許冀威　何超

【摘 要】通用航空高速發(fā)展，帶來機務維修培訓的較大需求，通用航空的機務CBT系統(tǒng)的研制迫在眉睫。本文首先介紹了機務CBT國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，然后研究了通用航空典型機型CBT系統(tǒng)智能生成的相關技術(shù)，為CBT智能生成平臺的建立提供了理論基礎。

【關鍵詞】通用航空；CBT；智能生成

0 引言

2010年底《關于深化我國低空空域管理改革的意見》的發(fā)布，對深化我國低空空域管理改革做出部署，意味著我國航空業(yè)的制度性變革正式開啟，未來十年，我國通用航空工業(yè)將迎來大繁榮、大發(fā)展的黃金時代。[1]

由于通用航空機型繁多，飛行時間段不確定，飛行作業(yè)項目多樣化，使用空域隨意性大等特征，與運輸航空比在飛機維護上有較大的區(qū)別，這將給通用航空的機務維修培訓帶來較大需求。[2]

1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

機務CBT（Computer Based Training）是一種基于計算機的，集飛機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)培訓、考試為一體的軟件系統(tǒng)。它廣泛應用于航空公司機務培訓及和航空院校的專業(yè)教學。

在歐洲，一個由航空公司及維修商組成的聯(lián)合體正在歐共體資助下制定了虛擬維修培訓計劃；美國飛行安全波音國際公司（FSB）探索了虛擬培訓的巨大潛在優(yōu)勢，開發(fā)一臺桌上計算機裝置用于維修培訓；石家莊軍械學院設計的大型復雜裝備虛擬維修訓練系統(tǒng)由虛擬樣機和虛擬維修過程仿真控制2部分組成，虛擬維修仿真控制又包括虛擬環(huán)境生成和輸出、人機交互、維修任務控制和虛擬樣機及工具行為狀態(tài)控制等4個模塊。[3-5]

在目前已有的技術(shù)條件下，單純靠人工花費大量的時間開發(fā)、制作CBT軟件的技術(shù)已經(jīng)比較成熟。各行業(yè)很多商用CBT軟件制作已經(jīng)非常完美，從人機交互界面到教學內(nèi)容本身都設計的非常精美，但是這些商用軟件的最大問題在于價格相對較高，通航企業(yè)承受能力有限。同時，通用航空由于其用途不同，機型品種繁多，使其維修模式和機型相對單一的運輸航空有較大區(qū)別。因此針對通用航空的機務CBT系統(tǒng)的研制迫在眉睫。

2 系統(tǒng)組成及關鍵技術(shù)

該系統(tǒng)的研制，涉及數(shù)字圖像處理、模式識別、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、三維建模等技術(shù)。主要涉及的工具包括建模工具軟件、編程開發(fā)工具軟件、圖像識別及處理軟件等。

整個通用航空典型機型機務CBT智能快速生成平臺由“通用航空典型機型相關教學資源的數(shù)字化錄入”開始，將系統(tǒng)原理圖、三維數(shù)字樣機（整機）、各零（部）件三維模型、維護手冊等文本資料導入到平臺中，系統(tǒng)運用模式識別技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)、三維建模技術(shù)等對導入的資料進行處理，提取出感興趣的知識；通過對知識的組織優(yōu)化并存儲到關系數(shù)據(jù)庫中等待機務CBT快速生成平臺根據(jù)操作者所錄入的需求，按需調(diào)用并生成符合法規(guī)和培訓要求的通用航空典型機型機務CBT系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.1 通用航空典型機型相關教學資源的數(shù)字化錄入技術(shù)研究

教學資源數(shù)字化錄入技術(shù)研究，是整個基于虛擬維修的CBT系統(tǒng)開發(fā)的第一步，也是國內(nèi)外的研究熱點，相關研究集中在平面圖形和三維圖形的制作及重構(gòu)上。進一步細分其技術(shù)難點還可以分為如下三個方面：

2.1.1 通用航空典型機型的系統(tǒng)原理圖的數(shù)字化錄入技術(shù)

通用航空典型機型的系統(tǒng)原理圖是機務維修的重要依據(jù)，對于整個CBT系統(tǒng)的自動生成非常重要，可以說是CBT系統(tǒng)自動生成平臺的靈魂。相對于民航大型客機來說，通航主力機型的系統(tǒng)原理圖資料目前大多還停留在紙質(zhì)保留階段。如何將這些資料進行高效的、高質(zhì)量的數(shù)字化錄入是必須解決的一個關鍵問題。國內(nèi)外很多科研機構(gòu)院所已進行了大量的研究。但通航主力機型的系統(tǒng)原理圖大多未采用標準的機械制圖，各飛機制造廠商繪圖的風格略有差異。針對以上情況，本研究擬計劃針對通航典型機型系統(tǒng)原理圖數(shù)字化錄入技術(shù)進行研究，運用圖像處理、模式識別等理論和方法，結(jié)合通航典型機型系統(tǒng)原理圖的實際情況，最終達到針對通航典型機型的系統(tǒng)原理圖能夠進行高質(zhì)量、高速度、智能化的數(shù)字化錄入。

