RU2729110C1

RU2729110C1 - Intelligent aircraft maintenance system

Info

Publication number: RU2729110C1
Application number: RU2019120762A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Должиков; Станислав Геннадьевич Рыжаков; Олег Владимирович Перфильев
Original assignee: Акционерное общество "Туполев-Проект"
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2020-08-04

Abstract

FIELD: aviation.SUBSTANCE: intelligent system of maintenance for an aircraft comprises a network divided into a protected area, called an avionics zone, and an open area. Avionics zone contains the first computer, open zone contains the second computer interacting with the first computer through unidirectional communication line. Open zone comprises a program module with a mathematical model of the aircraft equipment included therein, which is configured to enter faults therein, compare its state with a failure received from the first computer, or a record in the on-board log. Program module of the second computer is configured to create a failure log and to rank failures according to the occurrence frequency in a certain manner.EFFECT: reduced time for searching for failure causes.1 cl, 7 dwg, 1 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Данное изобретение связано с областью технического обслуживания самолетов.This invention relates to the field of aircraft maintenance.

Уровень техникиState of the art

В качестве аналога предложена «Интеллектуальная система поиска неисправности на самолете» (патент RU 2680945 С1, авторы: Должиков В.А., Рыжаков С.Г., Перфильев О.В.), которая разделена на защищенную зону, называемую зоной авионики и открытую зону. Система включает в себя первый программный модуль, размещенный в зоне авионики, и второй программный модуль, размещенный в открытой зоне, причем второй модуль содержит математическую модель оборудования самолета, выполнен с возможность вводить в нее отказы, сравнивать ее состояние с отказом, поступившим от первого компьютера, или записью в бортовом журнале, автоматически генерировать представления страниц электронного документа технического обслуживания по совпадению состояния математической модели с отказом, поступившим от первого компьютера, или с записью в бортовом журнале.As an analogue, an "Intelligent Airplane Fault Finding System" (patent RU 2680945 C1, authors: Dolzhikov V.A., Ryzhakov S.G., Perfiliev O.V.) is proposed, which is divided into a protected zone called the avionics zone and an open zone. The system includes a first software module located in the avionics zone, and a second software module located in an open area, and the second module contains a mathematical model of the aircraft equipment, is made with the ability to enter failures into it, compare its state with a failure received from the first computer , or by an entry in the logbook, automatically generate views of the pages of an electronic document of maintenance according to the coincidence of the state of the mathematical model with a failure received from the first computer, or with an entry in the logbook.

В качестве недостатков данной системы можно отметить следующее.The following can be noted as the disadvantages of this system.

Из описания изобретения следует:From the description of the invention follows:

1. При поступлении кода отказа от первого компьютера или записи из бортового журнала, второй компьютер всегда выполняет поиск причин неисправности по математической модели оборудования даже, если поступает один и тот же код с одной и той же причиной отказа. Математическая модель оборудования может быть достаточно сложной и вносить в процесс поиска неисправности существенную задержку, что увеличивает время поиска причин неисправности.1. When a failure code is received from the first computer or an entry from the logbook, the second computer always searches for the causes of the malfunction according to the mathematical model of the equipment, even if the same code with the same reason for the failure is received. The mathematical model of the equipment can be quite complex and introduce a significant delay in the troubleshooting process, which increases the time to search for the causes of the failure.

2. Ввиду сложности оборудования самолета, число причин вызывающих один и тот же отказ может быть большим. Оператор, выполняющий проверку рекомендаций, выданных вторым компьютером, перебирает их случайным образом. Действительная причина может оказаться в конце списка причин отказа, что так же увеличивает время поиска неисправности.2. Due to the complexity of the aircraft equipment, the number of reasons causing the same failure can be large. The operator who checks the recommendations given by the second computer iterates over them randomly. The actual cause may be at the end of the failure cause list, which also increases the troubleshooting time.

Термины и определенияTerms and Definitions

Бортовой журнал - компьютерное мобильное программное приложение с удобным интерфейсом на планшете, смартфоне летчика или авиатехника, в нем размещен электронный документ с описанием неисправности.Flight log is a computer mobile software application with a user-friendly interface on a tablet, smartphone of a pilot or aircraft technician; it contains an electronic document describing the malfunction.

