Ateities lėktuvo kabinoje bus skaitmeninis dvynys

  „SKAITMENINIAI DVYNIAI – tai virtualūs komponento, įrenginio ar net visos gamybos linijos gamykloje atvaizdai. Skaitmeninė versija gali būti naudojama, norint planuoti techninę priežiūrą, nustatyti iškilusias problemas ir imituoti patobulinimų ir konstrukcijos pakeitimų poveikį.Tokiu būdu orlaivių variklius seka jų gamintojai. General Electric, Rolls-Royce ir Pratt & Whitney, trys pagrindinės dalyvaujančios įmonės, atlieka atskirų variklių modeliavimą inžinerijos centruose ant žemės. Jie siurbia realaus laiko duomenis iš savo kolegų ore.

 

    Tačiau Kranfildo universitete, Didžiojoje Britanijoje, grupė inžinierių tikisi žengti toliau. Jie siūlo išplėsti skaitmeninių dvynių idėją, kad būtų sukurta tai, ką jie gana grandioziškai vadina „sąmoningu orlaiviu“. Tai apimtų visos plokštumos skaitmeninį dvynį, sujungiant įvairias stebėjimo sistemas ir rezultato interpretavimą, naudojant dirbtinį intelektą (AI).

 

    Šiuo metu lėktuvų stebėjimo sistemos paprastai veikia nepriklausomai viena nuo kitos. Tai reiškia, kad, pavyzdžiui, jei jutiklis, stebintis vožtuvą degalų sistemoje, rodo problemą, inžinieriai gali pakeisti tą vožtuvą, kad sužinotų, kad problema išlieka, nes tikrasis gedimas yra elektros sistemoje. Ianas Jennionsas, Cranfieldo integruoto transporto priemonių sveikatos valdymo centro techninis direktorius, vietoj to siūlo „samprotavimo sistemą“, kurioje apžvelgiamos atskiros stebėjimo sistemos.

 

    Kadangi nėra praktiška dėti jutiklį ant kiekvienos galimai lūžtančios lėktuvo dalies, kad lėktuvas netaptų per sunkus pakilti, bus naudojamas DI, išmokytas rasti gedimus, kuriuos galima aptikti, atliekant platesnius matavimus, pvz., vibracijos modelius ir temperatūros pokyčius. Be to, toks visos plokštumos skaitmeninis dvynys, greičiausiai, gyvens pačiame orlaivyje, o ne pasikliaus didžiuliais neapdorotų duomenų kiekiais, perduodamais į techninės priežiūros bazę apdoroti. Tai suteiks greitesnę analizę ir išvengs perdavimo kliūčių.

 

    Visa tai leis orlaiviui iš naujo sukonfigūruoti tokius dalykus, kaip akumuliatoriaus jungtys ir degalų naudojimas skrydžio metu. Motyvavimo sistema taip pat stebėtų tokius dalykus, kaip oras, kuriuo skrido orlaivis, nes tai taip pat gali turėti įtakos dalių nusidėvėjimui. Pavyzdžiui, skraidymas per dulkių debesis gali pagreitinti variklio dalių dilimą.

 

    Lėktuvas bendrautų su savo pilotais (darant prielaidą, kad tokių būtų, kai kurie būsimi orlaiviai, ypač krovininiai, gali būti dronai), taip pat su antžeminiais inžinieriais. Toks lėktuvas tam tikra prasme „suvoktų“, kaip įvairūs jo komponentai veikia ir sąveikauja vienas su kitu. Būtent šį savimonės lygį tyrėjai naudoja kaip pasiteisinimą apibūdindami sistemą, kaip sąmoningą, o terminas, jų teigimu, atspindi kelionės kryptį, o ne tikslą.

 

    Tačiau toks savęs suvokimas leistų lėktuvui prireikus užsiregistruoti techninei priežiūrai, o ne pagal fiksuotą tvarkaraštį, ir iš anksto užsisakyti visas reikalingas atsargines dalis. Tokios sistemos numatoma priežiūra turėtų padėti išvengti neplanuotų sustojimų ir remonto darbų. Kiekviena diena, kai keleivinis lėktuvas lieka ant žemės, kainuoja kelis šimtus tūkstančių dolerių prarastų pajamų. Dr Jennions mano, kad sąmoningas orlaivis galėtų sumažinti priežiūros išlaidas maždaug 30%.

