Benefici ambientali della gestione integrata della salute dei veicoli (IVHM)

Stiamo assistendo a una crescente attenzione e investimenti da parte dell'industria e dei governi di tutto il mondo per accelerare i risultati di sostenibilità attraverso gli investimenti tecnologici. Ciò è guidato dagli imperativi della competitività del mercato e dall'elevazione costante e inesorabile dell'efficienza complessiva degli aeromobili. Diversi OEM stanno costruendo velivoli a propulsione elettrica puramente elettrici e basati su celle a combustibile a idrogeno, con un focus sul mercato dei 50 passeggeri o meno. Infatti, Boeing ha iniziato a certificare un aereo elettrico attraverso la sua joint venture, Wisk. E mentre questi primi aerei elettrici di questo decennio trasporteranno solo pochi passeggeri, il Chief Sustainability Engineer di Boeing, Brian Yutko, ha dichiarato che aumenteranno il numero di passeggeri e l'autonomia nel tempo con miglioramenti nelle batterie e nei motori, proprio come stiamo vedendo in l'industria automobilistica. I vantaggi di questo aumento e spostamento degli investimenti sono evidenti: minori costi operativi e di mantenimento grazie a sistemi più semplici e nessuna emissione.

Abbiamo visto che ci sono sostanziali benefici in termini di sostenibilità nel settore aerospaziale dalle attività legate all'aviazione digitale (Riferimento “Aerei sostenibili attraverso il prisma dell'aviazione digitale: quali sono le leve chiave?” di Giovanni Maggiore del 23 aprile 2021). In breve, la gestione proattiva dei dati degli aeromobili può e produce vantaggi economici e operativi misurabili, sia in termini di efficienza operativa complessiva che di riduzione delle interruzioni delle operazioni. Questi sono tradizionalmente visti come benefici “economici” e questi benefici vengono regolarmente utilizzati per giustificare investimenti in tecnologia sia sull’aereo che a terra, e per la trasmissione e la gestione dei dati. È anche l’impulso principale a un crescente ecosistema di servizi correlati con cui sfruttare l’opportunità. Nell'ambito del “sostentamento” (ad esempio, manutenzione, MRO) ci sono chiari esempi di efficienza operativa che può essere realizzata dall'IVHM. Inoltre, ci sono benefici in termini di sostenibilità che derivano da queste attività. Qui possiamo riferirci a questi benefici e alle attività che li determinano come “Sostenibilità Sostenibile”.

Il sostegno sostenibile è la leva intenzionale della tecnologia per fornire benefici economici e di sostenibilità quantificabili nel dominio aerospaziale delle operazioni tecniche

IVHM e sostenibilità

IVHM è molto ben definito dal Centro IVHM della Cranfield University:

“IVHM comprende un ampio campione di tecnologia sia all'interno che al di là del tradizionale dominio dell'aviazione digitale. IVHM è la capacità unificata dei sistemi di valutare lo stato attuale o futuro dello stato di salute del sistema membro e integrare tale quadro dello stato di salute del sistema in un quadro di risorse disponibili e domanda operativa. È una capacità di vasta portata che comprende casi e modelli aziendali; legislazione, certificazione e standard; architettura e design; così come algoritmi per la prognostica, la diagnostica e il ragionamento”.

In breve, IVHM è un'area chiave del dominio dell'"aviazione digitale".

Possiamo classificare i benefici di sostenibilità che derivano da IVHM come diretti e indiretti, tangibili e intangibili. I benefici immateriali sono spesso focalizzati sulle percezioni dei dipendenti e del mercato e sull'immagine del marchio. Sono molto reali ma difficili da quantificare. Qui ci concentriamo sui benefici tangibili. I vantaggi diretti possono includere la riduzione dei materiali e dei rifiuti, il minor consumo di energia, la riduzione del rumore, una maggiore biodiversità e, naturalmente, minori emissioni di CO₂ e altri inquinanti preoccupanti. I vantaggi indiretti includono l'efficienza del lavoro, la qualità della vita umana, la sicurezza e l'uso e il consumo dei materiali.

Per sua natura, una maggiore efficienza supporta la sostenibilità, sia direttamente che indirettamente.

Esempi selezionati di sostenibilità tramite IVHM

Il classico caso d'uso IVHM prevede la comprensione proattiva e remota dell'attuale e futura manutenzione di un veicolo. La chiamiamo spesso "manutenzione predittiva", "manutenzione basata sulle condizioni" o "gestione della salute degli aeromobili". Quando siamo in grado, attraverso l'analisi, di prevedere un guasto in sospeso dell'attrezzatura, possiamo ovviamente raccogliere il vantaggio economico di affrontare il problema in modo programmato ed evitare la probabilità e l'impatto di un'interruzione della pianificazione, ma possiamo anche fornire benefici diretti di sostenibilità. In molti casi, il funzionamento con un sistema degradato, sebbene sicuro e approvato, può limitare notevolmente le operazioni in termini di altitudine o autonomia. Ciò si traduce in un minor numero di gradi di libertà nell'utilizzo del veicolo e riduce la probabilità di completamento della missione o del programma. Nei casi in cui l'apparecchiatura fa parte del sistema di controllo ambientale, come una valvola, una penalità per il consumo diretto di carburante molto significativa (fino al 4%) e un'ulteriore CO risultante₂ le emissioni possono essere evitate. Naturalmente, ne conseguono vantaggi indiretti, come requisiti di scorta ridotti, costi di spedizione delle parti e utilizzo più efficiente della manodopera.