Математическая модель оборудования самолета - Математическая модель, реализующая функцию О=Ф (П), где:Mathematical model of aircraft equipment - Mathematical model that implements the function O = F (P), where:

О - область значений функции Ф, состоящая из множества отказов оборудования, которые могут быть зафиксированы экипажем или собраны компьютером закрытой зоны за время полета всего парка самолетов данного типа.О is the range of values of the function Ф, consisting of a set of equipment failures that can be recorded by the crew or collected by the closed zone computer during the flight of the entire fleet of aircraft of this type.

К ним, например, относятся:These include, for example:

- несвоевременное прохождение (не прохождение) индикации (сигнализации) работы устройств, агрегатов, функций;- untimely passage (not passage) of indication (signaling) of operation of devices, units, functions;

- сообщения об отказах быстросменных блоков (LRU);- messages about failures of quick-change units (LRU);

- несвоевременное включение (отключение) устройств и агрегатов, функций блоков- untimely inclusion (shutdown) of devices and units, block functions

LRU;LRU;

- неприемлемые погрешности в показаниях измерительных приборов, то есть все то, что может быть зафиксировано субъективно (экипажем) и объективно компьютером закрытой зоны.- unacceptable errors in the readings of measuring instruments, that is, everything that can be recorded subjectively (by the crew) and objectively by the computer of the closed area.

П - область определения функции Ф, образованная множеством причин отказов компонентов. К ним относятся отказы, например, проводников, электрических соединителей, автоматов защиты и предохранителей, сигнализаторов, переключателей, источников питания, электро-радио элементов в конструкции самолетных электросборок, отказы, которых приводят к отказам из области значений функции Ф. Каждый элемент из области определения функции Ф, входит в математическую модель оборудования самолета в виде математического описания его функционирования в нормальном состоянии и в состоянии отказа.P is the domain of definition of the function Ф, formed by a variety of reasons for component failures. These include failures, for example, of conductors, electrical connectors, circuit breakers and fuses, signaling devices, switches, power supplies, electro-radio elements in the design of aircraft electrical assemblies, failures that lead to failures from the range of values of the function F. Each element from the range of definition function Ф, is included in the mathematical model of the aircraft equipment in the form of a mathematical description of its functioning in the normal state and in the state of failure.

Ф - функция отказов, в которой каждому ее значению соответствует некоторое подмножество причин отказов из области определения функции.Ф - function of failures, in which each of its values corresponds to a subset of reasons for failures from the domain of the function definition.

Каждая причина отказа из этого подмножества является частным решением функции и описывает частную причину отказа, а все вместе образуют полное решение или полную причину отказа.Each reason for failure from this subset is a particular solution to the function and describes a particular reason for failure, and all together form a complete solution or a complete reason for failure.

Математическое моделирование отказа - введение в математическую модель компонентов отказов и задержек распространения сигналов в линиях электрических связей.Mathematical modeling of failure - introduction into the mathematical model of components of failures and delays in signal propagation in electrical communication lines.

Программный модуль компьютера открытой зоны - содержит математическую модель оборудования самолета, выполняет математическое моделирование отказа, сравнивает ее с записью в бортовом журнале, изменяет область значений и область определения функции Ф по команде оператора и ведет журнал отказов.The open area computer software module contains a mathematical model of the aircraft equipment, performs mathematical modeling of the failure, compares it with the entry in the on-board log, changes the range of values and the range of definition of the function Ф at the command of the operator and keeps a log of failures.

Журнал отказов - перечень отказов и соответствующих им частных причин отказов, которые привели к снятию отказа после устранения оператором этих причин. В журнале отказов каждой частной причине отказа (ЧПО) соответствует ранг - числовое значение частоты ее появления в течение жизненного цикла самолета данного типа.Failure log - a list of failures and the corresponding private reasons for failures that led to the removal of the failure after the operator eliminated these reasons. In the log of failures, each particular reason for failure (FCC) corresponds to a rank - a numerical value of the frequency of its occurrence during the life cycle of an aircraft of a given type.

