Application of AviaTekhPom software and algorithms in solving aircraft repair and maintenance tasks

Aleksandr Y. Yurin; Юрин Александр Юрьевич; Sergey Y. Utekhin; Утехин Сергей Юрьевич

doi:10.51955/2312-1327_2024_4_116

Применение программно-алгоритмического обеспечения «АвиаТехПом» при решении задач ремонта и технического обслуживания воздушных судов

Авторы: Юрин А.Ю.¹, Утехин С.Ю.²
Учреждения:
1. Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ)
2. Московский государственный технический университет гражданской авиации, (Иркутский филиал)
Выпуск: № 4 (2024)
Страницы: 116-126
Раздел: Интеллектуальные авиационные системы
URL: https://bakhtiniada.ru/2312-1327/article/view/278348
DOI: https://doi.org/10.51955/2312-1327_2024_4_116
ID: 278348

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Ремонт и техническое обслуживание в гражданской авиации остаются важными для обеспечения безопасности перевозок процессами, для повышения качества и оперативности которых используются информационные технологии и методы искусственного интеллекта. При этом в условиях санкционных ограничений перспективным является расширение набора отечественного программного обеспечения, реализующего как функции электронных технических руководств, так и систем поддержки принятия решений. Одной из подобных систем является платформа Авиационный Технический Помощник (АвиаТехПом). В статье представлено описание одного из ее компонентов – настольного приложения, в структуре которого можно выделить: подсистему поддержки поиска и устранения неисправностей, использующую как локальные файлы баз знаний, так и взаимодействующую с базами веб-сервиса; модуль чтения файлов бортовой системы технического обслуживания (БСТО); анализатор дампов энергонезависимой памяти блока вычислителя-контроллера электропривода. Приведены примеры применения настольного приложения при решении задач для самолета RRJ-95.

Ключевые слова

АвиаТехПом, интеллектуальная система, диагностика авиационных систем и комплексов, Сухой Суперджет, настольное приложение, чтение дампов

Полный текст

Введение

Автоматизация и интеллектуализация технического обслуживания гражданских воздушных судов остается важной научно-практической проблемой [Кирпичев и др., 2020; Макаров, 2008; Перфильев и др., 2018; Котлов и др., 2023; Котлов и др., 2024] особенно в условиях санкционного давления и импортозамещения. Одним из перспективных способов ее решения является создание отечественного программного обеспечения для поддержки технических специалистов [Котлов и др., 2024; Сухих и др., 2022; Chiu et al., 2004; Knowledge…, 2023] в форме комплексных решений, реализующих как функции электронных руководств [AirNav-Maintenance, 2024; MyBoeingFleet, 2024], так и систем искусственного интеллекта [Зрячев и др., 2022; Перфильев и др., 2018] в совокупности с методами математической теории принятия решений [Котлов, 2022].

В Иркутском филиале МГТУ ГА в рамках инициативных НИР создается подобное программно-алгоритмическое обеспечение – Авиационный Технический Помощник (АвиаТехПом) [Towards…, 2023]. В статье представлено описание его функциональных возможностей в части настольного приложения АвиаТехПом.Терминал [Свидетельство…, 2024].

АвиаТехПом: концепция и общее описание

Концептуально, АвиаТехПом представляет собой платформу для создания интеллектуальных систем поддержки принятия решений при поиске и устранении отказов и неисправностей воздушного судна. При этом реализуются классические методы искусственного интеллекта: рассуждения на основе прецедентов [Варшавский и др., 2009; Aamodt et al., 1994] и логических правил (продукций) [Джексон, 2001]. Комплексное применение этих методов позволяет использовать в процессе поддержки специалистов как статистику отказов в форме оцифрованных КУНАТ, так и формализованные руководства (РПУН и РЭ).

Основное назначение создаваемых на платформе систем – обеспечить оперативную информационную поддержку техников аэродромных служб и, тем самым, снизить затраты времени при поиске и устранении отказов и неисправностей, а также обеспечить фиксацию результатов диагностики и ремонта с целью их последующего повторного использования.

Структурно в составе АвиаТехПом можно выделить следующие основные подсистемы:

1) Веб-сервис (АвиаТехПом.Сервис) – обеспечивает хранение данных и знаний на сервере в базе данных с возможностью масштабирования нагрузки и контейнеризации ресурсов; использует СУБД для хранения данных и знаний; поддерживает их выгрузку в текстовые файлы формата CSV (Comma-Separated Values), которые могут быть отдельно использованы настольным приложением; для функционирования необходим доступ к Интернет; расширение и модификация базы данных осуществляется централизованно на сервере; возможна синхронизация хранимой информации с локальными (настольными) приложениями по требованию.

