Umweltnutzen des Integrierten Fahrzeug-Gesundheitsmanagements (IVHM)

Wir sehen einen wachsenden Fokus und Investitionen von Industrie und Regierungen weltweit, um Nachhaltigkeitsergebnisse durch Technologieinvestitionen zu beschleunigen. Dies wird durch die Notwendigkeit der Wettbewerbsfähigkeit des Marktes und die ständige und unaufhaltsame Steigerung der Gesamteffizienz von Flugzeugen getrieben. Mehrere OEMs bauen reine Elektro- und Wasserstoff-Brennstoffzellen-basierte Elektroflugzeuge mit Fokus auf den Markt mit 50 Passagieren oder weniger. Tatsächlich hat Boeing über sein Joint Venture Wisk mit der Zertifizierung eines Elektroflugzeugs begonnen. Und während diese ersten Elektroflugzeuge dieses Jahrzehnts nur wenige Passagiere befördern werden, hat Boeings Chief Sustainability Engineer Brian Yutko erklärt, dass sie mit der Zeit die Passagierzahl und die Reichweite mit Verbesserungen bei Batterien und Motoren erhöhen werden, genau wie wir es bei uns sehen der Automobilindustrie. Die Vorteile dieses Investitionsschubs und -verlagerung liegen auf der Hand: geringere Betriebs- und Erhaltungskosten durch einfachere Systeme und keine Emissionen.

Wir haben gesehen, dass digitale Aktivitäten im Zusammenhang mit der Luftfahrt erhebliche Vorteile in Bezug auf die Nachhaltigkeit in der Luft- und Raumfahrt haben (Referenz „Nachhaltiges Flugzeug durch das Prisma der digitalen Luftfahrt – was sind die entscheidenden Hebel?“ von John Maggiore vom 23. April 2021). Kurz gesagt: Die proaktive Verwaltung von Flugzeugdaten kann und wird messbare wirtschaftliche und betriebliche Vorteile bringen, sowohl im Hinblick auf die Gesamtbetriebseffizienz als auch auf reduzierte Betriebsunterbrechungen. Diese werden traditionell als „wirtschaftlicher“ Nutzen angesehen und regelmäßig zur Rechtfertigung von Investitionen in Technologie sowohl im Flugzeug als auch am Boden sowie in die Datenübertragung und -verwaltung herangezogen. Es ist auch der Hauptimpuls für ein wachsendes Ökosystem verwandter Dienstleistungen, mit dem die Chance genutzt werden kann. Im Bereich „Nachhaltigkeit“ (z. B. Wartung, MRO) gibt es klare Beispiele für betriebliche Effizienzsteigerungen, die durch IVHM realisiert werden können. Darüber hinaus ergeben sich aus diesen Aktivitäten Nachhaltigkeitsvorteile. Hier können wir diese Vorteile und die Aktivitäten, die sie vorantreiben, als „Nachhaltige Nachhaltigkeit“.

Sustainable Sustainment ist die absichtliche Nutzung von Technologie, um quantifizierbare wirtschaftliche und nachhaltige Vorteile im Bereich der Luft- und Raumfahrt des technischen Betriebs zu erzielen

IVHM und Nachhaltigkeit

IVHM wird vom IVHM Centre der Cranfield University sehr gut definiert:

„IVHM umfasst ein breites Spektrum an Technologie sowohl innerhalb als auch außerhalb der traditionellen digitalen Luftfahrt. IVHM ist die einheitliche Fähigkeit von Systemen, den aktuellen oder zukünftigen Zustand des Systemzustands der Mitglieder zu bewerten und dieses Bild des Systemzustands in einen Rahmen verfügbarer Ressourcen und betrieblicher Anforderungen zu integrieren. Es ist eine sehr weitreichende Fähigkeit, die Geschäftsfälle und Modelle umfasst; Gesetzgebung, Zertifizierung und Standards; Architektur und Design; sowie Algorithmen für Prognose, Diagnose und Argumentation.“

Kurz gesagt, IVHM ist ein wichtiger Teil der Domäne „digitale Luftfahrt“.

