CN109509273A - 对维护、使用情况和剩余使用寿命的部件上跟踪 - Google Patents

对维护、使用情况和剩余使用寿命的部件上跟踪 Download PDF

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Abstract

一个实施方式是一种系统，该系统包括：用于安装在包括中央维护计算机(“CMC”)的交通工具上的部件；与该部件相关联的配置/维护模块(“CMM”)，该配置/维护模块包括用于存储部件信息的存储器、用于检测状况并生成指示检测到的状况的数据的传感器、用于处理传感器数据并且用处理结果来更新部件信息的微处理器、以及CMM与CMC之间的通信接口。该系统还包括与部件相关联的、定期更新RUL的剩余使用寿命(“RUL”)模块，该RUL模块定期更新部件的RUL值并且将更新后的RUL值传送至CMM以存储在存储器中。CMC与CMM通信以基于由用户输入至CMC的信息或者交通工具的状况的变化来更新包括在存储器中的部件信息。

Description

对维护、使用情况和剩余使用寿命的部件上跟踪
优先权请求
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2017年9月14日提交的题为“ON-COMPONENTTRACKING OF MAINTENANCE，USAGE，AND REMAINING LIFE”的美国临时申请序列号62/558,701的优先权权益。该在先申请的公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分(并且通过引用并入本申请的公开内容)。
技术领域
本公开内容大体上涉及飞行器领域，并且更特别但并非排他地涉及用于实现对飞行器部件的维护、使用情况和剩余寿命的部件上的跟踪的系统。
背景技术
跟踪飞行器部件的使用情况和维护通常涉及对历史服务记录的手动创建和维护。也就是说，当飞行器维护者安装、移除、检查和/或维修部件时，维护者会创建或更新历史服务记录。具体地，对于特定部件，飞行器维护人员可以创建并维护一系列记录，一系列记录包括诸如安装日期、使用小时、移除日期、维修历史、检查历史、维护/检修活动等的信息。记录可以保存在物理记录(例如纸质文件)中或者以电子方式保存在集中的位置。
发明内容
根据本公开内容的一个方面，一种系统包括：用于安装在交通工具上的交通工具部件，该交通工具包括中央维护计算机(“CMC”)；以及与交通工具部件相关联的配置/维护模块(“CMM”)。在某些实施方式中，配置/维护模块包括：非易失性存储器，其包括与交通工具部件有关的信息，交通工具部件信息包括以下中的至少之一：交通工具部件的配置数据、交通工具部件的维护记录、交通工具部件的使用历史、交通工具部件的环境历史、交通工具部件的至少一个损伤模型、以及交通工具部件的至少一个剩余使用寿命值；传感器，其检测交通工具部件的状况并生成指示检测到的状况的数据；微处理器，其处理由传感器生成的数据并且使用处理结果来更新交通工具部件信息；以及通信接口，其使得配置/维护模块与中央维护计算机之间能够通信。该系统还包括与交通工具部件相关联的剩余使用寿命模块，该剩余使用寿命模块基于存储在配置/维护模块中的信息、从与交通工具相关联的传感器获得的当前信息、以及预计未来使用信息中的至少之一来定期更新交通工具部件的所述至少一个剩余使用寿命值，并且将更新后的所述至少一个剩余使用寿命值传送至配置/维护模块以存储在非易失性存储器中。中央维护计算机与配置/维护模块通信以基于由用户输入至中央维护计算机的信息和交通工具的状况的变化中的至少之一来更新包括在非易失性存储器中的交通工具部件信息。
附图说明
为了提供对本公开内容及其特征和优点的更完整理解，参考以下结合附图进行的描述，在附图中，相似的附图标记表示相似的要素。
图1A至图1B是根据某些实施方式的示例飞行器的简化示意图。
图2是根据某些实施方式的另一示例飞行器的简化示意图。
图3A是根据一个实施方式的安装在飞行器上的部件维护和使用情况跟踪系统的框图。
图3B是示出故障模式到剩余使用寿命(“RUL”)值的映射的简化框图。
图4是根据一个实施方式的安装在部件上的部件维护和使用情况跟踪系统的框图。
图5是表示根据一个实施方式的用于跟踪部件的维护和使用情况的处理的流程图。
图6是表示根据一个实施方式的用于跟踪部件的维护和使用情况的处理的流程图。
图7是表示根据一个实施方式的用于跟踪部件的维护和使用情况的处理的流程图。
具体实施方式
以下公开内容描述了用于实现本公开内容的特征和功能的各种说明性实施方式和示例。虽然下面结合各种示例实施方式描述了特定的部件、布置和/或特征，但是这些仅是用于简化本公开内容的示例，而不意在进行限制。当然，将要理解，在任何实际实施方式的开发中，可以做出许多特定于实现方式的决定以实现开发者的可以随实现方式的不同而不同的特定目标，包括符合系统、商业和/或法律约束。此外，将要理解，虽然这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员而言，这仍然会是常规任务。
在说明书中，可以参考如附图所示的各个部件之间的空间关系以及部件的各个方面的空间取向。然而，如本领域技术人员在完整阅读本公开内容之后将认识到的，本文描述的设备、部件、构件、装置等可以以任何期望的取向来定位。因此，由于本文中描述的部件可以被定向成沿任何期望的方向，因此使用诸如“在……上方”、“在……下方”、“上”、“下”，“顶”、“底”的术语或其他类似术语来描述各个部件之间的空间关系或描述这些部件的各方面的空间取向应该被理解为分别描述部件之间的相对关系或这些部件的各方面的空间取向。当用于描述元件、操作和/或条件的尺寸或者其他特性(例如，时间、压力、温度)的范围时，短语“在X与Y之间”表示包括X和Y的范围。
此外，本公开内容可能在各个示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身并不指示所论述的各个实施方式和/或配置之间的关系。现在将更具体地参考附图来描述可以用来实现本公开内容的特征和功能的示例实施方式。
图1A至图1B示出了旋翼飞行器100的示例实施方式。图1A描绘了旋翼飞行器100的侧视图，而图1B描绘了旋翼飞行器100的等轴侧视图。旋翼飞行器100包括具有多个旋翼桨叶104的旋翼系统102。可以管理或调节每个旋翼桨叶104的桨距(pitch)，以选择性地控制旋翼飞行器100的方向、推力和升力。旋翼飞行器100还包括机身106、尾旋翼或反扭矩系统108、机尾110以及尾部结构112。在示出的实施方式中，尾部结构112可以用作水平稳定器。使用至少一个发动机和至少一个齿轮箱向旋翼系统102和反扭矩系统108提供扭矩。在图1A的实施方式中示出了与旋翼系统102相关联的至少一个齿轮箱120。在一些实施方式中，如图1B的实施方式所示，反扭矩系统108还可以包括相关联的至少一个齿轮箱122。
图2示出了示例倾转旋翼飞行器200的透视图。倾转旋翼飞行器200包括短舱203a和203b、机翼205、机身206以及尾部结构212。短舱203a和203b分别包括旋翼系统202a和202b，并且每个旋翼系统202a和202b包括多个旋翼桨叶204。此外，每个短舱203a和203b可以分别包括用于分别驱动旋翼系统202a和202b的发动机和至少一个齿轮箱220a和220b。在一些实施方式中，短舱203a和203b可以各自被配置成在短舱203a和203b近似垂直的直升机模式与短舱203a和203b近似水平的飞机模式之间轮换。在示出的实施方式中，尾部结构212可以用作垂直稳定翼。
应该理解，图1A至图1B的旋翼飞行器100和图2的倾转旋翼飞行器200仅说明了可以用于实现本公开内容的实施方式的各种飞行器。其他飞行器实现方式可以包括例如固定翼飞机、混合飞行器、无人驾驶飞行器、旋翼机、各种直升机配置、无人机以及其他示例。此外，应该认识到，虽然飞行器特别适于实现本公开内容的实施方式，但是所描述的实施方式也可以使用非飞行器的交通工具和设备来实现。
在先的飞行器部件维护实践有几个缺点。例如，跟踪使用情况和管理维护的在先方法涉及使用简单的使用度量(例如飞行小时或着陆)来估计部件上累积的使用情况(以及因而的损伤)。这是因为更复杂的使用情况测量结果和模型通常与简单的纸张或电子记录不兼容。这些度量未必是对部件造成的损伤或部件剩余寿命的准确反映。此外，甚至这些简单的使用度量也容易出错。作为一个示例，确定部件的飞行小时数需要准确的飞行器配置数据。因此，按照在先的维护实践，配置记录的错误通常会导致部件使用情况的错误。作为另一示例，当使用量度反映飞行小时的飞行员估计值时，这样的估计值可能一贯地高于实际的飞行小时数，这是因为飞行员被激励着将其记录的飞行时间最大化。
在先的维护实践的另一个缺点是不管记录是物理的还是电子的，数据输入均是手动完成的。因此，输入数据来创建和更新记录可以是劳动密集型的。手动数据输入也容易出现错误或遗漏，这会影响记录的准确性。作为一个示例，当部件被移除或安装在飞行器上时，维护者必须在不使各个部件和/或使用值混淆的情况下准确地记录每个部件的使用值(例如飞行小时数)。
