الفوائد البيئية للإدارة المتكاملة لصحة المركبات (IVHM)

نشهد تركيزًا واستثمارًا متزايدًا من قبل الصناعة والحكومات في جميع أنحاء العالم لتسريع نتائج الاستدامة من خلال الاستثمار التكنولوجي. وهذا مدفوع بضرورات تنافسية السوق والارتفاع المستمر الذي لا يرحم لكفاءة الطائرات الإجمالية. تقوم العديد من الشركات المصنعة للمعدات الأصلية ببناء طائرات دفع كهربائية تعمل بالكهرباء النقية ووقود الهيدروجين ، مع التركيز على 50 راكبًا أو أقل في السوق. في الواقع ، بدأت بوينج في التصديق على طائرة كهربائية من خلال مشروعها المشترك ويسك. وعلى الرغم من أن هذه الطائرات الكهربائية الأولى في هذا العقد لن تحمل سوى عدد قليل من الركاب ، فقد صرح رئيس مهندسي الاستدامة في بوينج ، بريان يوتكو ، أنهم سيزيدون في عدد الركاب ونطاقهم بمرور الوقت مع التحسينات في البطاريات والمحركات ، تمامًا مثل ما نراه في صناعة السيارات. إن فوائد هذا الاندفاع والتحول في الاستثمار واضحة: انخفاض تكاليف التشغيل والاستدامة بسبب الأنظمة الأبسط ، وعدم وجود انبعاثات.

لقد رأينا أن هناك فوائد كبيرة من حيث الاستدامة في مجال الطيران من الأنشطة ذات الصلة بالطيران الرقمي (المرجع "الطائرات المستدامة من منظور الطيران الرقمي - ما هي الرافعات الرئيسية؟بقلم جون ماجوري بتاريخ 23 أبريل 2021). باختصار ، يمكن للإدارة الاستباقية لبيانات الطائرات أن تسفر عن فوائد اقتصادية وتشغيلية قابلة للقياس ، سواء من حيث الكفاءة التشغيلية الإجمالية وتقليل الانقطاعات للعمليات. يُنظر إلى هذه تقليديًا على أنها فوائد "اقتصادية" ، ويتم استخدام هذه الفوائد بانتظام لتبرير الاستثمار في التكنولوجيا على كل من الطائرات وعلى الأرض ، وكذلك لنقل البيانات وإدارتها. كما أنه الحافز الأساسي لنظام بيئي متنام للخدمات ذات الصلة يمكن من خلاله استغلال الفرصة. ضمن مجال "الاستدامة" (على سبيل المثال ، الصيانة ، MRO) هناك أمثلة واضحة للكفاءات التشغيلية التي يمكن تحقيقها بواسطة IVHM. بالإضافة إلى ذلك ، هناك فوائد للاستدامة تنتج عن هذه الأنشطة. هنا يمكننا الإشارة إلى هذه الفوائد والأنشطة التي تدفعها إلى "الاستدامة المستدامة ".

الاستدامة المستدامة هي النفوذ المتعمد للتكنولوجيا لتقديم فوائد اقتصادية واستدامة قابلة للقياس الكمي في مجال الفضاء الجوي للعمليات التقنية

IVHM والاستدامة

يتم تعريف IVHM جيدًا من قبل مركز IVHM بجامعة كرانفيلد:

"يشمل IVHM مجموعة واسعة من التكنولوجيا داخل وخارج مجال الطيران الرقمي التقليدي. IVHM هي القدرة الموحدة للأنظمة على تقييم الحالة الحالية أو المستقبلية لصحة النظام العضو ودمج تلك الصورة لصحة النظام في إطار من الموارد المتاحة والطلب التشغيلي. إنها قدرة واسعة النطاق تشمل حالات العمل والنماذج ؛ التشريعات والشهادات والمعايير ؛ والهندسة المعمارية والتصميم؛ بالإضافة إلى خوارزميات للتنبؤات والتشخيصات والاستدلال ".

باختصار ، IVHM هي شريحة رئيسية في مجال "الطيران الرقمي".

