JP6748675B2

JP6748675B2 - 航空機管理システム

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Publication number: JP6748675B2
Application number: JP2018124160A
Authority: JP
Inventors: 英樹副島
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: US20200005250A1; EP3588402A1; JP2020001591A; CN110654566A

Description

本発明は、航空機管理システムに関する。

航空機は、空港に停留中に点検、整備される。このとき、必要に応じて部品交換が行われる。例えば、特許文献１には、部品交換に用いられる予備部品の在庫数を、部品の稼働時間と平均故障間隔に基づいて決定する技術が開示されている。

特開２０１３−１９３８１２号公報

上記のように、特許文献１に記載の技術では、平均故障間隔から適正な在庫数を推定している。しかし、平均故障間隔は過去の故障実績に基づくものであり、推定が外れれば在庫不足となってしまう。部品を取り寄せるために時間が掛かり過ぎれば、整備が遅延してフライトスケジュールに影響を及ぼしかねない。

本発明は、このような課題に鑑み、部品不足による整備の遅延を抑制することが可能な航空機管理システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の航空機管理システムは、航空機に搭載されたセンサと、航空機の飛行中、センサの出力に基づいて、航空機の部品の健全性を診断し、健全性の診断の結果に応じて交換が必要となった部品の種別情報を特定する診断実行部と、健全性の診断の結果、部品の交換が必要と判断されると、航空機の飛行中に無線通信を介して航空機から航空機の外部に、部品交換を要求する信号であり、交換が必要となった部品の種別情報を含む要求信号を出力する出力部と、を備える。

要求信号が入力されると、航空機が次に着陸する空港で、交換が必要と判断された部品が在庫不足か否かを判定する在庫判定部を有する在庫管理サーバを備えてもよい。

在庫管理サーバは、部品が在庫不足と判定されると、その旨報知する報知部を有してもよい。

在庫管理サーバは、部品が在庫不足と判定されると、部品を発注する発注部を有してもよい。

本発明によれば、部品不足による整備の遅延を抑制することが可能となる。

航空機管理システムを説明するための図である。診断装置の構成を示すブロック図である。加振部および光ファイバセンサの説明図である。在庫管理サーバの構成を示すブロック図である。診断装置の処理の流れを示すフローチャートである。在庫管理サーバの処理の流れを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、航空機管理システム１００を説明するための図である。図１に示すように、航空機管理システム１００は、診断装置２１０、および、在庫管理サーバ３１０を含んで構成される。診断装置２１０は、航空機２００ごとに設けられ、航空機２００に搭載される。在庫管理サーバ３１０は、例えば、空港ごとに設けられる。

診断装置２１０は、航空機２００に搭載された無線通信装置２０２、基地局３００、通信網３０２（ＬＡＮ、インターネットなど）を介して在庫管理サーバ３１０と通信する。以下では、診断装置２１０について説明した後、在庫管理サーバ３１０を説明する。

図２は、診断装置２１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、診断装置２１０は、記憶部２２０と、操作部２２２と、表示部２２４と、通信部２２６と、加振部２２８と、光ファイバセンサ２３０（センサ）と、スペクトラムアナライザ２３２と、制御部２３４とを含んで構成される。

記憶部２２０は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成される。操作部２２２は、例えば、キーボードや表示部２２４に重畳されるタッチパネルで構成される。操作部２２２は、ユーザの操作入力を受け付ける。表示部２２４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイ等で構成される。

通信部２２６は、航空機２００に搭載された無線通信装置２０２と、例えば、有線による通信を行う。加振部２２８は、例えば、シートに取り付けられた複数の圧電素子（ピエゾ素子）で構成される。

図３は、加振部２２８および光ファイバセンサ２３０の説明図である。図３（ａ）には、対象物ＴＧに加振部２２８および光ファイバセンサ２３０が設けられた様子を示す。図３（ｂ）には、光ファイバセンサ２３０の内部構造を示す。

