聚焦智慧民航 | 厦航天枢飞行计划系统：“智慧白鹭”自主行天下
2022年5月16日，厦门航空公司自主研发的国产新一代飞行计划系统——天枢飞行计划系统——正式上线。这一以北斗七星第一颗星命名的飞行计划系统是国内第一款自主研发的支持全球运行的国产飞行计划系统，标志着厦航对高可靠性飞行计划计算这一民航领域关键技术实现自主可控。飞行计划系统对于航空公司乃至整个民航业有哪些意义？国产飞行计划系统的出现为何影响深远？让我们在厦航天枢飞行计划系统的诞生之路上解答这些问题。
自主创新 技术攀登
一次飞行究竟要携带多少油料才能保证飞机足以应对各类复杂情况？在计算机尚未引入航空业的时代，这个难题需要人们结合航班运行的气象条件、航行条件、运载情况等实际运行条件以及飞机的性能和导航数据，进行人工计算。随着航班运行情况越来越复杂，对安全性与经济性的要求越来越高，这种传统的人工方式从计算精度、计算效率上都已不能满足航空公司的航班运行需求。于是，计算机飞行计划系统应运而生，并随着信息革命不断更新迭代，具备了越来越丰富也越来越重要的功能。
如今，国内航空公司所使用的飞行计划系统，可以根据局方标准和公司政策、飞机性能、高空地面气象预测、航行情报限制、业载等信息，通过科学合理的计算模型，规划出最优航路，选出符合安全标准的最优备降场、最佳巡航高度层，计算出飞行时间、所需燃油量。一款稳定可靠、高效精确的飞行计划系统能在保证安全的前提下，降低燃油消耗，减少碳排放，最大限度发挥飞机的性能优势，创造良好的社会效益和经济效益。对航空公司来说，这是保障飞行安全、确保高效运行并提高效益的核心一环。
在很长一段时间内，民航飞行计划系统都处于被欧美国家垄断的状态。国内航空公司的飞行计划系统大都从国外厂商引进，每年支付高额费用，且持续的技术升级只能依靠外方，自主创新迫在眉睫。但飞行计划系统涉及的算法复杂、数据种类繁多、数据量巨大，该技术长期被欧美国家垄断、封锁，自主研发异常艰难。
道阻且长，但不乏勇敢的行者。今年5月16日，厦门航空正式启用自主研发的天枢飞行计划系统，打破了欧美国家在该领域的多项垄断，提前完成了“十四五”深化民航改革工作方案点名布置厦航开展的“抓紧推进航空公司运行控制系统自主研发”的工作任务。这一突破背后，是一次长达20余年的技术攀登。
从无到有 打破垄断
早在2000年，厦航便提出放弃“粗放式”固定油量，推进自主“动态评估”的新思路。但是这一新思路需要先进的飞行计划系统作为支撑，而从国外引进系统的费用很高。于是，倾尽全力开发出一款真正的国产飞行计划系统成为厦航人心中誓要实现的目标。
2008年，厦航FPS飞行计划系统完成开发并于次年上线，它的上线随即打破了国外厂商在该领域的技术垄断。2009年，该系统经过中科院软件所林惠民院士和来自清华大学、北京师范大学、中国民航大学等院校知名专家，以及厦门空中交通管理站、南方航空、上海航空、深圳航空、山东航空等业内专业人士组成的鉴定委员会的鉴定，确认该系统是我国自主研发并成功应用于航空公司运行管理的首款计算机飞行计划系统，填补了国内在该领域的空白，飞行计划能力达到国际先进水平。
2014年，厦航引进了波音787机型，用于运营包括洲际航线在内的国际航线。这一时期，受限于FPS系统底层情报数据以及ETOPS运行（延误运行）、二次放行算法缺失，厦航不得不引进国外飞行计划系统用于洲际航线的运行支持。
事实上，这样的遭遇更加坚定了厦航坚持自主创新、牢牢牵住关键技术“牛鼻子”的决心和信念。通过与中航材导航技术公司的深入合作，厦航国内底层数据框架建设于2021年初见雏形，新一代飞行计划系统研发项目正式启动，并以北斗七星中的第一颗星“天枢”命名。
在公司主要领导的指挥部署下，厦航运行风险控制部与数字委员会组建项目组奔赴南京航空航天大学，与专业教授团队商讨算法设计，并在行业内广泛收集一线用户意见建议，分析对比国外厂商系统的优缺点。经过一年多的开发、测试和验证试运行，厦航的国内和近洋国际地区航班自5月16日15时起正式启用天枢系统制作飞行计划。
厦航天枢飞行计划系统具备覆盖全球全机型飞行计划的计算功能，是国内第一款自主研发的支持国际运行的飞行计划系统和第一款由航空公司主导研发的国产飞行计划系统。厦航因此率先实现了飞行计划制作关键核心技术自主可控，全面解决了“卡脖子”问题。除此之外，厦航天枢飞行计划系统还实现了飞行计划可视化、运算速率跨方位提升以及对航路剖面和进离场进行自动优化等“生态化”应用，大大提升了系统使用的高效性和准确性。