2) Настольное приложение (АвиаТехПом.Терминал) – использует механизм хранения данных и знаний на локальном устройстве в форме CSV-файлов, которые могут быть созданы и модифицированы в текстовых и табличных редакторах, например, Microsoft Excel; обеспечивает функционирование без доступа к Интернет; возможно расширение и модификация CSV-файлов пользователем; необходимо обновление файлов при выпуске новых редакций технической документации.

3) Виртуальный ассистент (АвиаТехПом.Ассистент) [An Intelligent Assistant…, 2023] – обеспечивает хранение данных и знаний на сервере (используется единая база данных с АвиаТехПом.Сервис); для функционирования необходим доступ к Интернет; расширение и модификация информации осуществляется централизованно на сервере; возможно общение с пользователем на естественном языке (голос или текст).

Отработка алгоритмов платформы и ее тестирование осуществляется на примере задач технического обслуживания и ремонта воздушных судов Сухой Суперджет 100 (RRJ-95). В рамках данной работы основное внимание уделено настольной версии программно-алгоритмического обеспечения АвиаТехПом – АвиаТехПом.Терминал.

АвиаТехПом.Терминал: архитектура и функции

Настольное приложение АвиаТехПом.Терминал создано с использованием программы-оболочки iDSS.Desktop [iDSS.Desktop…, 2024], обеспечивающей возможность перенастройки создаваемой системы под различные типы воздушных судов, при этом данные и знания хранятся в форме таблиц решений [Pollack et al., 1974; Seagle et al., 1995].

Основные функции АвиаТехПом.Терминал [Котлов и др., 2024; Towards…, 2023]: ввод, редактирование и хранение информации о системах воздушного судна, технической эксплуатации, отказах, неисправностях и работах по поиску и устранению неисправностей (отказов); поиск информации об отказах и неисправностях на основе информации БСТО и системы электронной индикации (СЭИ) с целью формирования списка возможных отказавших систем-претендентов; ввод, редактирование и хранение информации о новых отказах и неисправностях, неучтенных текущей версией документации; формирование плана работ по поиску, подтверждению и устранению отказов и неисправностей; сопровождение процесса технического обслуживания на основе предметно-ориентированного интерфейса.

АвиаТехПом.Терминал включает следующие основные подсистемы (Рисунок 1):

подсистему поддержки поиска и устранения неисправностей;
модуль чтения файлов БСТО;
анализатор дампов энергонезависимой памяти блока вычислителя-контроллера электропривода.

Рисунок 1 – Концептуальная архитектура АвиаТехПом.Терминал

Подсистема поддержки поиска и устранения неисправностей

Подсистема поддержки поиска и устранения неисправностей предназначена для поддержки технических специалистов при поиске и устранении неисправностей воздушного судна.

Информация о кодах отказов, зафиксированных БСТО, и сообщения СЭИ используются в качестве входных данных для формирования запросов к базам знаний, которые позволяют сформировать список возможных систем-кандидатов на отказ, а также последовательность действий по устранению неисправностей (Рисунок 2).

Рисунок 2 – Фрагмент экранной формы АвиаТехПом.Терминал с возможными причинами неисправности и общим списком работ

Далее, при выборе начальной работы (действия) происходит последовательное сопровождение всего процесса поиска и устранения неисправности с фиксацией результата.

Подсистема поддерживает возможность обращения к серверу (Рисунок 3) и загрузку данных из его базы данных, а также подключение и отображение доступной документации в форме PDF.

Рисунок 3 – Фрагмент экранной формы АвиаТехПом.Терминал с подключением к веб-серверу

Модуль чтения файлов БСТО

Модуль чтения файлов БСТО RRJ-95 функционирует в составе АвиаТехПом.Терминал. Основное назначение модуля – декодирование файлов базы данных зафиксированных отказов (скриптов) БСТО с целью выявления кодов неисправностей и автоматического заполнения запросной системы подсистемы поддержки поиска и устранения неисправностей (Рисунок 4). Данный модуль является аналогом системы Release CMS [ReleaseCMS, 2024].