Die Nachhaltigkeitsvorteile, die sich aus der IVHM ergeben, können wir in direkt und indirekt sowie in materiell und immateriell einteilen. Immaterielle Vorteile konzentrieren sich oft auf die Wahrnehmung von Mitarbeitern und Markt sowie auf das Markenimage. Sie sind sehr real, aber schwer zu quantifizieren. Hier konzentrieren wir uns auf den handfesten Nutzen. Die direkten Vorteile können Material- und Abfallreduzierung, geringerer Energieverbrauch, geringerer Lärm, verbesserte Biodiversität und natürlich geringere CO-Emissionen sein₂ und andere bedenkliche Schadstoffe. Zu den indirekten Vorteilen zählen die Arbeitseffizienz, die menschliche Lebensqualität, die Sicherheit sowie der Materialeinsatz und -verbrauch.

Effizienzsteigerung trägt naturgemäß direkt und indirekt zur Nachhaltigkeit bei.

Ausgewählte Beispiele für Sustainable Sustainment via IVHM

Der klassische IVHM-Anwendungsfall beinhaltet das proaktive und ferngesteuerte Verstehen der aktuellen und zukünftigen Gebrauchstauglichkeit eines Fahrzeugs. Wir nennen dies oft „Predictive Maintenance“, „Condition Based Maintenance“ oder „Aircraft Health Management“. Wenn wir durch Analyse einen bevorstehenden Geräteausfall vorhersagen können, können wir natürlich den wirtschaftlichen Nutzen einer planmäßigen Behandlung des Problems ernten und die Wahrscheinlichkeit und Auswirkungen einer Fahrplanunterbrechung vermeiden, aber wir können auch wesentliche direkte Nachhaltigkeitsvorteile erzielen. In vielen Fällen kann der Betrieb mit einem degradierten System, obwohl sicher und zugelassen, den Betrieb in Bezug auf Höhe oder Reichweite stark einschränken. Dies führt zu weniger Freiheitsgraden bei der Fahrzeugnutzung und verringert die Wahrscheinlichkeit einer Missions- oder Zeitplanerfüllung. In Fällen, in denen die Ausrüstung Teil des Umweltkontrollsystems ist, wie z₂ Emissionen vermieden werden können. Daraus ergeben sich natürlich indirekte Vorteile wie geringerer Lagerbedarf, Ersatzteilversandkosten und effizienterer Personaleinsatz.

Andere nachhaltige Nachhaltigkeitsvorteile durch IVHM sind möglicherweise weniger offensichtlich, stellen aber einen erheblichen Nachhaltigkeitsfußabdruck dar. Hier einige anschauliche Beispiele:

• Flugdaten: Durch die Überwachung von Flugdaten können wir Piloten dabei helfen, Effizienzziele zu erreichen und die Einhaltung der Nachhaltigkeitsrichtlinien des Unternehmens sicherzustellen.
  • Ergebnis: Geringere Emissionen (von geringerem Kraftstoffverbrauch)

• Bodenoperationen: Durch die Überwachung und Optimierung des Bodenbetriebs mit neuen Sensoren können wir die Betriebseffizienz maximieren und die lokale Luftverschmutzung und den Lärm reduzieren
  • Ergebnis: Geringerer Energieverbrauch, geringere Umweltverschmutzung, geringerer Geräuschpegel und verbesserte Biodiversität

• Flug- und Bodenverkehr am Flughafen: Durch die Anwendung ausgeklügelter Analysen und Modellierungen auf den Flug- und Bodenverkehr von Flughäfen können wir den Luftverkehrsfluss optimieren, Flugzeitverschwendung bei der Ankunft reduzieren, Taxizeiten reduzieren und die Umweltbelastung verbessern.
  • Ergebnis: Geringere Emissionen (von geringerem Kraftstoffverbrauch), Geringere Umweltverschmutzung, geringerer Geräuschpegel, verbesserte Biodiversität