从有到强 持续完善
从系统功能到核心算法全面升级，在持续不断的更新完善中，天枢飞行计划系统实现了多项技术突破。
首先是全功能飞行计划算法研发。项目组提出了二次放行燃油计算与二次放行点迭代优化的方法，以及延程运行等时点求解、关键燃油求解的方法，建立了覆盖全球范围的全机型飞行计划计算算法模型，支持航班国际化运行，实现了零的突破。
其次是燃油优化技术应用。项目组应用多项燃油优化技术，研发了基于多项策略的巡航高度剖面优化算法，智能推荐符合运行条件的最佳高度剖面；运用航班额外油智能推荐、进离场程序优化等研究成果，多维度全方位智能优化燃油计算，力争在稳定安全的基础上实现燃油成本精细化控制。
最后是技术架构全面升级。项目组全面采用开源技术框架进行研发，实现了前后端分离架构，支持K8S部署，可根据资源需求灵活伸缩，支持国产服务器部署运行。系统通过二级缓存、预加载、预计算、优化计算流程等方式，有效提升了飞行计划运算速率。
在项目组完善欧洲、南美洲、北美洲底层情报数据建设的基础上，今年7月25日，厦航天枢飞行计划（洲际）上线启用，标志着厦航第一次自主掌握了ETOPS进入点、等时点、关键燃油和空中二次放行计算，并具备空中改航、航路规划、基于中国民航运行规则的高度层自动优化等功能，实现了新的突破。
从无到有、从弱到强，厦航飞行计划系统的研发历程是厦航将数字驱动力确定为公司发展的三大动力之首，把数字化转型作为推动厦航高质量发展的基础性、先导性工程的缩影。在组织架构方面，厦航整合成立了由公司董事长、总经理直接领导的科技和信息化委员会，形成了科技和信息化委员会统筹领导、数字委牵头、各单位共同参与的数字化建设与科技创新组织管理体系。在新的组织架构牵引下，厦航以安全为基、以创新为翼，坚持自主研发，致力于创新构建全流程管控、全生命周期“数字+”厦航智慧运行体系，为“智慧厦航”自主行天下奠定了技术基础，也为民航强国建设持续贡献“厦航智慧”。（中国民航报 记者刘韶滨，制图/王世鑫）
2022年5月16日，厦门航空公司自主研发的国产新一代飞行计划系统——天枢飞行计划系统——正式上线。这一以北斗七星第一颗星命名的飞行计划系统是国内第一款自主研发的支持全球运行的国产飞行计划系统，标志着厦航对高可靠性飞行计划计算这一民航领域关键技术实现自主可控。飞行计划系统对于航空公司乃至整个民航业有哪些意义？国产飞行计划系统的出现为何影响深远？让我们在厦航天枢飞行计划系统的诞生之路上解答这些问题。
自主创新 技术攀登
一次飞行究竟要携带多少油料才能保证飞机足以应对各类复杂情况？在计算机尚未引入航空业的时代，这个难题需要人们结合航班运行的气象条件、航行条件、运载情况等实际运行条件以及飞机的性能和导航数据，进行人工计算。随着航班运行情况越来越复杂，对安全性与经济性的要求越来越高，这种传统的人工方式从计算精度、计算效率上都已不能满足航空公司的航班运行需求。于是，计算机飞行计划系统应运而生，并随着信息革命不断更新迭代，具备了越来越丰富也越来越重要的功能。
如今，国内航空公司所使用的飞行计划系统，可以根据局方标准和公司政策、飞机性能、高空地面气象预测、航行情报限制、业载等信息，通过科学合理的计算模型，规划出最优航路，选出符合安全标准的最优备降场、最佳巡航高度层，计算出飞行时间、所需燃油量。一款稳定可靠、高效精确的飞行计划系统能在保证安全的前提下，降低燃油消耗，减少碳排放，最大限度发挥飞机的性能优势，创造良好的社会效益和经济效益。对航空公司来说，这是保障飞行安全、确保高效运行并提高效益的核心一环。
在很长一段时间内，民航飞行计划系统都处于被欧美国家垄断的状态。国内航空公司的飞行计划系统大都从国外厂商引进，每年支付高额费用，且持续的技术升级只能依靠外方，自主创新迫在眉睫。但飞行计划系统涉及的算法复杂、数据种类繁多、数据量巨大，该技术长期被欧美国家垄断、封锁，自主研发异常艰难。
道阻且长，但不乏勇敢的行者。今年5月16日，厦门航空正式启用自主研发的天枢飞行计划系统，打破了欧美国家在该领域的多项垄断，提前完成了“十四五”深化民航改革工作方案点名布置厦航开展的“抓紧推进航空公司运行控制系统自主研发”的工作任务。这一突破背后，是一次长达20余年的技术攀登。
