Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Gestión integrada del estado del vehículo

La gestión integrada de la salud del vehículo ( IVHM ) o la gestión integrada de la salud del sistema ( ISHM ) es la capacidad unificada de los sistemas para evaluar el estado a...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

La gestión integrada de la salud del vehículo ( IVHM ) o la gestión integrada de la salud del sistema ( ISHM ) es la capacidad unificada de los sistemas para evaluar el estado actual o futuro de la salud del sistema miembro e integrar esa imagen de la salud del sistema dentro de un marco de recursos disponibles y demanda operativa. [ 1 ]

Objetivos de IVHM

Los objetivos de IVHM son permitir una mejor gestión del estado de los vehículos y de las flotas de vehículos.

Esto se logra mediante el uso correcto de sistemas de detección y pronóstico confiables para monitorear el estado de las piezas, así como mediante el uso de datos de uso para ayudar a comprender la carga experimentada y la probable carga futura del vehículo.

Historia

Orígenes

Se ha sugerido que el IVHM como concepto existe desde la década de 1970. [ 2 ] Sin embargo, no parece haber mucha evidencia escrita de esto. El IVHM como concepto surgió de los métodos populares de mantenimiento aeronáutico. Fue un paso natural a partir del mantenimiento basado en condiciones. A medida que los sensores mejoraron y nuestra comprensión de los sistemas involucrados creció, se hizo posible no solo detectar fallas, sino también predecirlas. El alto costo unitario y el alto costo de mantenimiento de aeronaves y naves espaciales hicieron que cualquier avance en los métodos de mantenimiento fuera muy atractivo. La NASA [ 3 ] fue una de las primeras organizaciones en usar el nombre IVHM para describir cómo querían abordar el mantenimiento de naves espaciales en el futuro. Crearon el NASA-CR-192656, [ 4 ] en 1992 con la asistencia de General Research Corporation y Orbital Technologies Corporation. [ 5 ] Este fue un documento de metas y objetivos en el que discutieron la tecnología y los conceptos de mantenimiento que creían que serían necesarios para mejorar la seguridad y reducir los costos de mantenimiento en sus vehículos de próxima generación. Desde entonces, muchas empresas se han interesado en el IVHM y la bibliografía al respecto ha aumentado considerablemente. Actualmente existen soluciones IVHM para diversos tipos de vehículos, desde el JSF hasta vehículos de transporte comercial.

Pronósticos del primer espacio

La primera historia publicada sobre la predicción de fallas en equipos de naves espaciales ocurrió en los 12 satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) Bloque I (Fase 1) de Rockwell/Fuerza Aérea de EE. UU. utilizando eventos transitorios no repetibles (NRTE) y datos del filtro Kalman del GPS de la Estación de Control Maestro del GPS , entre 1978 y 1984 por el Administrador del Segmento Espacial y Terrestre del GPS . Los NRTE se aislaron a los satélites GPS después de que el personal de apoyo a las operaciones de la misión reprodujera la telemetría satelital en tiempo real, descartando el ruido de RF y de la línea terrestre causado por una baja relación Eb/No o S/N y problemas de procesamiento del sistema de adquisición y visualización de datos. Los proveedores de equipos del subsistema del satélite GPS diagnosticaron los NRTE como ruido sistémico que precedió a las fallas de los equipos porque, en ese momento, se creía que todas las fallas de los equipos ocurrían de forma instantánea y aleatoria y, por lo tanto, no se podían predecir (es decir, las fallas de los equipos exhibían un comportamiento sin memoria). En 1983, el gerente de ingeniería de sistemas GPS de Rockwell International ordenó que se dejara de predecir fallas en los equipos de satélites GPS, alegando que no era posible y que la empresa no tenía contrato para hacerlo. El análisis de pronóstico realizado sobre la telemetría de los satélites GPS se publicaba trimestralmente, según lo estipulado en el contrato, como un CDRL para el personal de la Oficina del Programa GPS y una amplia variedad de subcontratistas de la Fuerza Aérea que trabajaban en el programa GPS.

