Miljöfördelar med Integrated Vehicle Health Management (IVHM)

Vi ser växande fokus och investeringar från industri och regeringar över hela världen för att påskynda hållbarhetsresultat genom teknologiinvesteringar. Detta drivs av krav på marknadens konkurrenskraft och den konstanta och obönhörliga höjningen av den totala flygplanseffektiviteten. Flera OEM-tillverkare bygger rena elektriska och vätgasbaserade elektriska framdrivningsflygplan, med fokus på marknaden för 50 passagerare eller färre. Faktum är att Boeing har börjat certifiera ett elektriskt flygplan genom deras joint venture, Wisk. Och även om dessa första elektriska flygplan det här decenniet bara kommer att transportera ett fåtal passagerare, har Boeings Chief Sustainability Engineer, Brian Yutko, sagt att de kommer att öka i antal passagerare och räckvidd över tiden med förbättringar av batterier och motorer, precis som vad vi ser i fordonsindustrin. Fördelarna med denna investeringsökning och förändring är tydliga: lägre drifts- och underhållskostnader tack vare enklare system och inga utsläpp.

Vi har sett att det finns betydande fördelar när det gäller hållbarhet inom flyg- och rymdindustrin från digitala flygrelaterade aktiviteter (Referens "Hållbara flygplan genom priset för digital luftfart - vilka är de viktigaste spakarna?” av John Maggiore daterad 23 april 2021). Kort sagt, proaktiv hantering av flygplansdata kan och ger mätbara ekonomiska och operativa fördelar, både vad gäller övergripande operativ effektivitet och minskade avbrott i verksamheten. Dessa ses traditionellt som "ekonomiska" fördelar, och dessa fördelar används regelbundet för att motivera investeringar i teknik både på flygplanet och på marken, och för dataöverföring och hantering. Det är också den primära drivkraften till ett växande ekosystem av relaterade tjänster för att utnyttja möjligheten. Inom området för "hållning" (t.ex. underhåll, MRO) finns det tydliga exempel på operativa effektivitetsvinster som kan realiseras av IVHM. Dessutom finns det hållbarhetsfördelar som följer av dessa aktiviteter. Här kan vi hänvisa till dessa fördelar och de aktiviteter som driver dem som "Hållbar hållbarhet”.

Sustainable Sustainment är den avsiktliga hävstångseffekten av teknik för att leverera kvantifierbara ekonomiska och hållbarhetsfördelar inom den tekniska verksamhetens flyg- och rymddomän

IVHM och hållbarhet

IVHM är mycket väl definierat av Cranfield University IVHM Centre:

"IVHM omfattar ett brett urval av teknik både inom och utanför den traditionella digitala luftfartsdomänen. IVHM är systemets enhetliga förmåga att bedöma det nuvarande eller framtida tillståndet för medlemssystemets hälsa och integrera den bilden av systemets hälsa inom en ram av tillgängliga resurser och operativ efterfrågan. Det är en mycket vittgående förmåga som omfattar affärscases och modeller; lagstiftning, certifiering och standarder; arkitektur och design; såväl som algoritmer för prognostik, diagnostik och resonemang.”

Kort sagt, IVHM är en viktig del av domänen "digital luftfart".

Vi kan kategorisera hållbarhetsfördelarna som härrör från IVHM som direkta och indirekta, och påtagliga och immateriella. Immateriella fördelar är ofta fokuserade på anställdas och marknadens uppfattningar och varumärkesimage. De är väldigt verkliga men svåra att kvantifiera. Här fokuserar vi på de påtagliga fördelarna. De direkta fördelarna kan inkludera material- och avfallsminskning, minskad energianvändning, minskat buller, ökad biologisk mångfald och naturligtvis lägre koldioxidutsläpp₂ och andra oroande föroreningar. Indirekta fördelar inkluderar arbetseffektivitet, mänsklig livskvalitet, säkerhet och materialanvändning och -konsumtion.

Till sin natur stödjer ökad effektivitet hållbarhet, både direkt och indirekt.

Utvalda exempel på Sustainable Sustainment via IVHM

Det klassiska IVHM-användningsfallet innebär att proaktivt och på distans förstå ett fordons nuvarande vår framtida servicebarhet. Vi kallar detta ofta för "prediktivt underhåll", "tillståndsbaserat underhåll" eller "flygplanshälsohantering". När vi genom analys kan förutsäga ett pågående utrustningsfel kan vi naturligtvis skörda den ekonomiska fördelen av att hantera problemet på ett planerat sätt och undvika sannolikheten och effekterna av ett schemaavbrott, men vi kan också leverera väsentliga direkta hållbarhetsfördelar. I många fall kan drift med ett försämrat system, även om det är säkert och godkänt, avsevärt begränsa driften när det gäller höjd eller räckvidd. Detta resulterar i färre grader av frihet i fordonsanvändning och minskar sannolikheten för att uppdraget eller schemat slutförs. I fall där utrustningen är en del av miljökontrollsystemet, såsom en ventil, en mycket betydande direkt bränsleförbränningsstraff (upp till 4%) och ytterligare resulterande CO₂ utsläpp kan undvikas. Naturligtvis finns det indirekta fördelar som följer, såsom minskat lagerbehov, fraktkostnader för delar och effektivare arbetsutnyttjande.

