Os principais fabricantes de aeronaves estão sob intensa pressão desde o início de janeiro, quando um painel explodiu um novíssimo 737 Max da Alaska Airways em pleno voo. Embora esta questão tenha sido central para um fabricante específico, o evento destacou uma longa série de problemas de segurança e de produção que se acumularam na indústria ao longo dos anos. Esses eventos colocaram em foco os procedimentos tradicionais de manutenção e reparo e intensificaram a necessidade de aproveitar novas tecnologias para melhorar os procedimentos.
A integração de tecnologias avançadas como Inteligência Synthetic (IA), gêmeos digitais e Realidade Aumentada/Realidade Digital (AR/VR) está mudando drasticamente essas abordagens tradicionais de manutenção e reparo de aeronaves. As companhias aéreas e os fabricantes aeroespaciais recorrem cada vez mais a estas soluções inovadoras para otimizar os procedimentos de manutenção, melhorar os protocolos de segurança e reduzir os custos operacionais.
Os setores aeroespacial, de defesa e outros setores industriais têm a missão de modernizar as suas infraestruturas para melhorar a eficácia operacional através da utilização de tecnologias de gémeos digitais. Os processos existentes de operação, treinamento e manutenção dependem fortemente de manuais bidimensionais em papel com um mínimo de modelagem digital disponível.
A falta de modelos digitais existentes prejudica gravemente a eficiência operacional, o planeamento da missão e a prontidão das aeronaves. Os gêmeos digitais agora revolucionam a maneira como projetamos, construímos, operamos e reparamos objetos e sistemas físicos. A transformação digital dos processos industriais exige a incorporação de tecnologias gémeas digitais que ajudem a fornecer as melhores ferramentas possíveis nas próximas décadas.
Os fabricantes aeroespaciais ainda enfrentam uma série de desafios, incluindo a falta de modelos CAD 3D extensos. Para aeronaves antigas, estão disponíveis modelos 3D muito limitados e a maioria dos modelos, requisitos e especificações estão em formato 2D. Gerar modelos 3D precisos usando scanners dedicados e modificações digitais baseadas em dados 2D usando métodos tradicionais é muito caro e demorado. Além disso, a maioria dos softwares de digitalização 3D mantém os modelos em formatos proprietários, limitando significativamente a utilidade dos modelos devido à interoperabilidade restrita.
Desafios adicionais incluem a capacidade de incorporar os modelos 3D gerados em fluxos de trabalho SysML existentes e/ou criar fluxos de trabalho flexíveis que não estejam vinculados a modelos e sistemas proprietários. Para simular o comportamento independente de cada modelo e subsistema, bem como a interação entre diferentes subsistemas, os fabricantes precisam incorporar o modelo 3D e seu comportamento físico em um modelo de simulação de sistema usando SysML. Isso requer a criação de uma estrutura para ingerir todos os requisitos de sistema individuais e combinados em um fluxo de trabalho SysML, parametrizando as configurações do modelo, simulando e monitorando o comportamento de componentes individuais, bem como suas interações.
Manutenção preditiva baseada em IA
A manutenção de aeronaves tradicionalmente depende de verificações programadas e reparos reativos com base em problemas relatados. No entanto, a manutenção preditiva orientada por IA está agora a transformar esta abordagem, aproveitando a análise de dados e algoritmos de aprendizagem automática para prever potenciais falhas antes que elas ocorram. As companhias aéreas estão aproveitando a IA para monitorar grandes quantidades de dados coletados de sensores incorporados em componentes, motores e sistemas de aeronaves. Esses dados em tempo actual são analisados para detectar padrões sutis indicativos de mau funcionamento iminente ou degradação do desempenho.
Os algoritmos de IA podem detectar anomalias em padrões de dados, como flutuações de temperatura do motor ou assinaturas de vibração irregulares, o que pode indicar problemas subjacentes. Ao monitorar e analisar continuamente esses dados, a IA pode prever com precisão quando componentes específicos podem exigir manutenção ou substituição, permitindo que as companhias aéreas agendem reparos proativamente durante os intervalos de manutenção de rotina. Esta mudança da manutenção reativa para a preditiva não só aumenta a segurança, reduzindo o risco de falhas inesperadas, mas também otimiza a eficiência operacional e minimiza o tempo de inatividade.
O papel dos gêmeos digitais
Os gêmeos digitais são representações virtuais de ativos físicos, como aeronaves, criados usando dados em tempo actual coletados de sensores, registros históricos de manutenção e entradas operacionais. Esta tecnologia permite que fabricantes aeroespaciais e companhias aéreas simulem e visualizem o desempenho de componentes e sistemas de aeronaves em um ambiente digital. Ao integrar algoritmos de IA em modelos de gêmeos digitais, as operadoras podem obter informações valiosas sobre a saúde e o standing operacional de aeronaves individuais e seus componentes.
