Cách Rolls-Royce bảo trì động cơ phản lực với công nghệ IoT

Rolls-Royce đang sử dụng Microsoft Azure IoT để nhắm mục tiêu các trường hợp sử dụng trong bảo trì dự đoán và tiết kiệm nhiên liệu. Ngành hàng không sử dụng nhiều vốn và cũng có chi phí vận hành và bảo trì cao.

Một động cơ phản lực có thể trị giá 16 triệu đô la, và trên một chuyến bay xuyên Đại Tây Dương sẽ tiêu thụ 36.000 gallon nhiên liệu, theo giá nhiên liệu hàng không ngày nay vào khoảng 54.000 đô la cho mỗi chuyến đi, hoặc hơn 5.000 đô la một giờ. Bảo trì máy bay trên mặt đất có thể thêm hàng trăm đô la mỗi giờ.

Mặc dù chi phí nhiên liệu đã giảm, các hãng hàng không vẫn đang theo đuổi các cách để giảm chi phí vận hành. Một số lĩnh vực đang được theo đuổi bao gồm tăng hiệu suất nhiên liệu của động cơ phản lực, tối ưu hóa đường bay và cải thiện bảo trì.

Rolls-Royce chúng ta biết nổi tiếng với các dòng xe sang, nhưng lĩnh vực kinh doanh sôi động nhất của hãng là sản xuất động cơ máy bay. Trên thực tế, công ty có hơn 13.000 động cơ cho máy bay thương mại đang phục vụ trên khắp thế giới và trong 20 năm qua, công ty đã cung cấp cho khách hàng dịch vụ bảo dưỡng động cơ liên tục. Động cơ dòng Trent của công ty được tìm thấy trên các máy bay bao gồm Boeing 787 và Airbus A380, A350 và A330neo.

Tuy nhiên, dữ liệu từ máy móc có thể gây đau đầu cho bất kỳ công ty nào đang cố gắng phân tích nó. Khối lượng dữ liệu ngày càng gia tăng nhanh chóng đến từ các loại thiết bị máy bay khác nhau đã vượt qua khả năng phân tích và hiểu rõ của các hãng hàng không từ đó. Một động cơ máy bay điển hình được trang bị các cảm biến tạo ra hàng nghìn tín hiệu thời gian thực, bao gồm mọi thứ từ hao mòn của bơm nhiên liệu đến hiệu quả sử dụng nhiên liệu.

Rolls-Royce muốn phân tích dữ liệu đó để giúp giảm thiểu sự chậm trễ và tiêu hao nhiên liệu.

Nick Farrant, Phó chủ tịch cấp cao của Rolls-Royce, cho biết: “Máy bay và động cơ ngày càng được nói nhiều hơn và phạm vi dịch vụ của chúng tôi cũng tăng lên”. “Có hàng terabyte dữ liệu đến từ các đội máy bay lớn, với gigabyte mỗi giờ — chứ không phải kilobyte — để xử lý và phân tích”. Ông nói thêm rằng “chúng tôi và khách hàng của chúng tôi đang chìm đắm trong dữ liệu và nhiều hệ thống hiện có đang vật lộn để lọc tín hiệu khỏi tiếng ồn và cung cấp phương tiện để phân tích mọi thứ một cách nhất quán.”

Động cơ dòng Trent trên máy bay. Ảnh: Rolls-Royce.

Cơ hội kinh doanh hoặc thách thức này đã được đáp ứng như thế nào:

Rolls-Royce đã giải quyết những thách thức ngày càng tăng về phân tích dữ liệu này bằng cách xây dựng một giải pháp giám sát vào Dịch vụ TotalCare của mình , nhằm giám sát trách nhiệm về độ tin cậy và bảo trì của động cơ. Công ty chịu mọi trách nhiệm phân tích dữ liệu động cơ trong thời gian thực để quản lý việc bảo dưỡng động cơ của khách hàng và tối đa hóa khả năng sẵn có của máy bay.

Để đáp ứng các yêu cầu công nghệ của sáng kiến ​​này, Rolls-Royce đã triển khai Azure IoT Suite của Microsoft để thu thập và tổng hợp dữ liệu từ các nguồn phân tán theo địa lý và khác nhau. Theo tài liệu của Microsoft, các loại dữ liệu được xử lý bao gồm:

• Thông tin nhanh về hiệu suất động cơ mà máy bay gửi qua mạng không dây trong chuyến bay.
• Tải xuống dữ liệu kiểu “hộp đen”, nhật ký kỹ thuật và kế hoạch chuyến bay.
• Dự báo và dữ liệu thời tiết thực tế do bên thứ ba cung cấp.

