本案例学习将探讨罗尔斯-罗伊斯(Rolls-Royce)公司对飞机发动机产品生命周期管理(PLM)的革命性新方法是如何在实践中发挥作用的。罗尔斯-罗伊斯公司的蓝色数据线程数字化计划由QOCO数据处理提供支持,已在2021/22年冬季刊《飞机信息技术》中进行了报道:现在,我们将关注一个真实的案例,该系统正在被一家航空公司使用。像往常一样,我们首先介绍本研究的对象,勒奥斯(Neos)航空公司。

勒奥斯(Neos)航空成立于2001年,是一家小型的航空公司,是一个大型的控股集团的一部分,由意大利领先的旅游运营商阿尔卑斯旅行社(Alpitour)拥有。其核心业务是休闲航班,机队由6架波音787-9、5架737-800和4架737-8飞机组成。

新飞机和发动机需要一种新方法

勒奥斯(Neos)公司的787梦想客机采用了罗尔斯-罗伊斯的特伦特(Trent)发动机,作为OEM实施的发动机管理计划的一部分,以提高MTBSR(平均间隔时间),他们为飞机发动机管理引入了一种称为DAC(直接累积计数)的循环方法。其目的是通过分析确定在每次飞行中消耗了多少寿命来增加循环寿命。其背后的原理是,在每次飞行中,在标准条件下,发动机将消耗一个完整周期的一小部分。通过准确测量这种消耗,可以更好地确定部件的剩余安全寿命,而不是依赖死板的时间驱动的剩余寿命计算。这种对零件和发动机实际磨损的更现实的测量,使它们在机翼上保持更长的时间成为可能。在老式的吊装方法中使用的简单测量,是基于最坏的情况,可能会看到零件在其实际磨损之前就已经被移除。为了达到最佳效果,这样的方法需要向罗尔斯-罗伊斯提供大量信息,其中一些信息将来自勒奥斯航空的MRO软件AMOS,勒奥斯航空自2004年以来一直在使用该软件。

“通过准确测量消耗量,可以更好地确定零件的剩余安全寿命,而不是依赖僵硬的时间驱动的剩余寿命计算。”

当勒奥斯航空接收其罗尔斯-罗伊斯-特伦特动力787飞机时,为了能够测量每台发动机的寿命并计算其有限部件的预期寿命,罗尔斯-罗伊斯首先需要建立勒奥斯的运行概况(第一阶段)。为此,他们使用了来自787飞机的数据,并通过飞机的下行链路发送ACARS信息。第二套遥测数据是由每台发动机在飞行过程中产生的,在飞机降落后由维修人员下载。这个过程持续了几个月,直到罗尔斯-罗伊斯公司建立了勒奥斯公司的发动机使用方式的档案。在第二阶段,航空公司能够宣布DAC系统是这些发动机的执行方法,为了做到这一点,必须经过几个步骤的批准,其中包括通过第三方服务提供商QOCO与勒奥斯的AMOS和罗尔斯-罗伊斯的接口。

QOCO的创始人在以前的客户项目中已经具备了专业知识,可以在运营商的M&E系统和罗尔斯-罗伊斯数字服务之间提供数据交换解决方案。勒奥斯航空从AMOS收集数据,然后将其交付给EngineData.io数据交换平台。然后,这些数据可供罗尔斯-罗伊斯使用,而罗尔斯-罗伊斯则提供关于每个限寿零件的确切寿命消耗和剩余水平的数据(如图1)。

图1

QOCO是如何帮助解决的

QOCO与罗尔斯-罗伊斯合作,提供服务支持,并在罗尔斯-罗伊斯的蓝色数据线程中负责数据采集和管理组件,作为罗尔斯-罗伊斯TotalCare数字化的一部分。供应商通常与航空公司合作的方式是,在现场访问期间,QOCO与运营商一起开展项目,以彻底了解运营商数据背后的流程和人员,然后建立数据交换。但在新冠疫情初期时,现场访问是不可能的,远程协作工具(如Microsoft Teams)就成为了常态,勒奥斯航空的项目实施就是第一个完全远程管理的项目。