 

    Tokia priežiūra taip pat gali būti bent iš dalies automatizuota. Kranfildas, kuris pradėjo veikti kaip aeronautikos koledžas 1946 m., turi savo oro uostą, angarą ir „Boeing 737“, su kuriuo galima eksperimentuoti. Tyrėjai tiria bepiločių dronų su optiniais ir šiluminiais jutikliais naudojimą skraidyti aplink orlaivį angare, ieškant išorinių anomalijų. Tuo tarpu mažyčiai į gyvatę panašūs tarnybiniai robotai gali įlįsti į uždaras vietas, pavyzdžiui, kuro bakus, kad galėtų atlikti remonto darbus.

 

    „Cranfield“ komanda tikisi, kad iki 2024 m. veiks viso orlaivio skaitmeninis dvynys, o iki 2035 m. – prototipas, turintis tam tikrą savimonę. Ar tokia sistema apims gėdos jausmą dėl prastų salono paslaugų, laikas parodys".[1]

1. "A second opinion; Aerospace." The Economist, 7 May 2022, p. 71(US).

 

 

Future aircraft will have a digital twin in the cockpit

 

"DIGITAL TWINS are virtual representations of a component, a device or even an entire production line in a factory. Fed with data from sensors installed on its physical opposite number, the digital version can be used to plan maintenance, spot any emerging problems and simulate the effect of upgrades and design changes. Aircraft engines in particular are followed by their manufacturers in this way. General Electric, Rolls-Royce and Pratt & Whitney, the three principal firms involved, maintain simulations of individual engines at engineering centres on the ground. These suck in real-time data from their counterparts in the air.

At Cranfield University, in Britain, however, a group of engineers hope to go further than this. They propose expanding the idea of digital twinning to produce what they rather grandiosely refer to as a "conscious aircraft". This would involve creating a digital twin of an entire plane by merging its various monitoring systems, and interpreting the result using artificial intelligence (AI).

At present, the monitoring systems on planes tend to work independently of each other. This means, for instance, that if a sensor keeping an eye on a valve in the fuel system indicates a problem, engineers may then replace that valve, only to find that the problem remains because the actual fault is in the electrical system. Ian Jennions, the technical director of Cranfield's Integrated Vehicle Health Management Centre, proposes instead a "reasoning system" that takes an overview of the individual monitoring systems.

Because it is not practical to put a sensor onto every potentially breakable part of an aeroplane, lest it end up too heavy to take off, this will use AI trained to find faults which can be detected from broader measurements, such as patterns of vibration and temperature changes. Moreover, such a whole-plane digital twin is likely to reside in the aircraft itself, rather than relying on vast amounts of raw data being transmitted to a maintenance base for processing. That will provide swifter analysis and avoid transmission bottlenecks.

All this will enable an aircraft to reconfigure such things as battery connections and fuel use on the fly, as it were. The reasoning system would also keep an eye on things like the weather the aircraft was operating in, because these, too, can effect the wear and tear of parts. Flying through dust clouds, for instance, can accelerate the abrasion of engine parts.

The aircraft would communicate with its pilots (assuming there were any, for some future aircraft, especially freighters, may well be drones) and also with ground engineers. Such a plane would, in some sense, be "aware" of how its various components were performing and interacting with one another. It is this level of self-awareness which the researchers use as an excuse for describing the system as conscious, a term which they say reflects a direction of travel rather than a goal.

That self-awareness would, though, allow the plane to book itself in for maintenance when needed, rather than on a fixed schedule, and to order any spare parts required in advance. The predictive maintenance such a system would provide should help avoid unscheduled stopovers and repairs. Every day which a passenger jet remains on the ground costs several hundred thousand dollars of lost revenue. Dr Jennions reckons a conscious aircraft could cut maintenance expenses by around 30%.

Such maintenance might also be automated, at least in part. Cranfield, which began as an aeronautics college in 1946, has its own airport, a hangar and a Boeing 737 to experiment on. The researchers are exploring the use of drones equipped with optical and thermal sensors to fly around an aircraft in a hangar, looking for external anomalies. Meanwhile, tiny snakelike service robots could crawl into enclosed areas such as fuel tanks to conduct repairs.

The Cranfield team hope to have a whole-aircraft digital twin operating by 2024 and a prototype with a degree of self-awareness flying on an aircraft by 2035. Whether such a system will include a sense of shame for lousy cabin service remains to be seen.” [1]

1. "A second opinion; Aerospace." The Economist, 7 May 2022, p. 71(US).

