Miljømæssige fordele ved Integrated Vehicle Health Management (IVHM)

Vi ser stigende fokus og investeringer fra industri og regeringer verden over for at fremskynde bæredygtighedsresultater gennem teknologiinvesteringer. Dette er drevet af markedets konkurrenceevneimperativer og den konstante og ubønhørlige stigning i den samlede flyeffektivitet. Flere OEM'er bygger rene elektriske og brint brændselscelle-baserede elektriske fremdriftsfly med fokus på markedet for 50 passagerer eller færre. Faktisk er Boeing begyndt at certificere et elektrisk fly gennem deres joint venture, Wisk. Og mens disse første elektriske fly i dette årti kun vil transportere nogle få passagerer, har Boeings Chief Sustainability Engineer, Brian Yutko, udtalt, at de vil stige i antal passagerer og rækkevidde over tid med forbedringer i batterier og motorer, ligesom det, vi ser i bilindustrien. Fordelene ved denne investeringsstigning og -skift er tydelige: lavere drifts- og vedligeholdelsesomkostninger på grund af enklere systemer og ingen emissioner.

Vi har set, at der er betydelige fordele med hensyn til bæredygtighed i rumfart fra digitale luftfartsrelaterede aktiviteter (Reference "Bæredygtige fly gennem prisme af digital luftfart – hvad er nøglegrebene?” af John Maggiore dateret 23. april 2021). Kort sagt kan og giver den proaktive styring af flydata målbare økonomiske og operationelle fordele, både med hensyn til overordnet operationel effektivitet og reducerede driftsafbrydelser. Disse ses traditionelt som "økonomiske" fordele, og disse fordele bruges jævnligt til at retfærdiggøre investeringer i teknologi både på flyet og på jorden og til datatransmission og -styring. Det er også den primære drivkraft til et voksende økosystem af relaterede tjenester, hvormed man kan udnytte muligheden. Inden for området "bæreholdelse" (f.eks. vedligeholdelse, MRO) er der klare eksempler på operationelle effektivitetsgevinster, som kan realiseres af IVHM. Derudover er der bæredygtighedsfordele, der følger af disse aktiviteter. Her kan vi henvise til disse fordele og de aktiviteter, der driver dem som "Bæredygtig bæredygtighed”.

Bæredygtig bæredygtighed er den bevidste løftestangseffekt af teknologi til at levere kvantificerbare økonomiske og bæredygtige fordele i de tekniske operationers rumfartsdomæne

IVHM og bæredygtighed

IVHM er meget veldefineret af Cranfield University IVHM Centre:

"IVHM omfatter et bredt udvalg af teknologi både inden for og uden for det traditionelle digitale luftfartsdomæne. IVHM er systemernes forenede evne til at vurdere den nuværende eller fremtidige tilstand af medlemssystemets sundhed og integrere dette billede af systemets sundhed inden for en ramme af tilgængelige ressourcer og operationel efterspørgsel. Det er en meget vidtrækkende kapacitet, der omfatter business cases og modeller; lovgivning, certificering og standarder; arkitektur og design; samt algoritmer til prognostik, diagnostik og ræsonnement.”

Kort sagt, IVHM er en vigtig del af det "digitale luftfarts"-domæne.

Vi kan kategorisere de bæredygtighedsfordele, som stammer fra IVHM, som direkte og indirekte, og håndgribelige og immaterielle. Immaterielle fordele er ofte fokuseret på medarbejder- og markedsopfattelser og brandimage. De er meget reelle, men svære at kvantificere. Her fokuserer vi på de håndgribelige fordele. De direkte fordele kan omfatte materiale- og affaldsreduktion, reduceret energiforbrug, reduceret støj, øget biodiversitet og selvfølgelig lavere udledning af CO₂ og andre forurenende stoffer, der giver anledning til bekymring. Indirekte fordele omfatter arbejdseffektivitet, menneskelig livskvalitet, sikkerhed og materialeforbrug og -forbrug.

I sagens natur understøtter øget effektivitet bæredygtighed, både direkte og indirekte.

Udvalgte eksempler på Sustainable Sustainment via IVHM

Den klassiske IVHM use case involverer proaktiv og fjernforståelse af et køretøjs nuværende vores fremtidige serviceevne. Vi kalder dette ofte "prædiktiv vedligeholdelse", "tilstandsbaseret vedligeholdelse" eller "flysundhedsstyring". Når vi gennem analyse kan forudsige en afventende udstyrsfejl, kan vi naturligvis høste den økonomiske fordel ved at håndtere problemet på en planlagt måde og undgå sandsynligheden for og virkningen af ​​en afbrydelse af tidsplanen, men vi kan også levere væsentlige direkte bæredygtighedsfordele. I mange tilfælde kan drift med et forringet system, selvom det er sikkert og godkendt, i høj grad begrænse operationer med hensyn til højde eller rækkevidde. Dette resulterer i færre grader af frihed i brugen af ​​køretøjer og mindsker sandsynligheden for, at mission eller tidsplan gennemføres. I tilfælde, hvor udstyret er en del af miljøkontrolsystemet, såsom en ventil, en meget betydelig direkte brændstofforbrændingsstraf (op til 4%) og yderligere resulterende CO₂ emissioner kan undgås. Selvfølgelig er der indirekte fordele, som følger, såsom reducerede lagerbehov, forsendelsesomkostninger for dele og mere effektiv arbejdsudnyttelse.