第一步是为数据交换制定一个实施项目,在这个项目中,QOCO与航空公司或运营商在不同的阶段合作,如 “探索”、”定义”、”实施“和“推出”。QOCO的目标是通过利用现有的服务将航空公司的工作量降到最低;例如,整合到航空公司现有的M&E系统并使用其功能。除了最大限度地减少航空公司的负担外,QOCO还使用最合适的技术。利用现有的数据服务和适用的技术,例如SFTP(安全文件传输协议)传输或API(应用编程接口),根据航空公司的能力,在航空公司和EngineData.io平台之间配置和部署必要的数据管道。

一旦实施阶段结束,下一步就是上线数据交换,并交接给QOCO的持续服务团队,以进行数据监控。该服务还包括数据质量控制,在这项服务中将监测到,例如,如果有一架飞机失去联络,将触发系统通过罗尔斯-罗伊斯联系航空公司,以解决任何数据问题。由于系统一直在审查数据,它将注意到是否有任何需要采取行动的问题。

通过数据交换功能,罗尔斯-罗伊斯公司可以跟踪他们在不同航空公司使用的资产,并保留一份发动机的数字副本。这对航空公司来说有一个巨大的好处,因为他们可以保持发动机在机翼上安全运行的时间更久,使他们能够优化运营。

勒奥斯航空不需要从众多软件供应商中做出选择,因为QOCO是唯一能够在航空公司和罗尔斯-罗伊斯之间提供这种特殊联系的供应商。

这对有限寿命部件(LLP)有特别的影响;传统的方法是,制造商不知道航空公司将如何操作发动机,只能假设最坏的情况,这意味着寿命限制通常是根据最坏的操作条件来设定的。通过数据交换,罗尔斯-罗伊斯直接从发动机上接收物联网 IoT (Internet of Things)数据;QOCO提供来自维修系统的补充数据,使之更加完善。有了这个完整的数据集,罗尔斯-罗伊斯能够延长LLP的使用寿命,这反过来又进一步保证发动机在机翼上更长的安全运行时间。它还能减少计划外维修事件,正如所有航空公司都知道,计划外维修事件在经济和声誉方面的代价都是昂贵的。这种对航空公司如何操作发动机的更详细、更全面的了解,也能为预测性维护过程提供信息。

在所有这些方面,QOCO作为一个推动者,不存储数据,只是让罗尔斯-罗伊斯公司为航空公司提供增值服务。

培训和合作

QOCO的EngineData.io在后台无缝运行。但是,有时候运营商的IT可能会有变化,即使没有通知,也会被后台接收到。如果QOCO没有收到数据,或者数据有任何异常或损坏,QOCO会注意到,并会联系航空公司解决这个问题。从航空公司的IT角度来看,唯一的要求是,在设置数据整合所需的组件时,QOCO通常需要航空公司的IT系统管理员的帮助。QOCO作为一家软件企业,有相应的专业知识与航空公司方面的相应人员合作。

新冠疫情对项目的影响

勒奥斯航空在几个不同的业务方面都受到了疫情的影响。当疫情于2020年2月开始在意大利蔓延时,勒奥斯航空已经开始进行这个项目的工作,并尽力使它能够继续进行下去。有一段时间,罗尔斯-罗伊斯公司也受到了疫情的影响,有时因为安全问题而无法进行远程工作,但大多数情况下,在进行各阶段的实施过程中没有问题。例如,在某一阶段,勒奥斯航空必须通过向罗尔斯-罗伊斯的专用测试库发送特定的数据来进行测试;然后还有一个步骤,他们必须向QOCO发送相同的数据以获得批准和可靠性。这些阶段不需要面对面的会议,他们可以通过服务器对服务器的连接来进行。因此,该项目并没有因为新冠疫情的直接影响而受到延误。

总的来说,QOCO为勒奥斯航空提供了精确的指导,包括控制文件、修订级别等等。QOCO提供了关于如何使用该系统的详细说明,而且该系统本身已经是一个运作良好的数据交换平台。数据交换的实现方式是,M&E系统主动发起与EngineData.io服务之间的数据传输。因此,有了这个系统,就可以与任何其他系统建立双向通信,同时确保必要的安全水平,没有来自外部的连接。有一种简单的方法可以通过XML文件传输数据,然后必须按照QOCO指示的方式进行结构化。勒奥斯航空不得不参考他们自己的IT部门的一些步骤,这些步骤需要对AMOS运行的服务器的操作系统进行脚本操作或存档。然而,除此之外,勒奥斯航空在AMOS中所要做的就是设置要转出或接收的XML的结构。