在先的维护实践的另一个缺点是它们缺乏识别记录中的差异和错误的能力。例如，如果记录指示特定部件被同时安装在两个不同的飞行器上，则先前的系统和方法不会将这识别为可能的错误，并且提示维护人员及时校正记录。因此，通常在依赖记录之前不会识别到这些错误，而当依赖记录时由于正确的基础信息不再可用，导致进行校正往往为时已晚。
在先的方法和系统的另一缺点是它们不能识别维护活动本身中的错误。例如，飞行器维护者可能被分派了从飞行器移除部件并将移除的部件更换为翻新部件的任务。但是，在移除之后，飞行器维护者可能将移除的部件与翻新的部件搞混，然后错误地重新安装先前移除的部件。在这种情况下，记录会在飞行器不具有翻新的部件的情况下反映飞行器具有翻新的部件。
此外，记录的可访问性可能存在问题，特别是关于存储在中央位置处的物理记录或电子记录。理想地，记录会随部件一起移动，但是它们可能与部件分离(甚至丢失)。飞行器机组人员或维护者可能无法访问这些记录，特别是当飞行器位于遥远位置处时。
利用电子记录的现有维护实践的一个相关缺点是：企业处理系统的延迟可能影响准确记录的可用性。例如，由于飞行数据传输或处理的延迟，因此记录中反映的部件使用情况可能滞后于实际使用情况达数天或数周。在这种情况下，当部件接近其使用寿命的终结时，飞行器维护者必须返回以依赖简单的使用度量例如飞行小时数(即使采用了更复杂的使用模型)，这是因为使用直到日期使用信息的更精确的计算是不可用的。
因此，对于维护跟踪和计划系统，存在以下需求：(1)使用复杂的模型或计算来更准确地确定对部件造成的损伤或部件剩余的寿命；(2)依赖准确的逐次飞行(flight-by-flight)配置数据来确保所记录的使用数据或所计算的损伤与正确的部件相关联；(3)准确且自动地记录使用信息和维护信息；(4)不需要人工创建和维护记录；(5)对机组人员或飞行器维护人员不构成很大负担；(6)能够识别所记录的数据中的差异和错误；(7)能够识别在执行维护活动中的潜在错误；以及(8)即使在遥远位置也可以使机组人员或飞行器维护人员可获得使用和维护信息。对于本领域技术人员而言，本文描述的实施方式的这些优点和其他优点将变得明显。本文描述的以及在所附权利要求中阐述的实施方式可以提供这些优点中的全部优点或一些优点。
现在还参照图3A，示例性部件维护和使用跟踪系统300包括飞行器部件301A、301B。飞行器部件301A、301B可以是各种飞行器零部件、组件或系统。例如，飞行器部件301A、301B可以但不限于是各种传动系部件、旋翼系统部件、桨叶部件、机体部件和/或起落架部件等。在图3A的实施方式中，飞行器部件301A、301B是可以选择性地安装在飞行器302上或以其他方式与飞行器302相关联的两个飞行器零部件或组件。
每个部件301A、301B具有相关联的配置/维护模块(“CMM”)303A、303B。根据图3A的实施方式，CMM 303A安装在部件301A上，CMM 303B安装在部件301B上。例如将CMM 303A直接安装在部件301A上可以确保存储在CMM 303A上的数据(如下面所描述的)随相应的部件301A一起移动，并且将不会从部件301A丢失、分离，或者被以其他方式错误地识别为与除部件301A以外的部件相关联。本领域技术人员将认识到，在替选实施方式中，CMM(例如，303A)可以安装在飞行器302上在靠近相应部件(例如，301A)的位置处。例如，在由于部件的尺寸、位置、空间限制、封装或操作环境而难以将CMM安装在部件本身上的情况下，将CMM安装在飞行器302上在靠近相应部件的位置处可能是有利的。CMM 303A、303B可以各自包括非易失性存储器(NVM)305、微处理器(μP)306、专用传感器307以及通信设备308。与RFID标签(有源或无源)不同，该CMM 303A、303B将包括附加数据(例如，不仅只是识别部件301A所需的信息)以及处理信息和生成新数据的能力(例如，即使在部件301A没有安装在飞行器302上时，使用专用传感器307来检测和记录环境状况并且更新存储在非易失性存储器305中的环境历史数据的能力)。
部件维护和使用跟踪系统300还包括剩余使用寿命(“RUL”)模块310以及与RUL模块310通信的一个或更多个专用传感器311。RUL模块310还经由通信设备312与CMM 303A、303B通信。通信设备312与CMM 303A、303B的通信设备308之间的通信链路可以是有线连接或无线连接。
如图3A所示，RUL模块310安装在飞行器302上。可选地，RUL模块310可以安装在飞行器302上的中央位置处，并且被配置成与多个CMM通信，其中，所述多个CMM与选择性地安装在飞行器302上的多个相应部件相关联。本领域技术人员将容易认识到，替选地，RUL模块310可以直接安装在相关联的部件上。例如，在替选实施方式中，RUL模块310可以与CMM303A一起直接安装在部件301A上。在这样的实施方式中，可以将附加的RUL模块与CMM 303B一起直接安装在部件301B上。以这种方式，每个部件301A、301B包括直接安装在其上的相关联的CMM和相关联的RUL模块。
仍然参照图3A，部件维护和使用跟踪系统300还包括各自均安装在飞行器例如飞行器302上并且可以与彼此、与RUL模块310和/或与CMM 303A、303B通信的以下元件：(1)飞行器中央维护计算机(“CMC”)模块315，其可以包括非易失性存储器316和微处理器317；(2)飞行器显示与输入系统320；以及(3)飞行器航空电子设备和交通工具管理系统325。通用飞行器传感器330安装在飞行器302上并且与飞行器航空电子设备和交通工具管理系统325通信。
图3A的实施方式可选地包括企业系统350。企业系统350包括企业RUL模块355和企业/机队维护管理系统360。企业系统350经由通信设备322与飞行器302通信。本领域技术人员将理解，在替选实施方式中，企业系统350可以经由提供与CMM 303A、303B的通信链路的相同的通信设备312与飞行器302通信。企业系统350与飞行器302之间的通信链路可以是有线连接或无线连接。
现在将描述图3A所示的组成部分的选定特征和功能。CMM 303A、303B被配置成在其非易失性存储器305内存储与相关联的飞行器部件301A、301B的使用和维护历史有关的信息。这样的信息可以包括：(1)配置数据(例如，零部件号、序列号、版本或修订版、预期未来使用和/或在其上安装/安装过部件的飞行器的飞行器ID)；(2)维护记录(例如，安装和移除记录、检修记录、检查记录和结果和/或修改记录)；(3)使用历史(例如，飞行器上的操作的逐次飞行记录、具体损伤数据、具体使用数据如飞行小时、健康和故障数据和/或用于识别用于生成使用历史数据/度量的模型或算法的元数据)；(4)环境历史(例如，飞行器上的操作环境的逐次飞行记录和/或暴露于飞行器上或飞行器外的某些环境状况——温度、湿度、盐度、腐蚀性、冲击、UV照射——的历史)；以及(5)RUL值(例如，基于配置数据、维护记录、使用历史和/或环境历史的飞行器部件的RUL的一个或更多个表示)。与使用历史数据类似，RUL值可以包括用于识别用于生成RUL数据/度量的模型或算法的元数据。
CMM 303A、303B可以存储与各种预期未来使用对应的多个RUL值。例如，CMM 303A、303B可以存储基于包括战斗任务的预期未来使用的配置数据的一个或更多个RUL值，以及另外基于包括运送任务的预期未来使用的配置数据的一个或更多个RUL值。更具体地，如图3B所示，飞行器372的使用数据370可以映射至用于相对于多个故障模式378A至378B来跟踪对部件376的损伤的多个RUL值374A至374D。例如，由第一故障模式378A(“故障模式1”)导致的损伤对于战斗任务映射至第一RUL值374A(“RUL 1A”)并且对于运送任务映射至第二RUL值374B(“RUL1B”)。类似地，由第二故障模式378B(“故障模式2”)导致的损伤对于战斗任务映射至第一RUL值374C(“RUL 2A”)并且对于运送任务映射至第二RUL值374D(“RUL 2B”)。
来自RUL模块310和/或CMC模块315的信息可以与CMM 303A、303B通信，以更新或改变存储在CMM 303A、303B上的数据。更具体地，CMM 303A、303B可以处理经由通信链路308接收到的信息，以对存储在非易失性存储器305中的各种数据类型进行更新或改变。另外，来自专用传感器307的信息可以被传送至CMM 303A、303B，以更新或改变存储在CMM 303A、303B上的数据。
在一个示例中，RUL模块310和/或CMC模块315可以向CMM 303A传送配置数据的变化(例如，飞行器部件301A已从一个飞行器被移除并且被安装在另一飞行器上，或者飞行器部件301A已经被修改为后来的版本或修订版)。CMM 303A经由通信链路308接收该信息并且更新或改变存储在非易失性存储器305中的配置数据。