• Routenoptimierung: Durch die Analyse von Flugzeugdaten können wir die Kraftstoffeffizienzeigenschaften einzelner Flugzeuge und ihre Leistung auf verschiedenen Strecken verstehen. Mit diesem Verständnis können wir die Nutzung des Flugzeugs nach Route optimieren, die optimale Menge an Treibstoff transportieren, Verschlechterungen (verursacht durch Eis, Sand, Vulkanasche usw.) von Flugzeugen erkennen und schnelle Maßnahmen ergreifen, um Abhilfe zu schaffen (z trimmen).
  • Ergebnis: Geringere Emissionen (von geringerem Kraftstoffverbrauch), Reduzierter Energie- und Materialverbrauch/Verschwendung (von weniger MRO über den gesamten Lebenszyklus)
• Digital verbesserte MRO: Durch die Ermöglichung neuer, autonomerer Inspektionsmethoden können wir die Effizienz (Erhöhung der Inspektionsgenauigkeit) verbessern und gleichzeitig den Arbeits- und Energieverbrauch reduzieren, was wiederum unnötigen Entsorgungsabfall und den daraus resultierenden Prozessaufwand reduziert. Außerdem können wir durch die Bereitstellung von Analysen und den Fehlerbehebungsprozess für Flugzeuge die Anzahl der Wartungsarbeiten und die Beseitigung von „kein Fehler gefunden“ reduzieren. „Schurkeneinheiten“ können auch durch Verfahren oder Ausschuss identifiziert und adressiert werden.
  • Ergebnis: Geringerer Energieverbrauch, reduzierter Energieverbrauch und reduzierter Materialverbrauch/Verschwendung

• Anwendung über den gesamten Lebenszyklus: Durch die Anwendung fortschrittlicher Analysen und Modellierung auf Material-, Komponenten-, Unterbaugruppen- oder Anlagenebene über den gesamten Lebenszyklus können wir Beschaffung, Herstellung, Betrieb, Wartung und endgültige Stilllegung/Verschrottung der Anlage optimieren.
  • Ergebnis: Geringerer Energieverbrauch und reduzierter Materialverbrauch

• Grüne Technologien/Lösungen: Durch den Einsatz bewährter IVHM-Methoden und -Modelle kann die Luftfahrtindustrie die Erfolgswahrscheinlichkeit bei der Einführung neuer umweltfreundlicher Technologien/Lösungen erhöhen und gleichzeitig deren Einführung beschleunigen
  • Ergebnis: Unterstützen Sie das Erreichen der Nachhaltigkeitsziele der Branche

Zukunftsweisende Innovation

Das IVHM-Zentrum von Cranfield hat mit seinen Kernpartnern den langfristigen Anspruch, ein sogenanntes 'Bewusstes Flugzeug“ mit dem Potenzial für eine wartungsfreie Flugzeugplattform. Dieses Konzept zielt darauf ab, ein IVHM-System zu schaffen, das in der Lage ist, den Zustand des Luftfahrzeugs vollständig zu kennen, geeignete Maßnahmen vorzuschlagen oder selbst Maßnahmen zu ergreifen.

Durch die Schaffung des "Conscious Aircraft" wird das gesamte Flugzeug überwacht und mit dem Luftfahrt-Ökosystem (Flughäfen, Luftraum, Fluggesellschaften, Passagiere, Aftermarket-Services) verbunden, wodurch die Vorteile der vorherigen Beispiele maximiert werden. Dieses Konzept zielt darauf ab, unvorhergesehene technische Störungen zu eliminieren und im Schadensfall Maßnahmen ergreifen zu können, die die Auswirkungen auf die Umwelt minimieren oder eine modifizierte Mission in einer militärischen Anwendung betreiben.

• Ergebnis: Maximale Vorteile durch: geringere Emissionen (durch geringeren Kraftstoffverbrauch), geringeren Energieverbrauch und geringeren Materialverbrauch/Verschwendung

Zusammenfassung

Es ist allgemein bekannt, dass IVHM und die digitale Luftfahrt heute wirtschaftliche Vorteile bieten. Wie bereits erwähnt, bieten sie auch erhebliche, wenn auch oft nicht erkannte Nachhaltigkeitsvorteile. Wenn wir diese Aktivitäten aus einem neuen Blickwinkel betrachten, können wir auch erkennen, dass IVHM eine Schlüsselrolle spielen wird, um sicherzustellen, dass das Versprechen von nachhaltigkeitsorientierten Investitionen erfüllt wird und Betrieb und Nachhaltigkeit so nachhaltig wie möglich sind. Schließlich eröffnen neue Forschungs- und Investitionsschwerpunkte derzeit auch neue Horizonte und Möglichkeiten für Sustainable Sustainment und darüber hinaus über den gesamten Lebenszyklus der Luft- und Raumfahrt.

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