QOCO提供的技术文件是清晰、正确和完整的。技术文件的一部分是关于如何从维护和工程系统中提取数据以及如何向该系统导入数据。另一部分是在探索阶段,双方(航空公司和QOCO)就解决方案的技术架构达成一致,以设定数据的实际交换方式–在QOCO和航空公司之间传输。较大的航空公司通常会有一个集成平台,QOCO可以与之连接,而较小的航空公司会使用其他流程,QOCO可以很乐意与之合作。QOCO有自己的工具箱,在这种情况下,可以利用这些工具来帮助运营商获得所需的服务。

监管和内部批准

从QOCO的角度来看,批准有三个方面。罗尔斯-罗伊斯公司提供技术许可,以使用DAC(直接累积计数–用于飞机发动机管理)系统。然后,航空公司需要与当地航空管理部门联系,以获得他们的批准。最后,当然还有航空公司的内部批准。这三者都需要到位。QOCO将支持并提供文件,但更多的时候,更进一步的支持是不必要的。

系统本身,罗尔斯-罗伊斯证明信息的方式已经得到欧洲安全局的批准。罗尔斯-罗伊斯公司持有欧洲航空安全局的发动机型号证书,这意味着欧洲航空安全局已经批准了这种维护和发动机管理流程,因此勒奥斯航空只需修改其持续适航管理流程。通过增加这个特殊的流程来测量LLP(有限寿命部件)的寿命,所获得的好处是避免了由于LLP的寿命到期而导致发动机被拆除,而这是基于飞行周期而不是使用寿命。这在过去和现在都是勒奥斯航空获得的巨大财富,当然,他们要达到同样的目标,唯一的方法就是重复和频繁地手动输入和提取AMOS的必要数据。

有了这种从AMOS自动发送数据的自动程序,并将其发送到正确的地方,以及勒奥斯航空也自动将这些数据放入他们自己的系统,航空公司就能够避免人工输入和指示,这反过来又消除了人为错误的可能性,使员工能够自由地从事其他项目和任务。这个过程已经得到了意大利LAA的批准,没有因为EASA认证而受到限制。幸运的是,批准一个专门的AMP(飞机维修计划)的修订,比起由于变化已经被EASA批准而可能产生的问题要少。

实践中的系统

在AMP(飞机维护计划)中,LLP的寿命是通过部分数据来控制的,即指的是飞行中消耗LLP的那部分数据。将这些数据发送到系统中,用户可以在短短几个月内测量发动机所有部件的性能,以及在任何特定的飞行中,一个部件的寿命被消耗了多少。

对于勒奥斯航空来说,这并不是他们发送数据的唯一系统。以一种非常类似的方式,航空公司也在与波音公司分享同样的数据,用于其他与维护有关的原因,如可靠性和AHM(飞机健康监测)。使用AMOS数据有助于改善运营。一旦数据交换结构建立并运行,它就会发挥作用。AMOS于2004年在勒奥斯航空开启使用,至今从未中断过,非常可靠。以类似的方式,除了QOCO正在做的事情,航空公司不会有其他东西。在勒奥斯航空使用QOCO提供的服务的这段时间里,AMOS从数据库中获取数据的方式发生了一些变化,目的是为了有一个优化的实现方式。QOCO正在不断改进数据传输方式,以便系统不断监测和微调。

QOCO与罗尔斯-罗伊斯公司的蓝色数据线程计划合作,使用来自飞机维护不同方面的商定数据。与航空公司合作,QOCO将共同确定该具体案例的数据范围。

未来计划和下一步措施

测量和记录LLP使用和剩余寿命的过程还没有涵盖勒奥斯飞机发动机中的所有LLP,因此,将逐步把其他LLP纳入系统,摆脱 “一次飞行等于一个周期 “的传统方法。这将反映在越来越多的部件可以根据实际情况,而不仅仅是飞行周期,在机翼上继续安全运行。