対象物ＴＧは、例えば、航空機２００を構成する部品である。対象物ＴＧは、複数あり、加振部２２８および光ファイバセンサ２３０は、複数の対象物ＴＧごとに設けられる。ここでは、対象物ＴＧが板状の部材である場合を例に挙げて説明する。ただし、対象物ＴＧの形状は問わない。加振部２２８および光ファイバセンサ２３０は、対象物ＴＧの形状に合わせて適切な態様で、対象物ＴＧに取り付けられる（設置される）。

加振部２２８の圧電素子には、不図示の導線が接続されている。導線から圧電素子に電圧が印加されると、圧電効果により圧電素子の厚みが変化する。複数の圧電素子のうち、任意の圧電素子にパルス電圧を印加することで、対象物ＴＧのうち、電圧が印加された圧電素子近傍に振動が生じる。こうして、加振部２２８は、対象物ＴＧを振動させる。

光ファイバセンサ２３０は、例えば、内在型である。すなわち、光ファイバセンサ２３０は、光ファイバ自体がセンサ素子として機能する。ただし、光ファイバセンサ２３０は、光ファイバを他のセンサ素子との光の伝送路としてのみ機能させる外部型であってもよい。光ファイバセンサ２３０は、例えば、接着剤によって対象物ＴＧに接着される。

図３（ｂ）に示すように、光ファイバセンサ２３０では、コーティングやクラッドの内部にコア２３０ａが設けられる。コア２３０ａには光が通る。コア２３０ａから外側に向う光は、クラッドによって反射されてコア２３０ａに戻される。

コア２３０ａには、グレーティング部２３０ｂが設けられる。グレーティング部２３０ｂは、コア２３０ａの他の部位に比べて屈折率が異なる。グレーティング部２３０ｂは、光ファイバの軸線方向に離隔して複数設けられる。グレーティング部２３０ｂによって、屈折率が周期的に変化する（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating、ファイバブラッググレーティング）。

広帯域のスペクトルを持った光は、グレーティング部２３０ｂにおいて、ブラッグ波長と呼ばれる特定の波長に対して互いに強め合う方向に干渉する。これによって、グレーティング部２３０ｂでは、広帯域のスペクトルを持った光のうち、特定の波長成分のみが反射される。それ以外の波長の光は、グレーティング部２３０ｂを透過する。

グレーティング部２３０ｂに外乱が加えられると、反射光の波長が変動する。反射光の波長の変化を測定することで、グレーティング部２３０ｂに加えられた外乱が計測される。

図２に示すスペクトラムアナライザ２３２は、光ファイバセンサ２３０に接続される。スペクトラムアナライザ２３２は、光源および受光部を有する。光源から広帯域のスペクトルを持った光が発光し、光ファイバセンサ２３０に到達する。上記のように、光ファイバセンサ２３０では、一部の光が反射する。スペクトラムアナライザ２３２の受光部は、反射光を受光する。

スペクトラムアナライザ２３２は、所定の波長帯域における光強度分布を検出する。スペクトラムアナライザ２３２は、受光部が受光した反射光の波長を検出する。スペクトラムアナライザ２３２によって検出された波長は、不図示のＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換されて、制御部２３４に出力される。

制御部２３４は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路により、診断装置２１０全体を管理および制御する。また、制御部２３４は、加振制御部２４０、収集処理部２４２、診断実行部２４４、出力部２４６としても機能する。

加振制御部２４０は、加振部２２８に電圧を印加して、加振部２２８に対象物ＴＧへ振動を印加させる（加振させる）。

収集処理部２４２は、複数の対象物ＴＧそれぞれについて、光ファイバセンサ２３０による計測を行う。収集処理部２４２は、上記のように、スペクトラムアナライザ２３２に広帯域のスペクトルを持った光を発光させ、反射光の波長を検出させる。収集処理部２４２は、反射光の波長によって、グレーティング部２３０ｂに加えられた外乱の要因となった対象物ＴＧの変化を測定する。

光ファイバセンサ２３０には、例えば、対象物ＴＧの歪み（応力）や温度など、測定の対象となる物理量が予め設定される。すなわち、歪み測定用の光ファイバセンサ２３０や温度測定用の光ファイバセンサ２３０などが設けられる。