Andre Sustainable Sustainment-fordele via IVHM er måske mindre indlysende, men udgør et betydeligt bæredygtighedsfodaftryk. Her er nogle illustrative eksempler:

• Data under flyvningen: ved at overvåge data under flyvningen kan vi hjælpe piloter med at nå effektivitetsmål og hjælpe med at sikre overholdelse af virksomhedens bæredygtighedspolitikker.
  • Resultat: Lavere emissioner (fra Lavere brændstofforbrug)

• Jorddrift: ved at overvåge og optimere driften på jorden med nye sensorer kan vi sikre maksimal driftseffektivitet og reduceret lokal luftforurening og støj
  • Resultat: Lavere energiforbrug, lavere forurening, lavere støjniveauer og forbedret biodiversitet

• Lufthavns luft- og jordtrafik: Ved at anvende sofistikerede analyser og modellering til luft- og jordtrafik i lufthavne kan vi strømline flytrafikken, reducere spildtid ved ankomst, reducere taxa-tid og undervisningens miljøpåvirkning.
  • Resultat: Lavere emissioner (fra Lavere brændstofforbrug), Lavere forurening, Lavere støjniveauer, Forbedret biodiversitet

• Ruteoptimering: Ved at analysere flydata kan vi forstå de enkelte flys brændstofeffektivitetskarakteristika og deres ydeevne på forskellige ruter. Med denne forståelse kan vi optimere brugen af ​​flyet efter rute, bære den optimale mængde brændstof og identificere nedbrydninger (forårsaget af is, sand, vulkansk aske osv.) af fly og træffe hurtige foranstaltninger for at afhjælpe (f.eks. kontroloverfladen) trimme).
  • Resultat: Lavere emissioner (fra Lavere brændstofforbrug), Reduceret energi og reduceret materialeforbrug/spild (fra mindre MRO gennem hele livscyklussen)
• Digitalt forbedret MRO: Ved at muliggøre nye inspektionsmetoder, som er mere autonome, kan vi forbedre effektiviteten (øge inspektionsnøjagtigheden) og samtidig reducere arbejdskraft og energiforbrug, til gengæld reducere unødvendigt fjernelsesaffald og den resulterende indsats fra processen. Ved at implementere analyser og til flyfejlfindingsprocessen kan vi også reducere antallet af vedligeholdelseshandlinger og "ingen fejl fundet" fjernelser. "Slyngelske enheder" kan også identificeres og adresseres gennem procedurer eller skrot.
  • Resultat: Lavere energiforbrug, reduceret energi og reduceret materialeforbrug/spild

• Ansøgning på tværs af hele livscyklus: Ved at anvende avancerede analyser og modellering på materiale-, komponent-, underenheds- eller aktivniveau på tværs af hele livscyklussen kan vi optimere anskaffelsen, fremstillingen, driften, vedligeholdelsen og den ultimative tilbagetrækning/skrot af aktivet.
  • Resultat: Lavere energiforbrug og reduceret materialeforbrug

• Grønne teknologier/løsninger: Ved at udnytte gennemprøvede IVHM-metoder og modellering kan luftfartsindustrien øge sandsynligheden for succes under introduktionen af ​​nye grønne teknologier/løsninger og samtidig skærpe deres introduktion
  • Resultat: Støtte opnåelse af industriens bæredygtighedsmål

Fremadrettet innovation

Cranfields IVHM Center har med sine Core Partners haft en langsigtet ambition om at levere et såkaldt 'Bevidst fly' med potentiale for en flyplatform uden vedligeholdelse. Dette koncept har til formål at opnå skabelsen af ​​et IVHM-system, der er i stand til at være fuldt ud klar over flyets tilstand, enten i stand til at foreslå passende handling eller tage handling for sig selv.

Ved at skabe 'Conscious Aircraft' overvåges hele flyet og er knyttet til luftfartens økosystem (lufthavne, luftrum, flyselskaber, passagerer, eftermarkedstjenester), hvilket maksimerer fordelene fra de tidligere eksempler. Dette koncept har til formål at eliminere uforudsete tekniske fejl og i tilfælde af skade være i stand til at beslutte handlinger, der minimerer påvirkningen af ​​miljøet eller udføre en modificeret mission i en militær applikation.

• Resultat: Maksimerede fordele fra: Lavere emissioner (fra lavere brændstofforbrug), lavere energiforbrug og reduceret materialeforbrug/spild

Resumé

Det er velforstået, at IVHM og digital luftfart leverer økonomiske fordele i dag. Som diskuteret ovenfor leverer de også betydelige, omend ofte uanerkendte, bæredygtighedsfordele. Ved at se på disse aktiviteter gennem en ny linse kan vi også se, at IVHM vil have en nøglerolle for at sikre, at løftet om bæredygtighedsfokuserede investeringer bliver leveret, og at drift og bæredygtighed er så bæredygtig som muligt. Endelig åbner nyt forsknings- og investeringsfokus også i øjeblikket nye horisonter og muligheder for bæredygtig bæredygtighed og videre gennem hele luftfartens livscyklus.

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