从无到有 打破垄断
早在2000年，厦航便提出放弃“粗放式”固定油量，推进自主“动态评估”的新思路。但是这一新思路需要先进的飞行计划系统作为支撑，而从国外引进系统的费用很高。于是，倾尽全力开发出一款真正的国产飞行计划系统成为厦航人心中誓要实现的目标。
2008年，厦航FPS飞行计划系统完成开发并于次年上线，它的上线随即打破了国外厂商在该领域的技术垄断。2009年，该系统经过中科院软件所林惠民院士和来自清华大学、北京师范大学、中国民航大学等院校知名专家，以及厦门空中交通管理站、南方航空、上海航空、深圳航空、山东航空等业内专业人士组成的鉴定委员会的鉴定，确认该系统是我国自主研发并成功应用于航空公司运行管理的首款计算机飞行计划系统，填补了国内在该领域的空白，飞行计划能力达到国际先进水平。
2014年，厦航引进了波音787机型，用于运营包括洲际航线在内的国际航线。这一时期，受限于FPS系统底层情报数据以及ETOPS运行（延误运行）、二次放行算法缺失，厦航不得不引进国外飞行计划系统用于洲际航线的运行支持。
事实上，这样的遭遇更加坚定了厦航坚持自主创新、牢牢牵住关键技术“牛鼻子”的决心和信念。通过与中航材导航技术公司的深入合作，厦航国内底层数据框架建设于2021年初见雏形，新一代飞行计划系统研发项目正式启动，并以北斗七星中的第一颗星“天枢”命名。
在公司主要领导的指挥部署下，厦航运行风险控制部与数字委员会组建项目组奔赴南京航空航天大学，与专业教授团队商讨算法设计，并在行业内广泛收集一线用户意见建议，分析对比国外厂商系统的优缺点。经过一年多的开发、测试和验证试运行，厦航的国内和近洋国际地区航班自5月16日15时起正式启用天枢系统制作飞行计划。
厦航天枢飞行计划系统具备覆盖全球全机型飞行计划的计算功能，是国内第一款自主研发的支持国际运行的飞行计划系统和第一款由航空公司主导研发的国产飞行计划系统。厦航因此率先实现了飞行计划制作关键核心技术自主可控，全面解决了“卡脖子”问题。除此之外，厦航天枢飞行计划系统还实现了飞行计划可视化、运算速率跨方位提升以及对航路剖面和进离场进行自动优化等“生态化”应用，大大提升了系统使用的高效性和准确性。
从有到强 持续完善
从系统功能到核心算法全面升级，在持续不断的更新完善中，天枢飞行计划系统实现了多项技术突破。
首先是全功能飞行计划算法研发。项目组提出了二次放行燃油计算与二次放行点迭代优化的方法，以及延程运行等时点求解、关键燃油求解的方法，建立了覆盖全球范围的全机型飞行计划计算算法模型，支持航班国际化运行，实现了零的突破。
其次是燃油优化技术应用。项目组应用多项燃油优化技术，研发了基于多项策略的巡航高度剖面优化算法，智能推荐符合运行条件的最佳高度剖面；运用航班额外油智能推荐、进离场程序优化等研究成果，多维度全方位智能优化燃油计算，力争在稳定安全的基础上实现燃油成本精细化控制。
最后是技术架构全面升级。项目组全面采用开源技术框架进行研发，实现了前后端分离架构，支持K8S部署，可根据资源需求灵活伸缩，支持国产服务器部署运行。系统通过二级缓存、预加载、预计算、优化计算流程等方式，有效提升了飞行计划运算速率。
在项目组完善欧洲、南美洲、北美洲底层情报数据建设的基础上，今年7月25日，厦航天枢飞行计划（洲际）上线启用，标志着厦航第一次自主掌握了ETOPS进入点、等时点、关键燃油和空中二次放行计算，并具备空中改航、航路规划、基于中国民航运行规则的高度层自动优化等功能，实现了新的突破。
从无到有、从弱到强，厦航飞行计划系统的研发历程是厦航将数字驱动力确定为公司发展的三大动力之首，把数字化转型作为推动厦航高质量发展的基础性、先导性工程的缩影。在组织架构方面，厦航整合成立了由公司董事长、总经理直接领导的科技和信息化委员会，形成了科技和信息化委员会统筹领导、数字委牵头、各单位共同参与的数字化建设与科技创新组织管理体系。在新的组织架构牵引下，厦航以安全为基、以创新为翼，坚持自主研发，致力于创新构建全流程管控、全生命周期“数字+”厦航智慧运行体系，为“智慧厦航”自主行天下奠定了技术基础，也为民航强国建设持续贡献“厦航智慧”。（中国民航报 记者刘韶滨，制图/王世鑫）
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