维修机位动态精准调度和飞机安全移动路径规划系统开发和应用.doc

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1、维修机位动态精准调度和飞机安全移动路径规划系统开发和应用摘要：为有效提高维修机位的利用率，减少飞机拖动次数并降低飞机在拖动过程中的剐蹭风险，解决复杂维修场景下维修需求与机位的非线性动态优化匹配问题和移动路径计算的实时性问题，以广州飞机维修工程有限公司日常维修作业为应用场景，建设维修机位动态精准调度和飞机安全移动路径规划系统，实现维修机位自动化调度，使其能够在现有硬件条件下增加约10%的产能，同时自动检测飞机碰撞风险源，降低90%碰撞风险。 关键词：维修机位调度；路径规划；安全 Keywords：maintenance stands scheduling； route planning；safe

2、ty 0引言 2017年，中国民航首次提出了“智慧民航建设”的概念，中国民用航空局在2021年12月发布的“智慧民航建设路线图（征求意见稿）”中明确指出需要“提高地面保障智能部署与精准掌控水平”，并在2025年“升级和实现飞机调度、机场资源使用、机组人员配置、维修资源部署和场面运行保障质量评估等功能，为航空公司地面运行保障和管理提供数据决策支持”1。 维修机位是宝贵的生产要素，航空公司和大型维修企业对提高维修机位利用率有着迫切需求。当前，蓬勃发展的维修需求使航空维修企业的维修机位资源日益紧缺，维修任务的多样性、维修环境的复杂性、维修工作的高负荷和高风险，都对维修机位资源配置和优化提出了更高的要

3、求2-4。目前，维修机位资源大多通过人工配置，由工作人员根据当天的飞机停场情况、当天航班情况、进场航班情况等动态信息对维修机位进行调度分配，在保证安全的前提下规划飞机的拖动路径和具体实施情况，由于维修工作现场环境复杂，维修机位分布的多样且复杂，维修机位调度工作量大、复杂程度高，传统的机位调度方式分配效率低，核心指标优化难度大，制约全局机位利用效率的提升，无法发挥最大产能。 因此有必要对维修机位动态精准调度和飞机安全移动路径规划开展研究，实现对维修机位的优化调度及维修过程中飞机拖动路径的自动规划，最大化机位资源的使用效能，提高产能，有力支撑“智慧民航”建设。 1 国内外现状 国内目前针对维修资源

4、调度普遍采用人工方式，随着维修飞机及维修任务增多，其工作量呈指数形式增加，资源调度效果差，严重制约着维修产能的充分发挥。针对维修资源调度和飞机维修路径规划问题，民用航空器制造商和大型航空公司也纷开展研究工作，维修过程开始向数字化、平台化转变。 空客与大数据公司Palantir Technologies在2017年联合推出Skywise（智慧天空）计划，Skywise集成零部件更换、飞行计划与延误、维护历史等相关数据，以使航空公司重新分配各种资源；汉莎技术公司在同年展示了综合数字化维修平台AVIATAR，可以将数据用于预测维护方案，状态监测和故障分析，可实现200架飞机规模的同时在线调度；维修业

5、应用比较广泛的系统还有波音的AnalytX、法荷航维修工程公司的Prognos以及霍尼韦尔公司的Connected Aircraft。 高级地面活动引导与控制系统（Advanced Surface Movement Guidance and Control Systems，A-SMGCS）是一种集监视、路由、控制和引导功能于一体的技术，可以为机场区域内的所有飞机、车辆提供精确的引导和控制，以确保机场场面的安全5。国际民航组织在2004年发布的高级场面活动引导与控制系统手册中提出了A-SMGCS的概念。欧美顶尖的实验室和研究机构，如德国DLR的飞行导航研究所以及美国NASA-Ames实验室都对A

6、-SMGCS相关技术进行了大量基础性研究工作。法国的Thales、意大利的Selex以及荷兰的HITT等公司已经推出了各自的A-SMGCS方案，并且在法国戴高乐机场、德国法兰克福机场、意大利米兰马尔彭萨机场、瑞典斯德哥尔摩机场等大型国际机场得到了初步应用。2008年，首都国际机场安装了国内第一套A-SMGCS系统，此后上海、广州、成都等相继引进了国外场面监视雷达设备以实现对场面活动目标的监视。 遗憾的是，上述方案主要应用于飞机维修计划安排或机场场面控制，对复杂背景下的维修机位调度和飞机安全移动路径规划尚无成熟的技术方案。 2系统方案 以广州飞机维修工程有限公司日常维修生产作业为应用场景，以维修

7、机位优化调度和飞机安全移动路径规划为业务需求，构建由数据采集、优化计算与应用支撑、维修机位动态精准调度和飞机安全移动路径规划等模块构成的自动化系统，其设计方案如图1所示。 2.1 数据采集 数据采集模块对公司现有业务数据库进行数据处理，形成维修工程数据库，主要内容如下： 1）数据处理 支持与公司现有业务数据进行数据迁移和数据联合，完成维修工程数据的自动抽取、数据预处理和数据转换等功能，并提供基于用户、角色和数据源的用户访问控制及监控。 数据抽取功能：研究公司现有业务数据库的对接规则，通过直接访问或数据抓取的形式抽取公司相关业务系统的结构化数据； 数据预处理功能：研究公司相关业务数据库的数据表达形式，对自动抽取的数据进行数据类别及内容分析检测； 数据转换功能：设计维修工程数据库的数据表和数据视图，将预处理后的数据内容填充到维修工程数据库； 数据访问控制功能：设计基于用户、角色和数据源的用户访问控制，监控数据对象的用户使用情况。 2）维修工程数据库：用于存放经过数据处理后的结构化维修工程数据，如维修任务数据、滑行道数据、维修机位数据等，并提供接口进行数据的导入和数据库抽取。 2.2 优化计算与应用支撑 优化计算与应用支撑模块为维修机位动态精准调度模块和飞机安全移动路径规划模块提供计算能力和显示资源，主要内容如下： 第 5 页 共 5 页