Izkoriščanje umetne inteligence, digitalnih dvojčkov in AR/VR za izboljšano vzdrževanje in popravila letal

Vodilni proizvajalci letal so bili pod močnim pritiskom od začetka januarja, ko je komisija med letom odnesla povsem nov Alaska Airlines 737 Max. Medtem ko je bila ta težava v ospredju in v središču posebej za enega proizvajalca, je dogodek osvetlil dolgo vrsto varnostnih in proizvodnih težav, ki so se v industriji nakopičile v preteklih letih. Ti dogodki so osredotočili tradicionalne postopke vzdrževanja in popravil ter okrepili potrebo po uporabi novih tehnologij za izboljšanje postopkov.

Integracija naprednih tehnologij, kot je umetna inteligenca (AI), digitalni dvojčki, in obogatena resničnost/navidezna resničnost (AR/VR) drastično spreminja te tradicionalne pristope k vzdrževanju in popravilu letal. Letalski prevozniki in proizvajalci letalske in vesoljske opreme se vedno bolj obračajo na te inovativne rešitve za optimizacijo postopkov vzdrževanja, izboljšanje varnostnih protokolov in zmanjšanje operativnih stroškov.

Vesoljski, obrambni in drugi industrijski sektorji morajo posodobiti svojo infrastrukturo za izboljšanje operativne učinkovitosti z uporabo digitalnih dvojnih tehnologij. Obstoječi procesi delovanja, usposabljanja in vzdrževanja se močno zanašajo na dvodimenzionalne papirnate priročnike z minimalnim digitalnim modeliranjem.

Pomanjkanje obstoječih digitalnih modelov resno ovira operativno učinkovitost, načrtovanje misij in pripravljenost letal. Digitalni dvojčki zdaj revolucionirajo način načrtovanja, gradnje, upravljanja in popravljanja fizičnih predmetov in sistemov. Digitalna transformacija industrijskih procesov zahteva vključitev digitalnih dvojnih tehnologij, ki pomagajo zagotavljati najboljša možna orodja za prihodnja desetletja.

Proizvajalci letalstva se še vedno soočajo s kopico izzivov, vključno s pomanjkanjem obsežnih 3D CAD modelov. Za stara letala je na voljo zelo malo 3D modelov, večina modelov, zahtev in specifikacij pa je v 2D obliki. Ustvarjanje natančnih 3D modelov z namenskimi skenerji in digitalnimi modifikacijami na podlagi 2D podatkov z uporabo tradicionalnih metod je zelo drago in dolgotrajno. Poleg tega večina programske opreme za 3D skeniranje ohranja modele v lastniških formatih, kar bistveno omejuje uporabnost modelov zaradi omejene interoperabilnosti.

Dodatni izzivi vključujejo sposobnost vključitve ustvarjenih 3D modelov v obstoječe SysML delovnih tokov in/ali ustvarjanje prilagodljivih delovnih tokov, ki niso vezani na lastniške modele in sisteme. Za simulacijo samostojnega vedenja vsakega modela in podsistema ter interakcije med različnimi podsistemi morajo proizvajalci vključiti 3D model in njihovo fizično vedenje v sistemski simulacijski model z uporabo SysML. To zahteva ustvarjanje ogrodja za vključitev vseh posameznih in kombiniranih sistemskih zahtev v potek dela SysML, parametriranje konfiguracij modela, simulacijo in spremljanje obnašanja posameznih komponent ter njihovih interakcij.

Prediktivno vzdrževanje, ki ga poganja AI

Vzdrževanje letal je tradicionalno temeljilo na načrtovanih pregledih in reaktivnih popravilih na podlagi prijavljenih težav. Vendar napovedno vzdrževanje, ki ga poganja umetna inteligenca, zdaj spreminja ta pristop z uporabo analitike podatkov in algoritmov strojnega učenja za napovedovanje morebitnih napak, preden se pojavijo. Letalske družbe uporabljajo umetno inteligenco za spremljanje ogromnih količin podatkov, zbranih s senzorji, vgrajenimi v komponente, motorje in sisteme letal. Ti podatki v realnem času se analizirajo za odkrivanje subtilnih vzorcev, ki kažejo na bližajoče se okvare ali poslabšanje delovanja.

Algoritmi AI lahko zaznajo anomalije v vzorcih podatkov, kot je npr temperaturna nihanja motorja ali neenakomerne vibracijske signale, ki lahko kažejo na osnovne težave. Z nenehnim spremljanjem in analiziranjem teh podatkov lahko umetna inteligenca natančno napove, kdaj bodo določene komponente morda zahtevale vzdrževanje ali zamenjavo, kar letalskim prevoznikom omogoča proaktivno načrtovanje popravil med intervali rednega vzdrževanja. Ta premik od reaktivnega k prediktivnemu vzdrževanju ne poveča samo varnosti z zmanjšanjem tveganja nepričakovanih okvar, temveč tudi optimizira operativno učinkovitost in zmanjša čas izpadov.

Vloga digitalnih dvojčkov

Digitalni dvojčki so virtualne predstavitve fizičnih sredstev, kot so letala, ustvarjene z uporabo podatkov v realnem času, zbranih iz senzorjev, zgodovinskih zapisov vzdrževanja in operativnih vnosov. Ta tehnologija proizvajalcem vesoljskih in letalskih prevoznikov omogoča simulacijo in vizualizacijo delovanja letalskih komponent in sistemov v virtualnem okolju. Z integracijo algoritmov umetne inteligence v modele digitalnih dvojčkov lahko operaterji pridobijo dragocene vpoglede v zdravstveno in operativno stanje posameznih letal in njihovih komponent.