在另一示例中，RUL模块310和/或CMC模块315可以向CMM 303A传送维护记录的变化(例如，飞行器部件301A已经被移除、安装、检查、彻底检修或修改)。CMM 303A经由通信链路308接收该信息并且更新或改变存储在非易失性存储器305中的维护记录。
在另一示例中，RUL模块310和/或CMC模块315可以向CMM 303A传达使用历史的变化(例如，飞行器上的操作的逐次飞行记录)。CMM 303A经由通信链路308接收该信息并且更新或改变存储在非易失性存储器305中的使用历史。
在另一示例中，RUL模块310和/或CMC模块315可以向CMM 303A传送环境历史的变化(例如，飞行器上的操作环境的逐次飞行记录)。RUL模块310和/或CMC模块315可以基于来自专用传感器311和/或通用飞行器传感器330的数据来检测对环境历史进行改变的需要。通用飞行器传感器330包括出于其他目的而已经包括在飞行器中的传感器(例如，高度传感器、空速传感器等)，但是传感器的数据可以与部件维护和使用跟踪系统300结合使用。CMM303A经由通信链路308接收该信息并且更新或改变存储在非易失性存储器305中的环境历史。
在另一示例中，专用传感器307可以向CMM 303A传送环境历史的变化(例如，飞行器部件301A已经暴露于特定湿度水平达特定时间段)。即使当飞行器部件301A处于储藏状态而并未安装在飞行器上时，环境历史的变化也可以由专用传感器307检测。CMM 303A接收该信息并且更新或改变存储在非易失性存储器305中的环境历史。
RUL模块310被配置成基于历史数据以及当前飞行数据来计算飞行器部件301A、301B的RUL值。更具体地，RUL模块310接收来自CMM 303A、303B的信息以及(来自专用传感器311和/或通用飞行器传感器330的)当前飞行传感器数据，并且RUL模块310使用这些信息来计算各种RUL值。例如，RUL模块310可以存储用于确定RUL值的算法。RUL模块310可以经由通信设备308、312从CMM 303A接收数据。这样的数据可以包括存储在CMM 303A上的用于相关联的飞行器部件301A的配置数据、维护记录、使用历史、环境历史和/或RUL值。RUL模块310还可以从专用传感器311和/或通用飞行器传感器330接收与当前飞行信息有关的数据。RUL模块310可以从CMM 303A(作为配置数据)、CMC模块315或飞行器显示与输入系统320接收预期未来使用信息。
然后，RUL模块310通过用于确定RUL值的算法来处理：(1)来自CMM 303A的数据；(2)来自传感器311、330的当前飞行信息；以及(3)预期未来使用信息。RUL值的计算可以基于使用数据(例如，简单的计数器如操作小时数或着陆次数，或者反映对某些飞行状态的识别的更复杂的使用数据例如在飞行状态下花费的时间或特定操作状况的出现次数)、环境历史(例如，暴露于飞行器上或飞行器外的特定环境状况——温度、湿度、盐度、腐蚀性、冲击、UV照射等的历史)以及/或者健康和故障数据(例如，可能与较短RUL值相关的已知系统故障或退化状况的存在)。RUL值的计算本质上可以是统计的，或者涉及统计建模的使用，因此，所报告的RUL值可以包括一些置信水平。
可以从CMC模块315、从CMM 303A(作为配置数据的一部分)来接收预期未来使用信息，或者基于来自传感器311、330的当前飞行信息或基于最近的飞行数据来确定预期未来使用信息。RUL模块310可以基于不同的预期未来使用来计算多个RUL值。得益于可用的多个RUL值，飞行器机队管理者可以限制飞行器302或部件301A的使用，以延长下一次计划的维护活动之前的时间。
一旦RUL模块310已经确定了RUL值，可以经由通信设备308、312将这些值传送至CMM 303A以存储在非易失性存储器305中。另外，RUL模块310可以将RUL值传送至CMC 315，例如以使得机组人员或其他用户经由飞行器显示与输入系统320可获得RUL值。
另外，RUL模块310可以从企业系统350接收更新后的使用历史数据、损伤数据和/或RUL值。然后，RUL模块310可以存储，然后将更新后的数据传送至CMM 303A以进行存储。作为一个示例，企业RUL模块355可以使用高阶算法(例如，通过依赖在部件301A的使用历史中的更多的或最近的逐次飞行记录、通过依赖来自整个飞行器机队的信息对部件301A的损伤进行建模以及/或者通过执行更复杂的计算来确定对部件301A的损伤)来确定用于飞行器部件301A的更准确的损伤值。然后，企业系统350经由通信设备322将更准确的损伤值传送至RUL模块310。然后，RUL模块310经由通信设备312将更准确的损伤值传送至CMM 303A以存储在非易失性存储器305中，从而代替先前存储的损伤值。本领域技术人员将认识到，可以利用该相同处理来更新在企业系统350处分析或确定的使用历史、环境历史或RUL值。
RUL模块310也可以从企业系统350接收用于计算RUL值的更新后的算法。例如，企业RUL模块355可以得到更准确的算法(例如，通过依赖在部件301A的使用历史中的更多的或最近的逐次飞行记录、或者通过依赖来自整个飞行器机队的信息对部件301A的损伤进行建模)以确定用于飞行器部件301A的更准确的损伤值。然后，企业系统350经由通信设备322将更准确的算法传送至RUL模块310。然后，RUL模块310使用更准确的算法重新计算RUL值以确定更准确的RUL值。RUL模块310经由通信设备312将更准确的RUL值传送至CMM 303A以存储在非易失性存储器305中，从而代替先前存储的RUL值。本领域技术人员将认识到，该相同的处理可以用于更新使用历史、环境历史或损伤值。
CMC模块315通过对与每个飞行器部件301A、301B相关联的CMM 303A、303B进行逐次飞行查询来跟踪飞行器配置。另外，CMC模块315使用存储在与每个飞行器部件301A、301B相关联的CMM 303A、303B上的RUL值以确定飞行器状态(即，直到下一次计划的维护活动的预计时间)。CMC模块315还可以使得能够通过来自用户的输入来人工输入维护记录。例如，如果对飞行器部件301A的维护已完成，则用户可以通过飞行器显示与输入系统320来输入更新后的维护记录。另外，可以提供便携式维护辅助装置362以使其与CMC模块315接口以更新维护记录。便携式维护辅助装置362与CMC模块315之间的通信链路可以是有线或无线连接。CMC模块315(从飞行器显示与输入系统320和/或便携式维护辅助装置362)接收对更新后的维护记录的传送并且将更新后的维护记录(经由通信设备312、308)传送至RUL模块310和/或CMM 303A。CMM 303A可以更新存储在非易失性存储器305中的部件301A的维护记录。RUL模块310可以基于更新后的维护记录来重新计算部件301A的RUL值，然后将更新后的RUL值(经由通信设备312、308)传送至CMM 303A以存储在非易失性存储器305中。
飞行器航空电子设备和交通工具管理系统325(其他飞行器系统)向RUL模块310提供关键输入。这些关键输入可以包括来自飞行器传感器(例如高度传感器、温度传感器、空速传感器等)的使用数据和/或环境数据)以及健康和故障数据。替选地，RUL模块310可以从CMC模块315接收健康和故障数据。
飞行器显示与输入系统320和/或便携式维护辅助装置362使得用户能够与飞行器302进行接口，并且查看、分析和解释飞行器302的RUL和维护状态。用户可以使用飞行器显示与输入系统320和/或便携式维护辅助装置362来输入维护记录或选择预期的未来使用。选择不同的预期未来使用概况(例如，战斗任务代替运送任务)可能导致系统300提供不同的RUL值、维护状态或预测。飞行器显示与输入系统320和/或便携式维护辅助装置362可以包括触摸屏、键盘，或者可以涉及RFID接口设备、光学接口设备或其他无线接口设备，以接收来自用户的输入。例如，飞行器显示与输入系统320和/或便携式维护辅助装置362可以通过在维护者输入相关联的维护记录时自动检测和识别用户的识别标识来识别已经执行维护活动的维护者。因此，当CMC模块315接收到对更新后的维护记录的传送并且将更新后的维护记录(经由通信设备312、308)传送至RUL模块310和/或CMM 303A时，维护记录包括维护者的身份。
通信系统促进了部件301A、301B(具体地，CMM 303A、303B)、飞行器302(具体地，RUL模块310、CMC模块315、飞行器显示与输入系统320以及飞行器航空电子设备和交通工具管理系统325)和/或企业系统350(具体地，企业RUL模块355和企业/机队维护管理系统360)之间的数据传输。通信系统可以是本领域众所周知的数据总线、有线通信系统或无线通信系统。
