Europees onderzoek tilt vliegtuigonderhoud naar digitaal tijdperk
Met een groot onderzoek van meerdere Europese universiteiten en industrieën (ReMAP) met TU Delft als projectleider, is een belangrijke stap gezet in de modernisering in vliegtuigonderhoud met behulp van Artificial Intelligence.
Tijdens een testperiode van zes maanden bij KLM, waarbij gebruik is gemaakt van de operationele gegevens van KLM in realtime, is bewezen dat AI-modellen kunnen worden gebruikt om gezondheidsvoorspellingen van vliegtuigsystemen te maken, en het onderhoudsproces dienovereenkomstig te plannen. Projectleider Bruno Santos (TU Delft): “We zijn erin geslaagd om het complete onderhoudsproces van verschillende vliegtuigvloten te modelleren. Hiermee wordt het in de toekomst mogelijk om het huidige vliegtuigonderhoud op basis van vaste tijdsintervallen, en onderhoud als gevolg van defecten, te transformeren naar continue gezondheidsmonitoring van systemen. Systemen worden dan vervangen precies wanneer dat nodig is, en dat gaat verspilling tegen. Daarnaast heeft het team het complexe proces van onderhoudsplanning gemodelleerd, dat momenteel grotendeels met de hand gebeurt. Hierin wordt rekening gehouden met veranderingen en verstoringen, zodat het de praktijk beter benadert dan bestaande, statische modellen. Onderhoud kan hierdoor verder vooruit worden gepland.”
Besparing
Alleen al in Europa kan de potentiële besparing op vliegtuigonderhoud oplopen tot 700 miljoen euro per jaar, zoals geschat wordt door de Adviesraad voor Luchtvaartonderzoek in Europa (ACARE). ReMAP (Real-time Condition-based Maintenance for Adaptive Aircraft Maintenance Planning) is een door Horizon 2020 gefinancieerd project van de Europese Unie en het is gestart in 2018. De resultaten worden op 23 mei 2022 gepresenteerd in een workshop bij de TU Delft. Deze workshop is openbaar en gratis voor alle belanghebbenden.
Paul Chün, Vice President Technology Hub KLM Engineering & Maintenance, zegt: “We zijn tevreden met de resultaten van de ReMAP-testen bij KLM E&M. Ze laten zien dat conditie-gestuurd onderhoud (CBM) de potentie heeft om de levensduur van hoogwaardige activa te verhogen en ongepland onderhoud om te zetten in gepland onderhoud. Bovendien kunnen we met dit concept overwegen om de huidige handmatige onderhoudsplanning, van hooguit enkele weken vooruit, te vervangen door een automatisch planningsproces waarmee we enkele maanden vooruit kunnen plannen. Extra tijd is cruciaal voor onderhoudsbedrijven om problemen vóóraf te identificeren en voor luchtvaartmaatschappijen om een langere termijn onderhoudsstrategie te ontwikkelen. Het voordeel voor reizigers is duidelijk: minder ongepland onderhoud zorgt voor minder vertraging en minder annulering van vluchten.”
Fotocredits: KLM
Voorspellend onderhoud
Bruno Santos: “Het concept om gezondheidsvoorspellingen van luchtvaartsystemen te gebruiken in het onderhoudsproces is niet nieuw, maar er zijn momenteel slechts enkele voorbeelden geïmplementeerd in de commerciële luchtvaartindustrie. Er is simpelweg te weinig kennis en ervaring om het hele concept van CBM toe te passen. Het volledige potentieel van CBM wordt immers alleen bereikt met een systematische end-to-end-aanpak: het verzamelen van gegevens van een vloot vliegtuigen, het verwerken van deze gegevens, het ontwikkelen van prognoses en het maken van continue onderhoudsplannen met die prognoses. Met onze geïntegreerde ReMAP-aanpak hebben we hieraan een belangrijke bijdrage geleverd. Verder hebben we een open IT-platform ontwikkeld waarmee AI-ontwikkelaars hun prognoses of planningsalgoritmen met een paar klikken kunnen laten draaien op basis van werkelijke operationele gegevens. Dit bevordert de ontwikkeling van innovatieve oplossingen
van derden, waardoor het concept volwassener wordt en de betrouwbaarheid toeneemt. We effenen de weg naar het transformeren van de huidige conservatieve benadering van onderhoud met vaste tijdsintervallen naar een echt adaptieve, conditie-gebaseerde onderhoudsbenadering.”