Рисунок 4 – Фрагмент экранной формы модуля чтения файлов БСТО

Анализатор дампов

АвиаТехПом.ДамАнализатор является настольным приложением для анализа дампов энергонезависимой памяти вычислителя-контроллера электропривода (Motor and Actuator Control Electronic, MACE), входящего в электродистанционную систему управления самолетом (Flight Control System, FCS) RRJ-95. Обеспечивается анализ дампов энергонезависимой памяти трех каналов блока: СС (Сontrol Channel), MC (Monitor Channel) и MCC (Motor Control Channel).

Программа может работать как в составе АвиаТехПом.Терминал, так и отдельно, поскольку предназначена для локализации неисправностей блока при его ремонте в специализированных ремонтных организациях. Для настройки на определенные коды неисправностей используются текстовые конфигурационные файлы, благодаря которым программа позволяет находить в файле дампа заданные комбинации кодов и выводить соответствующие им описания.

Основные подсистемы (Рисунок 5):

управления уровнем хранения данных – обеспечивает загрузку данных в формате программы и дампов;
взаимодействия с АвиаТехПом.Сервис для сбора статистической информации об использовании программы;
анализатор дампов;
графический пользовательский интерфейс – обеспечивает доступ к функциям подсистем, включая: загрузку дамп-файлов, их анализ, публикацию обнаруженных ошибок в дампах.

Рисунок 5 – Концептуальная архитектура анализатора дампов

Основное назначение ПО – поиск кодов ошибок в загруженных файлах дампа. Данная процедура запускается автоматически при выборе и успешной загрузке файлов (Рисунок 6). При обнаружении кодов ошибок советующая информация с описанием отображается в блоке «Список обнаруженных ошибок», где при выборе определенной ошибки происходит позиционирование на определенную строчку файла дампа.

Рисунок 6 – Фрагмент экранной формы анализатора дампов с обнаруженными ошибками

Заключение

Создание отечественного программного обеспечения для поддержки специалистов является перспективным способом решения задачи автоматизации и интеллектуализации технического обслуживания гражданских воздушных судов. Подобное программное обеспечение создается в рамках выполнения работ по инициативным НИР Иркутского филиала МГТУ ГА.

В данной работе рассматриваются результаты одного из проектов – программная платформа Авиационный Технический Помощник (АвиаТехПом), в частности, ее настольная версия. В структуре настольной версии выделяется: подсистема поддержки поиска и устранения неисправностей, которая использует как локальные файлы баз знаний, так и взаимодействует с базами веб-сервиса; модуль чтения файлов БСТО; анализатор дампов энергонезависимой памяти (АвиаТехПом.ДамАнализатор) одного из блоков вычислителя-контроллера электропривода. Приведены примеры применения настольного приложения при решении задач для RRJ-95.

В качестве дальнейшего направления работ рассматривается возможность создания диагностических моделей [Котлов, 2022], дополняющих реализованные методы искусственного интеллекта, при этом их использование обеспечит решение задачи поиска и устранения неисправностей для новых типов воздушных судов при отсутствии БСТО и РПУН.

Об авторах

Александр Юрьевич Юрин

Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: iskander@icc.ru
ORCID iD: 0000-0001-9089-5730

доктор технических наук, профессор

Россия, ул. Лермонтова, д. 83 Иркутск, 664074

Сергей Юрьевич Утехин

Московский государственный технический университет гражданской авиации, (Иркутский филиал)

Email: s.utekhin@iraero.ru
ORCID iD: 0009-0004-9271-3645
Россия, ул. Коммунаров, д. 3 Иркутск, 664003