企业系统350可以从飞行器302或这样的飞行器的机队接收使用历史数据，并且执行高阶分析以提供更准确的概要使用信息、损伤值或RUL值。例如，企业/机队维护管理系统360可以经由通信设备322从飞行器302接收使用历史数据、维护记录和/或环境历史数据。企业/机队维护管理系统360可以将该信息连同来自飞行器机队中的其他飞行器的类似信息一起进行编译(compile)。然后，企业RUL模块355可以使用高阶算法(例如，通过依赖在部件301A的使用历史中的更多的或最近的逐次飞行记录、通过依赖来自整个飞行器机队的信息对部件301A的损伤进行建模以及/或者通过执行更复杂的计算来确定对部件301A的损伤)来确定用于飞行器部件301A的更准确的损伤值。然后，企业系统350将更准确的损伤值经由通信设备322传送至RUL模块310。然后，RUL模块310将更准确的损伤值经由通信设备312传送至CMM 303A以存储在非易失性存储器305中，从而代替先前存储的损伤值。本领域技术人员将认识到，可以利用该相同处理来更新在企业系统350处分析或确定的使用历史、环境历史或RUL值。另外，企业RUL模块355跟踪飞行器302上的软件版本，特别是存储在RUL模块310中的软件版本和相关联的RUL算法，并且管理要推送至飞行器302以用于机载计算的软件更新。
现在还参照图4，描绘与飞行器部件401相关联的部件维护和使用跟踪系统400。飞行器部件401可以是各种飞行器零部件、组件或系统中的一个。例如，飞行器部件401可以但不限于是传动系部件、旋翼系统部件、桨叶部件、机体部件、起落架部件等。在图4的实施方式中，飞行器部件401是可以选择性地安装在飞行器302上的飞行器零部件或组件。然而，即使在飞行器部件401未安装在飞行器302上的情况下，也可以使用图4的部件维护和使用跟踪系统400。也就是说，如图4所示的实施方式不一定安装在飞行器302上，然而本领域技术人员将容易理解，不管飞行器部件401是否是安装在飞行器302上的部件，均可以使用系统400。
飞行器部件401具有相关联的CMM 403。根据图4的实施方式，CMM 403安装在部件401上。将CMM 403直接安装在部件401上可以确保存储在CMM 403上的数据(如下面所描述的)随相应的部件401一起移动，并且将不会从部件401丢失、分离，或者以其他方式被错误地识别为与除部件401以外的部件相关联。本领域技术人员将理解，在替选实施方式中，CMM403可以保持在靠近部件401的位置处。例如，在由于部件的尺寸、位置、封装、空间限制或操作环境等而难以将CMM 403安装在部件本身上的情况下，将CMM 403保持在靠近部件401的位置处可以是有利的。CMM 403可以包括非易失性存储器405、微处理器406、专用传感器407以及通信设备408。
部件维护和使用跟踪系统400还包括便携式维护辅助装置410。便携式维护辅助装置410可以经由通信设备408与CMM 403通信。便携式维护辅助装置410与CMM 403的通信设备408之间的通信链路可以是有线或无线连接。
现在将描述图4所示的组成部分的选定特征和功能。CMM 403具有与上面针对图3A的CMM 303A、303B所描述的基本相同的特征、功能和接口。然而，CMM 403还被配置成与便携式维护辅助装置410通信。因此，CMM 403具有两个接口，包括用于与飞行器302通信的主接口和用于与便携式维护辅助装置410通信的辅接口。本领域技术人员将认识到，主接口和辅接口二者都可以通过单个通信设备408来实现，其中，通信设备408可以促进有线或无线连接。
便携式维护辅助装置410使得用户能够与CMM 403接口，以查看、分析和解释部件401的RUL和维护状态。便携式维护辅助装置410的使用将是特别有利的，例如，当部件401未安装在飞行器302上时——在这种情况下使用飞行器显示与输入系统320和CMM 403通信是不可能的。
用户还可以使用便携式维护辅助装置410来输入维护记录或选择预期的未来使用。选择不同的预期未来使用概况(例如，战斗任务代替运送任务)可能导致系统400提供不同的RUL值、维护状态或预测。便携式维护辅助装置410可以包括触摸屏、键盘，或者可以涉及RFID接口设备、光学接口设备或其他无线接口设备，以接收来自用户的输入。例如，便携式维护辅助装置410可以通过在用户输入相关联的维护记录时自动检测并识别用户的识别标识来识别已经执行维护活动的维护者。因此，当便携式维护辅助装置410接收到对更新后的维护记录的传送并且将更新后的维护记录(经由通信设备408)传送至CMM 403时，维护记录(其将存储在非易失性存储器405中)包括维护者的身份。
现在还将参照图5，图5是示出使用模块来跟踪维护、使用情况和剩余寿命的方法500的流程图。在图5的非限制性示例中，模块可以是CMM 303A、303B或403中的任意一个。出于示例的目的，将参考CMM 303A(图3)来描述方法500。在步骤510处，将CMM 303A激活。激活CMM 303A可以包括向CMM提供外部电力以使CMM上电并且初始化CMM。替选地，CMM 303A可以具有内部电源，使得CMM 303A保持在“睡眠”模式(以节省电力)，直到从外部源接收到信号。外部源(无论是电源还是唤醒信号)可以从飞行器302或从便携式维护辅助装置362生成。
步骤510处还发生的是，CMM 303A读取其自己的存储数据。在步骤515处，从非易失性存储器305提供存储数据。非易失性存储器305存储关于相关联的部件301A的关键信息，该关键信息包括例如：(1)配置数据(例如，零部件号、序列号、版本或修订版、预期未来使用和/或在其上安装/安装过部件的飞行器的飞行器ID)；(2)维护记录(例如，安装和移除记录、检修记录、检查记录和结果以及/或者修改记录)；(3)使用历史(例如，飞行器上的操作的逐次飞行记录、具体损伤数据、具体使用数据如飞行小时数、健康和故障数据以及/或者用于识别用于生成使用历史数据/度量的模型或算法的元数据)；(4)环境历史(例如，飞行器上的操作环境的逐次飞行记录和/或暴露于飞行器上或飞行器外某些环境状况——温度、湿度、盐度、腐蚀性、冲击、UV照射等的历史)；以及(5)RUL值。
参考步骤520，一旦从非易失性存储器305读取到数据，则CMM 303A将尝试经由通信设备308与其他飞行器系统建立通信。主要地，CMM 303A将尝试与CMC模块315建立通信。另外或替选地，CMM可能尝试与RUL模块310建立通信。建立通信包括证实或确认部件安装在飞行器上。这可以简单地通过短距离通信(有线或无线)和/或接近度来建立。例如，可以利用短距离无线通信系统，使得只有当部件安装在飞行器上时CMM才可以处于与飞行器系统的通信范围内。替选地，步骤520可以包括确定部件301A相对于飞行器的精确位置的更复杂的手段，以确保部件301A处于安装的部件的预期包络范围之内(并且因此不在相邻的飞行器上或离开飞行器，而是例如在靠近飞行器的工作台上)。
在步骤530处，CMM 303A确定是否已经与飞行器系统建立连接。如果由于例如CMM303A在特定时间段内未检测到任何飞行器系统而未建立连接，则CMM将进入离开飞行器维护模式(off-aircraft maintenance mode)。在离开飞行器维护模式下，如步骤535所示，CMM 303A可以与便携式维护辅助装置362建立通信。一旦CMM 303A与便携式维护辅助装置362通信，则用户可以使用便携式维护辅助装置362输入新的配置数据和/或维护记录(例如，与部件301A有关的安装、移除或维护活动)。新的配置数据和/或维护记录将被传送至CMM 303A以存储在非易失性存储器305中。可选地，可以限制用户输入某些特殊维护记录或配置记录。例如，可以限制用户使用便携式维护辅助装置362输入安装记录；作为替代，只有当CMM 303A与飞行器系统通信时，才可以生成安装记录。
另外，在步骤535处，CMM 303A可以查询其非易失性存储器305以确定在CMM上次被初始化时CMM 303A是否与飞行器系统成功建立通信。如果CMM 303A在其上次初始化时能够与飞行器系统建立通信，并且CMM 303A现在不能与飞行器系统建立通信，则CMM 303A可以自动输入指示从飞行器的移除的新的维护记录。该移除记录通常将基于“最后使用”记录，即，CMM 303A最后与飞行器通信的时间。然而，本领域技术人员将认识到，在替选实施方式中，移除记录可以反映：(1)当前时间，该当前时间是CMM 303A首次未能与飞行器建立通信的时间；或(2)CMM最后能够与飞行器建立通信的时间与CMM首次未能与飞行器建立通信之间的一段时间。
如果在步骤530处CMM 303A确定其已成功建立飞行器通信，则CMM进入两个飞行器上模式(on-aircraft mode)中的一个，其中，CMM被配置成接收并处理来自飞行器系统的数据并将数据作为变化或更新存储在非易失性存储器305中。在步骤540处，CMM 303A确定其应该进入两个飞行器上模式中的哪一个。确定进入哪个飞行器上模式可以基于从飞行器系统接收到的数据。在一个实施方式中，两个飞行器上模式包括：(1)在步骤550处示出的飞行器上维护模式，在该模式下飞行器未处于操作中而是正经受维护；以及(2)在步骤545处示出的飞行模式，在该模式下飞行器处于操作中。