Dataveiligheid cruciaal
De vertrouwelijkheid van data was een grote uitdaging in dit onderzoek. Bij ReMAP zijn daarom modellen gedeeld in plaats van data. Belanghebbenden in vliegtuigonderhoud, zoals vliegtuigbouwers, onderhoud serviceproviders, onderhoud-, reparatie- en revisie bedrijven en luchtvaartmaatschappijen kunnen zo samenwerken in deze datagedreven oplossing. Santos: “Door de open IT-infrastructuur kunnen meerdere stakeholders profiteren van elkaars kennis zonder data te delen. De open source-oplossing van ReMAP kan door verschillende partijen verder worden gebouwd en kan de implementatie van CBM in de luchtvaart versnellen.”
ACARE stelt dat CBM al in 2035 zal worden geaccepteerd als de standaardbenadering voor het monitoren van de gezondheid van vliegtuigen en het plannen van vliegtuigonderhoud. Het verwacht ook dat in 2050 alle nieuwe vliegtuigen voor CBM zijn ontworpen. Dit jaar zal ReMAP een roadmap aan de Europese Commissie voorstellen voor de toekomstige ontwikkeling van CBM-oplossingen in de praktijk, op basis van de resultaten van dit project en de discussies in Delft op 23 mei 2022.
Onderhoud aan composiet vliegtuigstructuren
Een ander onderzoek van ReMAP richtte zich op de mogelijkheden van diagnose en prognose-modellen voor composiet vliegtuigstructuren. Schade aan composiet vliegtuigstructuren is vaak niet zichtbaar aan het oppervlak waardoor de huidige, handmatige inspecties veel tijd kosten. De bestaande sensortechnologie is nog niet volwassen genoeg om getest te worden in commerciële vliegtuigen. Daarom is dit materiaalonderzoek uitsluitend op laboratoriumschaal uitgevoerd. Binnen ReMAP zijn er diagnose- en prognosesystemen ontwikkeld die via kunstmatige intelligentie bepalen of er schade is, waar de schade is, welke schade er is en hoe ernstig de schade is. Een tweejarige testperiode van de Faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de TU Delft en de Universiteit van Patras (GR) heeft geresulteerd in een publieke kennisbank waarmee de gezondheid van deze materialen kan worden bewaakt. Deze kennisbank is wereldwijd de eerste die hiervoor publiek beschikbaar is, en is in juni 2021 gepresenteerd.
ReMAP partners: Technische Universiteit Delft (NL), ATOS Spain S.A. (SP), Cedrat Technologies (FR), Collins Aerospace (IE), École National Supérieure d'Arts et Métiers (FR), Embraer Portugal S.A. (PT), Instituto Pedro Nunes ( PT), KLM Royal Dutch Airlines (NL), Office National D'Etudes et de Recherches Aerospatiales - ONERA (FR), Optimal Solutions (PT), Smartec SA (CH), University of Coimbra (PT), University of Patras (GR ).
MEER INFORMATIE
ReMAP-website: https://h2020-remap.eu/
Op 23 mei presenteren de ReMAP-partners op de Faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de TU Delft de resultaten van het project en bespreken deze in een openbare workshop met belanghebbenden: https://cbmacademy.eu/remap-day/
De conclusies en aanbevelingen worden gepresenteerd tijdens de '1st International Conference on CBM in Aerospace' op 24 en 25 mei 2022 aan de TU Delft met steun van alle ReMAP-partners: https://cbmacademy.eu/
Op het gebied van vliegtuigconstructies wordt vervolgonderzoek gedaan door het 'Centre of Excellence in AI for Structures', opgericht door de TU Delft in 2021: https://www.tudelft.nl/2021/lr/nieuw-centre-of-excellence-in-ai-for-structuren
Asisstant Professor Bruno Santos
Fotocredits: KLM
Bij de TU Delft werken wetenschappers samen met ingenieurs, bedrijven en maatschappelijke partners aan een verantwoordelijke digitale transitie. We onderzoeken, ontwerpen en bouwen enerzijds de fundamenten die deze digitale transitie mogelijk maken; de kunstmatige intelligentie, de algoritmes, de robots, de cyberveiligheid en het (quantum)internet – die ons leven en werk sneller en veel effectiever maken. We zijn ook pioniers van een betere digitale samenleving: eentje die ons welzijn vergroot. Een digitale samenleving die bewaakt wat ons menselijk maakt, die ons gezond houdt, die rechtvaardig en inclusief is ingericht en die helpt om steden en havens duurzaam en veilig te bouwen, om de energietransitie te versnellen en om klimaatverandering tegen te gaan.
