸地后，空地狀態由“空中”變為“在地面”，且輪速大于45節，記錄此刻4個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有上升25℃，就觸發“LGNODISPATCH”信息。通過對過去一年飛機的QAR數據譯碼，可以獲得相關傳感器指定時刻的參數記錄值，加上上述服務信息給出的明確的故障觸發邏輯，可以通過數據模擬，計算出過去一段時間內的航班按新的觸發邏輯產生故障信息的比率。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，并進行數據分析。a.在AGS中增加一個維護程序（Produce-For-Maintenance），其作用是在每個航班自動譯碼后，將滿足上文邏輯要求的參數插入數據表中。該維護程序的代碼如圖3所示。b.對保存在數據表中的剎車組件溫度傳感器參數值，通過公式自動計算出每個航班每個傳感器前后兩次記錄值的差值，以圖標的形式展示差值的分布，如圖4所示。用上述方法，對機隊2017年下傳的QAR數據進行了譯碼分析，共計27462個圖1　過去12個月導致航班延誤15分鐘以上故障排名圖2　LOAD25.7升級前后MSV/LEAKOPTEST邏輯對比DISPATCH）廠家在服務信函SNL190-32-0046中對因剎車溫度監控系統導致的起落架不放行故障做了詳細介紹。剎車溫度監控系統（BTMS）由安裝在每個剎車組件上的溫度傳感器（BTS，共4個）組成，用于監控剎車是否作動及溫有效航班數據。根據LOAD25.7中BTMS監控邏輯（落地后剎車溫度上升應大于25℃）進行了模擬計算，將有469個航班在落地后出現“LGNODISPATCH”信息，故障比率為17‰。未升級LOAD25.7前，世界機隊“LGNODISPTACH”故障信息出現比率為2‰，南航機隊的故障比率約為1‰（2017年共收集到31條實時故障信息，11條機組報告）。通過上述數據分析預測，機隊執行LOAD25.7升級后，“LDGNODISPTACH”故障將顯著增多，增加機組及維護人員的工作量，結果與廠家的期望值截然相反；同時，升級對“FLIGHTCONTROLNODISPATCH”故障的改善效果不明顯，其優勢不足以覆蓋“LDGNODISPACH”故障增多帶來的劣勢，故得出的結論為“暫不執行”。

2.4評估結論

兩種不同的評估方法得出了不同的結論，但是由于“通用綜合指標評估法”的評估結論是基于技術通告給予的文字描述中產生的，而“數據量化分析評估法”在一定程度上推翻了文字描述中廠家的期望設想，所以綜合考慮，建議暫不執行該服務通告。之后南航收到廠家提供的信息，當前全球范圍內有57架飛機安裝了LOAD25.7，多家航空公司報告飛機完成升級后“LGNODISPATCH”故障增多，其中兩家已要求廠家提供降級服務通告，以便退回升級前的LOAD版本。由于靈活運用了“數據量化分析評估法”，南航避免了執行升級后不利情況的發生。

3結束語

軟件類服務通告通常因改裝費用相對較少，升級相對方便，且大多帶來功能性或可靠性的提升，會建議執行。但通過上文所述三個案例可以看出，該類型服務通告（適航指令相關的除外）沒有必要安排盡快執行，尤其是與機載平臺系統相關的操作軟件（OPS），建議在初始版本后6個月左右并在收集到世界機隊運行數據后，運用數據量化分析評估法等多種評估方法對飛機改裝文件進行多角度全方位的評估，統籌考慮評估結論，以提高評估的正確性，避免出現不必要的升級。

作者：陳林烽 任明翔 單位：中國南方航空股份有限公司機務工程部