Railtronics. Avionica : ontwerpen voor beschikbaarheid

Transcriptie

1 The next step Railtronics Avionica : ontwerpen voor beschikbaarheid 2015 ADSE B.V. 1

2 Falen van Railtronics Effect van falen De trein staat stil en de reiziger dus ook De infra raakt geblokkeerd: meer treinen staan stil De dienstregeling wordt verstoord: nog meer treinen staan stil Ongepland onderhoud verstoort planbaar onderhoud Een grotere reserve moet worden aangehouden 2

3 Stellingen Beschikbaarheid is een ontwerp parameter, een keus Techniek is het probleem niet, organiseren en financieren daarvan wel 3

4 Even voorstellen Aircraft Development en Systems Engineering (ADSE) Mobiliteit Ervaring in mobiliteit (transport en infrastructuur), luchtvaart en defensie Ontwikkeling complexe systemen in complexe omgevingen Luchtvaart Avionica en Cockpit ontwerp en certificatie Hoogst haalbare diploma van EASA (Design Organisation Approval en Quaified Entity) Defensie Ontrafelen, Ontwikkelen en Ontzorgen 4

5 Bekende problemen Vliegtuig Design nieuwe problemen DOA: EASA goedkeuring om zelfstandig modificaties aan vliegtuigen te ontwerpen en te certificeren ADSE Portfolio

6 Waar doet ADSE dat Our Customers Our Sites 6

7 Electronica in voertuigen Zowel in luchtvaart als in railvervoer voertuigbesturing door electronica en software. Programmeerbare systemen Hardware faalgedrag statistisch Software faalgedrag door ontwerpfout 7

8 Oorzaken van falen Fysische verschijnselen in hardware Inherent statistisch Voorspelbaar Electronisch gedrag verandert geleidelijk tot aan falen toe Thermische stress Herhaaldelijk schrijven naar een geheugencel Nuclear single event upsets / Multible Bit Upset Kosmische straling op grote hoogte, Golflengte ter grootte van geheugencel Software slijt niet maar.. heeft wel inherent foute code in zich 100% correcte code is heel zeldzaam Sommige fouten gaan onontdekt door het leven Als het fout gaat in een situatie, gaat het altijd fout in die situatie 8

9 RAMS impact RAMS vooral business De Business Availability Management (trein en infra) Passenger Information Occupant Comfort Mission management RAMS vooral veiligheid Vehicle control 9

10 Wat gebeurt er bij falen Vliegtuig Trein Toestand bij falen Doorvliegen Stilstaan Veiligheid degraded mode Hogere workload Hogere kwetsbaarheid bij volgend falen Missie niet altijd volbracht (diversion, noodlanding) Veilig maar afnemend met tijd en afhankelijk van situatie Tunnel Langdurige hitte of koude Impact Missie niet altijd mislukt Nauwelijks of geen verstoring infra (luchtruim, airport) Hoge veiligheidseisen (doorvliegen) ondersteunen de missie Missie verstoord Infra en ander treinverkeer verstoord Hoge veiligheidseisen (stilstaan bij storing) verstoren eigen missie en missie van anderen 10

11 Redundante uitvoering voor beschikbaarheid Eis Fail Operational Systems Systeem blijft functioneren na één storing Fail Passive Systems Systeem faalt in veilige modus en geeft waarschuwing Operatie gaat door in gedegradeerde modus (thuiskomer) Duplication Operatie gaat gewoon door (uitgesteld onderhoud) Extra uitrusting bovenop minimaal noodzakelijk Minimum Equipment List Inline monitoring 11

12 Verschillen en overeenkomsten Regelgeving Luchtvaart Eist beschikbaarheid Inherent voor veiligheid Eisen aan organisatie en processen (supply chain) Rail Eist veiligheid Stilstaan is OK Begin van eisen aan organisatie Business drivers Ontwerp en productie voor beschikbaarheid Operatie en Maintenance strak gereguleerd Sterke druk op reduceren unscheduled maintenance (b.v. motor / avionica / stoelen) Ontwerp en productie gaat richting beschikbaarheid Organisatie supply chain staat aan het begin Repareer naar beschikbaarheid in operatie/onderhoud 12