Kaip VW kovoja su programine įranga

"Kiekvienas, kuris tik įsijungė į ketvirtadienį vykstantį virtualų „Volkswagen“ akcininkų susirinkimą, turėtų pagalvoti: yra sėkminga automobilių kompanija, kuri savo markėmis nuo „Audi“ iki „Porsche“ iki „VW“ lengvai įveikia visus didžiuosius to meto iššūkius. Stebėtojų tarybos vadovas Hansas Dieteris Pötschas su jam būdingu ramumu paaiškino, kad buvo padaryta „didelė pažanga“, pertvarkant į technologijų įmonę. Herbertas Diessas, generalinis direktorius, išvardijo praėjusių metų sėkmes. 250 milijardų eurų pardavimai ir maždaug aštuonių procentų veiklos marža visos grupės mastu yra finansiškai tvirta. Pagaliau JAV grįžta pelnas, 2025-aisiais Hamburge turėtų važinėti autonominiai taksi, o „Porsche“ prekės ženklas jau rodo, kad elektromobilumas veikia: naujasis „Taycan“ elektrinis modelis dabar parduodamas geriau, nei ikoninis „911“. Taip ir toliau, sakė Diessas, grupė „galingai“ stums į priekį konversiją. „Mūsų komandos nori pakeisti mobilumo pasaulį.

Sėkmių sąrašas ir diskusijų su akcininkais trūkumas slepia, kad „Volkswagen“ ir vėl tvyro suirutė. Kaip visada Diess epochoje, jį kursto stiliaus klausimai, tačiau šį kartą kalbama ir apie tikrai rimtą, netgi egzistencinį klausimą, kaip sako visi grupės nariai. Sėkmės trūkumas pagrindinėje Kinijos rinkoje yra vienas dalykas. Kyla klausimas: o kaip su programine įranga? Rytojaus ar vėliausiai poryt automobilio branduolys, daug sudėtingesnis, nei išmanusis telefonas.

Programinės įrangos kūrimas įmonėje užtrunka apie 15 metų

Diessas nori, kad operacinę sistemą jam sukurtų VW grupė, tačiau tai sunku iš dalies dėl to, kad lygiagrečiai turi būti kuriami du variantai. Vienas turėtų būti paruoštas ateinančiais metais, o tikrai geras – dešimtmečio viduryje, pritaikytas tuo metu visiškai išvystytam aparatūros „komplektui“, su kuriuo visos markės kuria savo automobilius. „Visiškai įtraukti programinės įrangos kūrimą į įmonę yra visiškai naujas požiūris, kuris užtruks du gyvavimo ciklus“, – sako generalinis direktorius. „Automobilių pramonėje tai yra 15 metų. 

Praėjusiais metais buvo priimti svarbūs sprendimai, o dabar jie įgyvendinami. Tačiau grupės sudėtingumas ir dydis dar labiau apsunkina tai, kas ir taip yra didelė: anksčiau „Audi“ buvo atsakinga už programavimą ir komercinių transporto priemonių padalinį, o dabar naujai įkurta VW programinės įrangos įmonė „Cariad“ yra centralizuotai atsakinga. Tačiau kadangi viskas vis dar vyksta lėtai, „Porsche“ dabar vėl tvarko savo kodą, kitaip „Macan“ paleidimas neveiks. Ir taip toliau.

Toli nuo metalo lankstymo: Diessas nustatė prioritetus, vardijant didžiausius rytojaus ir porytdienio konkurentus jam neprieštarauja: mobilumo paslaugų teikėjai, tokie kaip Uber, iPhone gamintojas Foxconn, kuris dabar taip pat nori statyti automobilius, galbūt taip pat. skirtus Apple. Ir žinoma Tesla. 

Bet kaip su įgyvendinimu, atsakymas, įvairūs kritikai VW grupėje klausia: Diessas vadovauja Cariad, tad jis tikrai turėtų tuo pasirūpinti, nuo to priklauso VW likimas. Tačiau vietoj to jis vėl įstringa, kai kurie sako: JAV jis nori sukurti naują elektromobilių prekės ženklą pavadinimu Scout. Veda „Porsche“ ir „Audi“ atgal į Formulę 1. Jis nori pervadinti grupę ir „Seat“ prekės ženklą. Tai, kad jis ginčijasi  gana negailestingai su programinės įrangos klaidų analize, kurią jis užsakė tiems, kuriuos dabar kritikuoja, Volkswagen viduje daug kam taip pat nepatinka.

Taip pat ne už grupės ribų. VW yra ekologiško elektromobilumo pradininkė, sako „Union Investment“ analitikė Janne Werning. Tačiau blogos grupės struktūros yra „vis dar Achilo kulnas“. Jo kolega Ingo Speichas iš „Deka Investment“ tai sako taip: „Geras VW grupės rezultatas paneigia namie užaugintas problemas“. Įmonės valdymas neatitinka Dax grupės lygio."