Andra fördelar med hållbar hållbarhet via IVHM kan vara mindre uppenbara men utgör ett betydande hållbarhetsavtryck. Här är några illustrativa exempel:

• Data under flygning: genom att övervaka data under flygning kan vi hjälpa piloter att uppnå effektivitetsmål och hjälpa till att säkerställa efterlevnad av företagets hållbarhetspolicyer.
  • Resultat: Lägre utsläpp (från lägre bränsleförbrukning)

• Markverksamhet: genom att övervaka och optimera markdriften med nya sensorer kan vi säkerställa maximal driftseffektivitet och minskad lokal luftförorening och buller
  • Resultat: Lägre energianvändning, lägre föroreningar, lägre ljudnivåer och förbättrad biologisk mångfald

• Flyg- och marktrafik på flygplatsen: genom att tillämpa sofistikerad analys och modellering på flyg- och marktrafik på flygplatser kan vi effektivisera flygtrafiken, minska slöseri med flygtid vid ankomst, minska taxitiden och lektionens miljöpåverkan.
  • Resultat: Lägre utsläpp (från lägre bränsleförbrukning), Lägre föroreningar, Lägre ljudnivåer, Förbättrad biologisk mångfald

• Ruttoptimering: genom att analysera flygplansdata kan vi förstå bränsleeffektivitetsegenskaperna hos enskilda flygplan och deras prestanda på olika rutter. Med denna förståelse kan vi optimera användningen av flygplanet per rutt, bära den optimala mängden bränsle och identifiera nedbrytningar (orsakade av is, sand, vulkanisk aska etc.) av flygplan och vidta snabba åtgärder för att åtgärda (t.ex. kontrollyta) trim).
  • Resultat: Lägre utsläpp (från lägre bränsleförbrukning), Minskad energi och minskad materialanvändning/slöseri (från mindre MRO under hela livscykeln)
• Digitalt förbättrad MRO: genom att möjliggöra nya inspektionsmetoder som är mer autonoma kan vi förbättra effektiviteten (öka inspektionens noggrannhet) samtidigt som vi minskar arbetskraft och energianvändning, vilket i sin tur minskar onödigt bortskaffande avfall och resultatet av processen. Genom att implementera analyser och till flygplanets felsökningsprocess kan vi också minska antalet underhållsåtgärder och borttagningar av typen "inget fel hittades". "Rogue enheter" kan också identifieras och åtgärdas genom procedurer eller skrot.
  • Resultat: Lägre energianvändning, minskad energi och minskad materialanvändning/slöseri

• Applikation över hela livscykeln: Genom att tillämpa avancerad analys och modellering på material-, komponent-, underenhets- eller tillgångsnivå över hela livscykeln kan vi optimera anskaffningen, tillverkningen, driften, underhållet och den slutliga avvecklingen/skrotningen av tillgången.
  • Resultat: Lägre energianvändning och minskad materialanvändning

• Gröna tekniker/lösningar: Genom att utnyttja beprövade IVHM-metoder och modellering kan flygindustrin öka sannolikheten för framgång under introduktionen av nya gröna teknologier/lösningar samtidigt som de ökar deras introduktion
  • Resultat: Stödja uppnåendet av industrins hållbarhetsmål

Framåtblickande innovation

Cranfields IVHM Center har, med sina Core Partners, haft en långsiktig strävan att leverera en så kallad 'Medvetet flygplan' med potential för en flygplansplattform utan underhåll. Detta koncept syftar till att skapa ett IVHM-system som är fullt medvetet om flygplanets tillstånd, kan antingen föreslå lämpliga åtgärder eller vidta åtgärder för sig själv.

Genom att skapa "Medvetna flygplan" övervakas hela flygplanet och kopplas till flygets ekosystem (flygplatser, luftrum, flygbolag, passagerare, eftermarknadstjänster), vilket maximerar fördelarna från de tidigare exemplen. Detta koncept syftar till att eliminera oförutsedda tekniska fel och i händelse av skada kunna besluta om åtgärder som minimerar påverkan på miljön eller driva ett modifierat uppdrag i en militär tillämpning.

• Resultat: Maximala fördelar från: Lägre utsläpp (från lägre bränsleförbrukning), lägre energiförbrukning och minskad materialanvändning/slöseri

Sammanfattning

Det är väl underförstått att IVHM och digital luftfart ger ekonomiska fördelar idag. Som diskuterats ovan ger de också betydande, om än ofta okända, hållbarhetsfördelar. Genom att titta på dessa aktiviteter med en ny lins kan vi också se att IVHM kommer att ha en nyckelroll för att säkerställa att löftet om hållbarhetsfokuserade investeringar levereras och att verksamheten och hållbarheten är så hållbar som möjligt. Slutligen öppnar ny forsknings- och investeringsfokus för närvarande också nya horisonter och möjligheter för hållbar hållbarhet och därefter, under hela flyg- och rymdlivets livscykel.

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