除了用户可以使用飞行器显示与输入系统320来代替提供用户接口的便携式维护辅助装置362以输入或确认新的配置数据和/或维护记录(例如，与部件401有关的安装、移除或维护活动)之外，飞行器上维护模式(步骤550)与离开飞行器维护模式(步骤535)类似。新的配置数据和/或维护记录将被传送至CMM 303A以存储在非易失性存储器305中。
在飞行(或“活动”)模式下，存储在非易失性存储器305中的数据在每次飞行开始时被传输、确认和/或更新。具体地，在步骤545处，CMM 303A向飞行器系统传输与部件301A有关的配置数据和RUL值。作为交换，CMM 303A接收飞行器ID、飞行ID和/或当前日期和时间。
在步骤555处，CMM 303A基于存储在非易失性存储器305中的“最后使用”记录在当前飞行器ID与和部件301A的最后安装记录相关联的飞行器ID之间执行比较。如下面更详细地说明的，“最后使用”记录包括作为部件301A最后在飞行器上被使用的时间的标记的飞行器ID和日期/时间或飞行ID。
在步骤560处，CMM 303A基于有关当前飞行器是否不同于先前飞行器的确定(在步骤555处)来确定是否发生了新的安装。如果当前飞行器不同于先前飞行器，或者如果部件是新的并且先前没有安装在任何飞行器上，则发生了新的安装。在这种情况下，在步骤565处创建新的安装记录，并且将新的安装记录写入非易失性存储器305。
另外，当在步骤560处检测到新的安装时，飞行器系统可以使用飞行器显示与输入系统320提示用户验证安装记录。这将使得用户能够识别维护活动中的潜在错误。例如，如果计划安装新的部件301A，但是在启动时，飞行器显示与输入系统320没有提示用户确认安装，则用户可以怀疑安装未被执行或被不正确地执行(例如，旧部件被错误地重新安装)。
在步骤570处，CMM 303A确定是否存在任何先前的安装记录。如果存在先前的安装记录，则与先前未安装在任何飞行器上的新部件相对照，可能还需要移除记录。步骤575反映了CMM 403创建新的移除记录。该移除记录通常将基于“最后使用”记录，即，CMM 303A最后与飞行器通信的时间。然而，本领域技术人员将认识到，在替选实施方式中，移除记录可以反映：(1)当前时间，该当前时间是CMM 303A首次未能与飞行器建立通信的时间；或(2)CMM最后能够与飞行器建立通信的时间与CMM首次未能与飞行器建立通信之间的一段时间。
在包括与交通工具操作的地面时间的飞行操作期间，可能发生无序的数据请求，如步骤580所示。响应于这样的请求，在步骤585处，CMM 303A根据请求向飞行器系统提供存储在非易失性存储器305的数据和/或将更新后的数据存储在非易失性存储器中。例如，RUL模块310可以从CMM 303A请求存储在非易失性存储器305中的最新的RUL值。作为响应，CMM303A提供最新的RUL值。RUL模块310可以基于存储在非易失性存储器305中的最新的RUL值、结合当前的飞行数据来计算新的RUL值。RUL模块310然后可以将新的RUL值传送至CMM303A。作为响应，CMM 303A将新的RUL值存储在非易失性存储器305中。
在操作结束时(步骤590)，CMM 303A将创建或更新“最后使用”记录(步骤595)。“最后使用”记录包括作为部件301A最后何时被使用的标记的飞行器ID和日期/时间或飞行ID。如果下一次CMM 303A被初始化时，CMM 303A未能与飞行器建立通信，或者它与不同的飞行器建立通信，则“最后使用”记录可以最终成为移除记录。“最后使用”记录还提示RUL模块310向CMM 303A发送更新后的数据(例如，新的使用历史、环境历史、新的RUL值)以存储在非易失性存储器305中。因此，该更新后的数据(例如，新的使用历史、环境历史、新的RUL值)将与部件保持在一起而处于CMM 303A的非易失性存储器305中，使得如果部件在飞行器之间移动，则新飞行器的RUL模块310具有足以确定和更新部件的RUL值的信息。
现在还将参照图6，图6是示出使用模块来跟踪维护、使用情况和剩余寿命的方法600的流程图。在图6的非限制性示例中，模块是CMC模块315。在步骤610处，将CMC模块315激活。激活CMC模块315可以包括向CMC模块315提供外部电力以使CMC模块315上电并且初始化CMC模块315。替选地，CMC模块315可以具有内部电源，使得CMC模块315保持在“睡眠”模式(以节省电力)直到从外部源接收到信号。外部源(无论是电源还是唤醒信号)可以从飞行器302生成。
在步骤610处还发生的是，CMC模块315读取其自己的存储数据。在步骤620处，从非易失性存储器316提供存储数据。非易失性存储器316存储关于飞行器302的关键信息，该关键信息可以包括：(1)飞行器配置数据(例如，飞行器ID、飞行ID、当前时间/日期、所安装部件的零部件号/序列号/版本或修订版以及/或者预期的未来使用)；(2)维护记录(例如，安装和移除记录、检修记录、检查记录和结果以及/或者修改记录)；以及(3)所安装部件的RUL值。
参考步骤630，一旦从非易失性存储器316读取到数据，则CMC模块315将尝试与和安装在飞行器上的各种部件(例如，301A)相关联的CMM(例如303A)建立通信。与CMM建立通信包括接收存储在CMM上的部件数据，部件数据可以包括例如：(1)配置数据(例如，零部件号、序列号、版本或修订版、预期未来使用以及/或者在其上安装/安装过部件的飞行器的飞行器ID)；(2)维护记录(例如，安装和移除记录、检修记录、检查记录和结果以及/或者修改记录)；(3)使用历史(例如，飞行器上的操作的逐次飞行记录、具体损伤数据、具体使用数据如飞行小时数、健康和故障数据以及/或者用于识别用于生成使用历史数据/度量的模型或算法的元数据)；(4)环境历史(例如，飞行器上的操作环境的逐次飞行记录和/或暴露于飞行器上或飞行器外某些环境状况——温度、湿度、盐度、腐蚀性、冲击、UV照射等的历史)；以及(5)RUL值。这些数据中的一些或全部可以传输至企业系统350(图6未示出)。
在步骤640处，CMC模块315通过确保已经与和每个部件(例如，301A)相关联的CMM(例如303A)建立了通信来确定是否所有安装的部件均存在于飞行器上。如果CMC模块315确定并非所有安装的部件均存在，则如步骤645所示，CMC模块315标记错误。标记的错误可以例如显示在飞行器显示与输入系统320上。标记的错误可以提示用户调查、校正问题、以及/或者提供与明显不存在的部件有关的附加人工输入。标记的错误还可以提示CMC模块315进入维护模式。
如果所有部件均存在，则在步骤650处，CMC模块315确定自上次飞行以来是否存在任何配置变化(即，安装在飞行器上的部件的变化)。更具体地，CMC模块315基于存储在非易失性存储器316中的“上次飞行”记录在当前飞行器配置(即，当前安装的部件的零部件号/序列号/版本或修订版)与和上次飞行相关联的飞行器配置之间执行比较。如下面更详细地说明的，“上次飞行”记录包括那时安装的部件的零部件号/序列号/版本或修订版，作为飞行器上次处于飞行模式的时间的标记。
当在步骤650处检测到配置变化时，CMC模块315可以使用飞行器和显示输入系统320来提示用户验证安装记录。该步骤670将使得用户能够识别维护活动中的潜在错误。例如，如果计划安装新部件(例如部件401)，但是在启动时，飞行器显示与输入系统320未提示用户确认安装，则用户可以怀疑安装未被执行或被不正确地执行(例如，旧部件被错误地重新安装)。
无论如何，当在步骤650处检测到配置变化时，则在步骤675处，CMC模块315将创建或更新存储在非易失性存储器316中的飞行器配置数据。该更新后的飞行器配置数据成为用于在下次飞行开始时检测配置变化的基准“上次飞行“记录。
参考步骤660，基于从与各种部件(例如，301A)相关联的CMM(例如，303A)接收到的RUL值，CMC模块315将确定总体飞行器维护预测，其中，RUL值是在步骤630处接收到的。总体飞行器维护预测可以基于各种操作场景。例如，总体飞行器维护预测可以基于预期未来使用。预期未来使用信息可以从CMM接收(作为配置数据的一部分)。替选地，可以基于来自传感器311、330的当前飞行信息或基于最近的飞行数据来确定预期未来使用。在另一替选实施方式中，用户可以使用飞行器显示与输入系统320来选择预期未来使用。选择不同的预期未来使用概况(例如，战斗任务代替运送任务)可能导致系统400提供更新后的飞行器维护预测。飞行器维护预测可以包括示出直到需要维护为止的估计时间(考虑了假定的、确定的或输入的预期未来使用以及所需的置信水平)的指标。这些指标可以包括“到下次维护的预计时间”值(即任何安装部件的最低RUL)的简单报告。替选地，指标可以包括更复杂的维护预测(即，将需要多少维护、将需要的具体维护程序以及在何时进行维护)。
