CAIEC实录 | 侯立国：中国民航维修业战略转型中的机遇与挑战

2021-01-04

民航维修企业既是航空运输中的重要安全保障单位，也扮演着飞机制造商为用户提供技术服务。


01

峰 会 嘉 宾

   INTRODUCE GUESTS



02

分 享 要 点

LECTURE NOTES


1.航空维修业的趋势


2.战略转型的基于与挑战


3.对策讨论


03

峰 会 回 顾

REVIEW


民航机务维修是保障飞机安全运营的一项综合数学分析、工程管理、加工制造等众多技术为一身的系统工程，任何一方面的发展水平都会影响维修的工程品质和成本，最终影响行业的竞争力。上世纪八十年代为改变中国民航维修管理和维修技术落后的局面，中国民航成功进行了一次意义重大的战略转型，即引进西方现代化的飞机并引入适航管理的先进理念以及按照MSG的维修理论指导飞机维修。维修企业依据CCAR145部建立了科学和严密的质量管理体系，成功的与国际社会接轨，维修能力也获得迅猛的提高。经过几十年的发展，目前能够按照国际标准维护全部的在役营运的所有机型，具有对在役的主力波音737系列, 747系列,757系列,767系列,777系列和空客A319320系列, A330系列飞机机体翻修(重维护)+结构改装的实施能力，具备对大部分的在役飞机发动机和部、附件的实施修理和翻修的能力。为中国经济的高速发展提供了强大、安全的空中交通运输保障。


虽然通过引进学习，中国民航机务维修获得长足的进步和发展，但与此同时，处于科技迅猛发展的时代，新技术、新材料、新工艺和新的设计不断应用在飞机中，并带动维修管理和维修技术发生变革。

在维修工程管理方面，国外先进的OEM厂商、航空公司以及MRO在本世纪初都已经进入到了数字化维修时代，利用飞行状态数据预测航空器的故障，协助制定相应的维修方案。2003年GE开始使用完善后的发动机预测和管理（EHM）系统，同期波音升级飞机健康管理（AHM）系统、空客开发AIRMAN系统。由于在航空器故障模型方面占有优势，OEM厂商在故障预测系统开发方面走到前列。2012年，“大数据”概念被提出，OEM和MRO在大数据应用方面纷纷开展研究工作。为了输入更为多源的数据，数字化维修向平台化方面发展。2013年，GE公司推出了Predix平台，利用此平台管理飞行状态数据、运维数据、设计数据等等。2015年欧洲最大航空公司法荷航推出Prognos平台。2017年巴黎航展，波音公司展出了AnalytX平台，空客公司展出了Skywise平台。同年，欧洲最大的MRO德国汉莎技术公司推出了Aviatar平台。维修工程管理进入到“大数据”时代。

在维修装备方面，自动化和智能化的维修工具开始使用，缩短了维修时间并且改善了航线维修工作的恶劣条件，维修质量得到提升。2018年，空客公司推出了无人机绕机检查技术，利用搭载高清摄像头的无人机对A330飞机的上半部分进行自动检查，从而及时发现诸如擦痕、凹痕和掉漆等问题。无人机绕机检查将工作时间由2个小时缩短到15分钟，同时为维修人员提供了更佳的工作环境。智能穿戴工具也为远程决策提供了条件。霍尼韦尔发布了一项免持可穿戴技术——Skills Insight 智能穿戴设备。该设备配备头戴式显示屏，不仅能按照语音指令显示实时数据、文档、工作流程及健康和安全信息，而且还能让现场工人实时连线远程专家。凭借该新技术解决方案，现场工人不仅能高效地完成作业，还能学习到先进技能。

在维修技术方面，先进的维修技术为企业带来竞争力。增材制造技术已经得到了国外航空公司的广泛关注，增材制造的航空发动机零部件不断涌现。2016年，GE公司将增材制造技术应用于发动机燃油喷嘴的制造。2018年，MTU公司开始用增材制造技术修复形状复杂的高压导向器叶片组件。通过增材制造技术制造出所需要的备用部件，既节约了维修成本，又缩短了维修周期。 
 