Za vzdrževanje letal digitalni dvojčki ponujajo transformativen pristop z zagotavljanjem celovitega razumevanja stanja in obnašanja letala. Vzdrževalne ekipe lahko uporabijo digitalne dvojčke za simulacijo različnih operativnih scenarijev in oceno možnega vpliva na zmogljivost letala in zahteve glede vzdrževanja. To omogoča natančnejše načrtovanje vzdrževalnih dejavnosti, optimizirano upravljanje zalog rezervnih delov in izboljšano odločanje na podlagi napovedne analitike.

Digitalni dvojčki prav tako olajšajo nadzor in diagnostiko na daljavo, kar vzdrževalnim ekipam omogoča odkrivanje težav brez fizičnega pregleda. Na primer, z uporabo podatkov v realnem času iz digitalnih dvojčkov lahko algoritmi umetne inteligence priporočijo posebne vzdrževalne ukrepe na podlagi trenutnega stanja kritičnih komponent, s čimer zmanjšajo potrebo po ročnih pregledih in izboljšajo splošno učinkovitost vzdrževanja.

Vključevanje 3D tehnologije v digitalne dvojčke

Vodilni ponudniki rešitev digitalnih dvojčkov danes preoblikujejo, kako industrijski sektorji uporabljajo umetno inteligenco in prostorsko računalništvo za digitalne dvojčke, avtomatizacijo in robotske aplikacije. Ti ponudniki izkoriščajo napredek v poglobljenih vmesnikih XR, umetni inteligenci in tehnologijah v oblaku, da zagotovijo odprto, modularno, visoko natančno in razširljivo platformo v oblaku, ki temelji na umetni inteligenci, za hitro, natančno in stroškovno učinkovito ustvarjanje 3D digitalnih dvojčkov, ki povečuje učinkovitost, avtomatizacijo in produktivnost v proizvodnji, operacijah, usposabljanju in vzdrževanju.

S širjenjem visokokakovostnih senzorjev, in sicer barvnih kamer z visoko ločljivostjo, globinskih senzorjev (kot so LIDAR), senzorjev gibanja in sledilcev očem, vgrajenih v te naprave COTS, imajo ponudniki dostop do zelo kakovostnih prostorskih podatkov za ustvarjanje natančne 3D prostorske zemljevide v skoraj realnem času. Podjetja so omejena predvsem z računalništvom in močjo (baterija) teh mobilnih naprav. Današnje platforme poenostavljajo 3D-skeniranje in poteke dela z digitalnimi dvojčki, medtem ko uporabljajo računalništvo v oblaku, da omogočijo cenovno dostopni potrošniški strojni opremi, da preseže svoje standardne zmogljivosti.

Te rešitve premagajo omejitve mobilnih naprav glede življenjske dobe baterije in računalništva z obdelavo podatkov v oblaku (v prostorih/v zraku ali na daljavo, kot je AWS GovCloud). To omogoča hitro generiranje podrobnih 3D modelov z milimetrsko natančnostjo iz senzorjev v mobilnih telefonih, tablicah in slušalkah XR s popolno natančnostjo modela in brez opaznega zamika.

S prenosom najintenzivnejših nalog obdelave v oblak programska oprema, ki temelji na umetni inteligenci, iz poceni naprav COTS proizvaja visokokakovostne oblake točk. To bistveno pospeši ustvarjanje digitalnih dvojčkov v primerjavi s tradicionalnimi metodami. Današnje novejše komercialne rešitve omogočajo hitro in natančno generiranje 3D oblaka točk z uporabo slušalk XR kot zajemne naprave, medtem ko vse podatke obdelamo na strežniškem računalniku.

Aplikacije AR/VR pri vzdrževanju in usposabljanju

Tehnologiji obogatene resničnosti (AR) in navidezne resničnosti (VR) preoblikujeta postopke vzdrževanja letal in programe usposabljanja tehnikov. AR prekriva digitalne informacije na tehnikovem vidnem polju in zagotavlja vodenje in navodila v realnem času med vzdrževalnimi nalogami. Na primer, AR lahko nanese sheme, kontrolne sezname ali diagnostične podatke na fizične komponente letala, kar tehnikom omogoča natančnejše in učinkovitejše izvajanje kompleksnih popravil.

Po drugi strani pa VR revolucionira usposabljanje tehnikov s ponudbo poglobljenih in interaktivnih simulacij vzdrževalnih postopkov v virtualnem okolju. Pripravniki lahko vadijo zapletene naloge, kot je razstavljanje motorja ali popravilo napeljave, brez potrebe po fizičnem dostopu do letala. Simulacije VR lahko posnemajo različne modele letal in scenarije ter zagotavljajo praktično izkušnjo v varnem in nadzorovanem okolju.

Prednosti in obeti v prihodnosti

Integracija umetne inteligence, prostorskih digitalnih dvojčkov 3D in tehnologij AR/VR v funkcijah vzdrževanja in popravil letal ponuja številne prednosti za letalske prevoznike in proizvajalce vesoljskih vozil. Izboljšane zmogljivosti predvidenega vzdrževanja zmanjšajo motnje delovanja, podaljšajo življenjsko dobo letal in optimizirajo stroške vzdrževanja. Digitalni dvojčki zagotavljajo celovit pogled na zdravje letala, kar omogoča proaktivno odločanje in poenostavljene postopke vzdrževanja. Tehnologije AR/VR izboljšujejo učinkovitost in strokovnost tehnikov, kar na koncu poveča splošno varnost in zanesljivost. S temi tehnologijami v ospredju lahko vesoljski proizvajalci in letalske družbe močno izboljšajo proces vzdrževanja in popravil letal.