CMC模块315可以接受或识别通过飞行器显示与输入系统320提供的用户输入。这使得用户能够评估不同的未来使用场景，例如任务类型(例如，战斗任务与运送任务)、使用严重度(高与低)、潜在的损伤、所需装置(例如监视与运输)。以这种方式，使用预测可以基于预计的使用情景而变化。结果，部件的RUL可以变化。另外，所需装置可以变化，这可能致使RUL对于某些任务类型所不需要的部件是不重要的。随着部件的RUL变化(或变得不重要)，因此飞行器维护预测也发生变化。替选地，CMC模块315可以同时发送要向用户显示的所有预测的维护场景。在这种场景下，用户选择仅改变所显示的维护预测，而不需要CMC模块315执行任何新的后端分析。
在步骤680处，CMC模块315将确定模式选择。可以人工选择模式选择或者基于某种逻辑(即，如果发动机正在运行，则选择飞行模式)来自动进行模式选择。如果所选择的模式是维护模式(步骤685)，则用户可以使用飞行器显示与输入系统320来输入或确认新的配置数据和/或维护记录(例如，与部件有关的安装、移除或维护活动)。输入或确认新的配置数据和/或维护记录将更新与CMC模块315相关联的非易失性存储器316(以及此外，与CMM(例如，403)相关联的非易失性存储器(例如，405))。
如果所选择的模式是飞行模式(步骤687)，则可以不输入新的配置数据和/或维护记录。如果到达操作的结束(步骤690)，则CMC模块315将向部件CMM(例如，303A)发送提示创建存储在非易失性存储器(例如，305)中的“最后使用”记录的操作/飞行结束信号(步骤695)。
现在还将参照图7，图7是示出使用模块来跟踪维护、使用情况和剩余寿命的方法700的流程图。在图7的非限制性示例中，模块是RUL模块310。
在步骤710和720处，RUL模块310从专用传感器311和/或通用飞行器传感器330接收传感器数据。将使用/健康模型用于处理传感器数据(步骤730)以生成使用/健康数据。如步骤770所示，在步骤730处生成的使用/健康数据还可以基于存储在CMM 303A的非易失性存储器305中的使用历史和/或环境历史。使用/健康模型以及在步骤730处通过使用/健康模型生成的数据可以适用于多个部件。
在步骤730处生成的使用/健康数据是损伤模型的主要输入，在步骤740处，损伤模型生成损伤数据。如步骤770所示，在步骤740处生成的损伤数据还可以基于存储在CMM303A的非易失性存储器305中的损伤历史。在步骤740处使用的损伤模型是特定于部件的。也就是说，给定的使用情况或环境暴露通常会对不同部件的寿命产生不同的影响。此外，单个部件可以具有与不同潜在故障模式相关联的多个损伤模型。例如，给定的环境暴露(例如盐度)可能相对于一种故障模式(例如腐蚀)会影响部件的寿命，而相对于另一种故障模式(例如疲劳)则影响很小或没有影响，因此可以使用多个损伤模型来确定单个部件的损伤数据。因此，一组使用/健康数据可以产生来源于许多不同的损伤模型的许多组损伤数据。
损伤数据(来自步骤740)和使用/健康数据(来自步骤730)被输入预测模型中，预测模型用于在步骤750处生成RUL值。就损伤模型而言，单个部件可以具有与不同潜在故障模式相关联的多个预测模型。此外，单个部件可以具有基于不同预期未来使用的多个预测模型。因此，可以存在与单个部件的损伤数据和使用/健康数据相关联的多个RUL值。
根据图7的实施方式，如步骤760所示，将RUL数据传输至CMC模块315，并且然后从CMC模块315传输至CMM(例如303A)。在替选实施方式中，RUL模块310可以将RUL数据直接传输至CMM(例如，303A)。
对于所有这三个数据组(使用/健康数据、损伤数据和RUL数据)，将版本化元数据附加至数据以提供上下文。具体地，元数据可以指示用于生成数据的特定模型或算法。
另外，在步骤780处，可选企业RUL模块355可以从飞行器(从CMC模块315或RUL模块310)接收数据。企业RUL模块355可以单独处理数据并往回传输更新后的数据。作为一个示例，企业RUL模块355可以从CMC模块315接收RUL数据，然后使用高阶算法(例如，通过依赖使用/健康数据中的更多的或最近的逐次飞行记录、通过依赖来自整个飞行器机队的信息对损伤或RUL进行建模以及/或者通过执行更复杂的计算来确定损伤或RUL)来确定更准确的损伤值或RUL值。然后，企业RUL模块355将更准确的损伤值传送至RUL模块310。
RUL模块310还可以从企业RUL模块355接收用于计算数据的更新后的模型或算法。例如，企业RUL模块355可以得到更准确的模型(例如，通过依赖部件301A的使用历史中的更多的或最近的逐次飞行记录或者通过依赖来自整个飞行器机队的信息来对部件301A的损伤进行建模)以确定更准确的损伤值。然后，企业RUL模块355将更准确的损伤模型传送至RUL模块310。
简单示例
虽然参考飞行器描述了上面的示例实施方式，但是通常可以结合交通工具及相关联的交通工具部件来利用实施方式。考虑汽车上的轮胎的胎面的简单示例。尽管以下许多论述对于像轮胎这样简单的部件而言似乎过于复杂，但是其意在说明可以应用于更复杂部件和维护关键性(maintenance-critical)部件的方法。当前的维护实践涉及对状况的定期检查(“是否留有足够的胎面？”)。然而，可以理解的是，在轮胎的大部分寿命期间，由于胎面随时间推移磨损缓慢，因此这种检查将是不必要的。一个简单的方法是简单地监测轮胎使用的英里数。这可能需要知道：(1)当轮胎安装在当前交通工具上时轮胎的使用情况；(2)安装轮胎时的累积交通工具使用情况；以及(3)最新的累积交通工具使用情况。那么，轮胎的使用情况：(先前的轮胎使用情况)+(最新的交通工具使用情况)-(轮胎安装时的交通工具使用情况)。如果该汽车是类似汽车的车队的一部分，则轮胎可能会经常地在交通工具之间移动，以快速更换故障的轮胎。因此，可能涉及与轮胎何时移动有关的配置跟踪。这在下面情况下尤其如此：由于迫切需要将交通工具返回维修而导致需要交换轮胎。维护还可能影响RUL。例如，修理过的轮胎可以具有与非修理的轮胎不同的预期寿命。
根据本文描述的实施方式的特征，CMM可以安装在每个轮胎内，并且其上安装有轮胎的交通工具可以在每次行程开始时扫描CMM。每个CMM都包括相应轮胎的先前安装/移除、其总里程和任何维护事件的日志。然后，汽车可以计算所有轮胎的剩余使用寿命，并且在一个或更多个轮胎接近其使用寿命终点时提供警报。下面的表1示出了可以存储在该模块中的示例数据表：
表1
表1示出了交通工具确定RUL所需的概要信息。在这种情况下，交通工具可以通过比较总里程与胎面预期寿命来计算RUL。然而，由于已经进行了修理，因此可以计算修理的RUL以确定该故障最初是否被预期到。轮胎的RUL是两个计算结果中的较低结果。注意，虽然提供了轮胎型号和序列号，但是可能不需要这样的信息。在行程结束时，汽车可以向轮胎的CMM发送信息以更新使用情况(例如，总里程和自修理以后的里程)。由于数据的简单性，因此汽车仅需要将当前行程的使用情况添加至行程开始时读取的在轮胎的CMM中的总使用情况。
在许多情况下，即使当轮胎在汽车之间移动时，将每次行程的使用情况添加至先前的总量也将足以确保准确的记录被保持。然而，系统的故障可能导致错误，因此可能期望创建示出对于每辆汽车在每次行程中安装了哪些轮胎的使用情况和配置日志。定期对日志进行审核可以帮助确定在行程计算中是否出现了任何错误。然而，日志取决于在每次行程中记录一些事项，所述一些事项包括例如：(1)汽车的ID；(2)行程ID(可以是简单的索引或可以包括日期/时间信息)；(3)在汽车上安装了哪些轮胎(通过型号和序列号)；(4)每个轮胎的维护状态(或状态变化)；以及(5)每个轮胎的使用数据(例如，每次行程有多少英里和/或总使用情况)。应该注意，组合汽车ID和行程ID应该创建相应的日志条目的全局唯一标识符(“GUID”)。另外，单独序列号或者与轮胎型号相结合的序列号是轮胎的GUID。根据本文描述的实施方式的特征，假定汽车可以通过与每个轮胎的CMM通信来确定哪些轮胎安装在汽车上。为了防止与附近交通工具上的轮胎混淆，汽车可以使用需要直接接触(例如，线)或紧密接近(例如，非常短距离无线)的通信方法来实现区分。可以考虑更复杂的方法，例如确定轮胎相对于交通工具上的已知位置的位置/距离，以确保排除所有错误。还将注意的是，每个轮胎的状态变化或维护状态对于验证在修理情况下是否需要不同的RUL是必要的。
掌握了这些数据，可以逐个行程地重新计算轮胎的总使用情况，并且然后确保总使用情况与存储在轮胎的CMM中的累积值相匹配。如果相匹配，则数据是准确的。如果不匹配，则可能需要进行数据更新(最可能通过与轮胎的CMM通信的汽车系统)。下面的表2示出了轮胎历史的日志的示例：
表2
在某些实施方式中，日志可以仅存储在企业数据库中。然而，如果与交通工具通信的能力受限(例如，在蜂窝数据接收较差或不存在的地区)，将信息存储在交通工具上或轮胎本身上会是更可取的。以这种方式，汽车可以随时利用验证信息来评估轮胎RUL。不将这样的信息仅存储在企业服务器上的另一个原因在下面的情况下是明显的：当交通工具无法与企业服务器通信时，在这些交通工具之间移动轮胎。此外，将日志存储在轮胎本身上将使得接纳该轮胎的交通工具能够在没有外部通信的情况下读取该轮胎的整个历史并且验证累积使用情况是正确的。