Altri vantaggi del Sostenibilità Sostenibile tramite IVHM possono essere meno ovvi ma costituiscono un'impronta di sostenibilità significativa. Ecco alcuni esempi illustrativi:

• Dati in volo: monitorando i dati in volo, possiamo aiutare i piloti a raggiungere gli obiettivi di efficienza e contribuire a garantire la conformità con le politiche di sostenibilità dell'azienda.
  • Risultato: Emissioni più basse (da Minor consumo di carburante)

• Operazioni a terra: monitorando e ottimizzando le operazioni a terra con nuovi sensori possiamo garantire la massima efficienza operativa e una riduzione dell'inquinamento atmosferico e acustico locale
  • Risultato: Minor consumo di energia, minore inquinamento, minori livelli di rumore e migliore biodiversità

• Traffico aereo e terrestre dell'aeroporto: applicando analisi e modelli sofisticati al traffico aereo e terrestre degli aeroporti possiamo ottimizzare il flusso del traffico aereo, ridurre il tempo di volo sprecato all'arrivo, ridurre il tempo di taxi e imparare l'impatto ambientale.
  • Risultato: Emissioni più basse (da Minor consumo di carburante), Minore Inquinamento, Minori Livelli di Rumorosità, Migliore Biodiversità

• Ottimizzazione del percorso: analizzando i dati degli aeromobili, possiamo comprendere le caratteristiche di efficienza del carburante dei singoli aeromobili e le loro prestazioni su rotte diverse. Con questa comprensione possiamo ottimizzare l'utilizzo dell'aeromobile per rotta, trasportare la quantità ottimale di carburante e identificare i degradi (causati da ghiaccio, sabbia, cenere vulcanica, ecc.) dell'aeromobile e intraprendere azioni rapide per rimediare (ad es. ordinare).
  • Risultato: Emissioni più basse (da Minor consumo di carburante), Ridotto consumo/spreco di energia e materiali (da meno MRO durante il ciclo di vita)
• MRO ottimizzato digitalmente: abilitando nuovi metodi di ispezione più autonomi possiamo migliorare l'efficienza (aumentando la precisione dell'ispezione) riducendo al contempo il lavoro e il consumo di energia, riducendo a sua volta gli scarti di rimozione non necessari e lo sforzo risultante dal processo. Inoltre, implementando l'analisi e il processo di risoluzione dei problemi dell'aeromobile, possiamo ridurre il numero di azioni di manutenzione e le rimozioni "nessun guasto riscontrato". Le "unità non autorizzate" possono anche essere identificate e affrontate attraverso procedure o rottami.
  • Risultato: Consumo energetico ridotto, consumo/spreco ridotto di energia e materiali

• Applicazione in tutto il ciclo di vita: Applicando analisi e modelli avanzati a livello di materiale, componente, sottoassieme o asset durante l'intero ciclo di vita, possiamo ottimizzare l'approvvigionamento, la produzione, il funzionamento, la manutenzione e il ritiro/rottamazione finale dell'asset.
  • Risultato: Consumo energetico ridotto e utilizzo di materiale ridotto

• Tecnologie/Soluzioni verdi: Sfruttando metodi e modelli IVHM comprovati, l’industria aeronautica può aumentare le probabilità di successo durante l’introduzione di nuove tecnologie/soluzioni verdi accelerandone al tempo stesso l’introduzione
  • Risultato: Supportare il raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità del settore

Innovazione lungimirante

Il centro IVHM di Cranfield, con i suoi partner principali, ha avuto l'aspirazione a lungo termine di fornire un cosiddetto "Velivoli Coscienti' con il potenziale per una piattaforma aeronautica a manutenzione zero. Questo concetto mira alla creazione di un sistema IVHM che sia in grado di essere pienamente consapevole delle condizioni dell'aeromobile, in grado di suggerire azioni appropriate o intraprendere azioni per se stesso.

Creando il 'Conscious Aircraft' l'intero velivolo viene monitorato ed è collegato all'ecosistema Aviation (Aeroporti, Spazio Aereo, Compagnie Aeree, Passeggeri, Servizi Aftermarket), massimizzando i benefici degli esempi precedenti. Questo concetto mira ad eliminare guasti tecnici imprevisti e in caso di danni essere in grado di decidere azioni che riducono al minimo l'impatto sull'ambiente o gestire una missione modificata in un'applicazione militare.

• Risultato: Benefici massimi derivanti da: minori emissioni (da un minore consumo di carburante), minore utilizzo di energia e riduzione dell'utilizzo/spreco di materiali

In breve

È risaputo che IVHM e l'aviazione digitale stanno offrendo vantaggi economici oggi. Come discusso in precedenza, stanno anche offrendo vantaggi di sostenibilità significativi, anche se spesso non riconosciuti. Guardando queste attività attraverso una nuova lente, possiamo anche vedere che IVHM avrà un ruolo chiave per garantire la promessa di investimenti incentrati sulla sostenibilità e che le operazioni e il sostegno siano il più sostenibili possibile. Infine, la nuova ricerca e l'attenzione agli investimenti stanno aprendo anche nuovi orizzonti e opportunità per il Sostenibilità Sostenibile e oltre, durante l'intero ciclo di vita aerospaziale.

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