Desarrollo posterior

Uno de los hitos clave en la creación del IVHM para aeronaves fue la serie de estándares ARINC que permitieron a diferentes fabricantes crear equipos que funcionaran conjuntamente y pudieran enviar datos de diagnóstico desde la aeronave a la organización de mantenimiento en tierra. [ 6 ] El ACARS se utiliza frecuentemente para comunicar datos operativos y de mantenimiento entre la tripulación de vuelo y el personal de tierra. Esto ha dado lugar a conceptos que se han adoptado en el IVHM.

Otro hito fue la creación de sistemas de monitorización de salud y uso (HUMS) para helicópteros que operan en apoyo de las plataformas petrolíferas en el Mar del Norte . Este es un concepto clave: los datos de uso pueden utilizarse para facilitar la planificación del mantenimiento. Los sistemas FOQA o de datos de vuelo son similares a los HUMS, ya que monitorizan el uso del vehículo. Son útiles para la gestión integral de la salud y el mantenimiento (IVHM) del mismo modo, ya que permiten comprender a fondo el uso del vehículo, lo que ayuda en el diseño de futuros vehículos. También permiten identificar y corregir cargas y usos excesivos. Por ejemplo, si una aeronave experimenta aterrizajes pesados ​​frecuentes, se podría modificar el programa de mantenimiento del tren de aterrizaje para asegurar que no se desgaste demasiado rápido bajo la mayor carga. La carga transportada por la aeronave podría reducirse en el futuro o se podría proporcionar formación adicional a los operadores para mejorar la calidad de los aterrizajes.

El creciente interés en este campo llevó a Boeing [ 7 ] a establecer un centro IVHM con la Universidad de Cranfield en 2008 para que actuara como un centro de investigación líder a nivel mundial. [ 8 ] Desde entonces, el centro IVHM ha ofrecido el primer máster en IVHM del mundo y acoge a varios estudiantes de doctorado que investigan la aplicación de IVHM a diferentes campos.

Filosofía

Este gráfico representa el flujo de información dentro del concepto IVHM, tal como lo describen el profesor Ian Jennions y otros del Centro IVHM de la Universidad de Cranfield. Este gráfico también aparece de forma similar en el libro IVHM de 2011. [ 9 ]

IVHM se centra no solo en el estado actual del vehículo, sino también en su salud a lo largo de todo su ciclo de vida . IVHM analiza la salud del vehículo comparándola con los datos de uso y con información similar de otros vehículos de la flota. Los vehículos en uso presentan características de uso únicas , así como algunas características comunes a toda la flota. Cuando se dispone de datos de uso y de salud del sistema, estos se pueden analizar para identificar dichas características. Esto resulta útil para identificar problemas específicos de un vehículo, así como para detectar tendencias de degradación en toda la flota.

IVHM es un concepto que abarca el ciclo de vida completo del mantenimiento de un vehículo (o instalación de maquinaria). Utiliza ampliamente sensores integrados y equipos de automonitoreo, combinados con análisis predictivos y diagnósticos . En el caso de los vehículos, es habitual que cuenten con un módulo de adquisición de datos y una unidad de diagnóstico. Algunos vehículos pueden transferir datos seleccionados a la base durante su uso mediante diversos sistemas de radiofrecuencia. Cuando el vehículo se encuentra en la base, los datos también se transfieren a un conjunto de ordenadores de mantenimiento que los procesan para obtener una comprensión más profunda del estado real del vehículo. El uso del vehículo también se puede correlacionar con la degradación de las piezas para mejorar la precisión de las predicciones de diagnóstico .

