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    tech insights

    Predictive Maintenance: Digitale Risikobewertung in Luft- und Raumfahrt

    Die Frage, wann ein Bauteil oder eine Teilsystem ans Ende seines Lebenszyklus‘ kommt und in Gefahr gerät auszufallen, ist in der Luft- und Raumfahrt noch weit kritischer als in anderen Industrien. Zwar überwachen immer mehr Sensoren Belastungen und Funktionsfähigkeit zahlreicher Komponenten. Doch diese Datenflut benötigt moderne Software, die in der Lage ist, diese zu analysieren und benutzerfreundlich zugänglich zu machen. Bei der Wahl geeigneter Tools, dem Transfer bestehender Daten sowie der Weiterentwicklung der Methode selbst unterstützen die FMEA- und FMECA-Experten von EDAG aeromotive

    In der Industrie gilt Predictive Maintenance („Vorausschauende Wartung“) als eine der derzeit interessantesten Anwendungen von Künstlicher Intelligenz und Machine Learning. Vereinfacht ausgedrückt soll auf Basis von großen Mengen historischer Daten ermittelt werden, wann eine Komponente das Ende ihrer Lebenszeit erreicht hat, um vorausschauend einen Wartungstermin festzulegen, zu dem ein Austausch stattfindet. So wird zum einen vermieden, dass die Maschine unerwartet ausfällt und dadurch Probleme im Produktionsablauf entstehen. Auf der anderen Seite soll der Austausch nicht unnötig früh erfolgen, um Kosten zu reduzieren.

    In der Luft- und Raumfahrt wird im Rahmen der Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) sowie der um die Kritikalität ergänzten Failure Mode, Effects and Criticality Analysis (FMECA) ebenfalls auf Basis großer Datenmengen eine Ausfallwahrscheinlichkeit einzelner Bauteile bis hin zu kompletten Systemen ermittelt – allerdings mit einem etwas anderen Ansatz. Zum einen ist das Ziel eine möglichst hohe Zuverlässigkeit des Fluggeräts und damit der Sicherheit der Insassen. Zum anderen ermöglichen die Methoden eine verbesserte Instandhaltung und Prüfbarkeit von Komponenten. Um beides zu optimieren gibt es eine Rückkoppelungsschleife, die eine grundlegende Optimierung des Lebenszyklus zum Ziel hat. Dies geht bis hin zu iterativen Designanpassungen, um die Lebensdauer von Komponenten zu verbessern.

    Die spezifische FMECA liefert dabei die Grundlage für die Logistic Support Analysis (LSA), die wiederum Ausgangspunkt ist für den Integrated Logistic Support (ILS), der beispielsweise auch logistische Prozesse betrachtet, um essenzielle Komponenten des Flugsystems stets dort verfügbar zu haben, wo sie gebraucht werden. Wartungs- und Standzeiten können auf diese Weise reduziert werden, damit sinken die Kosten erheblich.

    Software stößt an Grenzen

    Die FMEA bzw. FMECA wird in der Luftfahrt bereits lange als analytische Methode der Risikoreduktion und Zuverlässigkeitsbestimmung verwendet. Zunächst wurden mit Hilfe von Kartensystemen und Formblättern die Fehlerraten auf allen Systemebenen gesammelt und die Ausfallwahrscheinlichkeiten anhand der Kritikalität berechnet. Mit dem Einsatz von Computern wurde die Anwendung effizienter und benutzerfreundlicher. Doch nun ist ein erneuter Technologiewechsel unerlässlich.

    Denn die Datenbasis rund um die betroffenen Komponenten und Systeme wird immer umfangreicher. Die zunehmende Digitalisierung führt zu einem exponentiellen Wachstum der Datenmenge in allen Bereichen, derzeit geht man von einer Erhöhung von 27 Prozent pro Jahr aus – das entspricht einer Verdoppelung alle drei Jahre. Einige der bislang eingesetzten Lösungen stellt dies vor Probleme. Sowohl die verwendeten Datenmodelle als auch bewährte Software-Applikationen sind oft nicht auf diese Entwicklung ausgelegt. Sie können zusätzliche Datenpunkte und Variablen sowie die schiere Menge an Daten nicht bewältigen.