Công ty cũng đang sử dụng Microsoft Cortana Intelligence Suite để phân tích tập dữ liệu và thực hiện mô hình hóa dữ liệu trên quy mô lớn nhằm phát hiện chính xác các bất thường trong hoạt động và giúp khách hàng lập kế hoạch các hành động có liên quan.

Về mặt đó, một lĩnh vực đang được họ khám phá là bảo trì dự đoán . Ví dụ, máy bay và các bộ phận của động cơ, chẳng hạn như máy bơm nhiên liệu, thường có “tuổi thọ mềm” – tại thời điểm đó, bạn nên tháo nó ra để bảo dưỡng dựa trên thời gian hoạt động của nó. Bằng cách phân tích dữ liệu chi tiết từ từng máy bơm cụ thể và so sánh với mô hình dữ liệu và các máy bơm khác trong đội, có thể đưa ra cảnh báo cho biết rằng một máy bơm cụ thể có thể hoạt động không tốt và cần được thay thế sớm hơn so với tuổi thọ mềm của nó.

Tiết kiệm nhiên liệu máy bay là một lĩnh vực khác đang được nhắm tới. Bằng cách phân tích dữ liệu mới dựa trên các dự báo hiện có, bảng tham chiếu và xu hướng lịch sử, Rolls-Royce sẽ có thể giúp các hãng hàng không hiểu chính xác những yếu tố nào — bao gồm kế hoạch bay, bảo trì thiết bị, thời tiết và nhiên liệu tùy ý — có tác động nhiều nhất đến hiệu suất nhiên liệu.

Các lợi ích có thể đo lường / định lượng và “mềm” từ Sáng kiến ​​này:

Theo báo cáo nghiên cứu điển hình của Microsoft, Rolls-Royce coi khả năng cung cấp một loạt dữ liệu hoạt động rộng lớn hơn như một cách để mở rộng dịch vụ của mình cho khách hàng. Có thể theo dõi và báo cáo tình trạng thực tế của các bộ phận động cơ máy bay có thể giúp tiết kiệm đáng kể bằng cách giảm thiểu sự gián đoạn và chi phí bảo trì. Công ty cũng đang chuyển sang giải quyết các vấn đề khác nhau thông qua máy học và phân tích.

Một lợi ích khác là Rolls-Royce đã hiểu rõ hơn về cách họ nên cấu trúc các hợp đồng hỗ trợ, cách họ có thể quản lý rủi ro tốt hơn và nhu cầu phát triển sản phẩm.

Rolls-Royce đang sử dụng Microsoft Azure IoT để nhắm mục tiêu các trường hợp sử dụng trong bảo trì dự đoán và tiết kiệm nhiên liệu. Ngành hàng không sử dụng nhiều vốn và cũng có chi phí vận hành và bảo trì cao.

Một động cơ phản lực có thể trị giá 16 triệu đô la, và trên một chuyến bay xuyên Đại Tây Dương sẽ tiêu thụ 36.000 gallon nhiên liệu, theo giá nhiên liệu hàng không ngày nay vào khoảng 54.000 đô la cho mỗi chuyến đi, hoặc hơn 5.000 đô la một giờ. Bảo trì máy bay trên mặt đất có thể thêm hàng trăm đô la mỗi giờ.

Mặc dù chi phí nhiên liệu đã giảm, các hãng hàng không vẫn đang theo đuổi các cách để giảm chi phí vận hành. Một số lĩnh vực đang được theo đuổi bao gồm tăng hiệu suất nhiên liệu của động cơ phản lực, tối ưu hóa đường bay và cải thiện bảo trì.

Rolls-Royce chúng ta biết nổi tiếng với các dòng xe sang, nhưng lĩnh vực kinh doanh sôi động nhất của hãng là sản xuất động cơ máy bay. Trên thực tế, công ty có hơn 13.000 động cơ cho máy bay thương mại đang phục vụ trên khắp thế giới và trong 20 năm qua, công ty đã cung cấp cho khách hàng dịch vụ bảo dưỡng động cơ liên tục. Động cơ dòng Trent của công ty được tìm thấy trên các máy bay bao gồm Boeing 787 và Airbus A380, A350 và A330neo.

Tuy nhiên, dữ liệu từ máy móc có thể gây đau đầu cho bất kỳ công ty nào đang cố gắng phân tích nó. Khối lượng dữ liệu ngày càng gia tăng nhanh chóng đến từ các loại thiết bị máy bay khác nhau đã vượt qua khả năng phân tích và hiểu rõ của các hãng hàng không từ đó. Một động cơ máy bay điển hình được trang bị các cảm biến tạo ra hàng nghìn tín hiệu thời gian thực, bao gồm mọi thứ từ hao mòn của bơm nhiên liệu đến hiệu quả sử dụng nhiên liệu.