Примерный вид журнала отказов приведен в Таблице 1.An approximate view of the failure log is shown in Table 1.

При первом пуске системы, журнал отказов пуст или в нем предустановлены некоторые отказы.When the system is first started, the fault log is empty or some faults are preset in it.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Настоящее изобретение связано с компьютерной системой технического обслуживания для самолета, оборудованной сетью, которая разделена на защищенную зону, называемую зоной авионики, и открытую зону, при этом зона авионики включает в себя первый компьютер, открытая зона включает в себя второй компьютер, содержащий программный модуль, связанный с первым компьютером через однонаправленную линию связи, проходящую от зоны авионики до открытой зоны, причем программный модуль открытой зоны содержит математическую модель оборудования самолета и журнал отказов, имеет возможность вводить в математическую модель отказы, фиксировать ее состояние, сравнивать его с кодом отказа, поступившим от первого компьютера, или записью в бортовом журнале и генерировать представления страниц электронного документа технического обслуживания и их передачу на рабочее место оператора при совпадении состояния математической модели с кодом отказа, поступившим от первого компьютера, или записью в бортовом журнале.The present invention relates to a maintenance computer system for an aircraft equipped with a network that is divided into a protected area called an avionics area and an open area, the avionics area including a first computer, the open area including a second computer containing a software module, connected to the first computer through a unidirectional communication line extending from the avionics zone to the open zone, and the open zone software module contains a mathematical model of the aircraft equipment and a failure log, has the ability to enter failures into the mathematical model, record its state, compare it with the failure code received from the first computer, or by an entry in the logbook and generate views of the pages of the electronic maintenance document and their transfer to the operator's workplace when the state of the mathematical model matches the failure code received from the first computer, or an entry in the logbook.

При этом программный модуль второго компьютера имеет возможность вести журнал отказов.In this case, the software module of the second computer has the ability to keep a log of failures.

Технический результат заключается в уменьшении времени поиска причин неисправности.The technical result consists in reducing the time to search for the causes of the malfunction.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение:The problem to be solved by the claimed invention:

- с помощью журнала отказов уменьшить время поиска причин неисправности.- using the fault log to reduce the time to search for the causes of a malfunction.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Работа системы описывается со ссылкой на:System operation is described with reference to:

Фиг. 1 иллюстрирует работу заявленной компьютерной системы технического обслуживания.FIG. 1 illustrates the operation of the claimed maintenance computer system.

Фиг. 2а, 2б иллюстрирует алгоритм работы заявленной компьютерной системы технического обслуживания.FIG. 2a, 2b illustrates the algorithm of the claimed computer maintenance system.

Фиг. 3 иллюстрирует модифицированную систему технического обслуживания, в которой журнал отказов входит в состав рабочего места 7.FIG. 3 illustrates a modified maintenance system in which a fault log is included in workplace 7.

Фиг. 4а, 4б иллюстрирует модифицированный алгоритм работы программного блока 6, оператора 7.FIG. 4a, 4b illustrate the modified algorithm of the program block 6, operator 7.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Система состоит из двух частей, 1 и 2, соответственно находящихся в зоне (ЗА) авионики и в открытой зоне (ОЗ). Зона авионики включает в себя рабочее место оператора 7, первый компьютер 4 и бортовой журнал 5.The system consists of two parts, 1 and 2, respectively located in the zone (ZA) of avionics and in the open zone (OZ). The avionics zone includes the operator's workstation 7, the first computer 4 and the logbook 5.

В качестве первого компьютера 4, например, может выступать бортовая система технического обслуживания (БСТО), в которой регистрируются отказы, случившиеся в полете.The first computer 4, for example, can be an onboard maintenance system (BSTO), in which failures that have occurred in flight are recorded.

Открытая зона включает в себя:The open area includes:

- второй компьютер 3, например, компьютер базового аэропорта авиакомпании;- the second computer 3, for example, the computer of the base airport of the airline;

- рабочее место оператора 8;- operator's workplace 8;

- программный модуль 6, содержащий математическую модель оборудования самолета и журнал отказов.- software module 6 containing a mathematical model of the aircraft equipment and a failure log.