13 luchtvaart verantwoordelijkheden Internationale regulering en standaardisatie Ontwerp - DOA Productie POA Operatie AOC Continuiteit Luchtwaardigheid CAMO Onderhoud MOA Training Deze basis is geëvolueerd uit de luchtvaart business modellen Toepasbaar op het spoor? - Technisch: waarschijnlijk wel - Business: niet duidelijk 13

14 Regulering Stakeholders 14

15 Supply Chain Design and production 15

16 Industriele organisatie Rail Design and production Spoor bedrijven in europa? 16

17 Human Machine Interface Moderne trein Modern Vliegtuig 17

18 Typische avionica architectuur Vehicle control Fly-By-Wire 18

19 Trein besturings architectuur 19

20 Systemen en Human Machine interface Verschillen en overeenkomsten 20

21 ERTMS en Fly By Wire computers Verschillen en overeenkomsten 21

22 Bekabeling Bekabeling is een omvangrijk en vaak onderschat onderdeel van het systeemontwerp Onderhoud en inspecteren van ageing van bekabeling is een hoge prioriteit in de luchtvaart Veel storingen in het elektronisch systeem zijn terug te leiden tot bekabeling Luchtvaart: EWIS = Electrical Wiring Interconnect System Heeft een eigen set regelgeving ontwerp onderhoud Ref. 22

23 Product ontwerp eisen en test MTBF target: uur voor electronische equipment Mil Hbk 217 voor componenten Productie proces kwaliteit service history Environmental qualification standard RTCA DO160 Temperatuur Thermal cycling stress Trillingen Humidity luchtdruk Salt spray Sand & dust OEM prepares Maintenance Instructions and intervals 23

24 Onderhouds eisen Instructies voor preventive maintenance Ref luchtvaart: MSG-3 is een wereldwijde industriestandaard 24

25 Gelaagd vliegtuig regelsysteem Flight plan / In Flight Business Entertainment Trajectory operator Flight Management Systeem autopilot Flight controls Fly-By-Wire Customer satisfaction Flight efficiency Route time Heading Altitude position Attitude speed Control Surfaces throttle Control surface position error Attitude, speed deviation Heading, altitude, position deviation Route, time deviation Cost Revenue 25

26 Rail Business System informatie Materieel OCCR dienstregeling treinbeveiliging Vehicle control Tevreden passagiers Beschikbaarheid Onderhoud Tijd Safety Brake Control Traction & Brakes Mijn trein De infra Control error seinpassages planning afwijking Materieel defecten, personeelsgebrek Kosten afwijkingen Afwijkingen primaire business doelstellingen 26

27 Conclusie Overeenkomst Technische mogelijkheden Verschil Regelgeving Luchtvaart eist beschikbaarheid Organisatie Stakeholders Supply Chain 27

28 Vehicle Monitoring Een vliegtuig nabouwen in een trein is een dure optie Beschikbaarheid verhogen door Meer en beter meten Analyseren Real-time big data Falen voorspellen Falen voorkomen En Wie plukt de vruchten? 28

29 Centralized Maintenance System functies systemen BIT / BITE NVM registration Communication to OMS e.g. SNMP, serial bus Centralized Fault Monitoring Fault consolidation Operational decision management Flight Warning Maintenance Log equipment Centralized Maint Sys vehicle Data collection Big Data Analysis Operation and Maintenance Planning Upgrade Planning Data storage and analysis Ground based Maint Sys 29

30 Data recorder examples 30

31 Conclusies 1. Ontwerpen voor beschikbaarheid is een keus 1. Ontwerpen voor de missie is eigenlijk de overkoepelende doelstelling 2. Er zijn veel overeenkomsten tussen luchtvaart en rail 3. De regelgeving verschilt Luchtvaart regelgeving eist beschikbaarheid Inherent ondersteunend aan veiligheid Rail regelgeving eist veiligheid Stilstaan is OK; faalt op beschikbaarheid Zijn deze verschillen fundamenteel of betreft het fasen in ontwikkeling? 4. De business drivers tonen verschillen Luchtvaart: ontwerp voor beschikbaarheid vooraf Techniek Industriele organisatie, Supply Chain Rail: repareer beschikbaarheid in operatie/onderhoud Techniek is het probleem niet organiseren en financieren daarvan wel 31