行业科技发展趋势：维修工程管理围绕的核心是数据的应用技术，包含航空器健康状态感知技术、状态评估与故障预测技术、航空器维修决策与优化技术、资产追踪与管理技术等。维修生产围绕的是结构与功能恢复所需的维修装备、维修工艺、维修材料三个方面技术。 
  
（1）机务维修的数字化发展。航空器健康状态感知技术层面是以物联网为媒介，采集飞行状态数据、维修数据、运行环境数据、实验数据、设计数据，形成多源的数据网络。多源数据获得过程中一方面要解决飞行状态数据等结构数据的传输、解码、译码问题，另一方面要解决维修过程数据等非结构数据的记录、存储问题。存储的有效数据通过先进的空地数据网路、物联网和互联网传输到数据管理层，实现更加全面的数字化。
  
（2）机务维修的平台化发展。航空器运维数据管理层面是以数据清洗和关联技术为核心，实现多源异构数据的知识发现和分布式存储。数据关联是将民航运行系统中的飞机设计数据、运行环境数据、状态数据、实验数据、维修数据等阵群目标大数据进行多层次、多方面的关联融合，对真实数据进行化简、清洗以及不断规划等一系列处理操作并得到核心数据库，并将关联后的信息传递给目标综合识别。为了实现数据关联的准确、快速和实时性，需要构建一个可以提供更多源数据的综合数据平台，促进航空安全运行的整体健康状态分析。
  
（3）机务维修的融合化发展。航空器故障诊断和预测技术是以基于数据驱动和深度学习的故障诊断技术为核心。航空器结构复杂，数学模型严重非线性，多故障类型之间监控数据变化相似程度高，同时测量误差容易故障诊断造成干扰，从而影响故障诊断结果的准确性和可靠性。新一代机务维修中将数据驱动与故障物理相结合，基于深度学习模型和决策融合算法，进行更深层次的故障诊断和预测。
  
（4）机务维修的智能化发展。维修决策技术层面需要基于数据和物理融合模型的驱动下进行精准的趋势预测，并结合人工智能技术进行可靠、高效的智能决策，将健康管理发展到主动、智能的阶段。实现维修智能决策系统的创建需要重点关注信息化平台共享技术的发展，将故障诊断及预测结果共享化，进行维修分级审查，同时基于飞机运营状态及飞行计划，将航材调配、设备、人员和场地等相关资源有机融合，制定可行性低成本的智能化机务维修计划，提高飞机的利用率。
  
（5）机务维修的自动化发展。结构与功能恢复技术层面围绕的是维修装备、维修工艺、维修材料三个方面技术。维修装备方面主要关注的是智能化装备的研发，目的是促使维修过程数字的自动化生产。智能维修装备的使用逐渐解放维修工作人员繁重的体力劳动，有效地减少了人为差错。 
   
不可否认中国民航维修业通过向西方学习和追赶获得可喜的进步，但也不可否认与国际先进国家相比仍然既有较大的差距。  
 

（1）实现中华民族复兴梦想的伟大时代
实现中华民族的伟大梦想不仅是国家的创新发展战略，它已经成为全体中国人民的意志，万众创新，大众创业已成为时代发展的主流。民航强国梦不仅是航空人的梦想也是中国梦想的组成部分。创新的宏观环境为民航行业转型发展提供良好的外部条件。
 
（2）政策的不断引导
国家出台一系列鼓励企业创新的优惠政策，政府每年投入巨额研究经费等多种举措。中国民航局在2018提出的《新时代民航强国建设行动纲要》中提到民航维修技术保障体系应向着先进、可靠、经济的方向发展。为维修业的发展指明了方向。
 