収集処理部２４２は、歪み測定用の光ファイバセンサ２３０からの反射光から、対象物ＴＧの歪みを測定する。また、収集処理部２４２は、温度測定用の光ファイバセンサ２３０からの反射光から、対象物ＴＧの温度を測定する。

また、加振制御部２４０が加振部２２８を制御して対象物ＴＧに加振しているときに、収集処理部２４２が、歪み測定用の光ファイバセンサ２３０からの反射光から、対象物ＴＧの歪みを測定してもよい。加振部２２８の圧電素子から光ファイバセンサ２３０までの間に、対象物ＴＧに欠損などがあると、欠損がない場合と比較して、測定される歪み（振動）が異なる。これにより、対象物ＴＧの欠損の検出が可能となる。

こうして、収集処理部２４２は、光ファイバセンサ２３０による対象物ＴＧの測定データを収集する収集処理を行う。

診断実行部２４４は、収集された測定データに基づいて、航空機２００の対象物ＴＧの健全性を診断する健全性診断処理を行う。航空機２００の飛行中、任意のタイミングで収集処理および健全性診断処理が遂行される。

健全性診断処理では、収集された対象物ＴＧの測定データから、構造体の健全性を診断する。診断実行部２４４は、例えば、航空機２００に診断装置２１０を搭載した直後など、歪みや欠損のないときの測定データを基準データとする。診断実行部２４４は、新たに測定された測定データの基準データとの比較（差分、比など）によって、評価値を導出する。例えば、上記のように、対象物ＴＧの欠損が検出されたり、歪みや温度が異常値を示すと、健全性が低い評価値として算出されたりする。

診断実行部２４４は、健全性診断処理の結果、対象物ＴＧなどの部品の交換が必要か否かを判定する。診断実行部２４４は、例えば、評価値が予め設定された閾値未満となると、対象物ＴＧなどの部品の交換が必要と判定する。ここで、対象物ＴＧなどの部品には、対象物ＴＧ、および、対象物ＴＧの一部を構成する部品のいずれの場合も含まれる。

記憶部２２０には、航空機２００を構成する対象物ＴＧなどの部品それぞれと、部品の種別を示す種別情報が関連付けられた種別テーブルが登録されている。診断実行部２４４は、記憶部２２０の種別テーブルを参照し、交換が必要となった部品の種別情報を特定する。

出力部２４６は、診断実行部２４４による健全性の診断の結果、部品の交換が必要と判断されると、通信部２２６を制御し、無線通信を介して航空機２００の外部に要求信号を出力する。要求信号は、部品交換を要求する信号であり、交換が必要となった部品の種別情報や数量が含まれる。航空機２００の外部とは、例えば、航空機２００が次に着陸する空港に設置された在庫管理サーバ３１０である。

診断装置２１０には、操作部２２２を介して、航空機２００が次に着陸する空港の通信網３０２上のアドレスが記憶部２２０に登録されている。そのため、出力部２４６は、登録されたアドレスに向って、要求信号を出力することができる。

ここでは、操作部２２２を介して、航空機２００が次に着陸する空港の通信網３０２上のアドレスが登録されている場合について説明した。しかし、記憶部２２０には、空港名と通信網３０２上のアドレスが関連付けられたアドレステーブルが登録されていて、出力部２４６は、入力された空港名と、アドレステーブルからアドレスを特定してもよい。また、出力部２４６は、航空機２００の制御装置（不図示）から、次に着陸する空港名またはアドレスを取得してもよい。

図４は、在庫管理サーバ３１０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、在庫管理サーバ３１０は、記憶部３２０と、操作部３２２と、表示部３２４と、通信部３２６と、制御部３２８とを含んで構成される。

記憶部３２０は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成される。操作部３２２は、例えば、キーボードや表示部３２４に重畳されるタッチパネルで構成される。操作部３２２は、ユーザの操作入力を受け付ける。表示部３２４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等で構成される。通信部３２６は、通信網３０２、基地局３００、航空機２００の無線通信装置２０２を介して、診断装置２１０と通信を行う。