يمكننا تصنيف فوائد الاستدامة التي تنبع من IVHM على أنها مباشرة وغير مباشرة ، وملموسة وغير ملموسة. غالبًا ما تركز الفوائد غير الملموسة على تصورات الموظفين والسوق وصورة العلامة التجارية. إنها حقيقية جدًا ولكن يصعب تحديدها. هنا نركز على الفوائد الملموسة. يمكن أن تشمل الفوائد المباشرة تقليل المواد والنفايات ، وتقليل استخدام الطاقة ، وتقليل الضوضاء ، وتعزيز التنوع البيولوجي ، وبالطبع تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون₂ وغيرها من الملوثات المثيرة للقلق. تشمل الفوائد غير المباشرة كفاءة العمل ونوعية الحياة البشرية والسلامة واستخدام المواد واستهلاكها.

بطبيعتها ، تدعم الكفاءة المتزايدة الاستدامة ، بشكل مباشر وغير مباشر.

أمثلة مختارة من الاستدامة المستدامة عبر IVHM

تتضمن حالة استخدام IVHM الكلاسيكية فهمًا استباقيًا وعن بعد لإمكانية الخدمة الحالية للمركبة في المستقبل. غالبًا ما نطلق على هذه "الصيانة التنبؤية" أو "الصيانة حسب الحالة" أو "إدارة صحة الطائرات". عندما نستطيع ، من خلال التحليل ، التنبؤ بفشل المعدات المعلق ، يمكننا بالطبع جني الفوائد الاقتصادية للتعامل مع المشكلة بطريقة مجدولة وتجنب احتمالية وتأثير انقطاع الجدول الزمني ، ولكن يمكننا أيضًا تقديم فوائد الاستدامة المادية المباشرة. في كثير من الحالات ، يمكن للتشغيل بنظام متدهور ، على الرغم من كونه آمنًا ومعتمدًا ، أن يحد بشكل كبير من العمليات من حيث الارتفاع أو المدى. ينتج عن هذا درجات أقل من الحرية في استخدام السيارة ويقلل من احتمالية إنجاز المهمة أو الجدول الزمني للانتهاء. في الحالات التي تكون فيها المعدات جزءًا من نظام التحكم البيئي ، مثل الصمام ، عقوبة كبيرة جدًا لحرق الوقود (تصل إلى 4٪) وثاني أكسيد الكربون الناتج الإضافي₂ يمكن تجنب الانبعاثات. بالطبع ، هناك فوائد غير مباشرة تتبع ذلك ، مثل انخفاض متطلبات المخزون ، وتكاليف شحن قطع الغيار ، واستخدام العمالة بشكل أكثر كفاءة.

قد تكون فوائد الاستدامة المستدامة الأخرى عبر IVHM أقل وضوحًا ولكنها تشكل بصمة استدامة كبيرة. فيما يلي بعض الأمثلة التوضيحية:

• بيانات الرحلة: من خلال مراقبة البيانات أثناء الرحلة ، يمكننا مساعدة الطيارين على تحقيق أهداف الكفاءة والمساعدة في ضمان الامتثال لسياسات استدامة الشركة.
  • النتيجة: انبعاثات أقل (من انخفاض استهلاك الوقود)

• العمليات الأرضية: من خلال مراقبة العمليات الأرضية وتحسينها باستخدام أجهزة استشعار جديدة ، يمكننا ضمان زيادة الكفاءة التشغيلية وتقليل تلوث الهواء المحلي والضوضاء
  • النتيجة: استخدام أقل للطاقة ، وتلوث أقل ، ومستويات ضوضاء أقل ، وتنوع بيولوجي محسن

• حركة المطارات الجوية والبرية: من خلال تطبيق التحليلات المتطورة والنمذجة على حركة المرور الجوية والأرضية في المطارات ، يمكننا تبسيط تدفق الحركة الجوية ، وتقليل وقت الرحلة الضائع عند الوصول ، وتقليل وقت التاكسي ، والتأثير البيئي للدرس.
  • النتيجة: انبعاثات أقل (من انخفاض استهلاك الوقود)، تلوث أقل ، مستويات ضوضاء أقل ، تنوع بيولوجي محسن