（3）大量涌现的高新技术赋能
当今世界正处在新一波的科技革命时期，已经涌现出的信息技术、智能技术等高级先进的和即将涌现出的更先进的技术为人类社会实现工业4.0 更高级的工业形态提供了可能。
 
（4）产学研合作具备基础
国家航空产业发展政策、民用航空发展的前景吸引和鼓舞大批科研院所投入到民航的科技创新中来，经过多年的发展，产学研合作研究和开发技术的形式已形成一定的规模，也取得了斐然的科技成果。
 
（5）国产大飞机发展促进自主维修体系的建立
随着国产大飞机的逐渐市场化应用，具有中国制造特点的“中国元素”将会越来越多。诸如适合中国运行条件的设计和自主的国产化的航空材料的采用等，必将催生出具有中国特色的民用航空标准的发展，也必将改变现有的维修体系，将“中国元素”融入，促进自主维修体系的建立。
 
（6）企业发展和技术积累具有了基本条件
经过几十年的发展，中国民航维修已经具备较为雄厚的基础维修能力，维修体系符合国际标准，维修产品几乎覆盖所有的在役运营的飞机，其中安全运营水平在国际上处于领先的地位；飞机大修和喷漆等部分业务也进入国际一流水平；维修工程管理与国际先进水平相比仅仅落后5-10年左右；维修活动中积累了大量的飞机运行数据、维修技术数据。为战略转型奠定了基础条件。
 

中国民航的飞行安全在国际上享有高度的盛誉，但其背后是牺牲巨大的经济利益换取的,中国民航飞机维修成本远高于先进国家。究其原因既有管理方面的也有维修技术完全依赖国外，核心技术存在空心化的原因。维修成本始终处于高位，影响航空企业的竞争力，从民航大国向民航强国的转变任重而道远。从科技发展的趋势来看，机务维修面临的挑战主要体现在如下方面：

核心技术空心化存在多个方面，主要集中在工程技术管理、航空发动机、高价值部附件深度修理关键技术方面。

在工程技术管理方面：

A 新一代民航飞机的机载信息系统架构日趋复杂，数据结构更加多样化，如何获得可靠、准确的维修数据，更多的取决于感知设备的研发及应用。国内在高精度传感器研究方面已经取得显著的成果，然而可应用于监测航空器状态的高环境适用性传感器却为数不多，更多的先进数据采集技术、解码译码技术撑控在国外OEM手中，严重影响了我国机务维修数字化工程技术的发展。

B 飞机结构、电子系统和高端客舱改装设计与改装施工能力是代表维修技术水平的重要标志。工程改装设计技术复杂，包括设计技术和验证技术，特别要清楚飞机制造相关的数据信息。OEM出于政治和经济方面的原因对中国关键技术进行封锁。不掌握核心的技术是制约维修向高端发展的瓶颈。

在深度修理技术方面：

高价值的部附件、发动机的修理技术标准高，工艺复杂。对关键技术工艺OEM不提供任何信息和资料，有些OEM甚至以各种理由不提供零部件。致使高价值件要么整体送修，要么关键部件转包修理。国内企业只能挣劳动力价值的钱。突破封锁发展自主技术无疑是一项巨大的挑战
 

多年来中国维修业的发展主要采取跟随型的发展战略，主要航空公司的维修企业中，业务发展较快的一是航线维护，二是飞机大修。而高价值的部附件和发动机修理发展相对较慢。究其原因，除OEM对关键技术进行封锁的原因外，企业的经营理念和发展模式是制约发展的另一方面的原因。