Первый компьютер 4 взаимодействует с программным модулем 6 второго компьютера 3, который связан с первым компьютером 4 из зоны авионики 1 через однонаправленную линию связи, проходящую от зоны авионики до открытой зоны.The first computer 4 interacts with the program module 6 of the second computer 3, which is connected to the first computer 4 from the avionics zone 1 through a unidirectional communication line extending from the avionics zone to the open zone.

Программный модуль 6 содержит математическую модель оборудования самолета и журнал отказов.The software module 6 contains a mathematical model of the aircraft equipment and a failure log.

Математическая модель оборудования создается на основе конструкторской документации (КД) разработчика самолета и загружается в программный модуль компьютера 3 открытой зоны.The mathematical model of the equipment is created on the basis of the design documentation (CD) of the aircraft developer and loaded into the software module of the computer 3 of the open zone.

Коды отказов, случившихся в данном полете, в базовом или транзитном аэропорте передаются из первого компьютера 4 зоны авионики (см. Фиг. 1) во второй компьютер 3 открытой зоны. Второй компьютер 3 с помощью программного модуля 6 проверяет по журналу отказов наличие поступивших кодов отказов в прошлом и, если такой отказ уже встречался в течение жизненного цикла всего парка самолетов данного типа, выбирает частную причину отказа (ЧПО) с наибольшим рангом и передает ее на рабочее место оператора 7. Если с рабочего места оператора 7 по сети Интернет поступает во второй компьютер 3 сообщение, что отказ не устранен, то второй компьютер с помощью программного модуля 6 выбирает из журнала отказов следующее ЧПО с меньшим по величине рангом. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет обнаружена ЧПО, устраняющая отказ или в журнале отказов закончатся все ЧПО. В последнем случае программный модуль 6 запускает имитацию отказов компонентов из области определения функции Ф математической модели ВС, фиксирует появление значения функции Ф, совпадающее с анализируемым кодом отказа. Фиксирует компоненты, отказы которых соответствуют данному значению функции Ф.Failure codes occurring in this flight at the base or transit airport are transmitted from the first computer 4 of the avionics zone (see Fig. 1) to the second computer 3 of the open zone. The second computer 3, using the software module 6, checks the failure log for the presence of received failure codes in the past and, if such a failure has already occurred during the life cycle of the entire fleet of aircraft of this type, selects the private failure cause (FCC) with the highest rank and transfers it to the working operator's place 7. If from the operator's workplace 7 via the Internet a message arrives at the second computer 3 that the failure has not been eliminated, then the second computer with the help of the program module 6 selects from the failure log the next NSP with a lower rank. The process is repeated until an NPO is found, which eliminates the failure, or all NPOs run out in the failure log. In the latter case, the software module 6 starts the simulation of component failures from the domain of definition of the function Φ of the mathematical model of the aircraft, fixes the appearance of the value of the function Φ, which coincides with the analyzed failure code. Fixes the components, the failures of which correspond to the given value of the function F.

Полученный таким образом набор причин является полной причиной данного отказа. Если полная причина отказа не совпадает с набором причин данного отказа в журнале отказов, то программный модуль 6 добавляет в журнал отказов новые причины и выполняет их проверку.The set of reasons obtained in this way is the complete cause of this failure. If the full cause of the failure does not match the set of reasons for this failure in the failure log, then program module 6 adds new causes to the failure log and checks them.

Если найденное множество причин отказа (полная причина отказа) совпадает с набором причин данного отказа в журнале отказов, то программный модуль 6 направляет на рабочее место оператора 7 сообщение о необходимости устранить причину отказа «традиционным» способом.If the found set of reasons for failure (full reason for failure) coincides with the set of reasons for this failure in the failure log, then the software module 6 sends a message to the operator's workstation 7 about the need to eliminate the reason for the failure in a "traditional" way.