制御部３２８は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路により、在庫管理サーバ３１０全体を管理および制御する。また、制御部３２８は、通信制御部３４０、在庫判定部３４２、表示制御部３４４（報知部）、発注部３４６としても機能する。

通信制御部３４０は、通信部３２６を制御し、診断装置２１０の出力部２４６によって出力された要求信号を取得する。在庫判定部３４２は、通信部３２６から要求信号が入力されると、在庫管理サーバ３１０が設置された空港（航空機２００が次に着陸する空港）で、交換が必要と判断された部品が在庫不足か否かを判定する。

記憶部３２０には、部品の種別と、在庫数が関連付けられた在庫テーブルが登録されている。在庫判定部３４２は、要求信号が示す種別情報の部品の在庫数を、在庫テーブルから特定する。在庫判定部３４２は、要求信号が示す数量よりも、部品の在庫数が小さいと、在庫不足と判定する。在庫判定部３４２は、部品の在庫数が、要求信号が示す数量以上であると、在庫不足ではないと判定する。

表示制御部３４４は、要求信号が示す種別情報の部品について、在庫不足と判定されると、その旨を表示部３２４に表示（報知）させる。

発注部３４６は、要求信号が示す種別情報の部品について、在庫不足と判定されると、その部品を発注する。発注部３４６は、例えば、予め登録されたフォーマットで、在庫不足と判定された部品種別（部品名）、および、数量が記載された発注書のデータを生成する。発注部３４６は、通信部３２６を制御し、通信網３０２を介して、部品業者に対して生成した発注書のデータを送信する。

ここで、発注部３４６は、部品発注専用の装置に搭載された機能であってもよい。この場合、在庫判定部３４２は、在庫不足と判定した部品の種別情報および不足数を、通信部３２６を介して部品発注専用の装置に出力する。部品発注専用の装置では、入力された部品の種別情報および不足数に基づいて、発注書のデータを生成する。

上記のように、航空機管理システム１００では、航空機２００の飛行中に行われた健全性診断処理の結果を、無線通信を介して在庫管理サーバ３１０に出力する。在庫管理サーバ３１０では、航空機２００の飛行中から、交換部品の在庫不足を特定することができる。そのため、在庫不足の部品の発注が早期に行われることで、部品不足による整備の遅延を抑制することができる。

図５は、診断装置２１０の処理の流れを示すフローチャートである。図５に示す処理は、航空機２００の飛行中、任意のタイミングで（例えば、所定周期で繰り返し）遂行される。

（Ｓ４００）
診断実行部２４４は、収集処理部２４２によって収集された測定データに基づいて、航空機２００の対象物ＴＧの健全性を診断する健全性診断処理を行う。

（Ｓ４０２）
診断実行部２４４は、健全性診断処理の結果、対象物ＴＧなどの部品の交換が必要か否かを判定する。部品の交換が必要であると判定されると（Ｓ４０２におけるＹＥＳ）、Ｓ４０４に処理を移す。部品の交換が必要でないと判定されると（Ｓ４０２におけるＮＯ）、当該処理を終了する。

（Ｓ４０４）
出力部２４６は、診断実行部２４４による健全性の診断の結果、部品の交換が必要と判断されると、通信部２２６を制御し、無線通信を介して、航空機２００が次に着陸する空港に設置された在庫管理サーバ３１０に要求信号を出力する。

図６は、在庫管理サーバ３１０の処理の流れを示すフローチャートである。図６に示す処理は、例えば、所定周期で繰り返し実行される。

（Ｓ４５０）
在庫判定部３４２は、通信部３２６から要求信号が入力されたか否かを判定する。要求信号が入力された場合（Ｓ４５０におけるＹＥＳ）、Ｓ４５２に処理を移す。要求信号が入力されなかった場合（Ｓ４５０におけるＮＯ）、当該処理を終了する。