Список литературы

Варшавский П. Р., Еремеев А.П. Моделирование рассуждений на основе прецедентов в интеллектуальных системах поддержки принятия решений / П. Р. Варшавский, А. П. Еремеев // Искусственный интеллект и принятие решений. 2009. № 2. C. 45-57. EDN KWTRGZ.
Джексон П. Введение в экспертные системы. М.: Вильямс, 2001. 623 с.
Зрячев С. А. Разработка базы знаний послепродажного обслуживания авиационной техники / С. А. Зрячев, С. Н. Ларин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2022. №5. С. 48-53. doi: 10.37313/1990-5378-2020-22-5-48-53.
Кирпичев И. Г. Многофункциональная интегрированная платформа сопровождения технической эксплуатации воздушных судов / И. Г. Кирпичев, Д. В. Петров, Ю. М. Чинючин // Научный Вестник МГТУ ГА. 2020. Т. 23. №6. С. 28-37. doi: 10.26467/2079-0619-2020-23-6-28-39.
Котлов Ю. В. АвиаТехПом: Состояние и перспективы / Ю. В. Котлов, А. Ю. Юрин // Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык. 2024. № 1. С. 146-156. doi: 10.51955/2312-1327_2024_1_146.
Котлов Ю. В. Использование деревьев событий при автоматизации и интеллектуализации диагностирования и ремонта авиационной техники / Ю. В. Котлов, О. А. Николайчук, А. Ю. Юрин // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2023. № 4. С. 222-228. EDN IZWSAJ.
Котлов Ю. В. Модели и алгоритмы многокритериальной диагностики авиационных систем // В сборнике: Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации. Сборник трудов XI Международной научно-практической конференции. Иркутск, 2022. С. 165-173. EDN AZXXRM.
Макаров Н. Н. Синтез алгоритма функционирования информационно-управляющей системы контроля и диагностики состояния общесамолетного оборудования // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2008. № 1. С. 46-50. EDN KEZFRN.
Перфильев О. В. Интеллектуальная система поиска неисправности на самолете / О. В. Перфильев, С. Г. Рыжаков, В. А. Должиков // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2018. № 4(3). С. 326-331. EDN YVOAHR.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024615812 Российская Федерация. АвиаТехПом.Терминал : № 2024614860 : заявл. 13.03.2024 : опубл. 13.03.2024 / А. Ю. Юрин ; заявитель ООО «Альтаир-ИИ». EDN UKSFMB.
Сухих Н. Н. Экспертные системы – средства информационной поддержки принятия решений экипажем самолета / Н. Н. Сухих, Рукавишников В. Л. // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2022. № 2. С. 19-25. EDN XYERNU.
Aamodt A. Case-based reasoning: foundational issues, methodological variations, and system approaches / A. Aamodt, E. Plaza // AI Communications. 1994. Vol. 7, No. 1. P. 39-59. doi: 10.3233/AIC-1994-7104.
AirNav-Maintenance // [Электронный ресурс]. – 2024. URL: https://www.airnav.com (дата обращения: 06.10.2024).
An Intelligent Assistant for Decision Support in the Case of Aircraft Troubleshooting / N. O. Dorodnykh, A. B. Stolbov, O. A. Nikolaychuk, A. Yu. Yurin. // Proceedings of IX International Conference on Information Technology and Nanotechnology (ITNT). 2023. P. 1–5. doi: 10.1109/ITNT57377.2023.10139242.
Chiu C., Chiu N.H., Hsu CI. Intelligent aircraft maintenance support system using genetic algorithms and case-based reasoning / C. Chiu, N. H. Chiu, CI. Hsu // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2004. Vol. 24. P. 440–446. doi: 10.1007/s00170-003-1707-x.
iDSS.Desktop. Робо АвиаТех (PSS RRJ-95) // [Электронный ресурс]. – 2024. URL: http://www.knowledge-core.ru/index.php?p=idss (дата обращения: 06.10.2024).
Knowledge representation and reuse model of civil aircraft structural maintenance cases / R. Lin, H. Wang, J. Wang, N. Wang // Expert Systems with Applications. 2023. Vol. 216. pp. 119460. doi: 10.1016/j.eswa.2022.119460.
MyBoeingFleet // [Электронный ресурс]. – 2024. URL: https://www.myboeingfleet.com (дата обращения: 06.10.2024).
Pollack S. L. Decision Tables: Theory and Practice / S. L. Pollack, Jr. H. T. Hicks, W. J. Harrison. John Wiley & Sons Inc., 1974. 192 p.
ReleaseCMS // [Электронный ресурс]. – 2024. URL: https://yakovlev.ru/upload/doc/software/Presentation-ReleaseCMS_2021_RU-new.pdf (дата обращения: 06.10.2024).
Seagle J. P. Acquiring expert rules with the aid of decision tables / J. P. Seagle, P. Duchessi // European Journal of Operational Research. 1995. Vol. 84(1). P. 150-162. doi: 10.1016/0377-2217(94)00323-5.
Towards an Intelligent Decision Support System for Aircraft Troubleshooting / Y. Kotlov, V. Popov, S. Mishin, A. Yurin // Proceedings of 10th International Conference on Recent Advances in Civil Aviation. Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2023. P. 77-91. doi: 10.1007/978-981-19-3788-0_7.