对于修理，维护技术人员可以使用外部工具/接口与轮胎的CMM交互，以添加与修理有关的信息。替选地，该信息可以通过汽车系统添加至轮胎的CMM。另外，维护技术人员通常需要将他们执行的工作记录到日志中。在安装和移除的情况下，大部分所需信息被存储在先前示出的日志中。表中的轮胎在其行程2702之后、在其行程1000上从交通工具A100移至交通工具A123(假定日期/时间也可用)。然而，尚未将“谁”与“什么”相关联。如果交通工具被启动(处于“维护”模式)，则交通工具可以扫描轮胎的CMM以获得配置的变化以及维护者的识别模块(可能是无线通信设备，在安装/移除时无线通信设备接近交通工具/轮胎会触发对该ID信息的记录)。以这种方式，维护者仅需要验证与其ID相关联的那些任务是正确的(即，在一天结束时)。
当轮胎在寿命终点最终被移除时，可以将轮胎的实际使用情况与期望情况进行比较。为此，可以将轮胎配置和使用数据传输至中央数据库。这将使得制造商能够确定有多少轮胎达到某个预期寿命，以及这将如何影响财务承担如保修。
复杂使用情况
在这一点上，假定所有使用数据均为里程。然而，单独的里程可能是胎面磨损的不佳指标。其他因素可以包括交通工具速度、路面、温度和制动应用。该信息可以与损伤模型关联，以确定给定轮胎已经使用了多少寿命。例如，每个制动应用使用轮胎寿命的1/100,000(即，在100,000次制动应用之后，轮胎的胎面很可能被磨损)。通常，可以说：Damage＝f(usage)，其中，Damage是损伤；usage是使用情况。
由于多个因素可以影响轮胎使用的寿命，因此可以跟踪多个故障模式(以及因此的多个损伤分数)。考虑在很长一段时间被轻度使用并且可能遭受环境劣化的轮胎。在这种情况下，环境损伤可能在其他使用情况(如里程或制动应用)使得轮胎需要退休之前先使得轮胎需要退休。因此，可以跟踪多个模式并且首次达到阈值的会触发维护。由于可以存在基于不同使用情况的多个损伤模式(例如，Damagex＝f(Usagea,Usageb)，Damagey＝f(Usagec)，Damagez＝f(Usagea,Usagec)，等)，因此希望能够在更多信息变得可用时更新损伤模型。因此，保留(1)使用的损伤模型的版本元数据和(2)使用情况本身的历史对于实现这样的能力是必需的。考虑制动应用损伤模型。足够的轮胎已在使用中，从而确定对于轮胎寿命的100,000次制动应用的初始估计过于保守，并且150,000次制动应用的新值(或每制动应用损伤1/150,000)更准确。如果版本元数据和制动应用的数目均存储在日志中，则可以更新该损伤计算结果。在这种简单的情况下，可能不需要版本元数据，但是在其他情况下，可能需要版本元数据。可能的是，在不同的交通工具上(利用不同的软件)计算的损伤可能具有不同的版本，因此可能需要在将来的某个时刻进行更新以使过去的历史跟上最新的损伤计算/版本。
下面的表3示出了包括一些使用情况和损伤数据的更新后的简单日志的示例。
表3
用于损伤的数据源中的一些数据源可能必须部分来自外部源(例如路面)。在路面情况下，交通工具可以定期记录其GPS位置，并且该信息可以被耦合至外部路面数据库以确定在所述路面上暴露于各种粗糙度水平(以及因此的磨损)。基于逐个行程，可以将更新后的损伤值(以及更新后的版本元数据)上传至日志。
由于在企业系统中处理这样的数据可能花费一些时间(或者交通工具能够与企业系统通信可能花费一些时间)，因此可以使用交通工具上的近似，直到企业数据更新可用为止。版本元数据可以示出哪些损伤值是基于交通工具上的近似以及哪些是基于企业数据。这甚至可以使得交通工具能够发送对于缺失的更新的请求或者确定可以由于数据丢失等而如何进行更新。如果轮胎达到寿命终点并且在与企业的通信之外，则仍然有足够的信息可用于作出有关轮胎的损伤的确定并且如有必要则可能将轮胎移除——所有这些都未与企业系统进行通信。
复杂的RUL
RUL的计算也可以更复杂。将使用情况与里程分离开可以提供更准确的指示，但是RUL可以以用户可以理解的术语(例如，剩余里程)传送至汽车的操作者。然而，预测里程与影响胎面磨损的其他因素的未来关系意味着做出假设。一个这样的假设涉及在轮胎在交通工具之间被移动的情况下轮胎的过去使用情况或交通工具的过去使用情况是否可以是预测未来使用情况的基础。简而言之，RUL基于当前的累积损伤、将使用情况转化为损伤的损伤模型以及预测的未来使用。考虑制动应用的使用情况。如果基于制动应用使用了轮胎寿命的80％并且轮胎的RUL要以英里来确定，则如果假定每英里一定数目的制动应用(预测的未来使用)，则损伤模型(每个制动应用对应1/150,000寿命使用)可以继续。然而，例如，对于城市驾驶与高速公路驾驶，每英里的制动应用是不同的；因此，假设可能需要计算两个RUL：一个用于城市驾驶，一个用于高速公路驾驶。操作者可以使用这些信息针对每种场景或两种场景的混合来评估达到轮胎更换的英里数。
在前面的示例中，假定每英里一定数目的制动应用；然而，另一种方法是查看轮胎(或交通工具)如何被使用，并且通过按行程观察日志数据来统计地评估每英里的正常(例如，第50百分位)和重度(例如，第95百分位)制动应用。如果曾经最糟糕的行程历经过每英里有10个制动应用的制动使用情况，则使用该值来保守地计算RUL可以是安全的。然而，这在不具有交通工具上的历史(即存储在CMM中的日志)的情况下将不容易完成。最终，每个故障模式可能需要多个使用场景，并且这可以针对每个使用场景生成不同的RUL值。
附图中的流程图和图示示出了本公开内容的各个实施方式的可能实现的架构、功能和操作。还应该注意，在一些替选实现方式中，与特定块相关联的功能可以不按照附图中指定的顺序出现。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个块实际上可以基本同时执行，或者块有时可以按相反顺序或替代顺序执行。
尽管已经详细说明和描述了若干实施方式，但是在不偏离由所附权利要求限定的本公开内容的精神和范围的情况下，可以进行许多其他改变、替换、变化、变型和/或修改。本文描述的特定实施方式仅是说明性的，并且可以以不同但等同的方式被修改和实践，这对于受益于本文教导的本领域普通技术人员而言是明显的。本领域普通技术人员将认识到，本公开内容可以容易地用作设计或修改其他实施方式以实现相同目的和/或实现本文中介绍的实施方式的相同优点的基础。例如，某些实施方式可以使用比本文描述的部件更多的部件、更少的部件和/或其他部件来实现。此外，在某些实施方式中，一些部件可以被单独实现、被合并成一个或更多个集成部件以及/或者被省略。类似地，可以使用比本文描述的步骤更多的步骤、更少的步骤和/或其他步骤来实现与某些实施方式相关联的方法，并且方法的步骤可以以任何合适的顺序来执行。
本领域普通技术人员可以确定许多其他改变、替换、变化、变型和修改，并且意图是本公开内容包括落入所附权利要求的范围内的所有这些改变、替换、变化、变型和修改。
本文提到的一个或更多个优点并不以任何方式暗示本文描述的任何一个实施方式一定提供所有描述的优点，或者本公开内容的所有实施方式一定提供描述的优点中的任意一个优点。注意，在本说明书中，对包括在“一个实施方式”、“示例实施方式”、“实施方式”、“另一实施方式”、“某些实施方式”、“一些实施方式”、“各个实施方式”、“其他实施方式”、“可替选实施方式”等中的各种特征的提及意在意指任何这样的特征都包括在本公开内容的一个或更多个实施方式中，但是可以或可以不必组合在相同的实施方式中。
如本文所使用的，除非相反地明确阐明，否则使用短语“……中的至少一个”、“……中的一个或更多个”以及“和/或”是开放式表达，其中，所述开放式表达对于指定要素、条件或活动的任意组合既是合取操作又是析取操作。例如，表述“X、Y和Z中的至少一个”、“X，Y或Z中的至少一个”、“X，Y和Z中的一个或更多个”、“X、Y或Z中的一个或更多个”以及“A，B和/或C”中的每个表述可以意指以下中的任一个：1)X，但不是Y和Z；2)Y，但不是X和Z；3)Z，但不是X和Y；4)X和Y，但不是Z；5)X和Z，但不是Y；6)Y和Z，但不是X；或者7)X，Y和Z。另外，除非相反地明确阐明，否则术语“第一”、“第二”、“第三”等意在区分它们所修饰的特定名词(例如，要素、条件、模块、活动、操作等)。除非相反地明确阐明，否则这些术语的使用并不意在指示所修饰名词的任何类型的顺序、排序、重要性、时间顺序或等级。例如，“第一X”和“第二X”意在指定两个X要素，这两个X要素不一定受限于这两个要素的任何顺序、排序、重要性、时间顺序或等级。如本文所提到的，可以使用“一个或更多个”式命名法('(s)'nomenclature)(例如，一个或更多个要素)来表示“……中的至少一个”、“……中的一个或更多个”等。
为了帮助美国专利和商标局(USPTO)以及另外关于本申请所发布的任何专利的任何读者解释所附权利要求，申请人希望注意到：(a)除非在特定的权利要求中明确使用了措辞“用于……的手段”或“用于……的步骤”，否则申请人不意在任何所附权利要求援引35U.S.C.第112节的第(f)段——这是因为其在本文提交日存在；以及(b)申请人不意在通过说明书中的任何陈述以未在所附权利要求中反映的任何方式来限制本公开内容。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