Rolls-Royce muốn phân tích dữ liệu đó để giúp giảm thiểu sự chậm trễ và tiêu hao nhiên liệu.

Nick Farrant, Phó chủ tịch cấp cao của Rolls-Royce, cho biết: “Máy bay và động cơ ngày càng được nói nhiều hơn và phạm vi dịch vụ của chúng tôi cũng tăng lên”. “Có hàng terabyte dữ liệu đến từ các đội máy bay lớn, với gigabyte mỗi giờ — chứ không phải kilobyte — để xử lý và phân tích”. Ông nói thêm rằng “chúng tôi và khách hàng của chúng tôi đang chìm đắm trong dữ liệu và nhiều hệ thống hiện có đang vật lộn để lọc tín hiệu khỏi tiếng ồn và cung cấp phương tiện để phân tích mọi thứ một cách nhất quán.”

Động cơ dòng Trent trên máy bay. Ảnh: Rolls-Royce.

Cơ hội kinh doanh hoặc thách thức này đã được đáp ứng như thế nào:

Rolls-Royce đã giải quyết những thách thức ngày càng tăng về phân tích dữ liệu này bằng cách xây dựng một giải pháp giám sát vào Dịch vụ TotalCare của mình , nhằm giám sát trách nhiệm về độ tin cậy và bảo trì của động cơ. Công ty chịu mọi trách nhiệm phân tích dữ liệu động cơ trong thời gian thực để quản lý việc bảo dưỡng động cơ của khách hàng và tối đa hóa khả năng sẵn có của máy bay.

Để đáp ứng các yêu cầu công nghệ của sáng kiến ​​này, Rolls-Royce đã triển khai Azure IoT Suite của Microsoft để thu thập và tổng hợp dữ liệu từ các nguồn phân tán theo địa lý và khác nhau. Theo tài liệu của Microsoft, các loại dữ liệu được xử lý bao gồm:

• Thông tin nhanh về hiệu suất động cơ mà máy bay gửi qua mạng không dây trong chuyến bay.
• Tải xuống dữ liệu kiểu “hộp đen”, nhật ký kỹ thuật và kế hoạch chuyến bay.
• Dự báo và dữ liệu thời tiết thực tế do bên thứ ba cung cấp.

Công ty cũng đang sử dụng Microsoft Cortana Intelligence Suite để phân tích tập dữ liệu và thực hiện mô hình hóa dữ liệu trên quy mô lớn nhằm phát hiện chính xác các bất thường trong hoạt động và giúp khách hàng lập kế hoạch các hành động có liên quan.

Về mặt đó, một lĩnh vực đang được họ khám phá là bảo trì dự đoán . Ví dụ, máy bay và các bộ phận của động cơ, chẳng hạn như máy bơm nhiên liệu, thường có “tuổi thọ mềm” – tại thời điểm đó, bạn nên tháo nó ra để bảo dưỡng dựa trên thời gian hoạt động của nó. Bằng cách phân tích dữ liệu chi tiết từ từng máy bơm cụ thể và so sánh với mô hình dữ liệu và các máy bơm khác trong đội, có thể đưa ra cảnh báo cho biết rằng một máy bơm cụ thể có thể hoạt động không tốt và cần được thay thế sớm hơn so với tuổi thọ mềm của nó.

Tiết kiệm nhiên liệu máy bay là một lĩnh vực khác đang được nhắm tới. Bằng cách phân tích dữ liệu mới dựa trên các dự báo hiện có, bảng tham chiếu và xu hướng lịch sử, Rolls-Royce sẽ có thể giúp các hãng hàng không hiểu chính xác những yếu tố nào — bao gồm kế hoạch bay, bảo trì thiết bị, thời tiết và nhiên liệu tùy ý — có tác động nhiều nhất đến hiệu suất nhiên liệu.

Các lợi ích có thể đo lường / định lượng và “mềm” từ Sáng kiến ​​này:

Theo báo cáo nghiên cứu điển hình của Microsoft, Rolls-Royce coi khả năng cung cấp một loạt dữ liệu hoạt động rộng lớn hơn như một cách để mở rộng dịch vụ của mình cho khách hàng. Có thể theo dõi và báo cáo tình trạng thực tế của các bộ phận động cơ máy bay có thể giúp tiết kiệm đáng kể bằng cách giảm thiểu sự gián đoạn và chi phí bảo trì. Công ty cũng đang chuyển sang giải quyết các vấn đề khác nhau thông qua máy học và phân tích.

Một lợi ích khác là Rolls-Royce đã hiểu rõ hơn về cách họ nên cấu trúc các hợp đồng hỗ trợ, cách họ có thể quản lý rủi ro tốt hơn và nhu cầu phát triển sản phẩm.