La vida útil restante se utiliza para planificar la sustitución o reparación de la pieza en un momento oportuno antes de que falle. El inconveniente de dejar el vehículo fuera de servicio se sopesa con el coste del mantenimiento no programado para garantizar que la pieza se sustituya en el momento óptimo antes de que falle. Este proceso se ha comparado con el de elegir el momento adecuado para adquirir opciones financieras, ya que el coste del mantenimiento programado debe sopesarse con el riesgo de fallo y el coste del mantenimiento no programado. [ 10 ]

Esto difiere del mantenimiento basado en condiciones (CBM), donde la pieza se reemplaza una vez que ha fallado o una vez que se supera un umbral. [ 11 ] Esto a menudo implica sacar el vehículo de servicio en un momento inconveniente cuando podría estar generando ingresos. Es preferible utilizar un enfoque IVHM para reemplazarla en el momento más conveniente. Esto permite reducir la vida útil de los componentes desperdiciados causados ​​por reemplazar la pieza demasiado pronto y también reducir los costos incurridos por el mantenimiento no programado. Esto es posible debido a la mayor distancia de pronóstico que proporciona una solución IVHM. Hay muchas tecnologías que se utilizan en IVHM. El campo en sí todavía está creciendo y muchas técnicas aún se están agregando al cuerpo de conocimiento.

Arquitectura

Los sensores de monitorización del estado del vehículo están integrados en el sistema y envían datos a una unidad de procesamiento. Parte de estos datos se pueden manipular a bordo para el diagnóstico y pronóstico inmediatos del sistema. Los datos menos críticos se procesan externamente. Todos los datos históricos del vehículo se pueden comparar con el rendimiento actual para identificar tendencias de degradación con mayor detalle que a bordo. Todo esto se utiliza para mejorar la fiabilidad y la disponibilidad, y los datos también se envían al fabricante para que mejore su producto. [ 12 ]

Se ha propuesto una arquitectura estándar para IVHM como el estándar OSA-CBM [ 13 ] que proporciona una estructura para la recopilación, el análisis y la acción de datos. Esto tiene como objetivo facilitar la interoperabilidad entre sistemas IVHM de diferentes proveedores. Las partes clave dentro de OSA-CBM son:

  • Adquisición de datos (AD)
  • Manipulación de datos (MD)
  • Detección de estado (SD)
  • Evaluación de salud (ES)
  • Evaluación del pronóstico (EP)
  • Generación de asesoramiento (GA)

Estos se establecen en la norma ISO 13374 [ 14 ].

El sistema no pretende sustituir las alertas críticas de seguridad, como el sistema de gestión de vuelo de una aeronave , sino complementarlas y, posiblemente, aprovechar los sensores existentes para la monitorización del estado del sistema. Los sistemas ideales para monitorizar son aquellos sistemas, subsistemas y elementos estructurales que probablemente muestren una degradación gradual, de modo que puedan repararse o sustituirse en un momento oportuno antes de que fallen. Esto supone un ahorro con respecto al mantenimiento predictivo, ya que, una vez que una pieza falla, a menudo el vehículo no puede utilizarse hasta que se repare. Esto suele generar dificultades de programación si el vehículo falla cuando se necesita para generar ingresos y no puede utilizarse. En cambio, el IVHM permite sustituir la pieza durante el tiempo de inactividad del vehículo antes de que falle. Esto garantiza que pueda seguir generando ingresos según lo previsto.

La comunicación entre el vehículo y la organización de mantenimiento es crucial para solucionar las averías con prontitud. El equilibrio entre la cantidad de datos que se deben enviar al técnico de mantenimiento durante el uso y la cantidad que se debe descargar durante el mantenimiento debe evaluarse cuidadosamente. Un ejemplo de esto es lo que se conoce como reenvío de fallos . Cuando una aeronave experimenta una avería, el sistema de gestión de vuelo la notifica a la tripulación, pero también envía un mensaje a través de ACARS al equipo de mantenimiento para que puedan comenzar su planificación de mantenimiento antes del aterrizaje. Esto proporciona una ventaja de tiempo, ya que conocen algunas de las piezas y el personal necesarios para solucionar la avería antes del aterrizaje. Sin embargo, el enlace de comunicación tiene un coste y un ancho de banda limitado, por lo que el valor de estos datos de estado y uso debe evaluarse cuidadosamente, considerando si deben transmitirse o simplemente descargarse durante el siguiente mantenimiento o como parte del proceso de apagado del operador.