长期以来，保障航空运输的“安全第一”的安全文化和严格遵守适航要求的“适航文化”深植在每位员工的头脑和各项业务中，对保证飞行安全起到了重要的作用。但不可忽视的是：在安全管理中缺乏科学的管理和技术的要素。安全文化在某种程度上是保守文化的代名词。为保证安全过度维修的现象普遍存在。保守的文化也深刻影响到经营活动中，在一些大型维修企业中保守思想占有统治的地位，企业发展的模式主要采取添人买设备“摊大饼”的方式，这种方式对以劳动密集型为主的航线维护和飞机大修业务较为有效，对以技术密集型的发动机和附件修理业务效果不佳。长期保守型的管理必然导致缺乏创新精神和创新文化，使得 创新内生动力不足和创新型人才缺少，企业自主创新能力弱。是企业技术转型面临的不可逾越的挑战。 

（3）中国民航与航空制造业深度融合的挑战 
 

自从民航转型到西方维修体制，维修国外先进飞机的几十年中，民航维修业与国内飞机制造厂商往来联系和商业及技术合作较少。其原因既有适航意识文化的差异，也存在重军品轻民品的历史所形成的屏障，也有传统的重制造轻维修的思想产生的隔阂。

民航维修企业，特别是航空公司的维修部门，它既是航空运输中重要的安全保障单位，同时也扮演着飞机制造商为用户提供在场的技术服务的角色。在飞机全寿命周期中为用户提供可靠、经济和耐用的航空器并保证运行安全是制造商本身的责任。航司的维修单位的维修保障业务是航空器制造单位的业务延伸。因此，破除历史的屏障，同心协力的创立适合国产大飞机特色的维修体系，既是保证航司使用国产飞机运输的安全，也是为中国航空制造创建品牌。


（1）坚持以需求为导向，适度发展。聚焦机务维修发展重大需求，明确主攻方向，开展科技攻关，强化新技术新方法研发和转化应用，充分发挥科技创新在维修工程管理和维修生产的基础和引领作用。

（2）坚持既解决目前的瓶颈问题又兼顾前瞻的发展。围绕关系机务维修数字化、智能化等战略科技问题，统筹谋划。解决目前的技术瓶颈是未来技术发展的基础，集中力量攻破一批关键核心技术，并抢占未来科技竞争战略制高点。

（3）坚持自主创新,重点突破。强化自主创新在机务维修科技工作中的核心地位，充分发挥自主创新的源动力作用，不断增强理论创新和技术装备研发的能力；坚持以全球视野谋划科技创新，加强国际科技交流合作，推动实施国际大科学计划，提升在全球资源配置和重要规则制定中的话语权。

（4）坚持产学研合作，高效协同。围绕重大任务，统筹协调科技创新资源，加强科技力量的联合，强化产学研用结合，推动科研事业单位与企业协同攻关，建立从基础理论研究、关键技术研发到成果转化应用科技创新体系，服务支撑机务维修业的发展。

（5）坚持管理创新和技术创新并重。从生产型企业迈入技术创新性企业不可忽视管理在在转型中的重要作用，管理水平是发挥技术能力的倍增器。围绕提升科技创新能力，改革人才培养使用机制，培育具有国际竞争力的创新队伍和高水平科技人才。


战略方向1：航空维修工程的全面数字化
航空维修工程的全面数字化主要包括便捷的数据生成、安全的数据传输、高效的数据存储与检索、智能化的数据整合与管理。

战略方向2：航空器状态评估与故障预测
依托大量航空器感知数据，基于航空器数字孪生技术与人工智能技术，开展航空器及其部件的衰退与失效机理分析，对航空器的健康状态进行评估，对部件的剩余寿命与可靠性进行预测。
  
战略方向3：自动化维修技术开发
以新原理加工主机的开发和应用为主线，研制加工主机的核心元件和控制系统，建设民用航空器零组件维修材料自动化加工数据库，开发零部件维修的自动化装备。

战略方向4：航空维修管理和支持技术的开发
研究并发展与新技术应用相匹配的各业务模态、管理模式。包括生产管理、航材管理和地面工具设备等方面的研究，共同构成新的生产力。
 