Выявив компоненты, отказы которых приводят к данному отказу (неисправности), программный модуль 6 генерирует соответствующие технологические карты (ТК) по их техническому обслуживанию (ТО) и передает по защищенной сети Интернет на ноутбук, планшет или смартфон на рабочее место оператора технического обслуживания 7 для устранения отказа компонентов.Having identified the components, the failures of which lead to this failure (malfunction), the program module 6 generates the corresponding technological maps (TC) for their maintenance (TO) and transmits via the secure Internet to a laptop, tablet or smartphone to the workplace of the maintenance operator 7 for eliminate component failure.

Если после выполнения предписанных операций по ТК, устранения отказа не произошло, то поиск причин отказа выполняется «традиционным» способом. После устранения отказа, оператор с рабочего места 7, по защищенной сети Интернет направляет отчет на рабочее место оператора 8 для уточнения области определения функции Ф математической модели оборудования и журнала отказов. Отчет оператора 7 представляет собой словесное описание установленной причины отказа.If, after performing the prescribed operations on the TC, the elimination of the failure did not occur, then the search for the causes of the failure is performed in the "traditional" way. After the failure is eliminated, the operator from the workplace 7, via the secure Internet network, sends a report to the operator's workplace 8 to clarify the domain of definition of the function Ф of the mathematical model of the equipment and the failure log. Operator Report 7 is a verbal description of the established reason for the failure.

Если программный модуль второго компьютера 3 не обнаружил код в журнале отказов, то программный модуль 6 запускает поиск кода отказа по математической модели. Найденный код вместе с полной причиной отказа добавляется в журнал отказов и запускается процесс анализа ЧПО (см. Фиг. 2а).If the program module of the second computer 3 did not find the code in the fault log, then the program module 6 starts the search for the fault code using the mathematical model. The found code, along with the full reason for the failure, is added to the failure log and the NSP analysis process is started (see Fig. 2a).

В противном случае, компьютер 3 добавляет этот код отказа в область значений функции Ф и журнал отказов, сообщает по защищенной сети Интернет на ноутбук, планшет или смартфон на рабочее место оператора технического обслуживания 7 о необходимости поиска и устранения причин отказа традиционным способом (Фиг. 2а). Однако, после определения причин данного отказа, оператор с рабочего места 7 по защищенной сети Интернет направляет отчет на рабочее место оператора 8 для уточнения области определения функции Ф математической модели оборудования и алгоритма моделирования.Otherwise, computer 3 adds this refusal code to the range of values of the function F and the log of refusals, informs via a secure Internet network to a laptop, tablet or smartphone to the workstation of the maintenance operator 7 about the need to search and eliminate the causes of the refusal in the traditional way (Fig.2a ). However, after determining the reasons for this failure, the operator from the workplace 7 via the secure Internet network sends a report to the operator's workplace 8 to clarify the area of definition of the function Ф of the mathematical model of the equipment and the modeling algorithm.

Сведения об отказе, записанные экипажем в бортовой журнал 5, передаются оператором 7 оператору 8 открытой зоны по защищенному каналу сети Интернет.Information about the failure, recorded by the crew in the logbook 5, is transmitted by operator 7 to operator 8 of the open zone via a secure Internet channel.

Оператор 8 формирует с помощью программного модуля 6 второго компьютера 3 код отказа и запускает процесс поиска отказавших компонентов в соответствии с описанным выше алгоритмом (Фиг. 2а, 2б, 2в).The operator 8 generates a failure code using the software module 6 of the second computer 3 and starts the process of searching for failed components in accordance with the algorithm described above (Fig. 2a, 2b, 2c).

Использование программного модуля 6 с журналом отказов позволяет повысить эффективность поиска причин неисправности, так как журнал отказов второго компьютера 3 позволяет уменьшить число обращений к математической модели оборудования и сообщать оператору рабочего места 7 причины неисправности, ранжированные по частоте их появления, на всем парке воздушных судов данного типа.The use of software module 6 with a failure log allows you to increase the efficiency of finding the causes of a malfunction, since the failure log of the second computer 3 allows you to reduce the number of calls to the mathematical model of the equipment and inform the operator of the workplace 7 of the causes of the malfunction, ranked by the frequency of their occurrence, across the entire fleet of aircraft type.