Referencias

  1. ↑ Jennions, IK, Gestión integrada de la salud de los vehículos: Perspectivas sobre un campo emergente. URL: http://books.sae.org/book-r-405 Archivado el 13 de mayo de 2012 en Wayback Machine.
  2. ↑ Aaseng, GB. Diseño para un sistema integrado de gestión de la salud del vehículo. En las actas de la 20.ª Conferencia de Sistemas de Aviónica Digital, Daytona Beach, Florida, EE. UU., 14-18 de octubre, vol. 1, págs. 3.C.1-1-3.C.1-11.
  3. ↑ "NASA.gov" . Archivado del original el 23 de junio de 2012. Consultado el 23 de abril de 2012 .
  4. ↑ Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA). Metas y objetivos de investigación y tecnología para la gestión integrada de la salud del vehículo (IVHM). Informe NASA-CR-192656, octubre de 1992, Servidor de Informes Técnicos de la NASA https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19930013844&hterms=192656&qs=Ntx%3Dmode%2520matchallpartial%2520%26Ntk%3DAll%26N%3D0%26Ntt%3D192656
  5. ↑ "Bienvenido a Orbital Technologies Corporation" . Archivado del original el 9 de septiembre de 2017. Consultado el 23 de abril de 2012 .
  6. ↑ Sudolsky, M; ARINC 573/717, 767 y 647A: La elección lógica para el registro de mantenimiento y el control de interfaz IVHM o actualizaciones de trama, Conferencia anual de la Sociedad de Pronóstico y Gestión de la Salud, 2009
  7. ↑ "Boeing en el Reino Unido: Centro Integrado de Gestión de la Salud de los Vehículos" . Archivado del original el 22 de julio de 2012. Consultado el 23 de abril de 2012 .
  8. ↑ "Centro Integrado de Gestión de la Salud del Vehículo (IVHM)" .
  9. ↑ Jennions, IK, Gestión integrada de la salud de los vehículos: perspectivas sobre un campo emergente. URL: http://books.sae.org/book-r-405
  10. ↑ Haddad, G.; Sandborn, P.; Pecht, M; ," Uso de opciones reales para gestionar el mantenimiento basado en condiciones habilitado por PHM", Conferencia Internacional IEEE de 2011 sobre Pronóstico y Gestión de la Salud, Denver, Colorado, 20-23 de junio de 2011. URL: http://www.calce.umd.edu/articles/abstracts/2011/Real-Options_Manage_Condition-based_PHM_abstract.html Archivado el 22 de junio de 2012 en Wayback Machine
  11. ↑ "Estrategia de mantenimiento basado en condiciones para la prevención de fallas en equipos" . Archivado del original el 3 de abril de 2012. Consultado el 25 de mayo de 2012 .
  12. ↑ Jennions, IK; "La historia hasta ahora: desarrollo de un centro IVHM", 14.º Congreso Aeroespacial Internacional Australiano, 2 de marzo de 2011, URL: http://www.cranfield.ac.uk/ivhm/pdf/aiac14%20keynote.pdf
  13. ↑ Swearingen, K.; Majkowski, W.; Bruggeman, B.; Gilbertson, D.; Dunsdon, J.; Sykes, B.; "An Open System Architecture for Condition Based Maintenance Overview," Aerospace Conference, 2007 IEEE pp. 1-8, 3–10 de marzo de 2007; doi: 10.1109/AERO.2007.352921. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/4161678
  14. ↑ ISO. Ginebra, Suiza, 2002, ISO 13374-1, Monitoreo de condición y diagnóstico de máquinas – Procesamiento, comunicación y presentación de datos – Parte 1: Directrices generales. URL: http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=21832

Véase también