（Ｓ４５２）
在庫判定部３４２は、要求信号が示す種別情報の部品の在庫数を、記憶部３２０の在庫テーブルから特定する。

（Ｓ４５４）
在庫判定部３４２は、要求信号が示す数量よりも、部品の在庫数が小さい在庫不足か否かを判定する。在庫不足の場合（Ｓ４５４におけるＹＥＳ）、Ｓ４５６に処理を移す。在庫不足でない場合（Ｓ４５４におけるＮＯ）、当該処理を終了する。

（Ｓ４５６）
表示制御部３４４は、要求信号が示す種別情報の部品が在庫不足であることを、表示部３２４に表示（報知）させる。発注部３４６は、要求信号が示す種別情報の部品を発注する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態では、加振部２２８、光ファイバセンサ２３０を例に挙げて説明したが、他のセンサが用いられてもよい。加振部２２８は必須構成ではない。また、ファイバブラッググレーティング方式の光ファイバセンサ２３０を例に挙げて説明したが、光ファイバセンサ２３０は、他の方式であってもよい。光の波長に限らず、他の特性（強度、位相、周波数、偏波）の変化を利用して、対象物ＴＧの物理量や化学量が計測されてもよい。

また、上述した実施形態では、出力部２４６は、航空機２００が次に着陸する空港の在庫管理サーバ３１０のアドレスに、要求信号を出力する場合について説明した。しかし、例えば、複数の空港の整備場における部品在庫を管理する統合サーバが設けられてもよい。この場合、出力部２４６は、統合サーバに要求信号を出力すればよい。そして、統合サーバは、航空機２００が次に着陸する空港の整備場における在庫不足を判定してもよい。

また、上述した実施形態では、在庫管理サーバ３１０に要求信号が入力される場合について説明した。この場合、要求信号に基づいて、在庫不足が自動的に判定されるため、確実に在庫不足が特定可能である。ただし、作業者が、端末を介して要求信号を取得し、在庫管理サーバ３１０の操作部３２２を操作して、要求信号に示される種別情報の部品の在庫不足を判定してもよい。

また、上述した実施形態では、表示制御部３４４が報知部として機能する場合について説明した。この場合、作業者は、表示部３２４を介して在庫不足を確認できる。ただし、表示制御部３４４が報知部として機能しなくてもよい。また、表示部３２４に表示する以外に、音声や専用のランプの発光などによって、在庫不足が報知されてもよい。

また、上述した実施形態では、発注部３４６が設けられる場合について説明した。発注部３４６によって、在庫不足の部品が自動的に発注されるため、発注し忘れが回避される。ただし、発注部３４６は、必須の構成ではない。

本発明は、航空機管理システムに利用することができる。

１００航空機管理システム
２００航空機
２３０光ファイバセンサ（センサ）
２４４診断実行部
２４６出力部
３１０在庫管理サーバ
３４２在庫判定部
３４４表示制御部（報知部）
３４６発注部

Claims

航空機に搭載されたセンサと、
前記航空機の飛行中、前記センサの出力に基づいて、前記航空機の部品の健全性を診断し、前記健全性の診断の結果に応じて交換が必要となった前記部品の種別情報を特定する診断実行部と、
前記健全性の診断の結果、前記部品の交換が必要と判断されると、前記航空機の飛行中に無線通信を介して前記航空機から前記航空機の外部に、部品交換を要求する信号であり、交換が必要となった前記部品の前記種別情報を含む要求信号を出力する出力部と、
を備える航空機管理システム。
前記要求信号が入力されると、前記航空機が次に着陸する空港で、交換が必要と判断された前記部品が在庫不足か否かを判定する在庫判定部を有する在庫管理サーバを備える請求項１に記載の航空機管理システム。
前記在庫管理サーバは、
前記部品が在庫不足と判定されると、その旨報知する報知部を有する
請求項２に記載の航空機管理システム。
前記在庫管理サーバは、
前記部品が在庫不足と判定されると、前記部品を発注する発注部を有する
請求項２または３に記載の航空機管理システム。