用于安装在交通工具上的交通工具部件，所述交通工具包括中央维护计算机；
与所述交通工具部件相关联的配置/维护模块，所述配置/维护模块包括：
非易失性存储器，其包括与所述交通工具部件有关的信息，所述交通工具部件信息包括以下中的至少之一：所述交通工具部件的配置数据、所述交通工具部件的维护记录、所述交通工具部件的使用历史、所述交通工具部件的环境历史、所述交通工具部件的至少一个损伤模型、以及所述交通工具部件的至少一个剩余使用寿命值；
传感器，其检测所述交通工具部件的状况并且生成指示检测到的状况的数据；
微处理器，其处理由所述传感器生成的数据并且使用处理结果来更新所述交通工具部件信息；以及
通信接口，其使得所述配置/维护模块与所述中央维护计算机之间能够通信；以及
与所述交通工具部件相关联的剩余使用寿命模块，所述剩余使用寿命模块基于存储在所述配置/维护模块中的信息、从与所述交通工具相关联的传感器获得的当前信息、以及预计未来使用信息中的至少之一来定期更新所述交通工具部件的所述至少一个剩余使用寿命值，并且将更新后的所述至少一个剩余使用寿命值传送至所述配置/维护模块以存储在所述非易失性存储器中；
其中，所述中央维护计算机与所述配置/维护模块进行通信以基于由用户输入至所述中央维护计算机的信息和所述交通工具的状况的变化中的至少之一来更新包括在所述非易失性存储器中的所述交通工具部件信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述配置/维护模块物理地位于所述交通工具部件中或者所述交通工具部件上。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述配置/维护模块物理地位于所述交通工具中或者所述交通工具上，接近于使用短程通信系统的所述交通工具部件并且在所述交通工具部件的通信范围内。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括企业系统，所述企业系统与所述剩余使用寿命模块通信以更新由所述剩余使用寿命模块用来更新所述交通工具部件的所述至少一个剩余使用寿命值的信息。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括便携式维护辅助装置和飞行器显示与输入系统中的至少一个，所述便携式维护辅助装置和飞行器显示与输入系统用于使用户能够与所述配置/维护模块进行接口以访问和更新包括所述交通工具部件信息的记录。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述便携式维护辅助装置包括用于自动读取对所述记录进行更新的所述用户的识别标识并且将所述用户的身份与更新后的记录一起存储的接口。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述中央维护计算机通信地耦接至多个配置/维护模块，并且其中，所述多个配置/维护模块各自与多个交通工具部件中的一个不同的交通工具部件相关联。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述剩余使用寿命模块计算所述交通工具部件的多个剩余使用寿命值，其中，所述多个剩余使用寿命值各自基于不同的一组预计使用信息。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述交通工具部件包括飞行器部件，并且所述交通工具包括飞行器。
10.一种飞行器，包括：
中央维护计算机；
飞行器部件，其与配置/维护模块相关联，所述配置/维护模块包括：
非易失性存储器，其包括与所述飞行器部件有关的信息，所述飞行器部件信息包括以下中的至少之一：所述飞行器部件的配置数据、所述飞行器部件的维护记录、所述飞行器部件的使用历史、所述飞行器部件的环境历史、所述飞行器部件的至少一个损伤模型、以及所述飞行器部件的至少一个剩余使用寿命值；
传感器，其检测所述飞行器部件的状况并且生成指示检测到的状况的数据；
微处理器，其处理由所述传感器生成的数据并且用于使用处理结果来更新所述飞行器部件信息；以及
通信接口，其使得所述配置/维护模块与所述中央维护计算机之间能够通信；以及
与所述飞行器部件相关联的剩余使用寿命模块，所述剩余使用寿命模块基于存储在所述配置/维护模块中的信息、从与所述飞行器相关联的传感器获得的当前信息以及预计未来使用信息中的至少之一来定期更新所述飞行器部件的所述至少一个剩余使用寿命值，并且将更新后的所述至少一个剩余使用寿命值传送至所述配置/维护模块以存储在所述非易失性存储器中；
其中，所述中央维护计算机与所述配置/维护模块进行通信以基于由用户输入至所述中央维护计算机的信息和所述飞行器的状况的变化中的至少之一来更新包括在所述非易失性存储器中的所述飞行器部件信息。
11.根据权利要求10所述的飞行器，其中，所述配置/维护模块物理地位于所述飞行器部件中或者所述飞行器部件上。
12.根据权利要求10所述的飞行器，其中，所述配置/维护模块物理地位于所述飞行器中或者所述飞行器上，接近于使用短程通信系统的所述飞行器部件并且在所述飞行器部件的通信范围内。
13.根据权利要求10所述的飞行器，还包括企业系统，所述企业系统与所述剩余使用寿命模块通信以更新由所述剩余使用寿命模块用来更新所述飞行器部件的所述至少一个剩余使用寿命值的信息。
14.根据权利要求10所述的飞行器，还包括用于使用户能够与所述配置/维护模块进行接口以访问和更新所述飞行器部件信息的便携式维护辅助装置，其中，所述便携式维护辅助装置包括用于自动读取对包括所述飞行器部件信息的记录进行更新的用户的识别标识并且将所述用户的身份与更新后的记录一起存储的接口。
15.根据权利要求10所述的飞行器，其中，所述中央维护计算机通信地耦接至多个配置/维护模块，并且其中，所述多个配置/维护模块各自与多个飞行器部件中的一个不同的飞行器部件相关联。
16.根据权利要求10所述的飞行器，其中，所述剩余使用寿命模块计算所述飞行器部件的多个剩余使用寿命值，其中，所述多个剩余使用寿命值各自基于不同的一组的预计使用信息。
17.一种方法，包括：
在与飞行器部件相关联的配置/维护模块处接收来自外部源的激活信号，所述配置/维护模块包括非易失性存储器，所述非易失性存储器包括与所述飞行器部件有关的信息，所述飞行器部件信息包括以下中的至少之一：所述飞行器部件的配置数据、所述飞行器部件的维护记录、所述飞行器部件的使用历史、所述飞行器部件的环境历史、所述飞行器部件的至少一个损伤模型、以及所述飞行器部件的至少一个剩余使用寿命值；
在接收到所述激活信号之后，由所述配置/维护模块检测所述飞行器部件是否安装在包括中央维护计算机的飞行器上；
如果所述配置/维护模块检测到所述飞行器部件安装在飞行器上，则确定其上安装有所述中央维护计算机的飞行器是否处于活动模式；
如果确定所述飞行器处于活动模式：
则确定所述飞行器部件是否安装在与所述飞行器部件先前安装于的飞行器不同的飞行器上，如果安装在不同的飞行器上，则向所述飞行器部件信息添加新的安装记录并且从所述飞行器部件信息移除先前的安装记录；
将最后使用记录存储在所述非易失性存储器中；
从剩余使用寿命模块接收更新后的剩余使用寿命值，并且将所述更新后的剩余使用寿命值传送至所述配置/维护模块以存储在所述非易失性存储器中，其中，所述更新后的剩余使用寿命值由所述剩余使用寿命模块基于存储在所述配置/维护模块中的信息、从与飞行器相关联的传感器获得的当前信息、以及预计未来使用信息中的至少之一来确定；以及
将所述更新后的剩余使用寿命值存储在所述非易失性存储器中；以及
如果确定所述飞行器不处于活动模式，则由与所述中央维护计算机接口的用户来更新所述飞行器部件信息中的至少一部分。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：如果所述配置/维护模块检测到所述飞行器部件未安装在飞行器上，则确定所述配置/维护模块连接至便携式维护辅助装置，所述便携式维护辅助装置用于使用户能够与所述配置/维护模块进行接口以访问和更新所述飞行器部件信息。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：
通过所述便携式维护辅助装置自动读取用户的识别标识以确定所述用户的身份；
更新包括所述飞行器部件信息的记录；以及
将所确定的所述用户的身份与更新后的记录一起存储。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括：
从所述中央维护计算机接收与所述飞行器部件信息有关的请求；以及
由所述配置/维护模块对所述中央维护计算机请求进行响应。
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