2.1.2 基于通用航空典型機型的三維整機、零（部）件模型的數(shù)字化錄入技術(shù)

在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，采用人海戰(zhàn)術(shù)，花費大量的時間和精力，人工繪制出三維整機、零（部）件模型，并直接導入到CBT系統(tǒng)，并在系統(tǒng)中直接調(diào)用中已經(jīng)不是什么難事。但是，作為低成本的，服務于通用航空典型機型的CBT快速生成系統(tǒng)，是直接調(diào)用模型還是在系統(tǒng)中快速的、動態(tài)的重構(gòu)模型，這也是非常值得研究的技術(shù)難點。

2.1.3 基于文本的通用航空典型機型相關知識提取技術(shù)研究

作為CBT系統(tǒng)快速開發(fā)平臺，系統(tǒng)的各種功能和應用都是以知識作為紐帶，自動的、智能的將各種資源緊密的聯(lián)系在一起來實現(xiàn)用戶的需求。而通用航空典型機型相關知識提取技術(shù)可以預見其難度從技術(shù)層面上講相對較小。主要原因在于通用航空培訓內(nèi)容知識點的語言句式比較固定。關鍵詞，字相對比較固定且范圍較小。只要通過對大量的通用航空典型機型實際培訓、工作語料進行分析就可以得出特有的詞和句法、語法類型特點，從而總結(jié)出適合通用航空的特點信息的提取規(guī)則。[6]

2.2 通用航空典型機型知識庫的存儲技術(shù)研究

對于已經(jīng)處理（抽取）的知識，從用戶層面上來講，如何根據(jù)這些知識快速的、高質(zhì)量的生成CBT系統(tǒng)才是用戶最關心問題。本研究使用現(xiàn)有的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫、關系數(shù)據(jù)庫。關系數(shù)據(jù)庫對知識進行組織、存儲相對更加規(guī)范，可以相對非常完美的解決索引、安全性、數(shù)據(jù)完整性、多用戶處理、事務處理等相關問題。

2.3 通用航空典型機型CBT系統(tǒng)智能生成技術(shù)研究

CBT系統(tǒng)智能快速生成技術(shù)研究作為前述研究的最頂層研究，它負責將前述各核心技術(shù)整合到一起，完成用戶的需求。對用戶，該技術(shù)主要研究如何更加友好、智能的人機交互；對系統(tǒng)核心，該技術(shù)主要研究如何更高效、更高質(zhì)量、更智能的將生成CBT系統(tǒng)所需的各種元素整合在一起。

CBT系統(tǒng)智能生成技術(shù)一直是CBT領域的一個研究熱點。由于研究涉及面非常廣泛，包括了人工智能技術(shù)、軟件工程技術(shù)、多媒體技術(shù)、教學理論等很多方面。

作為通用航空典型機型CBT智能快速生成技術(shù)的研究，可以在一定程度上，根據(jù)通用航空典型機型培訓、使用和維護的經(jīng)驗，將系統(tǒng)進行可接受的簡化。根據(jù)實際需要，將生成的CBT系統(tǒng)限制在幾個固定的模塊，例如：“通用航空典型機型機型培訓模塊”、“通用航空典型機型維護實訓模塊”、“通用航空典型機型考試評估模塊”等。這樣，即契合了實際工作需要，也滿足了相關法規(guī)的規(guī)定。

3 展望

本文研究了通用航空典型機型的CBT智能快速生成平臺的相關關鍵技術(shù)，為CBT智能生成平臺的建立提供了理論基礎。但由于自身的水平、時間、經(jīng)驗、精力及外部條件的限制，本文有些內(nèi)容并不完整，還需要進一步完善。

【參考文獻】

[1]許民樂，胡文洲.通用航空產(chǎn)業(yè)將迎來大發(fā)展的黃金時代[R].北京：中銀國際證券有限責任公司，2010：11.

[2]楊曉強，周長春，李海軍.基于B/S模式的通用航空安全信息管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].中國民航飛行學院學報，2012（3）：13-15.

[3]比爾·布爾切爾.維修技術(shù)的虛擬培訓[J].航空工程與維修，2001（6）：48-50.

[4]劉佳.面向維修的飛機總體布置設計技術(shù)研究[D].南京：南京航空航天大學，2010：18

[5]張旭.基于AICC的B737機務CBT系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].遼寧工程技術(shù)大學學報，2005（1）：107-109.

[6]魏磊.CBT開發(fā)平臺中的知識抽取技術(shù)研究[D].南京：南京航空航天大學，2006：37.

[責任編輯：楊玉潔]