    So lassen sich mit veralteten Systemen Verknüpfungen nur bedingt visualisieren. Das Herausfiltern bestimmter Daten ist mit einem hohen manuellen und zeitlichen Aufwand verbunden. Fehlende Benutzerfreundlichkeit erhöht die Fehleranfälligkeit. Alles in allem leidet die Produktivität, darüber hinaus lassen sich die verfügbaren Informationen nicht in vollem Umfang nutzen – und damit nicht alle Optimierungs-Chancen ausschöpfen.

    Vielfältige FMEA-/ FMECA-Anwendungen

    Die Auswahl der „richtigen“ Software ist jedoch nicht einfach. Es gilt zum einen, die generierte Datenvielfalt zugänglich zu machen, zu anderen eine exakte Analyse dieses digitalen Datenschatzes zu gewährleisten. Hinzu kommen noch unternehmensspezifische Anforderungen, die erfüllt werden sollen.

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    Bei der Suche nach der geeigneten FMEA- bzw. FMECA-Technologie unterstützt die EDAG aeromotive, ein Tochterunternehmen der EDAG Group, Luft- und Raumfahrtunternehmen. Die EDAG-Experten helfen sowohl bei der Entscheidung für die passende Software als auch bei der Implementierung und der nötigen Datenüberführung. Im Einzelnen umfasst das Angebot folgende Schritte:

    • eine umfangreiche Marktrecherche, um herauszufinden, welche potentiellen Tools es auf dem Markt gibt;
    • ein Abgleich der Anforderungen auf Grundlage des Lastenhefts;
    • eine unabhängige Bewertung der Tools unter Berücksichtigung der Wichtigkeit einzelner Tool-Anforderungen anhand eines definierten Gewichtungsfaktors;
    • Berechnung eines Scores des Nutzwertes, der einen Vergleich der unterschiedlichen Software-Anwendungen ermöglicht;
    • Abgabe einer konkreten Empfehlung auf Basis einer objektiven, unabhängigen und transparenten Bewertung;
    • eine Entscheidung gemeinsam mit dem Kunden für das am besten geeignete Tool herbeiführen;
    • die Integration der ausgewählten Software, inklusive Prüfen und Implementieren vorhandener Daten;
    • die Weiterentwicklung der analytischen Methode durch Fehlerbeseitigung, Neustrukturierung, Digitalisierung von Altbeständen sowie die Erarbeitung neuer Funktionsbetrachtungen.

    Nur auf Basis einer genauen Recherche und einer intensiven Validierung auf Basis der unternehmenseigenen Anforderungen lassen sich von vornherein Fehlentscheidungen vermeiden, die sich später beispielsweise in Anwendungsdefiziten niederschlagen oder gar einen weiteren Software-Wechsel mit erneutem Datentransfer nötig machen, betonen die in der Methode geschulten Spezialisten. Sie arbeiten sich in die unterschiedlichen Software-Applikationen ein und bewerten diese anhand eines vordefinierten Kriterienkatalogs.

    Chancen moderner Applikationen

    Ist die neue Software implementiert und der Datenbestand überprüft, bereinigt und übertragen, eröffnen sich neue Möglichkeiten der Datenauswertung und -nutzung. So können historische Daten über verschiedene Ebenen hinweg verknüpft werden, so dass Änderungen durchgängig übernommen werden. Alle Verbindungen lassen sich visualisieren und auch große Datenbestände beliebig filtern und extrahieren.

    Eine moderne FMEA- bzw. FMECA-Technologie eignet sich darüber hinaus als Ausgangspunkt für weitere Zuverlässigkeitsmethoden, wie etwa die Fault Tree Analysis (FTA) oder das Reliability Block Diagram (RBD) und ermöglicht sowohl „Top-Down“- als auch „Bottom-up“-Betrachtungen. Die im FMECA im Speziellen bietet damit die Grundlage, die LSA und daran anschließend auch die gesamte ILS an die Anforderungen der Digitalisierung anzupassen und weiter zu optimieren.

    Wenn Sie weitere Fragen zu FMEA- bzw. FMECA-Applikationen haben oder wissen wollen, wie die EDAG aeromotive die Luft- und Raumfahrtindustrie unterstützt, sprechen Sie mit dem Funktionsverantwortlichen Dominik Meyer. Oder sehen Sie sich unsere Luft- und Raumfahrt Webinar-Aufzeichnung zur FMEA-/ FMECA-Modernisierung an, die Vorgehen und Mehrwerte anhand eines praktischen Beispiels illustriert.

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