Para manutenção de aeronaves, os gêmeos digitais oferecem uma abordagem transformadora, fornecendo uma compreensão abrangente da condição e do comportamento de uma aeronave. As equipes de manutenção podem utilizar gêmeos digitais para simular diferentes cenários operacionais e avaliar o impacto potencial no desempenho da aeronave e nos requisitos de manutenção. Isso permite um planejamento mais preciso das atividades de manutenção, gerenciamento otimizado do estoque de peças de reposição e tomada de decisão aprimorada com base em análises preditivas.
Os gêmeos digitais também facilitam o monitoramento e o diagnóstico remotos, permitindo que as equipes de manutenção identifiquem problemas sem inspeção física. Por exemplo, utilizando dados em tempo actual de gémeos digitais, os algoritmos de IA podem recomendar ações de manutenção específicas com base no estado atual de componentes críticos, reduzindo assim a necessidade de inspeções manuais e melhorando a eficiência geral da manutenção.
Incorporando tecnologia 3D em gêmeos digitais
Os principais fornecedores de soluções de gêmeos digitais estão remodelando a forma como os setores industriais utilizam IA e computação espacial para gêmeos digitais, automação e aplicações robóticas. Esses provedores aproveitam os avanços em interfaces XR imersivas, IA e tecnologias de nuvem para fornecer uma plataforma de nuvem aberta, modular, de alta precisão e escalável alimentada por IA para criação de gêmeos digitais 3D rápidos, precisos e econômicos que aumentam a eficiência, a automação e produtividade na fabricação, operações, treinamento e sustentação.
Com a proliferação de sensores de alta qualidade, nomeadamente câmaras a cores de alta resolução, sensores de profundidade (como LIDAR), sensores de movimento e rastreadores oculares, integrados nestes dispositivos COTS – os fornecedores têm acesso a dados espaciais de altíssima qualidade para gerar mapas espaciais 3D precisos quase em tempo actual. As empresas são limitadas principalmente pela computação e pela energia (bateria) desses dispositivos móveis. As plataformas atuais simplificam a digitalização 3D e os fluxos de trabalho de gêmeos digitais, ao mesmo tempo em que usam a computação em nuvem para permitir que {hardware} de consumo acessível exceda sua capacidade padrão.
Essas soluções superam as limitações dos dispositivos móveis na duração da bateria e na computação, processando dados na nuvem (no native/air hole ou remotamente, como AWS GovCloud). Isso permite a geração rápida de modelos 3D detalhados com precisão milimétrica a partir de sensores em telefones celulares, tablets e fones de ouvido XR com whole fidelidade do modelo e sem atraso perceptível.
Ao mover as tarefas de processamento mais intensivas para a nuvem, o software program baseado em IA produz nuvens de pontos de alta qualidade a partir de dispositivos COTS baratos. Isto acelera significativamente a criação de gêmeos digitais em comparação com os métodos tradicionais. As soluções comerciais mais recentes de hoje permitem a geração rápida e precisa de nuvens de pontos 3D usando um headset XR como dispositivo de captura, enquanto processam todos os dados em um PC servidor.
Aplicações AR/VR em Manutenção e Treinamento
As tecnologias de Realidade Aumentada (AR) e Realidade Digital (VR) estão remodelando os procedimentos de manutenção de aeronaves e os programas de treinamento de técnicos. A AR sobrepõe informações digitais ao campo de visão do técnico, fornecendo orientação e instruções em tempo actual durante as tarefas de manutenção. Por exemplo, a AR pode sobrepor esquemas, listas de verificação ou dados de diagnóstico em componentes físicos da aeronave, permitindo que os técnicos realizem reparos complexos com mais precisão e eficiência.
A VR, por outro lado, está revolucionando a formação de técnicos ao oferecer simulações imersivas e interativas de procedimentos de manutenção em um ambiente digital. Os trainees podem praticar tarefas complexas, como desmontagem de motores ou reparos de fiação, sem a necessidade de acesso físico à aeronave. As simulações de VR podem replicar diferentes modelos e cenários de aeronaves, proporcionando experiência prática em um ambiente seguro e controlado.
Benefícios e perspectivas futuras
A integração de IA, gêmeos digitais espaciais 3D e tecnologias AR/VR nas funções de manutenção e reparo de aeronaves oferece uma infinidade de benefícios para companhias aéreas e fabricantes aeroespaciais. Os recursos aprimorados de manutenção preditiva reduzem interrupções operacionais, prolongam a vida útil das aeronaves e otimizam os custos de manutenção. Os gêmeos digitais fornecem uma visão holística da saúde das aeronaves, permitindo a tomada de decisões proativas e processos de manutenção simplificados. As tecnologias AR/VR melhoram a eficiência e a proficiência dos técnicos, melhorando, em última análise, a segurança e a confiabilidade gerais. Com estas tecnologias na vanguarda, os fabricantes aeroespaciais e as companhias aéreas podem melhorar significativamente o processo de manutenção e reparação de aeronaves.