В модифицированной системе технического обслуживания (Фиг. 3) журнал отказов 9 входит в состав рабочего места 7. В этом случае пропадает необходимость организации канала удаленной связи первого компьютера 4 со вторым компьютером 3, так как оператор рабочего места 7 находится в непосредственной близости к воздушному судну и связь с компьютером 4 может быть выполнена проводной связью, что упрощает конструкцию системы. А так как журнал отказов содержит информацию обо всех отказах ранее встречавшихся на воздушном судне данного типа, оператору рабочего места 7 доступна ранжированная по частоте появления информация о причинах отказа, и он может выполнить их проверку без удаленного взаимодействия со вторым компьютером 3. Обращение ко второму компьютеру 3 выполняется оператором рабочего места 7 только для получения причин отказов ранее не встречавшихся, когда необходимо обращение к математической модели оборудования. Это уменьшает число обращений оператора рабочего места 7 ко второму компьютеру 3, что в свою очередь упрощает систему в целом и уменьшает время поиска причин неисправности (Фиг. 4а, 4б).In the modified maintenance system (Fig. 3), the failure log 9 is included in the workplace 7. In this case, there is no need to organize a remote communication channel of the first computer 4 with the second computer 3, since the operator of the workplace 7 is in close proximity to the aircraft and the communication with the computer 4 can be wired, which simplifies the structure of the system. And since the failure log contains information about all failures previously encountered on an aircraft of this type, the operator of workstation 7 has access to information on the reasons of failure, ranked by frequency of occurrence, and he can check them without remote interaction with the second computer 3. Accessing the second computer 3 is performed by the operator of the workplace 7 only to obtain the reasons for failures that have not been encountered before, when it is necessary to refer to the mathematical model of the equipment. This reduces the number of calls from the operator of the workplace 7 to the second computer 3, which in turn simplifies the system as a whole and reduces the time to search for the causes of the malfunction (Fig. 4a, 4b).

Claims

1. Интеллектуальная система технического обслуживания для самолета, оборудованная сетью, которая разделена на защищенную зону, называемую зоной авионики, и открытую зону, при этом зона авионики включает в себя первый компьютер, открытая зона включает в себя второй компьютер, взаимодействующий с первым компьютером через однонаправленную линию связи, проходящую от зоны авионики до открытой зоны, содержащий программный модуль, который содержит математическую модель оборудования самолета, выполнен с возможностью вводить в нее отказы, сравнивать ее состояние с отказом, поступившим от первого компьютера, или записью в бортовом журнале, отличающаяся тем, что программный модуль второго компьютера выполнен с возможностью создавать журнал отказов, ранжировать отказы по частоте появления, а генерирование представления страниц электронного документа технического обслуживания и их передача на рабочее место второго оператора происходит, начиная с отказа наивысшего ранга.1. An intelligent maintenance system for an aircraft, equipped with a network, which is divided into a protected area called an avionics area, and an open area, the avionics area includes the first computer, the open area includes the second computer, communicating with the first computer through a unidirectional a communication line running from the avionics zone to the open zone, containing a software module that contains a mathematical model of the aircraft equipment, is configured to enter failures into it, compare its state with a failure received from the first computer, or an entry in the logbook, which differs in that that the software module of the second computer is configured to create a failure log, to rank failures according to the frequency of occurrence, and the generation of the presentation of pages of the electronic maintenance document and their transfer to the second operator's workstation occurs, starting with the failure of the highest rank.

2. Интеллектуальная система технического обслуживания для самолета по п. 1, отличающаяся тем, что рабочее место второго оператора взаимодействует с первым компьютером через однонаправленную линию связи, проходящую от зоны авионики до открытой зоны, и выполнено с возможностью создавать журнал отказов, ранжировать отказы по частоте появления и генерировать представление страниц электронного документа технического обслуживания второму оператору, начиная с отказа наивысшего ранга.2. An intelligent maintenance system for an aircraft according to claim 1, characterized in that the workstation of the second operator interacts with the first computer through a unidirectional communication line extending from the avionics area to the open area, and is configured to create a failure log, rank failures by frequency appearance and generate a submission of electronic maintenance document pages to the second operator, starting with the highest-ranked failure.