（1）重点建立航空维修数字化工程体系，提升维修数字化管理水平。航空维修数字化工程体系的建立能够为民航机务维修工程由视情维修向预测性维修的转变提供完备的维修工程数字化场景描述，促使民用航空器维修安全保障管理向更加精细化的方向发展。

（2）重点建立航空器健康监控体系，研发航空器部件维修精准预测技术，提升航空器健康管理水平。突破航空器关键部件性能衰退、寿命预估、故障诊断的核心预测技术与OEM部件基线模型封锁壁垒以及航空零部件数字化区块链技术。开展多源异构数据关联分析与深度挖掘、自主可控的智慧型民用飞机关键部件和系统的性能与寿命预测体系与健康管理系统，提升航空公司对单体航空器的性能发展趋势的预测精度、健康监控水平与机队的管理效率。

（3）重点研发智能决策的核心算法，提升机务维修决策管理水平。依靠RFID技术、物联网技术，实现维修资源的全程追踪，为决策算法提供数据支撑。依靠区块链技术建立“民航链”应用系统，形成民航运行和维修数据签名及存证服务能力，使其形成围绕航空器的数字资产，为民航运维决策提供保障。

（4）重点研发基于自主知识产权的航空器维修先进材料、技术及装备，提升维修自主化水平，为维修自动化发展提供物质保障。特别是围绕国产大飞机的制造特点研发 “自主可控”的自动化维修技术体系，提高国内自主知识产权的新材料和新技术在民用航空业的应用水平。
 

坚持科技创新体系建设，推动机务维修新技术验证平台建设和机务维修工程管理信息化平台建设，积极培养国际化机务维修业务人才和经营人才，支持机务维修国际化创新能力要素建设，支撑国产航空器规模化、国际化运营，不断提升国际竞争力，加速推进民航行业提质增效和转型升级。

（1）实施科技创新战略。建立健全以创新发展为主要发展的经营模式和体系建设，加强创新管理部门的组织建设；推动建立创新文化的“创新基因”工程。培养和造就一支既能解决生产实际问题又能开展对问题进行攻关研究的工程师队伍。提升企业自主的创新能力。

（2）大力构建民用航空器运维数据分析与应用平台，新技术验证平台，成果转化平台。着力推进数字化维修系统建设，为运行数据集成、建模和智能技术研究创造条件。为新技术成果能够产业化应用创造条件。

（3）发挥民航科教创新攻关联盟作用，支持院校、相关科研机构和民航维修企业建立民用航空机务维修联合创新实验室。在联合创新实验室的主导下，针对研发需求、理论创新、技术开发和工程应用充分沟通、互相协作，加快自主创新的应用。


04

话题Q&A

QUESTIONS&ANSWERS


Q

您今天的演讲，最希望观众能记住什么？
A

今天有这么一个机会，很高兴能和投资界的朋友们见面。今天我的介绍主要是给投资界的朋友们提醒，在两个方面要引起关注：第一个就是在民航的发展当中，现阶段有一些关键技术制约我们发展是在哪里？围绕着解决我们的瓶颈问题，可能是以后未来的投资的一个方向。第二个方面是现在和民航合作当中，民航的转型发展，因为有一些固有的文化的现象存在，使它的转型观念当中关注一下存在的这方面的一些问题。 
Q

2020年注定是不平凡的一年，现在是12月，回望过去一年，您最大的感触是什么？
A

今年受疫情的影响，我想不光是对咱们中国，对全球都是有非常重大的影响，特别是在我们这个行业民航来讲，民航的运输遭受了很大的影响和损失。一方面为社会提供不了更多的服务，另方另外一方面也影响我们自身的发展。 

我们搞飞机维修当中保障飞机的运营的安全，这方面来讲，也是维修的工作量不足，产生的经济效益也是有很大的影响。我想是在这方面来讲，感触较深。 


本文为2020中国航空投资峰会的文字内容整理

分享嘉宾：北京飞机维修工程有限公司创发部科技创新经理、航空器维修与适航高级工程师侯立国

整理：空天界


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