• تحسين المسار: من خلال تحليل بيانات الطائرات ، يمكننا فهم خصائص كفاءة استهلاك الوقود للطائرات الفردية وأدائها على المسارات المختلفة. من خلال هذا الفهم ، يمكننا تحسين استخدام الطائرة عن طريق المسار ، وحمل الكمية المثلى من الوقود ، وتحديد التدهور (الناتج عن الجليد والرمل والرماد البركاني وما إلى ذلك) للطائرة واتخاذ إجراءات سريعة لعلاجها (على سبيل المثال ، التحكم في السطح تقليم).
  • النتيجة: انبعاثات أقل (من انخفاض استهلاك الوقود) ، انخفاض الطاقة وتقليل استخدام / هدر المواد (من أقل MRO طوال دورة الحياة)
• MRO المحسن رقميًا: من خلال تمكين طرق التفتيش الجديدة الأكثر استقلالية ، يمكننا تحسين الكفاءة (زيادة دقة الفحص) مع تقليل استخدام العمالة والطاقة ، وبالتالي تقليل نفايات الإزالة غير الضرورية ، والجهود الناتجة عن العملية. أيضًا ، من خلال نشر التحليلات وعملية استكشاف أخطاء الطائرات وإصلاحها ، يمكننا تقليل عدد إجراءات الصيانة وعمليات الإزالة "لم يتم العثور على خطأ". يمكن أيضًا تحديد "الوحدات المارقة" ومعالجتها من خلال الإجراءات أو الخردة.
  • النتيجة: استخدام أقل للطاقة ، طاقة مخفضة وتقليل استخدام / هدر المواد

• التطبيق عبر دورة حياة كاملة: من خلال تطبيق التحليلات والنمذجة المتقدمة على مستوى المواد أو المكون أو التجميع الفرعي أو الأصول عبر دورة الحياة بأكملها ، يمكننا تحسين المشتريات والتصنيع والتشغيل والصيانة والتقاعد النهائي / الخردة للأصل.
  • النتيجة: انخفاض استخدام الطاقة وتقليل استخدام المواد

• التقنيات / الحلول الخضراء: من خلال الاستفادة من أساليب ونمذجة IVHM التي أثبتت جدواها ، يمكن لصناعة الطيران زيادة احتمالية النجاح أثناء إدخال التقنيات / الحلول الخضراء الجديدة أثناء تقديمها
  • النتيجة: دعم تحقيق أهداف استدامة الصناعة

ابتكار استشرافي

لدى مركز IVHM في كرانفيلد ، مع شركائه الأساسيين ، طموح طويل الأمد لتقديم ما يسمى "واعية الطائرات'مع احتمال وجود منصة طائرات بدون صيانة. يهدف هذا المفهوم إلى تحقيق إنشاء نظام IVHM قادر على أن يكون مدركًا تمامًا لحالة الطائرة ، ويكون قادرًا إما على اقتراح الإجراء المناسب أو اتخاذ إجراء لنفسه.

من خلال إنشاء "الطائرات الواعية" ، تتم مراقبة الطائرة بالكامل وربطها بالنظام البيئي للطيران (المطارات ، والمجال الجوي ، والخطوط الجوية ، والركاب ، وخدمات ما بعد البيع) ، مما يزيد من الفوائد من الأمثلة السابقة. يهدف هذا المفهوم إلى القضاء على الأخطاء الفنية غير المتوقعة وفي حالة حدوث ضرر ، تكون قادرًا على تحديد الإجراءات التي تقلل التأثير على البيئة أو تشغيل مهمة معدلة في تطبيق عسكري.

• النتيجة: الفوائد القصوى من: انبعاثات أقل (من انخفاض استهلاك الوقود) ، وانخفاض استخدام الطاقة وتقليل استخدام / هدر المواد

نبذة عامة

من المفهوم جيدًا أن IVHM والطيران الرقمي يقدمان فوائد اقتصادية اليوم. كما نوقش أعلاه ، فإنها تقدم أيضًا فوائد استدامة كبيرة ، وإن كانت غير معترف بها في كثير من الأحيان. من خلال النظر إلى هذه الأنشطة من خلال عدسة جديدة ، يمكننا أيضًا أن نرى أن IVHM سيكون لها دور رئيسي لضمان الوفاء بوعد الاستثمارات التي تركز على الاستدامة وأن العمليات والاستدامة مستدامة قدر الإمكان. أخيرًا ، يعمل التركيز الجديد على البحث والاستثمار أيضًا على فتح آفاق وفرص جديدة للاستدامة المستدامة وما بعدها ، طوال دورة حياة الفضاء بأكملها.

المصدر: https://blogs.cranfield.ac.uk/aerospace/environmental-benefits-of-integrated-vehicle-health-management-ivhm/